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블랙홀 생성비밀 풀어줄 중력파, 3개 검출기서 첫 동시관측

송고시간2017-09-28 10:07

국제연구컨소시엄, 18억 광년 지점서 블랙홀 충돌 따른 중력파 관측

유럽 주도 비르고 검출기 2주만에 성공 …"네트워크 관측 시작됐다"

(서울=연합뉴스) 임화섭 기자 = 질량을 가진 물체가 일으키는 시공간의 파동인 '중력파'가 현재 가동중인 3개 검출기에서 동시에 검출됐다.

중력파는 큰 별이 폭발하거나 블랙홀이 생성되는 등 질량을 가진 물체가 일으키는 강한 중력을 가진 파동이 우주 공간으로 퍼져 나가며 공간과 시간이 일그러지는 현상이다. 우주의 근본 구조와 은하·항성·블랙홀 생성 과정의 비밀을 풀어 줄 열쇠로 꼽힌다.

이번 중력파 검출 성공은 사상 4번째다. 첫 중력파 관측은 2015년 9월에 이뤄졌으며, 2016년 2월에 공식 발표됐다.

중력파 관측을 위한 양대 국제 연구 컨소시엄인 라이고 과학협력단과 비르고 협력단은 약 18억 광년 떨어진 곳에서 발생한 두 블랙홀의 충돌에 따른 중력파를 관측했다고 28일 밝혔다.

충돌 전 두 블랙홀의 질량은 각각 태양 질량의 31배와 25배였으며, 이 둘이 뭉쳐지면서 질량이 태양의 53배인 큰 블랙홀이 생겼다. 충돌 과정에서 태양의 3배에 해당하는 질량이 중력파로 전환됐다.

'GW170814'라는 이름이 붙여진 이 천문현상에 대한 논문은 물리학계 최고의 권위지로 꼽히는 '피지컬 리뷰 레터즈'에 실릴 예정이다.

이번 관측은 한국시간으로 8월 14일 오후 7시 30분 43초에 미국 루이지애나주와 워싱턴주에 있는 라이고 관측시설과 이탈리아 피사 근처에 있는 새 비르고 검출기 등 3곳에서 동시에 이뤄졌다. 유럽이 운영을 주도하는 새 비르고 검출기가 관측을 시작한 지 2주 만이다.

라이고 대변인인 미국 매사추세츠공대(MIT)의 데이비드 슈메이커 박사는 "이것은 비르고와 라이고로 구성된 네트워크 관측의 시작"이라며 "2018년 가을로 예정된 다음 관측 가동에서는 매주 혹은 그보다 자주 중력파 검출이 이뤄질 것으로 기대한다"고 말했다.

중력파 관측 성공은 최근까지 2015년 9월과 12월, 올해 1월 등 3차례 있었다. 모두 미국의 라이고 검출기로 이뤄진 관측이었으며, 블랙홀들이 충돌하면서 더 큰 블랙홀로 합쳐지면서 중력파가 발생한 사례였다.

미국 주도의 라이고 컨소시엄에 참여중인 '한국중력파연구협력단'(KGWG)을 이끄는 서울대 이형목 교수는 "국제적인 협력 연구가 어떤 놀라운 결과를 가져다주는지 목격하고 있다"고 이번 관측의 의미를 설명했다.

그는 "아직은 하늘에서의 위치에 대한 정확도가 많이 떨어져 실제로 어느 은하에서 블랙홀이 충돌했는지 알 수 없지만, 인도와 일본이 곧 새로운 검출기를 가동하게 되면 위치 정확도가 훨씬 높아져 어떤 은하에서 발생했는지 특정하는 데 크게 도움이 될 것이다. 이를 통해 중력파를 내는 블랙홀 쌍성이 어떻게 만들어지는지 더 자세히 알 수 있을 것"이라고 고 말했다.

한국중력파연구협력단은 서울대, 한양대, 부산대, 인제대 등 4개 대학과 한국과학기술정보연구원(KISTI), 국가수리과학연구소(NIMS), 한국천문연구원(KASI) 등 3개 정부출연연구소에 소속된 20여 명의 물리·천문학자, 대학원생, 컴퓨터 전문가 등으로 구성돼 있다.

이 중 14명은 이번 논문에 저자로 이름을 올렸다. 이들은 주로 관측에 사용된 데이터 분석 소프트웨어와 기기 모니터링에 기여했다.

중력파 파형 비교
중력파 파형 비교

지금까지 발견된 4개의 중력파와 1개의 후보(LVT151012)의 중력파형 비교. 가장 최근에 발견된 GW170814는 맨 아래에 있다. 블랙홀 충돌 직전에 가장 큰 신호를 낸 후 새롭게 만들어진 블랙홀의 진동하면 약한 신호가 잠시 나오다가 완전히 조용해진 모습을 볼 수 있다.
[한국중력파연구협력단 제공]

solatido@yna.co.kr

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