두 개의 블랙홀(이원 블랙홀, binary black holes : BBH) 충돌로 인한 4건의 중력파가 최근 새롭게 탐지됐다. 이로써 2015년 9월 첫 사례 이래 중력파 검출은 모두 11건으로 늘어났다. 10건은 이원 블랙홀의 융합이며 나머지 하나는 두 중성자별의 충돌로 인한 중력파 방출이었다.

미국의 레이저간섭계중력파관측소인 라이고(LIGO) 연구팀과 이탈리아 소재 중력파관측소인 비르고(Virgo) 연구팀은 최근 4건의 새로운 중력파 검출을 발표했다고 유니버스투데이(Universetoday) 등 해외 과학전문매체들이 3일 일제히 보도했다.

라이고와 비르고 공동연구팀의 관련 논문 2편은 각각 12월 1일과 3일 출판 전 공유사이트 arXiv에 게재되었다.

공동연구팀은 12월 1일부터 4일까지 미국 메릴랜드대학교에서 열린 ‘2018 중력파 물리와 천문 워크숍’에서 프레젠테이션 형식으로 발표했다. 이 워크숍은 메릴랜드대학교와 나사의 고다드 우주비행센터가 협력하여 만든 공동 우주과학연구소에서 주최하며 매년 전 세계의 과학자들이 모여 중력파 연구의 현재와 미래에 대해 논하는 행사이다.

새로 발견된 4건의 중력파는 모두 이원 블랙홀의 충돌에서 방출됐고, 검출된 날짜에 따라 GW170729, GW170809, GW170818 그리고 GW170823으로 명명됐다. 이들은 모두 LIGO와 VIRGO가 2016년 11월 30일부터 2017년 8월25일까지 협력해 실시한 두 번째 관측(O2)에서 검출됐다.

이번 새로운 관측결과는 중력파 연구의 두 가지 기록을 갱신했다. 하나는 GW170729가 주인공인데, 지금까지 관측된 것 중 가장 멀고 가장 무거운 중력파원에서 발생한 것이다. 이 중력파는 90억 광년 거리에서 태양의 50배, 34배인 두 블랙홀이 융합하면서 방출됐다. 태양 질량 50배의 블랙홀(항성질량 블랙홀)은 흔치 않다. 90억 년 전에 발생한 두 블랙홀의 충돌 사건을 탐지한 것도 기록이다. 따라서 이번 기록은 블랙홀뿐 아니라 우주의 비밀에 한발짝 더 다가가는 성과로 평가된다.

다른 하나는 블랙홀 융합이라는 사건이 발생한 지점을 정확하게 특정했다는 점이다. LIGO와 VIRGO는 GW170818의 발생 위치를 달이 보이는 크기의 195배인 39deg²(square degree, 구sphere의 부분을 재는 단위)라는 역대로 가장 정밀하게 특정했다.

‘알버트 아인슈타인 연구소(Albert Einstein Institute : AEI)’의 천문물리와 우주상대성이론 부서의 국장이자 메릴랜드대학교의 교수인 알레산드라 부오나노(Alessandra Buonanno)는 “최첨단 기기와 분석모델 덕분에 내년 봄부터 있을 세 번째 관측(O3)에서는 한 달에 두 개 이상의 블랙홀 충돌을 탐지할 수 있을 것으로 전망한다”고 밝혔다.

내년에는 LIGO와 VIRGO의 업그레이드와 함께 일본의 중력파관측소인 KAGRA(Kamioka Gravitational Wave Detector)도 합류한다.

#기사 출처: ♠Universe Today; New Gravitational Waves Detected From Four More Black Hole Mergers. Total Detections up to 11 Now
♠arXiv; GWTC-1: A Gravitational-Wave Transient Catalog of Compact Binary Mergers Observed by LIGO and Virgo during the First and Second Observing Runs
♠arXiv; Binary Black Hole Population Properties Inferred from the First and Second Observing Runs of Advanced LIGO and Advanced Virgo

<'우주관 오디세이' 저자·인저리타임 편집위원장>(번역 도움 : 권기현·일본 도호쿠대학 화학과 졸업)

인저리타임 조송현 pinepines@daum.net 조송현의 기사 더보기

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