알베르트 아인슈타인이 존재를 예언한 바 있는 중력파는 블랙홀 탄생 관측과 우주 생성 과정 해명으로 이어지는 중요한 천체 현상으로 간주되어 왔다. 이런 중력파를 아인슈타인이 존재를 예언한 지 100년에 해당하는 2016년 드디어 미국 레이저간섭중력파천문대 라이고(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory. LIGO)가 세계에서 처음으로 관측하는 데 성공했다.

아인슈타인은 무거운 물체가 격렬하게 운동할 때 주변에 중력 변화가 일어나 이 영향이 파도처럼 전달될 것으로 예측했다. 이 빛의 속도로 전해지는 물결이야말로 중력파에서 지금까지 우주 관측에서 중요한 역할을 하는 전자파를 보완하는 중요한 정보다.



블랙홀 탄생 순간처럼 우주 공간에서 일어나는 큰 이벤트에서 중력파가 방출되기 때문에 중력파를 관측할 수 있다면 강력한 중력으로 빛을 삼켜버리는 블랙홀 탄생 순간을 직접 관찰할 수 있게 될 것으로 기대됐기 때문이다. 그런데 라이고가 지난 2월 11일 세계에서 처음으로 중력파 관측에 성공했다고 발표한 것이다.





라이고는 4km에 달하는 직선 터널 2개에 레이저를 조사하는 거대한 장치를 이용해 중력파가 지나갈 때 터널 길이가 조금 변화하는 걸 레이저 간섭 현상을 통해 측정한다. 이런 라이고는 지구에서 13억 광년 떨어진 거리에 있는 태양보다 36, 29배 중력을 가진 블랙홀 2개가 합체될 때 발생하는 중력파 관측에 성공했다.





라이고는 레이저를 4km 거리 거울을 통해 반사시키는 빔 스플리터(Beam Splitter)라는 장비로 레이저로 나눠 튀어 올라온 레이저 파장과 비교해 중력파 영향을 감지한다. 하지만 지구 자체가 중력파의 영향을 받는 데 잡신호를 얼마나 줄일 것인지가 관건이었다고 한다. 이를 해결할 기술적 키는 진자에서 찾아냈다. 진자를 천천히 흔들면 추는 크게 흔들린다. 하지만 빠르게 흔들면 추는 영향을 받지 않고 정지한다. 라이고는 QUS(quadruple suspension system)라고 불리는 시스템을 이용해 조금씩 추에 해당하는 빔 스플리터를 움직여 지상에서 받는 영향을 없앴다.



라이고는 지난해 9월 12일 중력파 관측을 시작했는데 불과 이틀 만인 9월 14일 9시 51분 중력파는 잡는데 성공했다고 한다. 이어 라이고가 관측한 데이터가 확실한지 여부를 놓고 전 세계 연구티밍 검증하는 작업을 시작했다.



한편 라이고는 중력파를 소리로 변환한 것도 함께 공개했다. 영상을 들어보면 마치 아기의 고동소리를 듣는 듯한 느낌을 준다.라이고는 앞으로 5년 동안 중력파 검출 정확도를 3배 높여 관측할 수 있는 범위를 27배로 끌어올릴 계획이라고 한다. 이를 통해 지금까지 빛으로 관측할 수 없는 암흑물질과 빅뱅 등 다양한 우주 현상이 중력파 관측에 의해 해명될 것으로 기대할 수 있게 됐다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.

이석원 기자  lswcap@techholic.co.kr

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