손봄/출고금지/금 과학면/블랙홀 병합 전과정 '샅샅이'…아인슈타인·호킹의 예측 입증 작성일 09-12 50 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="6RVn8yqyek"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="be3dd93b548361a1858b4d8f9c0b8b55a8fd2a15ef1b4d6ae7409bdfef9205b1" dmcf-pid="PefL6WBWdc" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="두 블랙홀이 충돌해 합쳐질 때 중력파가 방출된다. 올해 1월 기록된 'GW250114'는 지금까지 가장 뚜렷한 중력파 신호로 블랙홀에 대한 새로운 통찰을 제공한다. 사이먼스 재단 제공." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202509/12/dongascience/20250912090143467bpcj.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="8o7QBOFOeE" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202509/12/dongascience/20250912090143467bpcj.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 두 블랙홀이 충돌해 합쳐질 때 중력파가 방출된다. 올해 1월 기록된 'GW250114'는 지금까지 가장 뚜렷한 중력파 신호로 블랙홀에 대한 새로운 통찰을 제공한다. 사이먼스 재단 제공. </figcaption> </figure> <p contents-hash="0a7f153ca248623b9dffdbc82d4519057e876303aeea8a4e595e46dca73c451f" dmcf-pid="Qd4oPYbYdA" dmcf-ptype="general">과학자들이 블랙홀이 충돌하는 전과정을 추적하고 당대 최고의 천재 과학자로 불렸던 알베르트 아인슈타인과 스티븐 호킹이 예측한 이론을 입증하는 데 성공했다. 블랙홀·중성자별 등 우주의 거대한 천체가 충돌할 때 시공간이 휘어지며 생기는 파동인 중력파의 존재를 단순히 검출하는 데 그치지 않고 블랙홀 충돌 후 안정된 상태에 이르기까지 전과정을 분석한 성과다. 이론으로만 존재했던 예측을 실제 관측 데이터로 검증한 이번 연구성과는 우주의 생성 원리와 법칙을 밝히는 데 기여할 것으로 기대된다. </p> <p contents-hash="54c6e259b796650ab71f156c1ad8433278b4d0f97ebc0a1086c84d11540ca801" dmcf-pid="xNeEiF6FLj" dmcf-ptype="general">윌 파르 미국 플랫아이언연구소 계산천체물리학센터 중력파 천문학 그룹장 연구팀은 '블랙홀이 질량과 스핀으로만 규정된다'는 아인슈타인의 이론과 '블랙홀 2개가 합쳐질 때 사건지평선의 면적은 줄지 않는다'는 호킹의 '면적 정리'를 입증하고 연구결과를 국제학술지 '피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters)'에 10일(현지시간) 발표했다.</p> <p contents-hash="ea3ae8a74a66d669109bb2d9ddf15c94841fd9dd4bdbc1d16ef22b03c938841b" dmcf-pid="y0GzZgSgJN" dmcf-ptype="general">이번 연구는 올해 1월 미국 '고급레이저간섭계 중력파관측소(라이고, LIGO)'가 포착한 블랙홀 병합 신호를 정밀 분석한 결과다. 연구팀은 2개의 블랙홀이 충돌해 하나로 합쳐지는 순간부터 최종적으로 안정된 상태에 이르기까지 전 과정을 추적하는 데 성공했다. 특히 블랙홀 병합 후 안정될 때 생기는 파동 패턴을 뜻하는 '링다운(ringdown)' 신호를 분리하고 별도로 분석했다.</p> <p contents-hash="4f83f2b0c3560f348bc1eb671992c4b40e559f980a3c814c813e34fca64eb834" dmcf-pid="WpHq5avada" dmcf-ptype="general">관측 결과 두 블랙홀의 병합으로 태양 질량의 63배에 달하는 블랙홀이 만들어졌다. 병합 후 안정화되는 과정에서 관측한 링다운 파동의 주파수와 사라지는 속도를 분석한 결과 블랙홀의 질량과 스핀으로 예측된 값과 정확히 맞아떨어졌다. 아인슈타인의 일반상대성이론을 토대로 회전하는 블랙홀을 발견한 뉴질랜드의 수학자 로이 커가 정립한 ‘무모 정리(no-hair theorem)’가 관측을 통해 검증된 것이다.</p> <p contents-hash="98b64f4c947b4a9c899ea9eb2bfceda4508bcd29e09811934b246ae2752c4eb4" dmcf-pid="YUXB1NTNMg" dmcf-ptype="general">무모 정리란 블랙홀이 ‘복잡한 특징(털)’은 다 잃고 질량, 스핀, 전하 세 가지만으로 설명되며 그밖에 블랙홀을 구분하는 특성은 없다는 이론이다. 실제 블랙홀은 전하를 거의 갖지 않기 때문에 사실상 질량과 스핀 두 가지 특성만으로 설명된다. 이번 연구로 무모 정리가 실제 관측 데이터로 입증됐다. </p> <p contents-hash="46dd0bb5b0c29640b9a47a10f3371071c07b83af8e434dc4140bc4a93ff4251e" dmcf-pid="GuZbtjyjRo" dmcf-ptype="general">'블랙홀 2개가 합쳐질 때 사건지평선의 면적은 줄지 않는다'는 호킹의 ‘면적 정리(area theorem)’ 이론도 확인됐다. 사건지평선은 블랙홀을 둘러싼 경계로 사건지평선 안쪽에서는 빛조차 빠져나올 수 없다. 이번 연구에서 관측된 병합 전후 블랙홀의 크기를 비교한 결과 면적이 줄지 않고 증가했다. </p> <p contents-hash="b8e1ddc459c5f3190061031a5448be469cc8fca353e658b1ebc10c34e3cb76f1" dmcf-pid="H75KFAWAdL" dmcf-ptype="general">이번 연구성과는 중력파 연구 장비의 성능 향상 덕분에 가능했다. 10년 전인 2015년 인류 최초로 중력파 존재를 탐지하는 데 그쳤던 LIGO는 10년간 장비와 분석 기술이 비약적으로 발전하면서 과학자들은 중력파의 섬세한 파동까지 식별할 수 있게 됐다.</p> <p contents-hash="55db2314629ceaefe32275aa892006b7fba9d9257eae6c6fa2d40cc8cc4b627c" dmcf-pid="Xz193cYcen" dmcf-ptype="general">연구에 참여한 막시밀리아노 이시 미국 컬럼비아대 교수는 “이번 관측은 지금까지 블랙홀의 본질에 대해 얻은 가장 명확한 증거”라고 말했다. 파르 그룹장은 “블랙홀이 내는 링다운을 식별할 수 있다는 것은 극한 시공간의 성질을 이해할 수 있는 최선의 방법을 갖게 된다는 것”이라고 덧붙였다.</p> <p contents-hash="5975658e65c80074ada1459cdb56dca37a4bd217e352a0a3173ef71418cdcf5d" dmcf-pid="Zqt20kGkni" dmcf-ptype="general">이번 연구는 오랜기간 베일에 싸여있던 우주의 생성 원리와 천체의 진화, 블랙홀 등에 대한 연구가 실제 관측 데이터를 통해 검증하는 단계에 돌입했다는 사실을 보여준다. 아인슈타인과 호킹이 제시한 블랙홀 관련 이론과 법칙들이 한 세기 만에 실험적 증거로 입증되면서 인류는 우주와 시공간의 본질에 한 걸음 더 다가서게 됐다는 평가다.</p> <p contents-hash="c6a554a7add20cab5b1d59bbb4e2e9d3c00c3891c244fd08975e9e6d225577eb" dmcf-pid="5BFVpEHEJJ" dmcf-ptype="general"><참고 자료><br> - doi.org/10.1103/kw5g-d732</p> <p contents-hash="a210a99a8d6b5a925fe4437cda3832b19555c3e6304e66787a40146cd51bf443" dmcf-pid="1b3fUDXDed" dmcf-ptype="general"> @어문연구팀 참고<br> 막시밀리아노 이시 (Maximiliano Isi) <br> 윌 파(Will Farr)</p> <p contents-hash="dfc7bbffe170763d21aa11b8e8160a7553277fa4e90e18207644ff019a74821f" dmcf-pid="tK04uwZwee" dmcf-ptype="general">[정지영 기자 jjy2011@donga.com]</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 프리윌린-삼육대, AI 기반 교육혁신 힘 모은다 09-12 다음 이직 경력자 10명 중 3명 ‘중고신입’ 택했다 09-12 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
