중력파가…은하끼리 충돌에서 일어나는 시공간 파문

중력파는 예를 들어 블랙홀이나 중성자별 등 질량이 큰 물체가 서로 충돌할 때 생기는 시공 왜곡이 파도가 되어 우주에 전달되는 현상이다. 2015년 처음 관측된 중력파는 시공간 잔물결로 설명했지만 현상으로는 해일에 가까운 것이었다. 이런 큰 파도가 있는 이상 진정한 시공의 잔물결 같은 극히 약해진 중력 왜곡 현상이 있어도 이상하지 않다. 이런 잔물결은 주파수가 매우 낮은 그러니까 파장이 길고 왜곡 시공 정도도 수백 나노초 가량으로 어쨌든 약한 것이기 때문에 감지가 훨씬 어렵다.

아레시보 천문대와 그린뱅크 만원경이 연계해 실시해온 프로젝트인 나노그래브(NANOGrav)는 파장이 수년에서 수십 년이라는 파도는 말할 수 없는 정도 중력 흔들림을 감지하는 걸 목표로 하고 13년 이상 은하수 은하 전체에 흩어져 있는 45개 펄서 빛을 조사했다.

펄서는 고속으로 회전하는 별이고 일정 간격으로 펄스 형태 빛과 전파, X선을 방출하는 은하의 등대라고 할 수 있다. 그리고 중력파는 적지만 빛 파장을 확장시키기 위해 이 현상을 조사하는 것으로 잔물결 모양 중력파를 검출하는 게 가능하다. 다시 말해 펄서 은하 크기 중력파 검출기로 사용하는 것이다.

연구팀은 여러 펄사에 대해 하나하나 적어도 3년 이상 조사한 결과 데이터세트에 강한 신호가 발견됐다고 밝혔다. 이는 아직 중력파는 단정할 수 없지만 중력파라고 말할 수 있는 강한 신호라는 것.

팀은 이 신호가 잔물결 중력파에 의한 것인지 여부를 확인하기 위해 더 많은 펄서를 전망해 중력파 영향이 각각 펄사에 어떻게 나타나는지를 알고 어디에 원인이 있는지를 규명하려 한다. 연구팀은 이런 현상은 은하 중심에 있다는 초대형 질량 블랙홀끼리 충돌에서 발생 가능성이 있다고 한다. 다시 말해 2개 은하가 융합해 나갈 때 발생하는 게 아니냐는 것. 또 우주 전체가 가끔씩 반복적인 중력파 파문으로 흔들리는 건 아닐까 예측하고 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.