[스페이스]우주탄생 비밀…중력파 탐사선 발사한다

유럽우주기구와 나사, 2034년 중력파 탐사선 'LISA' 발사

▲유럽우주기구와 나사가 중력파 연구에 본격 뛰어들었다.[사진제공=NASA]

[아시아경제 정종오 기자] 시공간 휘어지는
우주공간 중력파
새로운 눈 생긴다
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중력파 연구에 대한 새로운 길이 열린다.

유럽우주기구(ESA)가 2034년 중력파 탐지를 위한 우주선을 쏘아 올린다. 이를 위해 ESA는 연구 계획, 예산 등에 대한 전략을 수립했다. 모두 세 대의 우주선이 삼각형을 이뤄 우주에 배치된 뒤 중력파를 찾는 임무를 맡았다. 이른바 레이저 간섭계 우주 안테나(Laser Interferometer Space Antenna, LISA)이다.

미국 항공우주국(NASA)과 ESA는 최근 이 같은 내용을 공개했다.

중력파는 앨버트 아인슈타인이 1916년 일반 상대성이론에서 나왔다. 질량이 매우 큰 천체가 가속하면 주위에 중력파를 방출한다. 두 개의 블랙홀이 결합될 때 이 중력파 충돌로 시간과 공간이 휘어진다는 게 아인슈타인의 판단이었다. 이론만 존재했을 뿐 현실적으로 관측되지 못했다.

2015년 마침내 중력파가 검출돼 전 세계의 관심을 모았다. 2015년 미국 리빙스턴(루이지애나 주 소재)과 핸포드(워싱턴 주 소재)에 위치한 두 곳의 '레이저간섭계 중력파 관측소(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, LIGO)'에서 중력파가 검출됐다. '세기의 발견'이라 할 만큼 우주과학에 새로운 전기가 마련됐다.

그동안 우주과학 분야의 주된 연구 수단은 전자기파였다. 전자기파는 물질과 상호작용은 뛰어나다. 문제는 물질을 통과하는 게 쉽지 않다는데 있다. 이 때문에 전자기파를 이용해 파악한 천체는 대부분 천체의 표면에 대한 정보였다. 그 속을 볼 수가 없었다.

▲유럽우주기구의 중력파 탐사선 'LISA'가 2034년 발사된다.[사진제공=AEI/Milde Marketing/Exozet=

현재 우주과학의 초점은 초신성, 블랙홀, 빅뱅에 맞춰져 있다. 세 가지 모두 우주 탄생의 비밀을 간직하고 있다. 밀집도가 매우 높다는 게 특징이다. 전자기파를 이용해 이들에 대한 데이터를 수집하는 데는 한계가 있다. 아직까지 블랙홀 내부가 어떻게 구성돼 있는지 파악하지 못한 배경이다.

중력파 시대에는 달라진다. 초신성이 폭발할 때 중력파가 발생한다. 그동안 이에 대한 관측은 불가능했다. 중력파 측정이 가능하게 되면서 상황은 바뀐다. 밝혀내지 못한 우주의 여러 가지 현상을 규명할 수 있다. 빅뱅 순간에도 매우 강력한 폭발이 있었다. 이때 중력파를 측정한다면 초기 우주의 비밀에 까지 손을 뻗을 수 있다.

ESA의 LISA는 세 대의 우주선으로 250만㎞ 거리만큼 떨어져 삼각형 구조를 이룬다. 세 대의 우주선이 동시에 관측하면서 미세한 변화를 비교한다.

LISA는 두 개의 블랙홀이 결합될 때 발생하는 중력파 검출에 특히 민감하다. 태양보다 수백만 배 질량이 많이 나가는 블랙홀이다. 중성자와 블랙홀을 포함한 쌍성계 시스템에서 뿜어져 나오는 중력파를 연구할 수도 있다. ESA와 NASA가 중력파 연구에 적극 뛰어들어 앞으로 중력파 연구는 가속화될 것으로 전망된다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr