한국인 14명 참여 14개국 연구단, 아인슈타인 예측한 ‘중력파’ 탐지 성공

연구팀, 작년 9월 14일 첫 포착
한국 연구진 수차례 분석·검증
“다중 신호 천문학 새 시대 열려”



우리나라 과학자들이 포함된 14개국 1000여명의 국제연구단이 100년 전 아인슈타인이 예측했던 ‘중력파’(重力波)를 찾아내는 데 성공했다.

미국 레이저간섭계 중력파관측소(LIGO)는 11일 오전 10시 30분(현지시간) 미국 워싱턴DC 외신기자클럽에서 기자회견을 갖고 블랙홀이나 중성자별 같이 질량이 큰 물체들이 충돌하거나 폭발할 때 발생하는 중력파를 인류 역사상 최초로 관측했다고 공식 발표했다.

이번 연구에 참여한 한국중력파연구협력단(KGWG)도 12일 오전 9시 서울 명동에서 기자회견을 갖고 ‘금세기 최고의 발견’으로 평가받는 중력파 발견의 의미를 설명했다. 이번 관측 결과는 물리학 분야 국제학술지 ‘피지컬 리뷰 레터스’ 11일자에 실렸다. 논문에 실린 저자는 1000여명으로, 한국인 과학자도 14명 포함돼 있다.

2014년 3월 미국 하버드·스미소니언 천체물리센터 ‘바이셉(BICEP)2’ 연구진이 남극 하늘에서 초기 우주 팽창에 따른 중력파를 최초로 발견했다고 발표했지만, 재검토 결과 ‘우주 먼지’로 인한 오류로 밝혀져 철회된 바 있다. 이 때문에 LIGO 연구팀은 지난해 9월 14일 오전 5시 51분(현지시간) 중력파를 포착한 뒤 발견 사실을 외부에는 비밀에 부친 채 데이터의 잡음을 제거하고 여러 차례 재검토를 거친 결과 ‘중력파’가 확실하다는 결론을 내렸다.

KGWG에서 데이터 분석을 담당한 오정근 국가수리과학연구소 선임연구원은 “지난해 9월 14일 저녁 8시 미국 LIGO 연구단에서 ‘매우 흥미로운 사건!’(Very Interesting Event!)이라는 제목의 이메일을 받았는데 중력파를 발견했다는 내용이었다”며 “메일을 받은 뒤 처음에는 잘못된 신호를 잡은 것이 아닐까 하는 의구심이 있었지만 수많은 분석과 검증으로 중력파라는 확신을 갖게 됐다”고 말했다.

KGWG 단장인 이형목 서울대 물리천문학부 교수는 “이번 발견은 최초의 중력파 검출이라는 것뿐만 아니라 중력파 관측을 통해 천체를 탐구하는 ‘중력파 천문학’의 문을 열었다는 데 큰 의미가 있다”며 “중력파 천문학이 발달하면 질량이 큰 별의 생성과 진화, 초기 우주 생성 등 지금까지 인류가 알 수 없었던 문제들이 풀리게 될 것”이라고 설명했다.

김정리 연세대 천문대 박사는 “이번 중력파 발견으로 천체 현상을 더욱 정밀하고 정확하게 관찰·분석할 수 있는 ‘다중 신호 천문학’이 가능해질 것”이라고 기대감을 드러냈다.

이를테면 은하에서 초신성이 폭발할 경우 LIGO는 중력파를, 지난해 노벨물리학상을 받게 해 준 일본 슈퍼카미오칸데는 중성미자를, 전 세계에 있는 광학망원경과 전파망원경은 초신성을 동시에 관측함으로써 기존에 비해 훨씬 방대한 데이터를 얻을 수 있게 된다는 뜻이다.

이번 발견으로 올해 노벨물리학상이 1980년대에 중력파 검출 수단으로 LIGO를 처음 제안한 미국 MIT 물리학과 라이너 와이스 명예교수, 캘리포니아공대(칼텍) 물리학과 킵 손 명예교수, 로널드 드레버 명예교수 등에게 주어질 것으로 점쳐지고 있다. 특히 킵 손 교수는 2014년 개봉한 영화 ‘인터스텔라’의 과학총괄자문을 맡기도 했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

아인슈타인이 중력파를 예측한 지 100년 만에 그 실체가 확인됐다. 태양의 질량보다 큰 블랙홀(검은 원) 2개가 근접해 돌면서 중력파를 만들어 내고 있는 가상도. 작은 사진은 11일 오전 10시 30분(현지시간) 미국 워싱턴DC에서 열린 중력파 발견 공식발표 기자회견. 모니터에 중력파 파장이 나타나 있다.

네이처 제공·워싱턴 EPA 연합뉴스