초록 ▼

연구개요
본 연구를 통해 중력파의 연이은 검출과 함께 그 중요성이 커지고 있는 블랙홀 계가 섭동적 또는 비섭동적 과정을 통해 변화하는 과정을 이해하고, 이때 나타날 수 있는 중력파를 비롯한 물질파의 고유한 특성에 대해 이해합니다 특히, 중력파원인 블랙홀이 가지는 에너지, 전하량, 운동량 등으로 기술되는 상태와 이때 진행되는 과정에 따른 차이를 각 중력이론의 특징과 연관시키고, 외부 물질과의 상호작용 및 안정성에 대해서 연구합니다.

연구 목표대비 연구결과
본 과제를 통해서 블랙홀 계에서 방출되는 중력파 에너지

연구개요
본 연구를 통해 중력파의 연이은 검출과 함께 그 중요성이 커지고 있는 블랙홀 계가 섭동적 또는 비섭동적 과정을 통해 변화하는 과정을 이해하고, 이때 나타날 수 있는 중력파를 비롯한 물질파의 고유한 특성에 대해 이해합니다 특히, 중력파원인 블랙홀이 가지는 에너지, 전하량, 운동량 등으로 기술되는 상태와 이때 진행되는 과정에 따른 차이를 각 중력이론의 특징과 연관시키고, 외부 물질과의 상호작용 및 안정성에 대해서 연구합니다.

연구 목표대비 연구결과
본 과제를 통해서 블랙홀 계에서 방출되는 중력파 에너지의 최대한계는 엔트로피를 통해 얻을 수 있고, 결과를 실제 관측 결과와 비교하여 서로 부합하는 결과를 얻을 수 있어서 열역학적인 분석이 중력파 분석에 유효하다는 것을 확인했습니다. 블랙홀에서 방출되는 중력파를 준정상모드에 있는 스칼라장이나 다른 물질파로 근사해서 블랙홀에 산란되는 현상을 분석하면 블랙홀 계에 작용하고 있는 상호작용에 따라 물질파가 전달하는 보존량이 바뀔 수 있고, 블랙홀은 열역학 법칙을 만족하는 한도 내에서 변화하는 양상이 보존량에 의존했습니다. 특히, 준정상모드의 파동을 산란하는 블랙홀은 섭동될 때, 블랙홀 자체의 보존량이 시간에 따라 변화하게 되고, 블랙홀의 상태에 의존해서 중력파의 방출, 보존량의 흡수 또는 방출이 이루어지게 됩니다. 이번 연구를 통해 얻은 결과는 중력이론에서 블랙홀의 안정성 문제와 관련된 우주 검열 가설을 증명하는데 있어서 중요한 연구 결과입니다. 블랙홀 자체의 안정성 문제도 중력파에 영향을 주고 있는데, 준정상모드를 이용한 분석에서는 블랙홀의 외부 사건의 지평선은 안정성을 유지했고, 외부 관찰자가 볼 때는 블랙홀은 안정하게 보이게 될 것으로 확인했으나, 블랙홀 내부 구조는 불안정해서 물질들의 운동 궤적이 특이점에서 끝나게 된다는 결과를 얻었습니다. 또한 블랙홀의 열역학적인 상태에 따라 블랙홀에서 방출되는 중력파의 에너지가 의존하게 되고, 이는 블랙홀에서 방출되는 에너지 또는 중력파를 포함한 물질파의 성질에도 영향을 주게 됩니다. 특히, 블랙홀에서 산란되어 발생하는 파동의 경우 진동수와 블랙홀의 각운동량에 의존하여 흡수 또는 방출하고, 이때 발생하는 변화는 열역학 법칙에 만족했습니다. 특히, 주어진 질량에 대해서 큰 각운동량과 전기적 전하를 가진 경우, 항상 호킹 온도가 증가하는 방향의 변화를 해서 절대 0도가 될 수 없는 열역학 제3법칙도 만족했습니다.

연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구과제는 학술적, 이론적 연구로 학문적인 발전 및 인력양성에 집중했습니다.
연구를 통해서 블랙홀 계에서 방출되는 중력파 에너지의 최대한계를 더욱 정확하게 이해할 수 있어서 블랙홀의 에너지가 중력파로 변환되는 물리적인 의미를 이해할 수 있었습니다. 또한 계산한 결과가 실제 관측 결과와 서로 일관성이 있게 기술될 수 있어서 중력파를 연구하는 새로운 관점을 도입할 수 있었습니다. 연구를 진행하면서 블랙홀에서 방출되는 중력파를 준정상모드에 있는 스칼라장이나 다른 물질파로 근사해서 이해한 것은 중력이론에서 블랙홀의 안정성 문제와 연관되어 있고, 연구를 통해 안정적인 상태를 유지하고 있음을 일반적인 블랙홀에 대해서 증명했습니다. 특히, 이 결과는 우주 검열 가설을 증명하는 중요한 연구 결과로, 관련 연구자들에게 많은 관심을 받는 등 진전이 있었습니다. 또한 준정상모드를 통해 블랙홀 자체의 안정성을 확인했고, 이때 발생하는 파동의 진동수와 블랙홀의 회전에 의존하여 에너지 방출 및 흡수하면서도 블랙홀 자체의 엔트로피는 증가한다는 것을 보였습니다. 인력양성에 있어서는 본 과제를 통해 박사후연구과정생 약 3명을 지원했고, 학부생 및 대학원 석사생 4명을 지원했습니다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 8
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 8
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 자체점검표 ... 14
• 7. 참고문헌 ... 14
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• 붙임2 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 19
• 끝페이지 ... 34