중력파

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중력파(重力波, graivitational wave)는 물리학 용어로, 움직이는 물체(질량)에 의하여 시공간(중력장)의 곡률(뒤틀림)에 발생한 요동이 광속으로 진행하는 파동을 말한다. 중력복사(重力輻射)는 이러한 중력파에 의해 전달되는 에너지를 말한다. 중력파를 방출하는 계(system)의 대표적인 예는 백색 왜성, 또는 중성자별이나 블랙홀을 포함한 이중성계이다. 중력파는 1916년에 알베르트 아인슈타인에 의한 일반 상대성 이론에서 그 존재가 예언된 이래로 간접적으로만 그 존재가 확인되었으나, 2016년 2월 레이저 간섭계 중력파 관측소(LIGO)에서 직접적으로 그 존재를 관측하는데 성공하였다.

개요[편집]

아인슈타인의 일반 상대성 이론에 의하면, 중력은 시공간의 곡률(뒤틀림)에 의하여 발생한다. 시공간의 곡률은 질량에 의하여 발생하므로, 질량을 가지는 물체가 시공간에서 이동하면 시공간의 곡률도 변동이 된다. 질량을 가지는 물체가 가속운동을 하면 시공간의 곡률 변동이 파동의 형태로 전파하는데 이를 중력파라고 한다. 중력파의 속도는 빛(전자기파)의 속도와 같다.

반면 아인슈타인의 상대성 이론이 등장하기 전, 물리학계를 지배했던 이른바 뉴턴 물리학(고전 역학)에서는 중력장의 전파에 시간이 걸리지 않으므로, 중력파라는 것이 존재할 수 없다.

간접적 관측[편집]

1974년, 조셉 테일러 와 러셀 헐스는 펄서쌍성계인 PSR B1913+16을 발견하고 그 자전주기와 펄스 방출주기를 정밀하게 측정하여 그 궤도주기가 점차 짧아지고있음을 밝혀냈다. 이 현상은 중력파들 통해 에너지가 밖으로 방출되었다고 볼 때, 일반 상대성 이론이 예측하는 값과 오차범위 내에서 일치했다. 이 업적으로 두 사람은 "중력 연구의 새로운 가능성을 여는 신형 쌍성 펄서의 발견"으로 노벨 물리학상(1993년)을 수상하였다.

직접적 관측[편집]

워싱턴주 핸포드(좌)와 루지애너주 리빙스톤(우)의 LIGO 검출기에 의한 중력파 측정값과 이론 예측값과의 비교.

일반상대성 이론이 나온지 1세기가 지난 2016년 2월 12일, LIGO에서는 지구로부터 13억 광년 떨어져 있는 2개의 블랙홀이 결합하면서 발생하는 중력파를 직접 검출하였다고 발표하였다. [1] [2] [3] [4]

함께 보기[편집]

각주[편집]

  1. Clark, Stuart (2016년 2월 11일). “Gravitational waves: scientists announce 'we did it!' – live”. 《the Guardian》. 2016년 2월 12일에 확인함. 
  2. Castelvecchi, Davide; Witze, Witze (2016년 2월 11일). “Einstein's gravitational waves found at last”. 《Nature News》. doi:10.1038/nature.2016.19361. 2016년 2월 12일에 확인함. 
  3. B. P. Abbott et al. (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration) (2016). “Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger”. 《Physical Review Letters》 116 (6). doi:10.1103/PhysRevLett.116.061102. 
  4. “Gravitational waves detected 100 years after Einstein's prediction”. 《www.nsf.gov》. NSF - National Science Foundation. 2016년 2월 11일. 2016년 2월 12일에 확인함. 

바깥 고리[편집]