preLoad Image preLoad Image
검색 바로가기
주메뉴 바로가기
주요 기사 바로가기
다른 기사, 광고영역 바로가기
중앙일보 사이트맵 바로가기

아인슈타인의 이론, 100년 만에 '블랙홀 테스트' 통과

유럽남방천문대(ESO)가 은하 중심 블랙홀 주변의 항성 S2의 궤도를 추적한 결과 100년 전 아인슈타인의 예측대로 거대 중력장에 가까이 접근할 수록 에너지를 잃어 빨갛게 보이는 '중력 적색 이동' 현상이 관찰됐다. [AP=연합뉴스]

유럽남방천문대(ESO)가 은하 중심 블랙홀 주변의 항성 S2의 궤도를 추적한 결과 100년 전 아인슈타인의 예측대로 거대 중력장에 가까이 접근할 수록 에너지를 잃어 빨갛게 보이는 '중력 적색 이동' 현상이 관찰됐다. [AP=연합뉴스]

 알베르트 아인슈타인이 100년 전 예측했던 일반상대성 이론이 실제 블랙홀에서 사실로 확인됐다고 BBC 등 외신이 보도했다. 초대형 망원경으로 천문학자들이 블랙홀 주변을 지나는 별을 관측한 결과 빛이 강한 중력에 의해 영향을 받는 ‘중력 적색 이동'(gravitational redshift) 현상이 관찰된 것이다. 연구팀은 관측 결과를 과학저널 '천문학과 천체물리학(Astronomy & Astrophysics)' 최신호에 실었다.
 
 칠레에서 초거대 망원경을 운용 중인 유럽남방천문대(EOS)는 우리 은하 중심에 있는 거대 블랙홀 ‘궁수자리(Sagittarius) A*’ 주변의 별 S2를 관찰했다. 태양 질량의 약 400만배에 달하는 이 블랙홀을 공전하는 항성 S2는 16년마다 블랙홀에 가장 가깝게 접근한다. 지난 5월 19일이 해당 날이었다.
 
 천문학자들은 이날을 전후해 S2의 이동을 시간 단위로 추적했다. S2는 지구와 태양 간 거리의 120배에 달하는 지점에서 광속의 2.7%에 달하는 초속 8000㎞ 속도로 블랙홀을 지나갔다. 
 
 아인슈타인은 강력한 중력 지대를 가깝게 지나가면 에너지의 일부를 잃을 것이라고 예측했다. 실제로 이번 관측에서 S2는 블랙홀을 지나면서 중력 적색 이동 현상을 일으켰다. 중력이 강한 곳에서는 시간의 진행이 늦춰지기 때문에 진동이 느려지면서 빛의 파장이 길어져 적색 이동이 일어난다.
 
 이전에도 중력 적색 이동은 관찰된 적이 있지만 블랙홀과 같은 강력한 중력장에서 실제로 파악된 것은 이번이 처음이다. 유럽남방천문대는 성명에서 “아인슈타인이 일반 상대성 이론을 발표하고 100년 이상 흐른 시점에서 극단적인 실험을 통해 그가 옳았다는 것이 다시 한번 입증됐다"고 밝혔다.
 
 이번 연구에 참여한 독일 ‘막스 플랑크 외계 물리학 연구소(MPE)’의 프랑크 아이젠하워는 “이번 관측은 블랙홀의 물리학에 대한 더 많은 연구의 문을 열었다"며 “앞으로 은하 중심 블랙홀에서 우리는 일반상대성 이론의 더 큰 효과를 보게 될 것"이라고 말했다. 이어 “별의 궤도가 바뀌고 빛이 원으로 보이는 것도 보게 될 것이며, 시공간이 블랙홀과 함께 회전하는 것도 볼 수 있게 될 것"이라고 덧붙였다.
 
 천문학자들은 S2를 계속 관찰하고 있다. 그 궤도를 관측하면 블랙홀 주변의 극한 조건에 대한 새로운 발견이 나올 수 있다고 기대한다. 프랑스 파리 천문대 소속 오델 스트라우는 “은하계에서 아인슈타인의 이론으로 설명할 수 없는 뭔가를 볼 수 있다면 정말 재미있을 것”이라고 말했다.
 
 런던=김성탁 특파원 sunty@joongang.co.kr
 
AD
온라인 구독신청 지면 구독신청

PHOTO & VIDEO

shpping&life