[新 우주과학시대]중력파 천문학 시작된다

올해 노벨물리학상 유력 후보로 떠올라

▲두 개의 블랙홀이 충돌하면서 중력파가 방출되는 시뮬레이션.[사진제공=NASA]

[아시아경제 정종오 기자]우주를 보는 새로운 창이 열렸다. 레이저 간섭계 중력파 관측소(LIGO·라이고) 연구단은 12일 미국과 유럽에서 동시에 기자회견을 열고 중력파를 직접 관측하는데 성공했다고 공식 발표했다. 중력파는 무거운 물체의 가속 운동으로 발생해 빛의 속도로 전파되는 시공간의 '잔물결'을 말한다.

중력파 관측은 우주과학계에 있어 혁명적 사건으로 발아 들여지고 있다. 이번 연구에는 우리나라를 비롯해 미국과 유럽 등 13개국 과학자 약 1000명이 참여했다. 아인슈타인이 1916년 일반상대성이론에서 중력파의 존재를 예측했던 논문이후 100년 만에 실제 검출되는 쾌거를 이뤘다.

아인슈타인은 우주를 시간과 공간이란 실로 짜여 져 있는 천에 비유했다. 이 천에 공을 떨어트리면 움푹 들어간다. 이 처럼 매우 강력한 중력파 영향을 받으면 시공간이 뒤틀릴 것으로 예상했다. 그동안 우주연구는 광학과 전자기파(빛)를 이용한 연구에 집중했다. 중력파 연구는 1960년대부터 본격화됐는데 그동안 검출되지 않아 애를 먹었다. 중력파가 관측되면서 우주과학은 새로운 시대를 맞았다. 1609년 갈릴레이 광학망원경, 1900년대 중반 전파망원경에 이어
'중력파 시대'에 접어들게 됐다.

초신성과 블랙홀 내부, 빅뱅직후의 우주까지 그 비밀을 풀어낼 것으로 기대된다. 이번 중력파 검출은 라이고를 통해 이뤄졌다. 라이고는 레이저를 직각의 두 방향으로 분리시켜 보낸 후 반사된 빛을 다시 합성해 두 방향 사이의 경로 변화를 측정하는 장치를 말한다. 미국의 핸포드와 리빙스턴에 각각 설치돼 있다. 두 지역은 약 3000㎞ 떨어져 있는데 동시에 가동한다. 가짜 신호를 구별하고 시차를 이용한 파원의 방향을 추정하기 위한 목적이다.

라이고는 1980년대 매사추세츠 공과대학 물리학과 명예교수인 라이너 와이스와 캘리포니아 공과대학 명예교수인 킵 손, 같은 대학의 물리전공 명예 교수인 로날드 드레버에 의해 처음 제안됐다. 이번 중력파 검출 성공으로 올해 노벨물리학상의 강력한 후보로 떠올랐다.

연구 결과는 이날 국제 학술지 '피지컬 리뷰 레터'에 실렸다. 이 논문에 공동저자로 이름을 올린 이형목 한국중력파연구협력단장(서울대 물리천문학부 교수)은 "이번 발견은 최초의 블랙홀 쌍성계 관측이며 예상했던 것보다 훨씬 빠르게 검출에 성공한 것"이라며 "현재보다 더 많은 중력파원을 미래에 발견할 수 있을 것으로 예상된다"고 설명했다. 이 단장은 "이번 역사적 발견으로 우주를 이해하는 새로운 도약을 하게 될 것"이라고 내다봤다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr