빅뱅 발생 지점·우주 팽창 속도 계산할 수 있는 길도 열려

이번 하버드-스미스소니언 천체물리연구센터의 ‘B-모드 패턴’의 발견과 중력파 탐지 성공이 검증을 통과해 확정된다면, 이로 인한 천체물리학 및 과학계의 발전은 막대할 것으로 평가된다. 최초로 탐지된 중력파의 신호 정도를 비교해 우주의 빅뱅이 어디서 발생했는지 추적할 수 있는 여지가 생겼을 뿐만 아니라, 얼마나 오래전에 얼마큼의 속도로 우주가 팽창했는지를 계산할 가능성도 열렸기 때문이다.

연구에 참여한 앨런 구스 미 매사추세츠공대(MIT) 교수는 “처음 이 일을 시작할 때 일정하지 않은 형태의 우주배경복사(CMBR)를 탐지할 수 있을 것이라고 누구도 믿지 못했다”며 “그러나 우리는 지금 그 결과를 보고 있다”고 말했다. 연구 결과를 직접 발표한 하버드대 존 코백 교수 또한 “이번 발견은 우주론에 있어서 가장 중요한 목표 중 하나였다”며 “많은 과학자가 이룬 많은 업적이 모여 성공이 가능했다”고 밝혔다.

천체물리학계를 포함한 과학계 전체도 흥분에 휩싸였다. 유럽우주국에서 플랑크(Planck)위성을 통해 수집된 정보로 B-모드 패턴에 대한 연구를 진행해 온 조 던클리 박사는 “우리가 현재 보는 은하와 별, 모든 행성들이 그 찰나의 순간 모두 형성됐다는 우주팽창이론이 황당한 이론으로 들릴 수 있다”며 “그러나 만약 이번 발표 결과가 확정된다면 이것이 얼마나 대단한 것인지는 말로 다할 수 없다”고 말했다. 마크 카미온코프스키 존스홉킨스대 교수도 이에 대해 “나는 이번 연구를 계속해서 지켜봐 왔고 연구 결과는 아주 설득력이 있다고 생각한다”며 “아주 신중하고 객관적인 과학자들이 참여해 내놓은 결과”라고 평가했다.

실제로 CMBR의 직·간접적 관측으로 인해 우주가 극히 짧은 순간에 엄청난 속도로 팽창했다는 우주팽창이론의 간접적 증거는 확보돼 왔지만, 직접 증거가 없는 상황이었다. 중력은 4대 물리력(중력·전자기력·강력·약력) 가운데 가장 미세해 탐지가 쉽지 않았기 때문이다. 비록 시공간의 뒤틀림을 직접 측정하는 방식은 아니지만, 시공간의 물결(파동)의 모습을 실제로 현상화한 첫 사례로 높이 평가되고 있다. 하버드-스미스소니언 천체물리연구센터를 포함해 스탠퍼드대, 스탠퍼드선형가속기센터(SLAC) 국립연구소, 나사(미 항공우주국) 제트추진연구소(JPL)와 캘리포니아공대, 미네소타대 등이 주도한 연구 논문은 과학저널 ‘네이처’에 제출돼 심사를 거치고 있다.

김다영 기자 dayoung817@munhwa.com

◆ 클립 / 우주배경복사(CMBR·Cosmic Microwave Background Radiation)와 중력파(gravitational wave)= CMBR는 우주 전체를 균일하게 가득 채우고 있는 열복사를 말하며 지구 어느 곳에서 관측해도 일정하게 분포돼 있어 빅뱅의 잔광이자 우주 팽창의 흔적으로 알려졌으며 1964년 처음 발견됐다. 중력파는 질량을 가진 물체가 가속 운동을 할 때 방출되는 에너지 파동으로, 시공간 조직의 비틀림과 변형을 야기한다. 중력파의 존재는 아인슈타인의 ‘일반상대성이론’을 시작으로 그 존재가 추정돼 왔고, 이번에 처음 탐지됐다.