라이고팀, 블랙홀끼리 충돌해 발생한 '중력파' 13억년후 지구서 확인
'중력에 의한 시공간의 물결'…아인슈타인 상대성이론의 위대성 입증
지난 1916년 알베르트 아인슈타인(1879∼1955)의 일반상대성이론에서 거론된 중력파가 라이고 팀에 의해 100년만에 과학적으로 입증된 셈이다.
'중력파'의 존재는 아인슈타인의 일반상대성이론에 따라 예측되는 것이어서 이론적으로는 널리 알려져 있으나, 직접 실험을 통한 탐지에 성공한 것은 과학 역사상 이번이 처음이다.
이번 라이고 팀의 연구는 최초로 중력파를 직접 검출한 과학적 쾌거일뿐 아니라 최초로 블랙홀 두 개로 이뤄진 쌍성계의 존재를 확인하고 블랙홀의 충돌과 합병 과정이라는 극적 현상을 다뤘다는 점에서 중요한 의미가 있다는 것이 과학계의 평가다.
라이고 연구진은 레이저를 서로 수직인 두 방향으로 분리시켜 보낸 후 반사된 빛을 다시 합성해 경로 변화를 측정하는 방식으로 시공간의 뒤틀림을 측정했다.
또 약 3000km 떨어진 곳에서 두 개의 검출기를 동시에 가동해 가짜 신호와 진짜 신호를 구분하고, 0.007초라는 미세한 시차를 이용해 파원이 남반구 방향에 있다고 추정했다.
아인슈타인은 중력의 정체를 '시간과 공간이 일체가 돼 이루는 물리적 실체인 시공간의 뒤틀림'으로 파악하는 관점에서 일반상대성이론을 만들었다.
질량을 가진 물체가 주변 공간에 형성하는 '중력장'은 물체 주변의 시공간에 변형이 가해지는 것으로, 질량을 가진 물체가 움직이거나 새로 생겨나거나 파괴되면 이에 따른 파동이 시공간의 일그러짐이라는 형태로 표현된다는 것이다.
이런 중력장의 파동을 가리키는 말이 '중력파'이며 이번에 검출된 중력파는 13억 년 전 머나먼 우주공간에서 각각 태양의 36배와 29배 질량을 지닌 블랙홀 두 개가 서로 충돌하면서 발생했다는 것이 과학계의 설명이다.
이 때 질량 중 일부가 중력파의 형태로 방출되면서 시공간이 뒤틀리며, 이것이 13억년 후 지구까지 전해져 이번 라이고 시스템이 이번에 이를 관측하게 됐다는 얘기다.