2-3. 중력파 — 시공간이 출렁인다 (LIGO의 역사적 발견)

제5권: 시간과 공간의 비밀 — 상대론 Chapter 2: 일반상대론과 우주 — 휘어진 시공간 2. 일반상대론의 놀라운 예측

욕조에서 시작하는 우주 이야기

욕조에 물을 받아본 적 있지? 물이 가득 찬 욕조에 손을 넣어서 흔들어 보면 어떻게 돼? 물결이 사방으로 퍼져나가지.

손을 세게 흔들수록 물결이 크고, 살짝 흔들면 물결이 작아. 그리고 물결은 손에서 출발해서 욕조 벽까지 퍼져나가지 — 물 자체가 이동하는 게 아니라, 출렁임이 전달되는 거야.

자, 이제 엄청난 상상을 해보자.

만약 우주의 시공간도 물처럼 출렁일 수 있다면? 블랙홀 두 개가 엄청난 속도로 서로 부딪힌다면, 시공간에도 "물결"이 생기지 않을까?

놀랍게도, 정말 그래! 아인슈타인은 1916년에 이미 이것을 예측했어. 무거운 물체가 격렬하게 움직이면, 시공간에 파도 같은 출렁임이 생기고, 그 출렁임이 빛의 속도로 우주를 가로질러 퍼져나간다고!

물리학자들은 이것을 중력파(영문: gravitational wave)라고 불러. 시공간의 파도, 시공간의 잔물결이야.

하지만 아인슈타인은 이렇게도 말했어:

"중력파는 너무 약해서 인간이 절대 검출하지 못할 것이다."

과연 그랬을까? 이번 이야기의 결말을 미리 말해줄게 — 아인슈타인이 틀렸어! 2015년, 인류는 마침내 중력파를 직접 검출하는 데 성공했어. 그것도 13억 년 전 두 블랙홀이 충돌하면서 만들어낸 시공간의 출렁임을!

어떻게 그런 일이 가능했는지, 처음부터 차근차근 알아보자.