【정견뉴스】
해외 매체의 보도에 따르면 중력이란 우주를 하나로 묶는 기이하고 신비한 접착제지만 이것만이 중력의 궁극적인 매력은 아니다. 연구원들은 또 중력이 시공을 왜곡하는 방식을 이용해 아주 먼 천체를 관측할 수 있다. 그렇지 않았더라면 이들 천체를 확인하기란 더욱 어려웠을 것이다. 이를 중력렌즈 현상이라 하는데 아인슈타인이 예언했던 효과 중 하나다. 허블 우주망원경이 발표한 최신 판본에서 그 설명을 볼 수 있다.
사진의 중앙에서 밝게 빛나는 완벽한 링 모양의 물체가 있는데 테두리에 마치 4곳의 밝게 빛나는 점이 있고 또 다른 두 개의 황금색 점을 둘러싸고 있다. 이것을 아인슈타인 링(Einstein ring)이라 부르는데 빛나는 점은 6개의 은하가 아니라 3개의 은하다. 링 가운데 있는 2개와 뒷면에 보이는 별과 비슷한 빛은 이들 앞에 있는 두 은하의 중력장에 의해 왜곡되고 확대된 것이다.
여기서 앞에 있는 두 은하의 질량이 대단히 크기 때문에 은하 주위 시공의 중력을 희게 만든다. 그러면 이 시공을 지나는 모든 광선이 이 은하의 곡률(曲率)에 따라 우리 망원경 시야에 들어오면 흐릿해지고 왜곡되며 또한 확대된다.
이런 현상은 천문학에서 아주 유용한 도구가 되는데 우주 깊은 곳과 가까운 곳을 관측할 수 있게 한다. 사실 질량이 아주 크기만 하면 그 어떤 물질이든 모두 중력렌즈가 될 수 있다. 이는 하나 또는 두 개의 은하가 마치 여기서 본 것처럼 그렇게 보이거나 또는 심지어 거대한 은하단은 후면에 있는 수많은 천체들 속에 기묘하고 혼란스런 백색 반점을 만들어낼 수도 있다.
아주 먼 우주를 연구하는 천문학자들은 이런 사진을 이용해 보다 정교한 방식으로 굴절된 아득히 먼 은하를 관찰할 수 있다. 하지만 이것이 중력렌즈의 전부는 아니다. 렌즈의 강도는 중력장의 곡률에 의해 결정되고 중력장의 곡률은 주변을 둘러싼 질량과 직접 관련된다.
때문에 중력렌즈는 과학자들에게 은하와 은하단의 질량을 추정할 수 있게 한다. 반대로 말하면 그들이 암흑물질(신비하고 보이지 않는 질량의 근원)을 찾거나 그리는데 도움을 줄 수 있다는 뜻이다. 그런데 암흑물질은 여분의 중력을 만들 수 있는데 이런 중력은 연구원들이 실제로 관측한 우주 중의 물질로는 설명할 방법이 없다.
중력렌즈 또는 더 정확히 말해서 미시중력렌즈(Gravitational microlensing)는 과학자들이 은하계 내의 천체를 찾을 수 있도록 도와준다. 이들 천체는 너무 어두워서 일반적인 방식으로는 관측할 수 없는데 가령 항성 질량의 블랙홀이 그렇다.
천문학자들은 이미 이들 외계 행성이 우리와 아주 먼 항성 사이를 지날 때 발생하는 ‘확대’ 속에서 ‘떠돌이 행성(Rogue planet)’을 발견했다. 이는 특정한 항성 주위를 공전하지 않고 독립적으로 은하계를 떠돌아다니는 외로운 행성을 가리킨다. 미시중력렌즈를 이용하면 심지어 다른 은하 속에 존재하는 외계행성도 관측할 수 있다.
원문위치: https://www.zhengjian.org/node/269969