"13억년전 중력파 검출한 '라이고'..7월 두번째 가동"

중력파에 의한 시공간의 파동 이미지. LIGO 홈페이지 제공

[이데일리 오희나 기자] 100여년전 아인슈타인이 주장했던 ‘중력파’를 최초로 검출한 것은 라이고(LIGO·고급레이저간섭계중력파관측소)중력파 검출기를 통해서다.

‘중력파’는 무거운 물체의 가속 운동으로 발생해 빛의 속도로 전파되는 시공간의 ‘잔물결’과 같은 파동이다. 중력은 약한 힘이기 때문에 그 세기가 매우 약하다.

일반적으로 중력파는 강한 중력을 가진 천체가 급격히 가속될 경우 상대적으로 더 강력한 중력파가 발생한다. △블랙홀이나 중성자별의 충돌 △초신성 폭발 △감마선 폭발 △빠르게 자전하는 중성자별 △초기우주에서 발생하는 것으로 알려졌다.

이번에 검출된 중력파는 두개의 블랙홀로 이뤄진 쌍성의 충돌 과정에서 나왔다.

중력파 검출기 LIGO 원리. 레이저를 직각의 두 방향으로 분리시켜 보낸 후 반사된 빛을 다시 합성해 두 방향 사이의 경로 변화를 측정한다. 한국중력파연구협력단 제공

라이고 검출기는 레이저를 직각의 두 방향으로 분리시켜 보낸 후 반사된 빛을 다시 합성해 두 방향 사이의 경로 변화를 측정한다. 약 3000km 떨어진 두개의 검출기를 동시에 가동해 가짜 신호와 구별하고 시차를 이용한 파원의 방향을 추정한다.

이번에 검출된 중력파는 빛의 속도로 전파되므로 13억 년 전에 발생한 것이다. 중력파는 두 블랙홀이 중력파를 내면서 점차 접근해 충돌하기 직전 약 0.15초간 방출됐던 것으로 추정된다.

국내 연구팀은 “1초도 안되는 시간밖에 검출되지 못한 것은 아직 라이고 중력파 검출기의 정밀도가 낮기 때문”이라며 “블랙홀이 충돌되기까지 에너지가 지속적으로 분출됐지만 검출기가 검출할수 있는 중력파가 나타날때쯤 두 블랙홀의 충돌이 일어난 것”이라고 말했다. 지구상에서 중력파를 검출하려면 아주 센 신호가 나오지 않으면 안된다는 설명이다.

라이고 중력파 검출기는 오는 7월 두번째 가동에 들어갈 예정이다.

국내 연구팀은 “1차보다는 중력파 검출을 방해하는 다른 잡음으로부터 고립될수 있도록 기기를 업그레이드에 들어갈 예정이다”고 설명했다.

이형목 한국중력파연구협력단 단장은 “이번 발견은 지구와 13억 광년의 시차가 존재한다”며 “당시 지구에는 아주 원시적인 생명체 밖에 없던 시간이다”고 설명했다.

이 단장은 “지금껏 우리는 우주의 극히 일부분 밖에 보지 못하고 있는 상황이었다”며 “앞으로 볼수 있는 범위가 점차 늘어날 것”이라고 전망했다.

중력파 차트 이미지. LIGO 홈페이지 제공

오희나 (hnoh@edaily.co.kr)