[사설]아인슈타인 중력파 확인, 우주 비밀의 문을 연 거대한 진전

100년 전 알베르트 아인슈타인이 존재한다고 예견했던 중력파가 검출됐다. 미국 국립과학재단 등 연구팀은 13억광년 떨어진 우주에서 두 개의 블랙홀이 충돌하면서 생긴 중력파를 직접 탐지했다고 발표했다. 아인슈타인의 중력파란 중력의 변화에 따라 생기는 ‘시공간의 물결’이다. 아인슈타인은 1915~1916년 일반상대성이론을 발표하면서 별이 폭발하거나 블랙홀이 만들어질 때 생긴 중력파가 수면 위 동심원 파장처럼 우주공간으로 퍼진다고 주장했다.

과학자들은 지난 100년 동안 중력의 세기에 따라 시간의 흐름이 바뀐다는 것과 중력에 의해 빛이 휜다는 것, 우주가 팽창한다는 것 등 아인슈타인의 다른 가설들을 입증해왔다. 그러나 유독 중력파만큼은 미완의 숙제였다. 지구까지 도달하는 중력파의 크기가 극미했던 탓에 번번이 직접 탐지에 실패했다. 이번에 최첨단 장비로 관측한 중력파도 최대진폭이 10의 21거듭제곱분의 1에 불과했다. 1광년 길이에 머리카락 하나 굵기의 변화를 마침내 읽어냄으로써 아인슈타인의 마지막 남은 수수께끼를 풀어낸 것이다.

중력파의 직접 탐지는 금세기 인류과학사의 쾌거라고 일컬을 만큼 획기적인 사건이다. 우주과학은 1930년대 이후 빛과 X·감마선, 전파 등을 탐지하는 ‘전자기파 천문학’으로 비약적인 발전을 거듭했다. 하지만 ‘전자기파’는 물질을 통과하기 어려운 속성을 갖고 있다. 더욱이 빛까지 빨려들어가는 엄청난 중력이 작용하는 블랙홀 충돌과 초신성 폭발, 빅뱅과 같은 격변이 일어나면 전자기파는 관측할 수 없다. 반면 이번처럼 블랙홀의 충돌에서 생기는 중력파의 물결은 다른 물질에 의해 변형되지 않는 속성을 갖고 있다. 게다가 중력파는 엄청난 중력변화(충돌)로 인해 블랙홀 스스로가 퍼뜨리는 물결(시공간의 뒤틀림)이다. 따라서 중력파에는 블랙홀이 충돌하는 과정의 순간들이 다양한 진폭과 진동수의 형태로 기록돼 있다. 그래서 중력파의 물결, 즉 다양한 진폭과 진동수를 소리로 변환하기만 하면 이번처럼 블랙홀 충돌의 과정을 오케스트라 음향처럼 감상할 수 있다.

중력파 탐지는 인류가 ‘중력파 천문학’의 시대로 돌입했음을 알렸다. 검출기술이 더 발달해서 우주 대폭발의 증거인 중력파를 발견하면 빅뱅의 비밀까지 풀 수 있는 단계로 나아갈 수 있다. 바야흐로 우주의 생성과 사멸의 역사를 인류가 모두 해독할 수 있는 길이 열린 것이다.