메뉴바로가기본문바로가기

동아사이언스

'중력파'에 대한 궁금한 것 5가지

통합검색

'중력파'에 대한 궁금한 것 5가지

2016.02.10 12:57

※편집자주

미국 국립과학재단(NSF)이 현지 시간 11일 오전 10시 30분(한국 시간 12일 0시 30분) 중력파 연구 성과를 발표한다고 해서 화제입니다. 중력파는 지금으로부터 약 100년 전 아인슈타인이 일반 상대성 이론에서 제시한 현상인데요, 우주탄생의 열쇠를 쥐고 있기 때문에 그동안 많은 연구가 이뤄졌었죠! 하지만 어쩐지 이름만 들어선 너무 어려운 중력파...지난 과학동아 기사에 자세히 소개되어 있어서, 기사 내용 중에서 궁금한 것을 [Q&A]로 정리했습니다. 

 

☞중력파(과학동아 2015년 1월호ㆍ유료)

☞중력파 검출, 초읽기 들어가나?(과학동아 2015년 8월호ㆍ유료)

 

 

Q1. 중력파가 대체 뭐길래?


잔잔한 호수에 떠 있던 배가 갑자기 이동을 하면 물결이 일어납니다. 마찬가지로 질량을 가진 물체가 가속운동을 하면 시공간이 일렁이면서 파동이 생기는데, 이를 ‘중력파’라고 부릅니다. 아인슈타인은 일반상대론을 통해 시공간에 이러한 중력파가 포함되어야 한다는 것을 증명했습니다.

 

회전하는 쌍성에서 중력파가 발생해 주위로 퍼지는 모습을 형상화한 모습 - 과학동아 제공
회전하는 쌍성에서 중력파가 발생해 주위로 퍼지는 모습을 형상화한 모습 - 과학동아 제공

Q2. 중력파를 찾으면 어떤 것이 좋나?


중력파를 관측하게 되면 우주를 보는 인류의 시야가 획기적으로 넓어집니다. 우리가 우주에서 보는 빛은 빅뱅 후 약 38만 년(재결합시기)에 만들어진 것으로 이보다 앞선 우주의 모습은 광학망원경이나 전파망원경으로는 절대로 볼 수 없는데요, 중력파는 빅뱅직후부터 존재했기 때문에 초기우주의 모습을 담고 있을 가능성이 큽니다. 빛을 이용해 관측할 수 없던 블랙홀도 중력파를 이용하면 그 존재를 볼 수 있습니다.

 

블랙홀 퀘이사 - NASA 제공
블랙홀 퀘이사 - NASA 제공

Q3. 중력파 관측의 역사는?


 

조셉웨버 - google 제공
조셉웨버 - google 제공

처음으로 중력파 직접 검출에 도전한 사람은 미국 메릴랜드대의 조셉 웨버 교수입니다. 그는 ‘웨버 바’라고 이름 붙인 막대검출기를 독자적으로 만들어 실험했지요.

 

하지만 결과는 실패였습니다. 1990년대 들어서는 미국의 킵 손과 로날드 드레버, 라이너 와이즈기 마이켈슨의 간섭계 원리를 이용해 새로운 중력파 검출기를 고안합니다.

 

레이저 간섭계 중력파 관측소, 일명 라이고(LIGO)는 그렇게 탄생하게 되었습니다.

 

 

 

 

Q4. 라이고는 중력파를 어떻게 관측하나?


중력파는 상하좌우로 진동하는 플러스편광과 45° 기울어진 채 진동하는 크로스편광이 있습니다. 중력파에 맞은 입자는 (+)방향이나 (×)방향으로 진동하는데요, 중력파가 지나가면 4km에 달하는 라이고의 양쪽 터널에 미세한 변화가 생깁니다. 그리고 여기서 생기는 간섭무늬를 관찰해 중력파를 관측하게 됩니다.

 

레이저간섭중력파관측소(LIGO) - 과학동아 제공
레이저간섭중력파관측소(LIGO) - 과학동아 제공

Q5. 중력파 관측은 이제까지 몇 번이나 성공했나?


중력파 직접 관측의 성공사례는 아직 없습니다. 중력파의 세기가 너무 미약해 검출하기가 매우 어렵기 때문입니다. 빅뱅·급팽창이나 초신성 폭발, 감마선 폭발과 같은 천문학적인 규모의 사건에서 발생하는 중력파가 그나마 검출하기 좋은 후보입니다.

 

빅뱅은 어떤 모습이었을까 - pixabay 제공
빅뱅은 어떤 모습이었을까 - pixabay 제공

 

이 기사가 괜찮으셨나요? 메일로 더 많은 기사를 받아보세요!

댓글 0

17 + 6 = 새로고침
###
    과학기술과 관련된 분야에서 소개할 만한 재미있는 이야기, 고발 소재 등이 있으면 주저하지 마시고, 알려주세요. 제보하기

    관련 태그 뉴스