중력파를 이용하여 블랙홀의 존재를 어떻게 알수 있는건가요?

Question

중력파를 이용해서 블랙홀의 존재를 처음 알게되었다고 들었습니다.

그렇다면 중력파가 무엇이고 중력파를 어떻게 활용해 존재를 알게된건가요?

Answer 1

안녕하세요. 장대은 과학전문가입니다.

1916년 아인슈타인은 중력파의 존재를 예견했습니다. 만약 태양의 질량이 급격하게 변한다면 그 주변의 시공간의 곡률도 급격하게 달라질 것입니다. 중력파는 시공간의 출렁거림 즉 파동을 말합니다. 시공간의 곡률 변화는 잔잔한 연못에 돌을 던지면 생기는 물결과 같이 나타납니다.
아인슈타인이 고안한 상대성 이론과 중력파는 블랙홀이 정말로 존재한다는 것을 간접적으로 증명했습니다. 스티븐 호킹은 상대성 이론을 적용해 블랙홀 속에 무한한 밀도와 무한한 시공간 곡률을 가진 특이점이 존재한다는 것을 발견했습니다. 여기서 '특이점'이란 질량이 큰 별이 수축하면서 하나의 점과 같은 상태를 되는 것을 말하는데요. 만약 지구를 블랙홀로 만들려면 현재 약 6,400km인 지구의 반지름이 약 1cm가 될 때까지 모든 방향에서 꽉꽉 눌러야 합니다.

Answer 2

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.

중력파는 중력의 파동 형태라고 할 수 있습니다. 중력은 시공간의 곡률로 설명되는데, 중력파는 이러한 곡률의 변화가 전파되는 것입니다.

중력파는 빛과 같은 전자기파와 달리 물질이나 전자기장을 통과하지 않고도 전파될 수 있습니다. 따라서, 매우 먼 거리에서도 중력파를 감지할 수 있습니다.

블랙홀은 빛조차 빠져나올 수 없는 강력한 중력을 가진 천체입니다. 따라서, 블랙홀이 존재한다고 하더라도 빛을 통해 직접 관측할 수는 없습니다.

그러나, 블랙홀이 서로 충돌하거나 중성자별과 충돌할 때에는 중력파가 발생합니다. 따라서, 중력파를 감지함으로써 블랙홀의 존재를 간접적으로 관측할 수 있습니다