일반상대성 이론 검증 100년…중력파 검출에 뛰어드는 나라들

2019.05.29 16:27
충돌하는 두 블랙홀이 주변에 중력파를 발생시키는 모습을 그렸다. 중력파는 그 동안 빛을 통해 관측하기 어려웠던 블랙홀 연구에 새 돌파구를 열었다. 사진제공 NASA
충돌하는 두 블랙홀이 주변에 중력파를 발생시키는 모습을 그렸다. 중력파는 그 동안 빛을 통해 관측하기 어려웠던 블랙홀 연구에 새 돌파구를 열었다. 사진제공 NASA

영국 천문학자 아서 에딩턴은 1919년 5월 일어난 개기일식 때 태양 주변 빛이 1.61초 휘는 것을 관측하며 일반상대성 이론을 검증한지 100년이 지났다. 지난 4월에는 한 세기만에 일반상대성 이론을 증명할 블랙홀을 실제 관측한 영상이 공개됐다. 그러나 여전히 일반상대성 이론을 더 정확히 증명하기 위한 노력은 이어지고 있다. 


일반상대성 이론에 따르면 질량이 있는 물체가 가속운동을 하게 되면 시공간이 휘어진다. 이때 시공간의 일렁임이 생기는데 이를 '중력파'라고 부른다. 중력파 검출은 일반상대성 이론을 뒷받침할 유력한 증거인 셈이다. 중력파 검출은 미국의 라이고(LIGO)와 유럽의 비르고(VIRGO)가 주도해 왔다. 2015년 라이고 연구협력단은 처음으로 중력파 검출에 성공했다. 이달 1일에는 일본이 개발한 중력파 검출기인 카그라(KAGRA)가 시험운영을 마치고 중력파 검출에 합류하기도 했다. 


중력파 검출 장비가 늘면서 중력파는 더 자주 검출되고 있다. 관측장비가 늘면서 정밀도도 높아질 전망이다. 중국 역시 ‘톈친(天琴)’ 프로젝트를 추진 중이다. 20년간 150억위안(약2조4000억원)이 투자되는 텐친은 위성 3기를 띄워 중력파 검출을 목표하는 프로젝트로 현재 중국 중산대 주도로 진행되고 있다.


인도도 발 빠르게 움직이는 중이다. 2022년 ‘라이고인디아’를 구축할 예정이다. 라이고인디아는 라이고의 중력파검출기 2개중 미국 핸퍼드에 있는 1개를 이전해 설치하는 개념이다. 유럽우주국(ESA)도 2034년 운행을 목표로 ‘리사(LISA)’ 프로젝트를 추진하고 있다. 인공위성 3기를 띄워 지구와 같은 태양 중심의 궤도를 따라다니며 중력파를 검출한다. 호주도 ‘아이고(AIGO)’라는 독립적인 중력파 연구센터를 세웠고, 영국과 독일이 합심해 만든 ‘지오600(GEO 600)’ 중력파 관측소도 운영 중이다.


한국도 중력파검출기를 개발했으나 현재는 중단이 된 상태다. 한국중력파연구협력단이 한국형 중력파 검출기인 ‘소그로(SOGRO)’ 개발하는 것을 주요 사업으로 하는 연구단을 한국기초과학연구원(IBS)내에 설립하는 신청했지만 전문인력 부족 등을 이유로 선정에 탈락했다. 한국중력파연구협력단은 10년내 소그로를 개발하는 것을 목표로 하고 있다. 


지난 1일 중력파 검출을 위한 제3차 관측이 시작됐다. 한달 사이 중성자별의 충돌에 따른 신호를 포함해 5차레의 중력파 후보가 검출된 것으로 알려졌다. 중력파 관측이 상시화될 경우 블랙홀을 더 높은 화질로 직접 관찰하고 우주거리를 정확히 재 우주 나이를 측정할 수 있다. 중력파 천문학이라는 새로운 학문 분야의 등장으로 우주에 대한 이해를 넓힐 수 있을 것이란 전망이다. 
 

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