아인슈타인 예측한 중력파

전자파 이외로 우주를 조사하는 수단의 하나로 생각되고 있는 것이, 중력파입니다. 중력파는 알버트 아인슈타인이 1916년에 제창한 일반 상대성이론을 바탕으로 예측한 것으로, 공간의 왜곡이 파도처럼 전해지는 현상입니다. 중력파는 블랙홀이나 중성자별등 매우 무거운 천체끼리 빨리 서로의 주위를 돌고 있고 합체할때 등에 발생하는 것으로 생각되고 있습니다.

중력파의 존재가 간접적으로 확인

이론적으로 존재가 예측된 중력파이지만, 실제로 중력파가 존재하는 것도 확인되었습니다. 일정하게 강력한 전파를 발산하는 펄서 천체가 있습니다만, 미국의 천문학자 조셉 테일러와 러셀 하르는 2개의 펄서가 서로의 주위를 이어 연속 별 펄서라는 천체에서 나오는 전파를 정밀하게 관측했습니다.

그 관찰에서이  별 펄서가 가지는 에너지가 조금씩 줄어 궤도가 변화하고 있는 것으로 밝혀졌습니다. 이론적으로 예상된 중력파에 의해 에너지가 밖으로 반출되어 있다고 생각하면이 관측 결과를 잘 설명 할 수 있습니다. 그들의 관측 결과는 중력파를 직접 관측한 것은 아니지만 그 존재를 증명한 것으로 간주합니다. 이 발견으로 두 사람은 1993년에 노벨 물리학상을 수상했습니다.

중력파를 포착하라

현재 중력파를 검출하려고하는 시도가 전세계적으로 이루어지고 있습니다. 중력파는 공간의 왜곡이 전해져 오는 현상이므로 일반 망원경으로도 관측 할 수 없습니다. 그래서 레이저 간섭계를 이용한 중력파 검출 장치가 만들어져 있습니다. 이 장치는 진공 파이프 양쪽에 거울을 설치하여 그 안에 레이저 광을 날려, 그 파이프의 길이를 정밀하게 측정하는 것을 계속합니다. 

만약 중력파가 온 경우에는 공간이 왜곡 때문에, 그 파이프의 길이도 극히 일부가 변경됩니다. 이 아주 작은 변화를 포착하면 중력파를 검출했을 것입니다. 이 원리를 사용한 중력파 관측 장치가 개발되어 현재도 실험이 계속되고 있습니다. 외국의 천문대는 "TAMA300"라는 중력파 관측장치(길이 300m)가 있고, 그 외에도 미국의 LIGO(길이 4km)이나 프랑스와 이탈리아의 VIRGO(길이 3km)등 실험이 이루어지고 있습니다.

실제로 중력파를 관측하려면 땅의 흔들림을 억제하거나 장비의 미묘한 조정을 수행하기 매우 고도의 기술이 필요하고, 아직 실제로 중력파를 관측할수 없습니다. 거리를 벌여 진동을 억제 해 높은 진공을 얻기 위해 우주망원경으로 중력파를 검출하려고하는 시도도 있어, NASA와 ESA는 공동개발로 LISA 계획 DECIGO 계획이 진행되고 있습니다 . 중력파를 관측할 수 있다면, 전자파에 의한 다른 관측과 함께, 블랙홀 과 중성자 별과 같은 천체와 초신성 폭발등의 현상에 대해 한층 더 새로운 지식을 얻을수 있을 것입니다.