시공간을 뒤틀고 있는 백색 왜성이 관측되다.

아인슈타인은 빠르게 회전하는 물질 주위의 시공은 그 물질을 따라서 같이 회전하게 된다고 예측했습니다.

이러한 현상을 가르켜 "틀 끌림(frame-dragging, 렌제-티링 효과)"이라고 하는데요.

틀 끌림은 너무나도 미세해서 우리가 일상 생활 속에서 겪게 될 일은 없습니다.

 

하지만 우주에는 강력한 중력을 발생시키는 거대한 별들이 잔뜩 존재하고 있죠.

이들을 잘 관찰하면 아인슈타인의 예측을 더욱 자세하게 검증할 수 있습니다.

 

그리고 얼마전 과학자들은 상당히 큰 규모의 시공간이 회전하고 있는 현상을 발견했습니다.

 

 

일반 상대성 이론은, 빠르게 회전하는 물체는 주위의 시공을 같이 회전하게 만들것이라고 예측했습니다.

이 예측에 따르면 물체의 회전 속도와 질량이 크면 클수록 시공간의 끌림도 비례해서 커진다는 거죠.

그리고 이러한 시공간의 끌림을 만들어내고 있을 것으로 생각되고 있는 가장 유력한 후보 중 하나가 바로 "백색 왜성"입니다.

백색 왜성은 한때 태양 보다 더 큰 질량을 가지고 있었지만, 연료를 모두 소진하여 붕괴된 중심핵의 흔적이라고 할 수 있는데요.

크기는 지구 정도의 크기이지만, 그 질량은 태양과 비슷합니다.

또한 자전 속도는 약 10시간에 한번으로(2017년 관측 결과) 평균 27일에 한번 회전하는 태양보다 훨씬 더 빠르죠.

 

그래서 일반 상대성 이론의 예측이 맞다면, 백색 왜성이 일으키는 틀 끌림은 꽤나 강력할 겁니다.

지구가 일으키는 틀 끌림보다 대략 1억 배나 더 강력할 것으로 생각되었죠.

그래서 과학자들은 오래 전부터 틀 끌림을 현상을 찾기 위해 백색 왜성을 주시해 왔습니다.

20년 전 과학자들은 PSR J1141-6545라는 이진 별 시스템을 발견했습니다.

이곳에는 지구 정도 크기를 가지고 있는 백색 왜성과 도시 정도의 크기를 가지고 있는 펄서가 자리를 잡고 있었죠.

특히 펄서는 엄청나게 높은 밀도와 초당 2.5회라는 무시무시한 속도로 회전하고 있었는데요.

다시 말해, 1초에 2.5번 빛을 발하는 등대처럼 지구를 향해 계속 전파를 보내고 있었던 겁니다.

과학자들은 펄서가 방출하고 있는 전파를 이용해 펄서의 궤도를 분석했고, 백색 왜성과 펄서는 최대 5시간에 1번 서로를 돌고 있다는 것을 확인했습니다.

또한 펄서는 궤도에 고정되어 있지 않고 천천히 흔들 흔들거리면서 움직이고 있었죠.

 

일반적으로 이진 별 시스템에서 질량이 큰 별일수록 먼저 백색 왜성이 됩니다.

그리고 그 주변에 있던 다른 별이 죽게 되면, 근처에 있던 백색 왜성 쪽으로 이끌려가게 되죠.

이렇게 백색 왜성으로 끌려들어가는 별은 그 과정중에 커다란 디스크를 형성하게 되는데요.

이 디스크는 몇 만년이라는 시간 동안 백색 왜성의 자전 속도를 분단위로 가속 시킵니다.

하지만 PSR J1141-6545 이진 별 시스템은 상당히 특이한 케이스였습니다.

두 번째 별이 백색 왜성으로 완전히 끌려들어가지 않고 초신성을 거쳐 펄서로 변해버린거죠.

그 과정에서 일부 물질들이(지구 질량) 백색 왜성 쪽으로 끌려들어가 자전 속도를 100초 당 1회로 증가시켰습니다.

 

그리고 또 한가지 이상한 점은, 펄서의 궤도가 이상할 정도로 많이 기울어져 있었다는 겁니다.

이것은 빠르게 회전하는 백색 왜성이 주변의 시공을 일그러뜨리고 있었기 때문인데요.

관측된 펄서의 흔들림은 바로 이러한 이유때문이었습니다.

아인슈타인은 자신이 했던 예측 중 몇가지는 실제로 관측할 수 없을 것이라고 생각했습니다.

결국 그의 예측은 옳았던 것으로 확인되었지만, 관측할 수 없을 것이라는 예측을 틀리고 말았네요.^^

 

재미있는 것은 이번의 발견이 50년 전에 만들어진 전파 망원경에 의해 이루어 졌다는 점인데요.

50년 이상을 관측해도 우리는 여전히 우주에 대해 잘 모르는 것 같습니다.

 

 

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