블랙홀 충돌로 발생한 중력파 동시에 관측

美-伊 협력 연구… 검증시간 단축

아인슈타인의 일반상대성이론이 옳았음을 알린 중력파가 또 검출됐다. 미국과 이탈리아에 있는 중력파 관측소의 국제 협력 연구 결과다.

미국 라이고 과학협력단과 이탈리아 비르고 협력단은 8월 14일 오후 7시 30분 43초(한국 시간)에 블랙홀 2개가 합쳐지면서 발생한 중력파 GW170814를 검출했다고 28일 발표했다. 라이고와 비르고는 중력파 관측소들이다.

중력파는 중력을 가진 물체가 움직이거나 질량이 변할 때 시공간이 일그러지며 발생하는 에너지를 말한다. 세계적 물리학자 알베르트 아인슈타인이 1916년 일반상대성이론을 발표하며 그 존재를 예측했다. 그러나 100년이 지난 2015년에야 처음 관측됐을 정도로 관측에 어려움을 겪었다. 시공간이 뒤틀릴 정도로 거대한 에너지지만 우주 공간을 퍼져나가면서 세기가 약해져 다른 에너지에 가려지기 때문이다.

이번에 검출된 중력파는 지구에서 약 18억 광년 떨어진 블랙홀 2개가 합쳐지는 마지막 순간에 나왔다. 각각 태양 질량의 31배와 25배인 블랙홀로, 충돌 결과 만들어진 블랙홀은 질량이 태양의 53배나 된다. 충돌 과정에서 태양의 3배 질량이 사라졌는데, 이 질량이 중력파로 전환됐다.

비르고가 관측에 합류하면서 중력파 관측 및 검증 시간이 짧아졌다. 라이고로만 관측했던 중력파는 검증 기간만 5개월 가까이 걸렸다. 데이비드 슈메이커 라이고 대변인은 “이번 결과는 라이고와 비르고로 구성된 네트워크 관측의 시작”이라며 “2018년 가을에 계획 중인 다음 관측에서는 매주 중력파 검출이 이뤄질 것”이라고 기대했다.

한국중력파연구협력단을 이끄는 이형목 서울대 물리천문학부 교수는 “지금까지는 어느 은하에서 블랙홀이 충돌했는지 알 수 없지만 인도와 일본이 곧 새로운 검출기를 가동하면 충돌 위치의 정확도가 한결 높아질 것”이라고 말했다.
　
오가희 동아사이언스 기자 solea@donga.com