노벨 물리학상 3인...아인슈타인 예상한 중력파 100년만에 발견하다

노벨물리학상의 주인공들은 우주 생성의 신비를 인간이 이해할 수 있도록 새로운 도구인 '중력파'의 존재를 입증한 주인공들이다. 아인슈타인이 이론적으로 설명한 중력파의 존재 가능성을 100년만에 증명한 주인공들이기도 하다.

중력파가 발견되면서 자외선이나 적외선, X선 등으로만 관찰했던 광활한 우주를 새로운 방식으로 들여다 볼 수 있는 계기가 마련됐기 때문이다.

중력파를 통해 블랙홀의 질량을 측정하고, 중성자별의 병합, 초신성 폭발, 감마선 폭발 등 천체망원경이나 전파망원경으로도 볼 수 없던 현상도 관측할 수 있게 됐다.

3일(현지시간) 노벨재단은 "2015년 9월 14일 중력파가 최초로 목격됐다"며 "아인슈타인이 100년전 예측한 이 중력파는 2개의 블랙홀이 충돌에 따라 발생했고, 지구의 연구진이 발견하기까지 13억년이 걸렸다"며 라이너 바이스 미 매사추세츠공과대 명예교수, 배리 배리시 캘리포니아공과대학(캘텍) 교수, 킵 손 캘텍 명예교수 등 노벨 물리학상 공동수상자의 업적을 전했다.

물에 돌을 던지면 물결이 퍼져 나가 듯 질량이 있는 물체가 움직이면 그 물체를 중심으로 시공간이 움직이며 파동이 생기는데, 이를 중력파라고 한다.

질량을 가진 물체가 움직이거나 새로 생겨나거나 파괴되면 이에 따른 파동이 시공간의 일그러짐으로 표현된다는 것. 물체의 질량이 매우 클 경우 중력파를 관측하는 것도 이론적으로 가능해야 한다. 알버트 아인슈타인은 일반상대성 이론을 통해 시공간에 중력파가 있을 것이라고 약 100년전 예측한 바 있다.

이론 속에서만 존재하던 이 중력파는 지난 2015년 9월 14일 미국 캘리포니아공대와 매사추세츠공대(MIT), 레이저간섭계중력파관측소(LIGO) 연구단과 유럽 중력파 검출기인 버고(VIRGO) 연구단에 의해 실체가 증명됐다. 이들은 블랙홀 2개가 하나의 블랙홀로 합쳐지기 직전 0.15초간 중력파를 발견했다. 중력파가 관측된 최초의 순간이었다. 역사적인 발견의 결과는 2016년 2월 11일 발표됐다.

당시 확인된 중력파는 태양보다 각각 29배, 36배 질량이 큰 블랙홀 2개가 합쳐진 과정에서 목격됐다. 새롭게 탄생한 블랙홀은 태양보다 62배 무거운 것으로 확인됐다.

2개의 블랙홀이 합쳐져 더 큰 블랙홀이 만들어 진 것도 새롭게 증명된 사실이다.

중력파를 통해 앞으로 인류는 우주의 진화 과정을 새로운 도구로 관측할 수 있다.

우주의 쇠퇴 과정도 예상할 수 있을 것으로 예상된다.

[e-mail] 이설영 기자