‘아인슈타인 중력파 직접 탐지 성공’
알베르토 아이슈타인이 1915년 일반상대성이론에서 예측했던 중력파의 존재가 101년 만에 처음으로 확인됐다.
미국 레이저 간섭계 중력파 관측소 라이고(LIGO)는 현지 시각 11일 오전 기자회견을 열고 “우리가 중력파를 찾았습니다. 우리가 해냈습니다!(We have detected gravitational waves. We did it!)”라고 밝히며 중력파의 존재를 직접 측정하는 방식으로 탐지하는 데 성공했다고 발표했다.
중력파는 태양 질량의 수십 배인 두 개의 블랙홀이 우주 공간에서 충돌해 합쳐지는 과정에서 나온 거대한 에너지가 수면 위에 동심원이 퍼지듯 우주 공간에 파장을 일으키는 현상이다. 이 파장은 블랙홀의 충돌지점에서 멀어질수록 약해지는데 파장의 에너지로 인해 시간과 공간이 일그러질 수 있다고 알려져 있다.
중력파는 지난 1915년 아인슈타인이 이론으로 처음 제기한 뒤 많은 과학자들이 증거를 찾기 위해 노력했다. 중력파의 간접 증거가 발견된 적은 있었으나, 직접 검출이 이뤄진 것은 인류 과학역사상 처음이다. 이는 아인슈타인 이론의 마지막 과제를 푼 것으로 블랙홀·초신성·빅뱅 등 우주의 비밀을 푸는 열쇠가 될 것이라는 전망이다.
라이츠 책임자는 “지난해 9월 14일 아인슈타인이 예측했던 중력파를 탐지하기 시작한 이후 실험 결과를 수차례 체크했다”며 “이는 400년 전 갈릴레오가 망원경을 발명한 것에 비견할 수 있는 발견”이라고 말했다.
일반상대성이론에 따르면, 질량이 있는 물체는 시공간을 휘어지게 만들고, 이 과정에서 시공간이 일렁이면서 중력파가 발생한다. 이 때문에 중력파는 ‘시공간의 잔물결’로 불린다. 중력파는 138억 년 전 우주 대폭발(빅뱅)로 시공간이 흔들린 흔적이기도 한 만큼 중력파가 발견되면서 우주 탄생의 비밀에도 한 발짝 더 다가갈 수 있게 됐다.
라이츠는 “측정한 중력파는 양성자 보다 작은 크기”라며 “태양과 가장 가까운 별까지의 거리를 재는데 이제 머리카락 하나의 차이도 잴 수 있다”며 이번 중력파 탐지의 의미를 설명했다.
라이고 연구진은 레이저를 서로 수직인 두 방향으로 나눠서 보낸 뒤 반사된 빛을 다시 합성해 경로 변화를 측정하는 방식으로 시공간의 뒤틀림을 측정했다고 밝혔다.
이번에 확인한 중력파는 태양 질량의 36배와 29배인 블랙홀 두 개로 이뤄진 쌍성이 지구로부터 13억 광년(오차범위 7억5000~19억 광년) 떨어진 곳에서 충돌하는 과정에서 나온 것이다. 즉 충돌이 13억 년 전에 발생한 것. 이 중력파는 두 블랙홀이 중력파를 내면서 점차 접근해 충돌하기 직전 약 0.15초간 방출됐던 것으로 추정된다.
연구팀은 1차 관측을 시작한 작년 9월 12일부터 약 16일간 가동 기간에 수집한 데이터로 이를 발견했다. 연구팀이 중력파를 검출한 시간은 지난해 9월 14일 미국 동부일광시간(EDT) 오전 5시 51분, 국제표준시로는 오전 9시 51분, 한국시간으로는 오후 6시 51분이었다.
관측의 통계적 신뢰도는 5.1 시그마(σ) 이상으로, 잡음에 의해 우연히 이런 가짜 신호가 잡힐 확률은 500만분의 1 이하에 해당한다고 연구진은 밝혔다.
사진=YTN 뉴스캡처
뉴스팀 seoulen@seoul.co.kr
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