세 번째 중력파 검출… 새로운 블랙홀 존재 확인

앞으로 중력파 검출 연속될 듯

▲이번에 검출된 중력파 신호. 위의 그림은 시간에 따라 진동수가 변해 가는 모습을 보여주고 있다. 중간 그림은 핸포드와 리빙스턴에서 관측된 파형과 이를 가장 잘 설명할 수 있는 이론적 파형(검은색)을 보여준다. 맨 아래 그림은 관측된 파형에서 이론적 파형을 빼주고 나면 전형적인 기기의 잡음 형태가 남는 것을 보여주고 있다.[사진제공=한국중력파연구협력단]

[아시아경제 정종오 기자] 세 번째 중력파가 검출됐다. 이를 통해 연구팀은 새로운 종류의 블랙홀이 존재함을 확인했다. 중력파 검출기인 라이고(LIGO)는 2015년 9월 14일과 12월 26일 중력파 검출에 이어 올해 1월4일 두 블랙홀이 충돌하면서 방출된 중력파를 관측하는데 성공했다.

레이저 간섭계 중력파 검출기인 라이고(LIGO)는 시공간의 흔들림인 중력파를 세 번째로 검출함으로써 천문학의 새로운 창을 열었다. 이전 검출과 마찬가지로 이번 중력파도 두개의 블랙홀이 충돌하면서 방출된 것으로 파악됐다.

합병을 통해 새롭게 만들어진 블랙홀의 질량은 태양의 약 49배에 이르렀다. 앞서 LIGO에 의해 발견된 두개의 합병된 태양의 62배(첫 번째 검출)인 블랙홀 보다는 가볍고 21배 (두 번째 검출)인 블랙홀 보다는 무거운 질량의 블랙홀이 존재한다는 사실이 확인됐다.

이번에 새롭게 발견된 중력파는 2016년 11월30일에 시작해 올해 여름까지 진행하는 2차 관측가동 중에 검출됐다. 라이고 관측은 미국 워싱턴 주의 핸포드와 루이지애나 주의 리빙턴에 있는 쌍둥이 검출기를 이용해 이뤄지고 있다.

펜실베니아주립대와 카디프 대학의 방갈로어 사티하프라가쉬 교수는 "이번 관측은 블랙홀 자전축이 정렬돼 있지 않을 수 있다는 첫 번째 증거"라며 "블랙홀이 밀집 항성계에서 만들어졌을지도 모른다는 점을 시사해 준다"고 설명했다.

우리나라 중력파 연구 협력단을 이끌고 있는 서울대 이형목 교수는?"우리는 이미 오래 전부터 구상 성단과 같은 밀집 성단에서 역학적 과정을 통해 블랙홀 쌍성이 효율적으로 만들어질 수 있다는 이론적 논문을 발표해 왔다"며 "앞으로도 계속 자전축과 공전축의 방향이 전혀 다른 블랙홀 쌍성의 충돌이 관측된다면 우리 이론적 예측이 맞아 들어가는 것"이라고 분석했다.

한편 중력파 존재여부는 아인슈타인이 1916년 논문을 통해 공식 발표한 바 있다. 중력파는 우주공간에서 강한 폭발이나 충돌이 일어났을 때 발생하는 잔물결이다. 빛의 속도로 퍼져나간다. 중력파 때문에 시공간이 흔들리고 휘어진다. 시공간의 잔물결 현상이라고도 부른다. 천체가 충돌하는 순간에 강력한 중력파가 나온다.

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

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr