얼마 전 관측된 중력파란 대체 무엇인가?

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GRAVITATIONAL WAVES
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최근 NASA는 1억 3천만 광년 거리의 중성자성 두 개가 충돌하여 생긴 중력파를 관측했다.

시드니 대학교의 타라 머피 교수가 이끄는 오스트레일리아 단체는 이번 충돌이 빛과 중력파를 동시에 만들어 낸 첫 사례였다고 밝혔다.

대단한 일이긴 하지만, 중력파가 무엇인지 알아야 이번 발견이 얼마나 놀라운 일인지 이해할 수 있다.

중력파란 무엇인가?

중력파는 우주에서 중성자성이나 블랙홀들이 합체될 때 시공간의 일그러짐이 광속으로 파도처럼 전달되는 것이다. 중력파는 광속에 영향을 미쳐 시공간도 일그러뜨린다. 행성의 궤도에도 미세한 영향을 줄 수 있다.

“중력은 공간을 바꾼다. 침대 위에 무거운 것을 올려놓으면 침대가 움푹 내려가는 것과 마찬가지다.” 박사 과정 중인 두걸 도비가 허프포스트 오스트레일리아에 말했다.

“그렇게 공간이 왜곡되는 것을 움직일 경우 생기는 게 중력파다. 중성자성이나 블랙홀이 합체하며 중력을 왜곡해, 시공간에 파도를 일으키는 것이다. 이번에 관측된 것이 바로 이것이다.”

중력파는 언제 발견되었나?

미국 루이지애나의 레이저 간섭계 중력파 관측소(LIGO:Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory)가 2015년에 처음으로 중력파를 관측했다.

블랙홀 두 개가 충돌하며 생긴 중력파를 관측했으며, 그 뒤로 두 번 더 탐지했다.

이를 발견한 레이너 웨스, 배리 베리시, 킵 손 등의 팀은 2017년에 노벨 물리학상을 수상했다.

중성자성은 무엇인가?

도비는 ‘중성자성(neutron star)’이라는 이름은 혼란을 줄 수 있다고 말한다.

“중성자성은 밀도가 엄청나게 높다. 이름을 보고 떠오르는 것과는 조금 다르다. 별보다는 블랙홀에 더 가깝다.”

“중성자성의 질량은 태양과 비슷하거나 조금 더 크지만, 지름 10~20km 정도로 줄어들어 있다. 굉장히 밀도가 높다.”

“그러므로 [최근에 감지된] 폭발의 에너지는 태양이 전 생애 동안 방출하는 것보다 훨씬 더 많은 양이다. 어마어마한 에너지다.”

gravitational waves

이 발견이 왜 중요한가?

“이건 아인슈타인이 옳았다, 아인슈타인의 이론이 거의 다 옳았다는 걸 입증한다.”

알베르트 아인슈타인은 1916년에 일반 상대성이론에 기반해 중력파의 존재를 예견했다. 아인슈타인은 중력파는 중력 방사를 통해 에너지를 전달하며 전자기파와 비슷할 것이라 했다.

“일반 상대성이론이 또 한 번의 시험을 거치고서도 우주 대부분을 설명할 수 있다는 게 입증되었다는 건 대단한 일이다.”

“중성자성 두 개의 합체를 관측한 것은 이번이 처음이다. 예전에는 블랙홀들이 합쳐지는 걸 관측했지만, 아인슈타인과 LIGO 팀 대부분은 중성자성을 통해 중력파를 먼저 관측하고 블랙홀은 나중에 관측할 것으로 생각했다.”

허핑턴포스트AU의 What Exactly Is A Gravitational Wave?를 번역, 편집한 것입니다.
   

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