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아인슈타인, 당신이 옳았소

캐나다팀, 일반상대성이론 과학적 검증에 성공

앨버트 아인슈타인이 1916년 예견한 대로 시간과 공간은 물체의 중력에 의해 휜다는 ‘일반 상대성이론’이 천체 관측으로 재확인됐다.

캐나다 맥길대 물리학과 빅토리아 카스피 박사팀은 “수축과 팽창을 주기적으로 반복해 그 밝기가 변하는 항성인 맥동성의 세차운동을 측정해 이 같은 사실을 입증했다”고 사이언스 7월 3일자에 발표했다.

세차운동이란 행성의 타원 공전궤도가 매년 조금씩 바뀌는 현상으로, 아인슈타인은 우주의 시간과 공간이 휘어져 있기 때문이라고 주장했다. 주변 행성과의 거리가 가까울수록, 질량이 클수록 세차운동의 크기는 커진다.




쌍둥이 맥동성의 상상도. 사진 제공 캐나다 맥길대

연구팀은 일반상대성이론을 입증하기 위해 2003년 발견된 쌍둥이 맥동성인 PSR J0737-3039A와 PSR J0737-3039B를 선택했다. 두 항성의 크기는 서울시 면적(605.27km2)의 약 4.6배로 작지만 태양보다 무거워 실험을 위한 최적의 조건을 갖추고 있다.

두 항성은 지구에서 약 1700광년이나 떨어져 있고 크기도 작아 관측이 쉽지 않았다. 연구팀은 하나의 행성이 다른 행성에 의해 가려지는 삭(朔)현상을 이용해 맥동성의 궤도운동을 4년간 관측했다. 이 결과 하나의 맥동성에서 방출되는 전파를 다른 맥동성이 흡수하면서 우주의 공간이 일그러지는 현상이 일어났다. 또 공전하는 맥동성의 회전축도 바뀌면서 세차운동을 한다는 사실을 확인했다.

이런 사실은 1919년 영국의 천체물리학자 아서 에딩턴이 아프리카에서 일식을 관찰하며 처음 확인했다. 하지만 그의 관측은 오차가 커서 훗날 과학자들로부터 호된 비판을 받았다.


서금영 동아사이언스 기자ㆍsymbious@donga.com



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