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중력

  • 빛으로 보고 중력파로 재고[News & Issue] ‘다중신호 천문학’ 시대 열린다 유료 수천 년간 인류는 가시광선이라는 작은 창으로 우주를 탐구해왔다. 창문을 조금씩 넓히기 시작한 건 20세기 들어서다. 전파를 천문학에 이용하면서 우주배경복사를 보게 됐고, 적외선으로 온도가 낮은 별, 자외선으로 온도가 높은 별을 보게 됐다. X선과 감마선은 매우 높은 에너지를 가진 천체를 보여 줬다. 맨눈으로는 볼 수 없었던 우주의 다양한 아름다움이 전자기파의 모든 스펙트럼을 관찰하면서 드러났다. 1980년대에는 새로운 창이 하나 더 생겼다. 태양과 초신성에서 오는 중성미자를 지구에서 관측할 수 있게 됐다. 중성미자는 전자기파와 크게 다른 점이 있었다. 전자기파가 천체의 껍질만을 보여준다면, 중성미자는 속살을 드러낸다는 점이었다. 전자기파와 달리 중성미자는 다른 물질과 거의 상호작용을 하지 않아 천체 내부의 정보를 그대로 가지고 나온다. 천문학자들은...
  • Part 3. 55년의 도전 새 시대를 열었다 유료 “매우 흥미로운 이벤트!(Very Interesting Event!)”. 2015년 9월 14일 저녁. 필자는 e메일 한 통을 확인했다. 라이고-버고 연구단의 분석팀원인 마르코 드라고(Marco Drago)에게서 온 메일이었다. 메일에는 중력파로 추정되는 신호를 발견했다는 흥분 섞인 메시지가 담겨있었다. 한국중력파연구단의 일원으로, 라이고-버고팀과 같이 지난 6년간 함께 연구를 진행했지만, 이처럼 흥분되는 메일은 처음이었다. 중력파를 찾기 위해 전세계 수많은 과학자들이 지난 55년간 흘렸던 땀과 눈물이 결실을 맺는 순간이었다. 오늘의 스포트라이트 뒤에는 조명 한번 받지 못하고 그간 부단히 노력했던 과학자들의 역사가 숨어있다. 수많은 과학자들이 한 계단 한 계단씩 쌓아올린 덕에 이 거대한 발견이 있을 수 있었다. 중력파 검출의 시초, 조세프 웨버 1955년, 미국의 물리학자 조...
  • 우주로 쏘아 올린 ‘피사의 사탑’[News & Issue] ‘등가원리’를 검증하다 유료 손에 쥐고 있던 돌멩이를 놓쳤을 때 땅으로 곤두박질치며 떨어지는 모습을 보던 누군가는 어렴풋이 ‘중력’이란 걸 느꼈을 테다. 그리고 그게 돌멩이에 있는 어떤 양 때문이라고 느꼈을 것이다. 한편 돌멩이를 같은 힘으로 던질 때 무거운 돌이 느리게 날아가는 걸 보며, 이번에도 돌에 어떤 양이 들어있을 거라 느꼈을 것이다. 두 ‘양’을 구분해서 생각한 사람이 얼마나 될지 모르겠지만, 매우 긴밀한 관계를 품고 있으리라는 생각을 한 사람도 있었으리라. 이 두 개의 양은 갈릴레이의 시대에 와서야 비로소 각각 ‘중력질량’과 ‘관성질량’으로 정의됐다. 이들은 구분해서 이해하기가 쉽지 않다. 질량은 ‘물질이 가지고 있는 고유한 양’을 일컫는 말이다. 중력질량은물질이 중력장을 지날 때 상호작용하는 강도를 측정하...
  • 우주ㆍ지구과학[과학뉴스] 달이 높게 뜨는 날, 우산 놓고 가세요 달의 중력이 강수량에 미치는 영향이 처음으로 확인됐다. 미국 워싱턴대 대기과학과 존 월리스 교수팀은 열대지방에서 달이 높게 뜨는 날 비가 적게 온다는 사실을 밝혀 ‘지구물리연구 레터스’ 1월 28일자에 발표했다. 지구에서 달의 중력을 가장 크게 받는 곳은 달과 정면으로 마주보는 지표면이다. 해당 지표면에 있는 사람 입장에선 보름달이 머리 위에 수직으로 높게 뜬 날이다. 달이 높게 뜰수록 달의 중력이 강하게 미치는 셈이다. 연구진은 1998년부터 2012년까지 미국항공우주국(NASA) 및 일본우주항공연구개발기구(JAXA)가 열대강우량측정위성을 이용해 수집한 데이터를 분석했다. 그 결과 달이 높이 뜨는 날일수록 강수량이 적다는 사실을 발견했다. 달의 중력이 강하면 지표면의 대기압이 높아지고 이로 인해 기온이 상승한다. 이때 포화증기압(대기가 머금을...
  • PART 3. 수학으로 중력파를 찾다 유료 우주배경복사를 보면 우주 탄생 후 38만 년, 그 순간의 모습을 볼 수 있다. 하지만 38만 년 이전 초기우주의 모습은 추측일 뿐이다. 아직까지는 직접 볼 수 없는 미지의 세계였다. 이제 그 문을 열 열쇠가 생겼다. 지난 2월 중력파 최초 관측 성공에 이어 지난 6월 두 번째로 성공하면서, 중력파를 이용한 우주 관측이 막 시작됐다. 중력파는 블랙홀 같은 거대한 질량을 가진 천체끼리 부딪치면서 생기는 시공간의 잔물결이다. 급팽창이 있었던 시기(우주가 탄생한 지 약 10-35초 뒤부터 10-32초)는 미지의 문에 가려져 있었다. 아직 빛이 우주로 퍼지기 전이라 이를 직접 관측할 수 없었다. 중력파로 지금까지 베일에 싸여 있던, 빛으로는 볼 수 없었던 초기우주를 들여다 볼 수 있다. 중력파 걸러내는 ‘힐베르트-후앙 변환’ 중력파는 아래의 초록색 그래프처럼 ‘파형&rs...