중력장도 끊어졌다가 다시 붙는다…'중력 재결합' 이론 규명 작성일 10-29 54 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="zjG0YpDgRH"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="3e6993cd5ad51f0fb12b6a9aa581907e9ddff62263a5e607dc488f8b484aaed6" dmcf-pid="qAHpGUwaiG" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="태양 표면의 자기력선이 끊어졌다가 재결합하는 것처럼 중력장도 끊어졌다 이어지는 현상을 보인다는 이론이 수학적으로 규명됐다. 게티이미지뱅크 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202610/29/dongascience/20261029040125430wfst.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="zFOVUfTsnJ" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202610/29/dongascience/20261029040125430wfst.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 태양 표면의 자기력선이 끊어졌다가 재결합하는 것처럼 중력장도 끊어졌다 이어지는 현상을 보인다는 이론이 수학적으로 규명됐다. 게티이미지뱅크 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="f803a1d12f3991590d39e5e4e932924a61d4d66d5169cd1bc711a64c2658db97" dmcf-pid="BE57ZzsAiY" dmcf-ptype="general">태양 표면에서 자기력선이 끊어졌다가 다시 붙으며 거대 폭발을 일으키듯 시공간의 중력장 역시 끊어졌다가 재결합하며 막대한 에너지를 방출한다는 사실이 아인슈타인 방정식 발표 100여 년 만에 새롭게 밝혀졌다. 블랙홀 충돌과 중력장 비밀을 풀 새로운 이론적 열쇠가 마련된 것으로 평가된다.</p> <p contents-hash="077abff1f0ecd122e43609c13ed0654dd181c3cac58d96f2d4f95f191ae08acb" dmcf-pid="bD1z5qOcJW" dmcf-ptype="general">루카 코미소 미국 컬럼비아대 천체물리학연구소 연구원 연구팀은 중력장 구조가 끊어지고 다시 이어지는 ‘중력 재결합’ 현상을 이론적으로 규명하고 연구결과를 국제학술지 ‘피지컬 리뷰 D’에 28일 발표했다. </p> <p contents-hash="e0283b9941f89540ba1a3913bd38eebf4628d8ea895c4a1257bc42063eb075cb" dmcf-pid="Kwtq1BIkdy" dmcf-ptype="general">앨버트 아인슈타인이 1915년 발표한 ‘아인슈타인 방정식’은 질량과 에너지가 주변 시공간을 어떻게 휘어지게 만들고 휘어진 시공간은 물질 운동(중력)으로 어떻게 나타나는지 다룬 이론이다. 100년 넘게 이어진 공식이지만 시공간 뒤틀림이 심한 극한 환경에서는 방정식의 해를 직관적으로 풀기 어렵다는 난점이 있다. </p> <p contents-hash="e0e40acffdec9971fe33d79becf6d66f241099682d6e15d9cd6d76738c1df4cb" dmcf-pid="9rFBtbCERT" dmcf-ptype="general">연구팀은 천체물리학 현상의 일종인 ‘자기 재결합’에 주목했다. 막대자석 주위에 쇳가루를 뿌리면 자석 주변으로 둥근 곡선이 형성된다. 이 곡선이 자기력선이다. 태양 표면의 플라즈마에서 솟구치는 고리 형태의 물질도 자기력선이다. 태양 플라즈마에서 자기력선들은 서로 꼬이고 늘어나다가 한계에 이르면 끊어진다. 끊어진 자기력선들이 다시 연결되는 현상이 자기 재결합이다. 자기 재결합 과정에서 방출되는 엄청난 에너지가 태양 폭발인 ‘플레어’다. </p> <p contents-hash="e3aa2ef62b5bda4eec3bde1780afe8d1a7619684487cad403046546390927b38" dmcf-pid="2m3bFKhDnv" dmcf-ptype="general">연구팀은 중력장에서도 유사한 현상이 일어난다는 점을 수학적으로 증명했다. 아인슈타인 방정식에 새로운 변수들을 적용해 방정식을 다시 작성하자 플라즈마 거동을 다루는 유체역학 방정식과 흡사해진다는 점이 확인됐다. </p> <p contents-hash="acc635cdddad31eadb00a50e3bc0b8e2b0030831898807bf1a8f8fac69700cd6" dmcf-pid="Vs0K39lwRS" dmcf-ptype="general">연구팀은 플라즈마 물리학의 해석 기법을 중력장에 적용해 아인슈타인 방정식 속에 숨어있던 새로운 물리 법칙들을 발견했다. 중력장도 특정 조건이 형성되면 끊어졌다가 연결되는 ‘중력 재결합’이 일어나며 에너지가 방출된다는 점을 수학적으로 밝혀낸 것이다. </p> <p contents-hash="72642d206dff3beb6f4ebbff6aa5deed0211f95093fd67cefdcee1c04901bd4d" dmcf-pid="fOp902Sril" dmcf-ptype="general">다만 자기 재결합과 중력 재결합의 기하학적 형태는 차이가 있다고 설명했다. 3차원 공간에서 작용하는 자기력이 ‘선’ 형태라면 4차원 시공간 중력장은 차원 하나가 더해진 ‘판’ 형태다. </p> <p contents-hash="9015d2899f6466bd0f37a4a78978cdea13d6351cdf60f5cfaed1132db57022c5" dmcf-pid="4IU2pVvmMh" dmcf-ptype="general">자석의 힘이 실처럼 뻗어 나간다면 중력은 실을 엮은 직물처럼 펼쳐져 있다는 것이다. 연구팀의 방정식에 따르면 보이지 않는 거대한 중력 직물은 팽팽하게 늘어났다가 끊어지고 다시 맞붙는 순간 엄청난 중력 에너지를 주변 물질로 내뿜는다. </p> <p contents-hash="fdcca74fd4ddf2f12260ff7b5c2609ad03f782b7abf2a2a357f4d4ed8eb4c51e" dmcf-pid="8CuVUfTsMC" dmcf-ptype="general">이번 연구는 블랙홀 충돌이나 중성자별 병합 같은 우주 사건을 해석하는 패러다임에 변화를 일으킬 것으로 기대된다. 그동안 천체물리학자들은 블랙홀 충돌 과정 등을 이해하기 위해 초기 조건을 넣고 컴퓨터 연산을 기다리는 컴퓨터 시뮬레이션에 의존했다. 시뮬레이션만으로는 시공간 내부에서 에너지가 어떻게 형성돼 이동하는지 파악하기 어려웠다. </p> <p contents-hash="cc547f1dac65964ea3982619c90cea55fca6f9b16a507edeebc1b6e2e2637816" dmcf-pid="6h7fu4yOdI" dmcf-ptype="general">연구팀은 “시공간이 극심하게 왜곡되는 환경에서는 아인슈타인 방정식의 거동을 파악하기 어렵지만 방정식을 새롭게 쓰면 극한 환경 속 시공간에 대한 이해를 높일 수 있다”며 “이번 연구는 블랙홀 충돌과 같은 우주 사건들에 대한 이해를 높이고 극한 우주 환경에서 시공간이 어떻게 휘고 늘어지며 재연결되는지 파악하는 데 도움이 될 것”이라고 말했다. </p> <p contents-hash="98110f9644a7bd4ec9161f1053d5d3ff31bf8528e14338dcad925f76ac95a975" dmcf-pid="Plz478WIeO" dmcf-ptype="general"> <참고 자료><br> doi.org/10.1103/lmqy-pf9k</p> <p contents-hash="745ec117b826f571fd3e7e5073e9ea207d90d07dc3d97ea7a71d8a996b59019a" dmcf-pid="Q0RaMNztJs" dmcf-ptype="general">[문세영 기자 moon09@donga.com]</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 '큐비트'를 위해 설계된 인공 유기분자…'유기물 양자컴' 나올까 10-29 다음 637억도 모자라… 플랫폼 과징금 손본다 10-29 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
