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▲ 딱 100년 전인 1915년 아인슈타인이 일반상대성 원리에서 중력파의 존재를 예언한 후, 세계의 내로라하는 과학자들이 눈에 불을 켜고 중력파를 추적했지만, 아직까지 아무도 그것을 찾아내지 못하고 있다. 중력파는 블랙홀들이나 은하들이 충돌할 때(그림) 발생하는 것으로 보고 있다.
딱 100년 전인 1915년 아인슈타인이 일반상대성 원리에서 중력파의 존재를 예언한 후, 세계의 내로라하는 과학자들이 눈에 불을 켜고 중력파를 추적했지만, 아직까지 아무도 그것을 찾아내지 못하고 있다. 중력파는 블랙홀들이나 은하들이 충돌할 때(그림) 발생하는 것으로 보고 있다.
딱 100년 전인 1915년 아인슈타인이 일반상대성 원리에서 중력파의 존재를 예언한 후, 세계의 내로라하는 과학자들이 눈에 불을 켜고 중력파를 추적했지만, 아직까지 아무도 그것을 찾아내지 못하고 있다. 중력파는 블랙홀들이나 은하들이 충돌할 때(그림) 발생하는 것으로 보고 있다.
-11년간 추적에도 아직 못찾아
딱 100년 전인 1915년 아인슈타인이 일반상대성 원리에서 중력파의 존재를 예언한 후, 세계의 내로라하는 과학자들이 눈에 불을 켜고 중력파를 추적했지만, 아직까지 아무도 그것을 찾아내지 못하고 있다.
고해상도의 망원경으로 중무장한 일단의 천문학자들이 지난 11년간 시공간의 주름인 중력파의 증거를 찾아 우주를 온통 뒤지다시피 했지만, 은하들이 충돌할 때 내는 시공간의 뒤틀림만 포착했을 뿐, 중력파의 그림자도 보지 못한 채 빈손으로 돌아왔다고 영국 일간지 데일리메일이 20일(현지시간) 보도했다.
과학자들은 우리가 사는 이 우주가 아인슈타인이 일반상대성 원리에서 이야기했듯이 시공간의 구조로 이루어져 있는 것으로 보고 있다. 우주에 존재하는 물질들이 이 시공간 구조를 휘게 하는데, 질량이 클수록 중력파로 인해 그 휘는 정도, 곧 시공간 구조의 주름도 역시 커진다고 한다.
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▲ 과학자들은 우리가 사는 이 우주가 아인슈타인이 일반상대성 원리에서 이야기했듯이 시공간의 구조로 이루어져 있는 것으로 보고 있다. 우주에 존재하는 물질들이 이 시공간 구조를 휘게 하는데(그림), 질량이 클수로 시공간 구조의 주름인 중력파로 인해 그 휘는 정도도 역시 커진다고 한다.
과학자들은 우리가 사는 이 우주가 아인슈타인이 일반상대성 원리에서 이야기했듯이 시공간의 구조로 이루어져 있는 것으로 보고 있다. 우주에 존재하는 물질들이 이 시공간 구조를 휘게 하는데(그림), 질량이 클수로 시공간 구조의 주름인 중력파로 인해 그 휘는 정도도 역시 커진다고 한다.
과학자들은 우리가 사는 이 우주가 아인슈타인이 일반상대성 원리에서 이야기했듯이 시공간의 구조로 이루어져 있는 것으로 보고 있다. 우주에 존재하는 물질들이 이 시공간 구조를 휘게 하는데(그림), 질량이 클수로 시공간 구조의 주름인 중력파로 인해 그 휘는 정도도 역시 커진다고 한다.
중력파는 블랙홀들이나 은하들이 충돌할 때 발생하는 것으로 보고 있다. 은하들은 충돌로 인해 합병하여 덩치를 키워가는데, 그 중심에는 초질량의 블랙홀을 품고 있는 것으로 알려져 있다.
두 개의 은하가 합병하면 그 블랙홀들은 중력으로 묶여져 서로의 둘레를 도는 궤도로 공전하게 된다. 이때 중력파가 시공간의 구조를 왜곡시키는 주름을 만든다고 아인슈타인이 예측한 것이다.
아인슈타인의 일반상대성 원리는 지금까지 여러 방면으로 검증을 받았지만, 어떠한 오류도 발견되지 않았다. 그러나 그가 예언한 중력파는 아직까지 유일한 미해결 과제로 물리학의 최대 화두가 되고 있는 것이다.
과학자들에게 이 중력파 발견이 중요한 이유는 중력파가 우주의 탄생에 관한 정보를 담고 있다고 믿기 때문이다. 중력파는 백뱅 때 생성되었을 것으로 추정되고 있다.
지금까지 중력파 존재를 예시하는 강력한 징후들은 여러 차례 포착되었지만, 직접적인 증거는 전혀 찾아내지 못하고 있다.
이 중력파를 추적하는 과학자 그룹은 CSIRO와 국제전파천문학연구센터의 라이언 섀넌과 이 이끄는 연구팀으로, 이들의 연구논문이 '사이언스'지에 발표되었다.
중력파를 발견하기 위해 섀넌 박사의 연구팀은 밀리초 맥동성(millisecond pulsars)을 모니터링하는 데 고해상도를 가진 파커스 망원경을 동원했다.
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▲ 중력파를 발견하기 위해 섀넌 박사의 연구팀은 밀리초 맥동성을 모니터링하는 데 고해상도를 가진 파커스 망원경을 동원했다. 이 작은 별들은 아주 정기적으로 전자 펄서를 방출하며 우주의 시계 같은 운동을 한다. 연구팀은 이 펄서 신호의 도착시간을 100억분의 초의 정밀도로 기록했다.
중력파를 발견하기 위해 섀넌 박사의 연구팀은 밀리초 맥동성을 모니터링하는 데 고해상도를 가진 파커스 망원경을 동원했다. 이 작은 별들은 아주 정기적으로 전자 펄서를 방출하며 우주의 시계 같은 운동을 한다. 연구팀은 이 펄서 신호의 도착시간을 100억분의 초의 정밀도로 기록했다.
중력파를 발견하기 위해 섀넌 박사의 연구팀은 밀리초 맥동성을 모니터링하는 데 고해상도를 가진 파커스 망원경을 동원했다. 이 작은 별들은 아주 정기적으로 전자 펄서를 방출하며 우주의 시계 같은 운동을 한다. 연구팀은 이 펄서 신호의 도착시간을 100억분의 초의 정밀도로 기록했다.
이 작은 별들은 아주 정기적으로 전자 펄서를 방출하며 우주의 시계 같은 운동을 한다. 과학자들은 이 펄서 신호의 도착시간을 100억분의 1초의 정밀도로 기록했다.
아인슈타인의 이론은 지구와 밀리초 맥동성 사이를 흐르는 중력파가 그 공간을 약 10m- 지구-펄서 간 거리의 아주 미세한 양- 길이만큼 늘여놓을 것이라고 예측한다.
이는 곧 펄서의 지구 도착 시간을 비록 미세한 양이기는 하나 약간 지연시킨다는 뜻이다. 과학자들은 이같은 펄서에 대해 지난 11년간 연구를 진행했지만, 결국 중력파의 존재를 밝혀내는 데는 실패했다.
"우리는 아무것도 듣지 못했다. 최소한의 징후도 발견하지 못했다"고 섀넌 박사는 밝혔다. "우주는 아주 고요했다. 적어도 우리가 찾는 중력파 같은 것은 볼 수 없었다."
그렇다고 이것이 아인슈타인의 중력파 예언이 틀렸음을 뜻한다는 것은 아니며, 블랙홀의 합병이 너무나 빨리 진행된 탓이 아닐까 과학자들은 생각하고 있다.
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▲ 아인슈타인의 이론은 지구와 밀리초 맥동성 사이를 흐르는 중력파(그림)가 그 공간을 약 10m- 지구-펄서 간 거리의 아주 미세한 양- 길이만큼 늘여놓을 것이라고 예측한다. 이는 곧 펄서의 지구 도착 시간을 비록 미세한 양이기는 하나 약간 지연시킨다는 뜻이다.
아인슈타인의 이론은 지구와 밀리초 맥동성 사이를 흐르는 중력파(그림)가 그 공간을 약 10m- 지구-펄서 간 거리의 아주 미세한 양- 길이만큼 늘여놓을 것이라고 예측한다. 이는 곧 펄서의 지구 도착 시간을 비록 미세한 양이기는 하나 약간 지연시킨다는 뜻이다.
아인슈타인의 이론은 지구와 밀리초 맥동성 사이를 흐르는 중력파(그림)가 그 공간을 약 10m- 지구-펄서 간 거리의 아주 미세한 양- 길이만큼 늘여놓을 것이라고 예측한다. 이는 곧 펄서의 지구 도착 시간을 비록 미세한 양이기는 하나 약간 지연시킨다는 뜻이다.
블랙홀들이 나선으로 돌다가 순식간에 합쳐짐으로써 중력파를 발생시킬 시간이 거의 없었을지도 모른다는 것이 그 이유이다. "블랙홀 주위에 둘러싸고 있는 엄청난 가스층이 강한 마찰을 일으켜 블랙홀 에너지를 휩쓸어가버린 결과, 두 블랙홀의 합병이 급속히 진행됐을 수도 있다"고 모내시 대학의 박사후 과정의 폴 러스키 박사가 덧붙였다.
어쨌든 펄서의 측정으로 중력파를 발견하려면 천문학자들은 여러 해에 걸쳐 펄서의 방출 시간을 기록해야 한다. 시간 기록을 함에 있어서는 고주파 펄서를 대상으로 하는 게 유리하다"고 케임브리지 대학의 린들리 렌타티 박사가 설명한다.
고주파 중력파는 중성자별의 합병 때 발생하는데, 천문학자들은 2018년부터 건설될 거대한 전파망원경 SKA(Square Kilometre Array)으로 이를 포착할 예정이다.
비록 펄서 신호의 도착 시간 지연을 포착하여 중력파 존재를 발견하는 데는 실패했지만, 이것이 지상의 망원경을 이용한 중력파 탐색이 무용하다는 뜻은 아니다.
미국 워싱턴주와 루이지애나주에 있는 레이저 간섭계 중력파관측소(LIGO:Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory)는 지난주부터 중력파를 발견하기 위해 우주를 관측하기 시작했다.
이광식 통신원 joand999@naver.com
