아인슈타인 주장 '중력파' 직접 탐지 첫 성공…우주탄생 비밀 밝혀지나

중력파. 사진=NASA 제공

[아시아경제 온라인이슈팀] 알베르트 아인슈타인이 1세기 전 주장했던 중력파의 존재가 확인됐다.

11일 고급레이저간섭계중력파관측소(라이고·LIGO)는 워싱턴D.C. 외신기자클럽에서 기자회견을 열어 공간과 시간을 일그러뜨리는 것으로 믿어지는 중력파의 존재를 직접 측정 방식으로 탐지했다고 발표했다.

중력파의 간접 증거가 발견된 적은 있었으나 직접 검출이 이뤄진 것은 인류 과학 역사상 이번이 처음이다.

이 발견은 1세기 전인 1915년에 아인슈타인이 이론으로 예측한 바를 관측으로 입증한 것으로, 우주 탄생을 이해하는 데 큰 구멍을 메워 줄 우리 시대의 가장 큰 과학 발견 중 하나로 꼽힐 전망이다.

이 중력파는 태양 질량의 36배(오차 감안한 범위 32∼41배)와 29배(오차 감안한 범위 25∼33배)인 블랙홀 두 개로 이뤄진 쌍성이 지구로부터 13억 광년(오차 감안한 범위 7억5000∼19억 광년) 떨어진 곳에서 충돌해 합쳐지는 과정에서 나온 것이다.

이 중력파는 두 블랙홀이 중력파를 내면서 점차 접근해 충돌하기 직전 약 0.15초간 방출됐던 것으로 추정된다. 충돌한 두 블랙홀은 태양 질량의 62배인 하나의 블랙홀로 변했는데, 이 과정에서 태양의 3배에 해당하는 막대한 질량이 중력파 에너지로 빠져나가 소멸됐다.

관측의 통계적 신뢰도는 5.1 시그마(σ) 이상인데, 잡음에 의해 이런 가짜 신호가 우연히 잡힐 확률은 500만분의 1 이하에 해당한다고 연구자들은 밝혔다. 관측된 중력파의 진동수 범위는 30∼150 헤르츠(Hz)로, 소리로 변환하면 사람이 들을 수 있는 저음이 된다.

최대 진폭은 1광년의 길이에 머리카락 하나 굵기 정도 수준의 엄청나게 미세한 변화가 생기는 정도인 10의 21거듭제곱분의 1이었다.

이번 라이고 팀의 연구는 최초로 중력파를 직접 검출한 사례에 해당할 뿐만 아니라 최초로 블랙홀 두 개로 이뤄진 쌍성계의 존재를 확인하고 블랙홀의 충돌과 합병 과정이라는 극적 현상을 기록했다는 점에서도 의미가 있다.

이번 발견은 ▲최초의 중력파 직접 검출 ▲ 최초의 블랙홀 쌍성 관측 ▲ 중력파를 이용한 천체 탐구의 시작 등 역사적 의미를 지닌다고 연구진은 설명했다.

라이고 연구팀은 1차 관측을 시작한 작년 9월 12일부터 약 16일간 가동 기간 중에 수집한 데이터로 이를 발견했다. 연구팀이 중력파를 검출한 시간은 작년 9월 14일 미국 동부일광시간(EDT) 오전 5시 51분, 국제표준시로는 오전 9시 51분, 한국시간으로는 9월 14일 오후 6시 51분이었다.

온라인이슈팀 issue@asiae.co.kr