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국문 초록 (Abstract)

중력파는 질량을 가진 물질이 가속할 때 발생하는 시공간의 일렁임이 파동으로 전파되는 것을 말한다. 아인슈타인의 일반 상대성 이론을 통하여 중력파의 존재는 예측되었지만 오늘날 까지 직접적인 중력파의 관측은 이루어지지 않았다. 중력파의 직접 검출을 위해 미국의 LIGO(Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory)와 프랑스-이탈리아의 Virgo가 건설되어 가동되고 있고, 일본의 KAGRA(Kamioka Gravitational Wave Detector)가 건설 중에 있다. 이들은 모두 장거리 레이저 간섭계를 기반으로 하고 있으며, 수 십 헤르츠(Hz)에서 수 백 헤르츠 대역의 진동수를 갖는 중력파 검출에 최적화 되도록 설계되었다. 300Hz 부근에서 가장 민감하여 주로 중성자별이나 태양정도의 질량을 가지는 블랙홀에 의한 중력파를 측정하는데 적합하기 때문에 밀집쌍성계의 충돌(Compact Binaries Coalescence :CBC)에서 발생하는 중력파의 관측에 중점을 두고 있다. 밀집쌍성계는 별의 공전에 의한 병합 과정에 따라 크게 나선회전(inspiral)-병합(merge)-안정(ringdown)의 과정으로 구분된다. 쌍성계의 나선형공전운동으로부터 발생하는 중력파형은 이론적으로 포스트-뉴토니언(post-Newtonian, pN) 방법으로 비교적 자세하게 기술될 수 있으며 이를 통해 정확한 파형공식을 유도할 수 있다. 검출된 중력파형에 포스트-뉴토니언(pN) 모델을 적용하여, 통계적으로 쌍성계의 성질을 특정 지을 수 있는 물리량을 측정한다.
이 논문에서는 PN 방법을 기반으로 중력파형 모델인 TaylorF2를 이용하여 중성자별-블랙홀(NS-BH)과 블랙홀-블랙홀(BH-BH) 쌍성계로부터 방출된 중력파를 컴퓨터로 시뮬레이션하여, 베이지언(Bayesian) 추론을 적용한 중력파 데이터 분석을 수행하였다. 특히 PN항에 의한 중력파형의 진폭변화가 물리적 매개변수의 모수추정에 미치는 효과를 분석하였다. 본 논문에서는 진폭의 효과를 2.5PN까지 고려하였으며, 가상의 중력파를 사용하여 그 효과를 분석하였다. 연구에서 사용한 소프트웨어는 기존의 라이고 과학협력단(LIGO Scientific Collaboration) 이 작성한 중력파 데이터 분석용 소프트웨어인 LAL(LIGO Algorithmic Library)을 근간으로 하여 본 연구에 맞게 수정하였으며, 한국과학기술정보연구원(Korea Institute of Science and Technology Information, KISTI)의 슈퍼컴퓨터를 사용하였다.
진폭에 PN효과를 고려하여 모수추정을 하는 경우에 밀집쌍성계의 질량의 비가 1보다 큰 경우에는 중력파의 궤도 위상과 편광각을 PN효과를 고려하지 않은 것에 비해 명확하게 결정할 수 있으며, 중력파원의 천구상의 위치와 거리의 결정에는 큰 영향을 미치지 않음을 알 수 있었다. 따라서 본 논문에서 사용한 모수추정 방법으로 중력파원의 물리적 매개변수를 결정하는 경우에 목표로 하는 물리적 매개변수에 따라 올바른 중력파형 모델을 선택하는 것이 효과적이라는 것을 확인 하였다.

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중력파는 질량을 가진 물질이 가속할 때 발생하는 시공간의 일렁임이 파동으로 전파되는 것을 말한다. 아인슈타인의 일반 상대성 이론을 통하여 중력파의 존재는 예측되었지만 오늘날 까지...

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