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일반상대성이론과 중력파

전문가 제언: ○ 일반 상대론은 중력을 기술하는 이론으로, 중력을 시공간의 휘어진 정도인 계량텐서(metric tensor)를 이용하여 나타낸다. 계량텐서의 변화가 시공간을 따라 파동처럼 전파해 나갈 수 있으며 이를 중력파라고 한다. 중력파와 질량의 상호작용을 이용하여 중력파를 직접 검출하려는 노력이 미국.일본.유럽의 각국에서 진행되고 있으며, 향후 10년 이내에 중력파가 직접 검출될 것으로 기대되고 있다.

○ Cepheid 변광성과 Ia형 초신성은 광도 변화에 따라 절대 광도를 알 수 있는 대상이기 때문에, 우주에서 다른 은하까지의 상대적인 거리를 측정할 때 사용된다.

○ 별이 상대론적인 속도로 회전하는 경우, 별의 진동상태 중 R-모드는 중력파를 방출하기 때문에 불안정하다는 것이 1970년 Chandrasekhar에 의해서 발견되었다. 이를 R-모드 불안정성이라고 하며, 이 현상이 새로운 중력파원 중 하나로 기대된다.

○ 일반상대론을 양자화 하는 끈 이론에서는 거대한 끈이 우주를 가로질러서 존재하는 경우, 이 끈에 의한 중력렌즈 효과를 관측할 수 있을 것으로 예측하며, 이를 우주 끈(Cosmic string)이라고 한다. 2005년, Sazhin 등이 CSL-1의 스펙트럼을 분석하여 이를 우주 끈에 의한 중력 렌즈 효과라고 주장하였다. (astro-ph/0506400)

○ 우주배경복사란 빅뱅 이후 우주의 온도가 내려가 전파가 진행할 수 있게 된 시점에서 발생하여 현재 우주에 남아 있는 복사를 의미하며, 위성 COBE에 의하여 관찰되었다. 중력파는 우주 역사에서 우주배경복사보다 더 초기에 물질과 분리되기 때문에, 중력파를 관측함으로써 전자파로서는 관측이 불가능한 우주 초기 상태를 알아 볼 수 있다.

○ 중력은 기초과학 중에서도 가장 기본적인 영역에 속하는 연구 대상이며, 다른 상호작용에 비하여 이론.실험에서 발전의 가능성이 많이 남아있다. 한국에서 이 분야에 관련된 실험 연구는 세계 수준에 비하여 미미한 편으로, 앞으로 관심과 투자가 요구된다.

저자: Nakamura Takashi
자료유형: 학술정보