중력파 배경

중력파 배경 (또한 GWB 및 확률적 배경 )은 중력파 탐지 실험으로 탐지가 가능할 것으로 보이는 무작위적인 중력파 신호이다. 배경이 통계적으로 무작위일 것으로 예상되므로 아직까지는 평균, 분산 등과 같은 통계적 수치에 대해서만 연구되었다.

확률적 배경의 파원 
중력파 배경에 대한 몇 개의 가능한 파원으로는 관심 주파수의 넓은 대역에 걸쳐 가정되어 있는데, 이러한 파원은 상이한 통계적 특성을 가지는 배경을 생성할 것이다. 확률적 배경의 파원은 크게 우주적 파원과 천체물리학적 파원의 두 가지 범주로 나눌 수 있다.

우주론적 파원 
우주론적 배경은 여러가지의 초기 우주 파원으로부터 발생할 수 있다. 이러한 파원의 몇 가지 예로는 초기 우주에서 시간에 따라 변하는 스칼라(고전적) 필드, 인플레이톤 입자에서 일반 물질로의 에너지 전달을 포함하는 팽창 후의 "예열" 메커니즘, 초기 우주의 위상 전이(예: 전기약 위상 전이), 우주 스트링 등이 있다. 이러한 소스는 보다 가설적이지만, 이들로부터 중력파 배경을 감지하게 된다면 이는 중요한 새로운 물리학의 발견이 될 것이다. 이러한 급팽창 중력파 배경의 탐지가 이루어지면 초기 우주론과 고에너지 물리학에 심오한 영향이 미치게 될 것이다.

천체물리학적 파원 
천체물리학적 중력파 배경은 다수의 약하고 독립적이며 해결되지 않은 천체물리학적 파원에 의한 혼란스러운 소음에 의해 생성된다. 예를 들어 항성질량 쌍성 블랙홀 병합에 의한 천체물리학적 중력파 배경은 현재 세대의 지상 기반 중력파 탐지기의 확률론적 배경의 핵심 파원이 될 것으로 예상된다. LIGO 와 Virgo 감지기는 이미 그러한 블랙홀의 병합에서 개별적인 중력파 사건을 감지했다. 그러나 탐지기에서 무작위로 나타나는 허밍 잡음 소리를 생성하는, 개별적으로 분해할 수 없는 다수의 합병도 있을 것이다. 개별적으로 분해할 수 없는 다른 천체 물리학적 파원에 의해서도 중력파 배경이 형성될 수 있다. 예를 들어, 항성 진화의 마지막 단계에서 충분히 무거운 별은 붕괴하여 블랙홀이나 중성자별을 형성할 것인데, 폭발적인 초신성 사건의 마지막 순간에 붕괴가 발생하고, 이러한 급속한 붕괴과정에서 중력파가 이론적으로 방출될 수 있다. 또한 고속으로 회전하는 중성자별에는 중력파의 방출로 인해 발생하는 모든 종류의 불안정성이 있다.

중력파 파원의 특성은 또한 신호의 민감한 주파수 대역에 따라 달라진다. LIGO 및 Virgo와 같은 현세대 지상 기반 실험은 약 10 Hz ~ 1000 헤르츠의 대역에서 민감하게 작동한다. 이 대역에서 확률론적 중력파 배경의 가장 유력한 출처는 쌍성 중성자별과 항성질량 쌍성 블랙홀 병합에서 나오는 천체물리학적 중력파 배경일 것이다.

탐지 
2016년 2월 11일, LIGO 와 Virgo 협력에서는 2015년 9월에 발생한 최초의 중력파 직접 탐지 및 관찰을 발표했다. 이 경우 두 개의 블랙홀이 충돌하여 감지 가능한 중력파를 생성했다. 이것은 GWB에 의하여 가능한 탐지를 위한 첫 번째 단계이다.

같이 보기 
 우주 마이크로파 배경
 우주 중성미자 배경

참조

외부 링크 
 중력파 실험과 초기 우주 우주론

우주 배경 복사
중력파천문학
중력파
중력의 영향
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