거대 블랙홀 충돌 여파를 연구하고 있는 연구자들은, 아인슈타인이 한 세기 전 예언한 중력 현상을 확인했을지도 모른다.
"Nature"(2022년 10월 12일자)에 실린 연구에 따르면, 그 현상은 "세차 운동"으로 알려진 것인데, 회전하는 팽이의 축의 "흔들림"과 같은 것으로, 2개의 블랙홀이 충돌해 1개로 합체할 때 생긴 것으로 생각된다.
그 두 블랙홀이 소용돌이치며 서로 접근할 때, "중력파"라는 거대한 파문이 시공으로 방출되면서 에너지와 각운동량이 확산됐다.
■ 지금까지 관측된 것보다 100억 배 빠르게 회전
미국의 "레이저 간섭계 중력파 천문대(LIGO)"와 이탈리아의 "Virgo"에 의해 이 중력파가 검출된 것은 2020년의 일이고, 이후 몇 년에 걸친 중력파 조사를 통해 터무니없이 심하게 회전하는 블랙홀이 확인됐다.
그 블랙홀이 회전하는 속도는, 지금까지 관측된 블랙홀의 100억 배! 그 바람에 시공간이 크게 뒤틀려, 두 블랙홀의 궤도를 휘청거리게 하고 있었다.
즉 "세차운동"을 시키고 있었던 것이다.
세차운동이라면 팽이의 축부터 죽는 별계까지, 다양한 것으로 볼 수 있지만, 블랙홀 연성과 같은 거대한 천체에서 관측된 것은 사상 처음으로, 사실 아인슈타인은 일반 상대성이론을 통해, 100여 년 전에 블랙홀 연성과 같은 큰 천체에서도 세차 운동이 일어날 것이라고 예언했었다.
이번에 그 예언의 옳음이 입증된 셈...
연구의 중심 인물인 영국 카디프대의 마크 하남 씨는, "블랙홀 별에서도 이런 현상이 일어날 것이라고 줄곧 생각해 왔다"고 보도자료를 통해 말했지만, 그 발견은 중력파가 사상 처음 검출된 지 5년의 세월 동안 80개 이상의 중력파를 조사해서야 비로소 이루어졌다고 한다..
■ 합체된 블랙홀은 은하에서 쫓겨났다
두개의 블랙홀은 태양의 몇 배나 크고, 큰 편이라면 태양의 40배 질량이 있었을 것으로 추정되고 있고, 거기에서 발생한 중력파가 검출된 것은 2020년 1월 29일의 일이므로, 발견일을 참고하여 "GW200129"라고 명명되어 있다.
이후, 다양한 과학자들이 이 중력파에 주목하면서 몇 가지 기묘한 비밀이 밝혀지고 있다는...
예를 들어, 2022년 5월에 발표된 연구에서는, 블랙홀의 합체가 대규모이면서 불균형한 것이며, 충돌로 인한 중력파는 한 방향으로 불어났을 것으로 추측하고 있고, 또 합쳐져 탄생한 블랙홀은 반대 방향으로, 시속 480만㎞ 이상으로 튕겨져 나와 은하에서 쫓겨났을 가능성이 높다.
이번 연구에서는, 두 블랙홀이 합체하기 이전, 양쪽의 관계는 혼돈되었을 것임을 시사하고 있으며, 블랙홀은 서로 끌어당기는 것으로 더욱 접근해 마치 취한 것처럼 휘청거리기 시작.
이렇게 1초에 몇 회전이라는 세차운동을 하게 되었고, 그 속도는 지금까지 측정된 것의 100억 배로 추정되고 있다.
또 이번 발견은, 블랙홀의 합체가 지금까지 알려진 것만큼 희귀한 현상인지 의문을 제기하고 있으며, 연구의 공저자이자 인 현재 포츠머스대 연구원 찰리 호이 씨는, "모델을 바꿀 필요가 있다는 사인일 수도 있다"고 코멘트.