천문·천체물리
중력파로 암흑물질 입자 질량 측정 가능성 제시… LISA 활용 연구
암흑물질이 무충돌 물질로 행동할 때는 중력 효과만으로 입자 질량을 알아낼 수 없다는 통념과 달리, 연구진은 LISA 같은 밀리헤르츠 중력파 관측소가 관측하는 극질량비 나선운동(EMRI)을 통해 충분히 밀도가 높은 암흑물질 스파이크 내 초경량 암흑물질 입자의 질량을 측정할 수 있다고 제시했다. 두 블랙홀 사이의 스케일 차이 덕분에 초경량 암흑물질은 무거운 주천체 주위에 무충돌 밀도 스파이크를 형성하면서도 항성질량 동반성과의 상호작용에서는 파동 효과를 유지한다. 연구진은 파동 의존적 강착과 역학적 마찰을 상대론적 나선운동 파형에 반영해, 모의 LISA 신호로부터 암흑물질 입자 질량과 스파이크 규격화 상수, 쌍성 매개변수를 동시에 추정했다. LISA 관측 대상 중 저질량 구간에 해당하는 거대 블랙홀(M~10^5 태양질량)의 경우 10^-14~10^-11 eV 범위의 입자 질량을 자릿수 오차 이내로 측정할 수 있다는 예측이 나왔다.
arXiv astro-ph.HE (고에너지)