시공간이 '출~렁’...중력파 또 검출

14억년전 블랙홀 충돌로 '생성'

100년 전 아인슈타인이 상대성이론을 발표하며 그 존재를 예측했던 중력파가 다시 한번 관측됐다. 과학자들은 앞으로 더 많은 중력파가 검출될 것으로 내다보고 있어, 중력파가 우주를 바라보는 또 하나의 창(窓)이 되어 줄 것으로 기대된다.

미국 등 14개 국 대학 및 연구소 소속 1000명 이상의 과학자로 구성된 '라이고 연구단'은 지난해 12월 26일(국제표준시) 미국 루이지애나 주 리빙스턴과 워싱턴 주 핸포드에 위치한 라이고(LIGO) 검출기에 의해 두 번째 중력파가 검출됐다고 15일 밝혔다.

라이고 연구단은 지난해 9월 최초로 중력파를 검출한 바 있다. 중력파는 두 개의 블랙홀이 충돌하면서 발생한 4차원 시공간의 잔물결로, 이전까지는 이론적으로만 존재했을 뿐 관측된 적은 한번도 없었다.

1915년 알버트 아인슈타인은 상대성 이론을 발표하면서 중력파의 존재를 예측했다. 일반상대성 이론은 중력을 '힘'이 아닌 '시공간의 구조'로 이해하는 이론이다. 아인슈타인은 강한 중력장에서는 시공간이 왜곡되는 현상이 일어나고, 블랙홀 충돌처럼 중력장이 격렬한 변화를 겪을 때 시공간의 잔물결 현상인 중력파가 빛의 속도로 전달된다고 예측했다. 중력파가 지나가는 순간 일반 물체는 위, 옆으로 늘어나게 된다. 중력파가 지구를 지나는 순간 시공간이 출렁이게 된다.

지구가 중력파의 영향을 받는 모습 (사진-라이고 홈페이지)

이번에 관측된 중력파는 약 14억년 전 각각 태양 질량의 14배와 8배인 두 블랙홀이 합해져 빠르게 회전하면서 만들어진 것이라고 연구진은 결론 내렸다.

라이고 과학협력단의 대변인인 가브리엘라 곤잘레즈 교수는 “블랙홀의 질량이 최초 중력파를 낸 것보다 가벼워서 검출기의 민감한 주파수 대역에서 더 오랜 시간인 1초 정도 머물렀다. 우리 우주에 얼마나 다양한 블랙홀이 존재하는지 조사를 시작할 수 있게 된 것”이라고 말했다. 더 큰 질량의 블랙홀 충돌이었던 1차 검출에서는 중력파 신호가 불과 0.25초 동안만 지속된바 있다.

'중력파, 아인슈타인의 마지막 선물'의 저자인 국가수리과학연구소 오정근 박사는 “이제 중력파가 일상적으로 검출될 날이 머지 않았으며, 이는 중력파가 일회성의 검출로 끝나는 것이 아니라 앞으로 우주를 보는 중요한 관측수단임이 현실화 되고 있는 것”이라고 말했다.