16일 서울대 초기우주천체연구단과 한국천문연구원, 한국중력파연구협력단 등에 따르면 한국 연구진 38명을 포함, 모두 3500여명으로 구성된 라이고(LIGO)와 비르고(Virgo) 과학 협력단은 한국시각 기준 지난 8월17일 오후 9시41분에 최초로 중성자별 충돌에 의한 중력파 발생 현상을 관측하고 이 현상을 ‘GW170817’로 명명했다.
중력파 종료시각 약 2초 뒤에는 2초 간의 짧은 감마선 폭발 현상이 포착됐다. 이어 11시간 뒤에는 은하 NGC 4993(거리 약 1억3000만광년)에서 GW170817에 대응하는 천체가 가시광선으로 발견되면서 GW170817의 위치가 정확히 결정됐다.
이번 연구성과는 라이고와 비르고 등 중력파 관측소 외에 감마선이나 X선, 가시광선 등 전자기파 신호로도 중력파 천체를 최초로 포착해냈다는 데 의미가 있다. 이를 통해 중성자별 충돌 증거로 예측돼 온 킬로노바(Kilonova) 현상과 진행과정도 동시에 규명해냈다. 킬로노바는 신성의 1000배 정도 에너지를 내는 현상을 말한다.
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이와 별도로 성균관대 연구팀도 멕시코에 있는 보오테스(BOOTES)-5 광학망원경과 남극의 아이스큐브 뉴트리노 천문대로 이 현상을 관측했다.
이후 얻어진 미 항공우주국(NASA)의 찬드라 X선 우주망원경의 X선, 국내 가시광선, 라이고·비르고 관측 연구결과로부터 중성자별 충돌과 킬로노바, 특이 감마선 폭발 간의 연결고리를 완성할 수 있었다는 설명이다.
관측을 주도한 임명신 서울대 교수(초기우주천체연구단장)는 “이번 연구로 천체를 중력파와 전자기파 신호로 동시 관측해 연구하는 ‘다중신호 천문학’이 탄생하게 됐다”며 “앞으로 중성자별 충돌 자체 과정을 이해하는 것은 물론 내부 구조 이해, 중력파신호를 활용한 거리 측정 등 다양한 연구가 이뤄지게될 것이다. 천체물리학 제반 연구분야에서 획기적인 발견들이 이루어질 것”이라고 말했다.
이번 연구성과는 학술지 네이처 10월16일자에 2편이 게재되고, 천문학 및 물리학 분야 최상위 저널 피지컬 리뷰 레터스와 천체물리학 저널 레터스에도 모두 5편이 게재될 예정이다.