중력 간섭계는 중력 천문학에 쓰이는 도구이다. 정밀한 위치의 세 개 이상의 위성으로 구성되며, 레이저 빔의 간섭을 통해 위성들 사이의 거리를 정확하게 측정한다. 수직 거리의 교대 팽창과 수축은 중력파의 통과를 기록한다.
일반 상대성 이론은 전하를 띤 입자에서 방출되는 파동을 예측하는 전자기 이론과 유사하게 중력파의 존재를 예측했다. 그러나 기본 값은 전하가 아닌 질량이다. 중력 상수 G의 크기로 인해, 거대하고/거나 상대론적인 천체만이 측정 가능한 중력파를 방출하며, 이는 물질과 약하게만 상호작용한다. 결과적으로 중력파는 우주를 거의 원시 상태로 가로지르며, 가시광선이 별에 대한 정보를 제공하는 것과 같은 방식으로 원천 정보를 알려준다. 전자기 천문학 방식과 달리, 중력 검출기는 점이 아닌 시공간 벌크에서 방출되므로 원천의 질량 흐름에 관한 일부 정보도 알려준다. 중력 간섭계의 신호 품질은 주파수와 강도가 좌우한다. 중력파는 측정하는 물체보다 공간적으로 크기 때문에, 중력 간섭계는 망원경보다 음파 탐지기에 더 가깝다.
중력파가 우주를 지날 때, 수직 방향으로 물체를 교대로 압축하고 팽창시킨다. 벌크 현상으로서 중력파는 두 개 이상의 질량 사이의 관계 속에서만 관측 가능하다 -- 단일 점은 중력파를 측정할 수 없는데, 국소적으로 한 점에서 시공간은 평평하기 때문이다. 다른 천체와의 관계에서만 유도된 중력 변형률 h를 측정할 수 있다.
일반적으로 비상대론적 중력파 생성은 무시할 수 있다. 중력파의 실용적 측정은 변형률, 즉 길이로 나눈 길이의 변화를 측정하며, 이에 대해 일반화된 중력 사중극자 공식은 다음을 산출한다:
h ~ (2G M/c^2)*(v/c)^2*(1/r)
여기서 G는 뉴턴 상수, M은 파동 생성 물체의 질량, c는 광속, v는 파동 생성 물체의 속도, r은 감지 범위이다. 몇 가지 편리한 숫자는 다음과 같다:
G = 6.673*10E-11 미터^3/ 킬로그램 초^2
c = 2.997*10E8 미터/초
v/c는 비율이어야 함
미터 단위의 r에 대해, 1광년 = 9.46*10E15 미터
나노기술을 보유한 지성체의 경우, 차이를 측정할 수 있는 가장 작은 가능한 척도는 1E-15 미터의 핵 척도이다. 따라서 간섭계의 "팔"은 감지 가능한 변형률 임계값을 최대화하기 위해 최대한 길게 설계된다. 큰 우주 사건의 경우 h가 1E-17의 크기이므로, 중력 간섭계는 심지어 베이스라인 지성체에게도 접근 가능하다. (서기 2000년경 LISA는 1E-22까지 변형률을 측정함).
더 높은 토포소픽 등급의 경우, 중력 천문학은 우주의 신비를 풀기 위한 강력한 도구가 된다.
정교한 중력 간섭계는 마이크로 웜홀을 써서 공간을 이동하는 레이저 링크를 웜홀을 통과하는 기준 빔과 비교한다. 이런 센서는 분할할 수 있어서 강한 신호는 빠르게 처리되고 더 희미한 신호는 전체 배열에서 감지된다. 이런 센서는 길이가 광년까지 뻗을 수 있으며, 국소 중력 교란을 최소화하기 위해 태양계의 황도면 훨씬 위에 위치한다. 수십 년에서 수 세기에 걸쳐, 이런 관측소는 우주 팽창 및 우주 끈/영역 벽/단극자 생성과 같은 우주 현상을 측정하고 우주의 전체 구조를 매핑할 수 있다. 그들은 지역 은하 형성의 질량 흐름 밀도를 감지하고, 은하수와 궁수자리의 진행 중인 충돌을 상세히 관찰하며, 신성, 펄서 및 블랙홀 붕괴/형성과 같은 항성 현상을 예측할 수 있다.
관측소의 크기 증가와 광자 적색편이, 양자 잡음, 그리고 위성을 정지 및 동기화 상태로 유지하는 과제, 그리고 국소 중력 신호는 엄청난 큰 난제로 남는다. 그러나 호기심이 많고/거나 외향적인 소폰트들은 우주론적 이론의 발견과 검증을 위한 비할 데 없는 도구를 얻는다.
중력 간섭계는 웜홀 네트워크의 확립에 필적하는 또 다른 정치적 기여를 은하계에 했다. 정교한 중력 간섭계 센서는 광시간에서 광년 거리에서 공격하는 상대론적 전쟁 함대를 감지할 수 있으며, 감지 가능 여부는 선박의 질량에 따라 달라진다. 광속이 강제하는 비행 시간 제한 때문에 표준 센서를 기습할 수 있는 상대론적 공격도 미리 경고할 수 있다. 그들은 또한 특정 유형의 웜홀 형성을 감지할 수 있으며, 그 건설과 이동 추적에 쓰일 수 있다. 이러한 극도의 민감성과 중력파 자체의 특성 때문에, 효율적인 웜홀 등급 통신에 연결된 충분히 민감한 중력 간섭계를 보유한 개체를 군사적으로 기습하는 것은 거의 불가능하다.
확장 초기 단계에서 식민지는 성간 전쟁에 취약하다. 그러나 중요한 행성계가 장거리 상대론적 미사일 및 질량 드라이버(Mass driver)와 고급 중력 간섭계 센서 형태로 상당한 방어력을 갖추면, 엄청난 비용 없이 공격하기 어려워진다. 재보급을 위해 웜홀을 가져오는 극도로 결연한 공격자라도 이를 민감한 중력 간섭계 관측소로부터 감출 수 없다.
경계선은 잘 고착되고 전투는 식민지를 가로질러 유동적으로 움직인다. 전쟁은 항성 지리적 위치와 경제, 그리고 그 자원을 방어해야 할 필요성과 균형을 이루면서 상대보다 더 빠르게 자원을 획득하는 문제로 바뀐다.
우주에 대한 이러한 꿰뚫는 비전과 결합된 아르카일렉트들의 극도로 긴 수명은 은하계 핵심 지역에서 성간 전쟁의 위협을 상당히 줄였다. 그러한 전쟁은 덜 발달된 변두리에서만 발생하거나, 드문 경우에는 천년에 걸친 거대한 분쟁의 일부로 발생한다.
관련 문서
관련 주제
개발 노트
글: Adam Getchell
최초 게시일: 07 October 2004.
최초 게시일: 07 October 2004.