중력파(Gravitational wave)는 잔잔한 물 위에 돌을 던지면 물결이 사방으로 퍼져나가는 것처럼 우주에서 별이 폭발하는 등의 커다란 사건에 의해 생겨나 사방으로 퍼져나가는 시공간의 잔물결과 같다.

미국에서는 2000년대부터 중력파 검출을 위한 라이고(LIGO, Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory)를 건설했고, 아인슈타인의 일반상대성이론 100주년인 2015년 9월 14일에 검출에 성공했다.

13억 년 전, 우주에서 2개의 블랙홀이 던졌던 물결이 21세기 인류에게 새로운 우주를 열어 보여준 것이다.

‘중력파, 아인슈타인의 마지막 선물’은 라이고 과학협력단에 참여하며 중력파 검출 실험을 성공적으로 이끄는 데 기여했던 현장의 과학자가 지난 55년간의 중력파 검출의 역사와 함께 오늘날 그 과학적 성공을 이뤄낸 눈물겨운 과정을 생생하게 담아낸 책이다.

저자는 도전의 시기 동안 시대를 풍미했던 선구자들의 눈물겨운 이야기와 중력파 검출 발표 전후 몇 주간 동안 전 세계를 뜨겁게 달궜던 역사적 발견의 뒷이야기들을 6장으로 나눠 다뤘다.

제1장 ‘시공간의 물결’에서는 중력을 기술하는 뉴턴의 이론과 아인슈타인의 일반상대성이론에 대한 소개와 간략한 고찰을 역사적 사건을 중심으로 기술했다. 또 일반상대성이론이 예측한 중력파의 본질과 실험적으로 검출할 수 있는 가능성에 대해 소개했다.

제2장 ‘중력파, 마지막 유산을 찾아서’는 중력파 검출 실험을 최초로 시작한 조지프 웨버의 선구자적인 노력과 이와 관련된 역사적 사건들, 웨버의 ‘바 검출기’로부터 중력파의 검출기가 어떻게 발전돼 왔는지를 이야기한다.

제3장 ‘레이저 전쟁’은 조지프 웨버 이후의 중력파 검출기의 새로운 대안이자 현재 가장 가능성 있는 대형 프로젝트인 ‘레이저 간섭계’ 중력파 검출기인 ‘라이고’가 추진돼 온 역사에 대해 소개한다.

제4장 ‘끝나지 않는 도전 라이고’에서는 레이저 간섭계가 어떻게 중력파의 직접 검출에 가장 가능성이 있는 프로젝트로 부상했는지에 대해 설명했다. 또 본격적으로 라이고가 가동되고 10여 년이 지난 지금까지의 중력파 검출 실험에 대한 현황에 대해 소개했다.

제5장 ‘아인슈타인의 마지막 선물’은 어드밴스드 라이고의 관측 시작과 함께 중력파 신호를 발견하면서 과학자들이 수행했던 노력의 과정에 대해 전달한다.

특히 라이고 과학협력단이 중력파 신호를 포착하고 중력파 신호임을 확증하기 위해 어떠한 노력들을 수행했고, 어떻게 최종 결론에 도달하게 됐는지를 시간 순서로 구성했다.

제6장 ‘새로운 천문학의 시대’는 물리학과 천문학적인 관점에서 중력파의 성공적인 검출이 가져다주게 될 혜택과 그 파급효과, 과학적 가능성에 대해 전망했다.

또 현재 지구상에서 진행되고 있거나 계획되고 있는 차세대 중력파 검출기 프로젝트와 그 현황, 한국에서의 중력파 검출 연구의 현황도 소개했다./김장선기자 kjs76@