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블랙홀 병합 활발…우주 계속 진화 확인

국내 연구진 "'중력파 천문학' 시대 대비해야"

(서울=연합뉴스) 신선미 기자 = 1세기 전 알베르트 아인슈타인이 주장했던 중력파의 존재가 잇따라 확인되며 우주에 대한 수수깨끼가 조금씩 풀리는 모습이다.

지난해 9월에 이어 3개월만에 다시 관측된 중력파는 모두 두개의 거대 블랙홀이 합쳐지며 발생한 것으로 분석됐다.

이번에 중력파를 탐지한 연구진은 지난해 10월12일에도 같은 원리로 중력파가 발생한 것으로 관측했지만 신뢰도가 낮아 공식적인 관측결과에 포함하지 않은 것으로 알려졌다.

이는 우주에서 블랙홀 병합이 드문 현상이 아니라는 것을 보여주는 증거로 평가된다.

아인슈타인의 일반상대성이론에 따르면 블랙홀 두 개가 서로의 주위를 도는 '블랙홀 쌍성계'는 오랜 시간이 지나면 붕괴한다고 알려졌다. 이는 블랙홀이 궤도를 도는 동안 에너지를 방출해버려 서서히 에너지를 잃어가기 때문이다. 따라서 오랜 시간 두 블랙홀은 서서히 접근하고, 거리가 가까워질수록 속도가 빨라져 막판에는 충돌해 결국 하나의 블랙홀로 합쳐진다.

이형목 한국중력파연구협력단(KGWG) 단장(서울대 교수)은 15일 "한국 연구진은 블랙홀 충돌에 의한 중력파가 예상보다 훨씬 자주 일어날 수 있다고 예측했고, 두 차례의 블랙홀 병합이 관측되며 일단 이 예측이 맞았다는 것을 보였다"고 밝혔다.

블랙홀 병합 활발…우주 계속 진화 확인 - 2

3개월 사이에 중력파를 잇달아 관측하며 곧 중력파로 천체 등을 관측하는 '중력파 천문학'의 시대가 열릴 것이라는 분석도 나오고 있다. 그동안 광학 망원경이나 전파 망원경을 이용해 수많은 천체를 관측해 왔지만 블랙홀은 관측할 수 없는 대상이었다.

지금까지는 간접효과를 확인해서만 블랙홀의 존재를 확인해왔다.

하지만 이번에 다시 블랙홀끼리 충돌해 더 큰 블랙홀이 생기는 것을 관측하는데 성공하며 중력파를 이용해 블랙홀을 연구할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다. 이밖에 중성자별과 천체가 폭발하는 '초신성 현상'을 관측하는 데에도 중력파 천문학이 새로운 역할을 할 수 있을 것으로 알려졌다.

오정근 국가수리과학연구소(NIMS) 박사는 "(중력파) 검출기 성능이 개선되며 중력파가 일상적으로 검출될 날이 머지않았다"며 "중력파 검출이 '일회성'으로 끝나는 것이 아니라 우주를 보는 중요한 '관측수단'이 될 것"이라고 설명했다.

강궁원 한국과학기술정보연구원(KISTI) 박사 역시 "중력파는 2차례의 검출로 존재가 확고해졌다고 본다"며 "중력파 첨단과학에 매진할 수 있는 환경이 시급히 이루어지길 기대한다"고 밝혔다.

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한국 연구자들은 한국중력파연구협력단(KGWG)이라는 컨소시엄을 구성해 2009년부터 중력파 관측에 참여하고 있다. KGWG는 서울대, 한양대, 부산대, 인제대 4개 대학과 한국과학기술정보연구원, 국가수리과학연구소 등 정부출연연구기관 2곳 소속의 물리·천문학자, 컴퓨터 전문가 20여 명으로 이뤄졌다.

이번 관측에서 KGWG는 관측데이터를 분석하는 소프트웨어 개발과 관측기기 모니터링 등을 담당했다. 국가수리과학연구소 연구진은 온라인 분석 소프트웨어를 개발하고 성능을 향상하는 일을 맡았고, 중력파 관측 과정에서 필요한 실시간 데이터 잡음 제거소프트웨어와 데이터의 품질을 향상하는 알고리즘도 개발했다. 한국과학기술정보연구원 글로벌 대용량 과학실험 데이터허브센터(GSDC)는 라이고 데이터 그리드와 연동된 컴퓨팅 환경을 구축하고 운영 중이다. 여기서는 중력파 관측결과에서 블랙홀의 물리량을 측정하는 연구를 진행한다. 이밖에 국내 연구진은 블랙홀이나 중성자별의 충돌 과정 등에 대한 수치시뮬레이션 연구를 진행해 왔다.

두 차례 중력파를 관측한 LIGO(라이고)는 올해 가을 다시 2차 가동을 시작한다. 2차 가동 때는 이번 관측 때보다 2배 정도 더 넓은 우주영역을 탐사할 예정이다.

sun@yna.co.kr

<저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지> 2016/06/16 02:15 송고

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