중력파를 이용한 'GRADAR': 미지의 우주와 어두운 물질 탐사의 새로운 지평 [함께 보는 우주]
중력파를 이용한 'GRADAR': 미지의 우주와 어두운 물질 탐사의 새로운 지평 [함께 보는 우주]

[미디어파인 칼럼 = 이상원 기자] 라디오파가 레이더를 주고 소리가 음향탐지기를 준다면, 중력파는 뭘 줄까? 답은 "GRADAR"일지도 모른다. 중력파 "레이더"라고도 할 수 있는 미래의 가능한 기술이다. 이 기술은 중력파의 반사를 사용해 미지의 우주를 그려낼 수 있다고 연구자들이 말한다. 이 신호를 찾음으로써 과학자들은 어두운 물질이나 희미한, 독특한 별을 찾고 그 깊은 내부를 알아낼 수 있을지도 모른다.

천문학자들은 중력파를 주기적으로 사용해, 두 개의 블랙홀이 합쳐지는 것과 같이 빛만으로는 연구하기 어려운 대격변을 관찰했다. 하지만 물리학자들은 중력파의 보이지 않는 특성에 대해서도 알고 있다. 아인슈타인의 중력 이론에 따르면, 우주-시간은 물질에 의해 왜곡되고, 이러한 왜곡을 지나가는 어떤 물결도 방향을 바꿀 것이다. 결론적으로, 무언가가 중력파를 방출할 때 신호의 일부는 지구를 향해 바로 온다. 그러나 일부는 더 긴 경로를 통해 별이나 다른 무거운 물체 주변으로 꺾여서 나중에 도착할 수 있다.

과학자들은 이러한 나중의 신호, 이른바 "중력 반짝임"은 너무 약해 감지할 수 없을 것이라고 항상 생각했다. 그러나 오하이오주 클리블랜드의 케이스 서부 리저브 대학의 물리학자인 크레이그 코피와 글렌 스타크맨은 아인슈타인의 이론을 기반으로 별 내부의 중력장을 통해 물결이 흩어질 때 신호가 얼마나 강할지 계산했다.

만약 중력 반짝임이 이렇게 강하다면, 천문학자들은 별의 내부를 추적하는 데 그것을 사용할 수 있다고 팀은 말한다. 연구자들은 심지어 어두운 물질 덩어리나 관측할 수 있는 우주 반대편에 있는 외로운 중성자별과 같이 그렇게 하면 발견할 수 없는 대규모 천체를 찾을 수 있을지도 모른다.

그러나 조심할 이유가 아직도 있다. 이 현상이 더 자세한 조사를 견뎌낸다면, 과학자들이 그것을 사용하기 전에 더 잘 이해해야 할 것이라고 말한다. 즉 계산이 매우 어렵다는 것이다.

하지만 비슷한 도전은 이전에도 극복되었다. 중력파 탐지의 전체 이야기는 그랬다. 그들의 측정을 이해하기 위해 필요한 모든 수학을 수행하는 것은 힘들었지만, 지금 이 분야는 성장하고 있다.

[이상원 칼럼니스트] 
고려대 산업경영공학과(재학 중)
미디어파인 대학생칼럼니스트 겸 기자

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