아인슈타인 '중력파' 100년만에 관측…세계 과학계 '들썩'

한국 과학자 포함된 국제연구협력단, 중력파 직접 검출에 성공

CBS노컷뉴스 이전호 선임기자

(사진=LIGO/아인슈타인)

사상 최초로 먼 우주에서 발생한 격렬한 천체 현상으로부터 방출된 중력파를 지구에서 관측하는데 성공했다.

중력파는 급격한 천체의 운동으로 인해 4차원 시공간에 발생한 잔물결이다.

아인슈타인의 일반 상대성 이론에 의하면 전자가 진동할 때 전자기파가 발생되는 것과 비슷하게 중력장의 요동은 빛의 속도로 전파되는 중력파를 만들어낸다. 이러한 중력파의 존재는 이론적으로는 잘 알려져 있지만 측정이 매우 어려워 최근까지 직접적인 검출을 하지 못했다.

이번 발견으로 알버트 아인슈타인이 1915년 발표한 일반 상대론의 중요한 예측인 중력파의 존재가 확인됐다.

이번에 검출된 중력파는 블랙홀 두 개가 자전을 하는 하나의 무거운 블랙홀로 합병되는 과정에서 충돌 직전의 채 1초도 못되는 짧은 시간동안 방출된 것이다. 두 블랙홀간의 충돌은 이제까지 이론적 예측만 있었을 뿐 관측된 적은 한 번도 없었다.

2015년 9월 14일 미국 리빙스턴과 핸포드에 위치한 두 곳의 라이고 간섭계 중력파 관측소에서 중력파를 검출했다.

라이고 관측소는 미국 과학 재단의 지원을 받고 있으며 캘리포니아 공과대학과 메사추세츠 공과대학이 실험계획을 구체화했고 현재 검출기의 시설과 운영을 담당하고 있다.

이번 발견에 대한 연구 논문은 미국 물리학회에서 발행하는 피지컬리뷰레터에 실릴 예정이다.

(자료=한국중력파연구협력단 제공)

한편 한국중력파연구협력단(연구책임자 이형목 서울대 교수)도 지난 2009년부터 라이고과학협력단(LSC)과 양해각서(MOU)를 맺고 중력파 검출 연구에 참여해왔다.

한국 중력파연구협력단은 5개 대학과 2개 출연 연구소(한국과학기술정보연구원, 국가수리과학연구소)에 속한 20여 명의 물리천문학자 대학원생 그리고 컴퓨터 전문가로 이루어진 연구 컨소시엄이다.

2011년부터 3년간 일부 연구진들이 미국의 참여 대학을 장기 방문해 중력파 데이터 분석과 검출기 특성 연구를 본격적으로 수행했다. 또 국내에서는 블랙홀이나 중성자별의 충돌 과정 등에 대한 수치시뮬레이션 연구를 진행해 왔다.

한국 중력파 연구진은 이번에 최초로 중력파를 발견한 어드밴스드 라이고의 관측에 사용된 데이터 분석 소프트웨어와 기기 모니터링에 보다 직접적인 역할을 담당했다.

국가수리과학연구소의 연구진은 온라인 분석 소프트웨어의 개발에 기여했고 실시간 데이터 잡음 제거 소프트웨어와 데이터의 품질을 향상시키는 알고리즘의 개발과 구축에 기여했다.

한국 중력파 연구진은 약 4개월간의 관측 기간 동안 약 5회에 걸쳐 직접 중력파 관측에 참여하며 관측 데이터의 품질을 모니터링하는 임무를 수행했다.

특히 한국 연구진이 작성한 중력파형 모델링 소프트웨어는 향후 라이고 관측 가동에서 사용될 전망이다.

한국중력파연구협력단의 단장 이형목 교수는 "현재보다 더 많은 중력파원을 미래에 발견할 수 있을 것"이라며 "이번의 역사적인 발견으로 이제 우리는 우주를 이해하는 새로운 도약을 하게 될 것"이라고 이번 발견의 가치를 평가했다.

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