What are gravitational waves? - Amber L. Stuver

번역: Park JinWoo 검토: Hyena Ko

2015년 9월 15일, 대략 오전 6시경

At about six o'clock in the morning on September 14, 2015,

scientists witnessed something no human had ever seen:

과학자들은 이때까지 단 한번도 보지 못한 않은 현상을 목격하게 됩니다.

two black holes colliding.

바로 두 개의 블랙홀이 서로 충돌하는 것이었죠.

Both about 30 times as massive as our Sun,

두 블랙홀 모두 태양보다는 30배는 컸고,

they had been orbiting each other for millions of years.

수백만 년 동안 서로 공전하였습니다.

As they got closer together,

두개의 블랙홀이 가까워 질수록

they circled each other faster and faster.

더욱 더 빨리 서로를 기준으로 돌았습니다.

Finally, they collided and merged into a single, even bigger, black hole.

마침내 두 개의 블랙홀이 충돌하여 합쳐져서 더 큰 하나의 블랙홀이 되었습니다.

A fraction of a second before their crash,

충돌이 있기 수십분의 일초 전

they sent a vibration across the universe at the speed of light.

발생한 진동이 빛의 속도로 우주에 퍼져 나갔습니다.

And on Earth, billions of years later,

수십억년 뒤 지구에선

a detector called the Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory,

중력파 검출소에 있는 레이저 간섭계

or LIGO for short,

줄여서 LIGO에 의해 탐지되었습니다.

picked it up.

The signal only lasted a fifth of a second

이 신호는 고작 0.2초동안 지속되었고

and was the detector's first observation of gravitational waves.

간선계를 이용한 중력파의 첫 발견이었습니다.

What are these ripples in space?

도대체 우주에 있는 중력파란 무엇일까요?

The answer starts with gravity,

정답은 중력으로부터 시작합니다.

the force that pulls any two objects together.

중력이란 두개의 물체가 서로 잡아당기는 힘입니다.

That's the case for everything In the observable universe.

우주에서도 마찬가지입니다.

You're pulling on the Earth, the Moon, the Sun, and every single star,

당신은 지구, 달, 태양 그리고 다른 별들까지 끌어 당기고 있죠.

and they're pulling on you.

그리고 그런 행성과 별들 또한 당신을 끌어 당기고 있습니다.

The more mass something has, the stronger its gravitational pull.

어느 물체가 가진 질량이 많을수록, 끌어당기는 힘이 더 강해지죠.

The farther away the object, the lower its pull.

그리고 그 물체가 멀리 있을수록 인력은 약해집니다.

If every mass has an effect on every other mass in the universe,

만약 우주에 존재하는 모든 질량이 얼마나 작은가에 상관 없이

no matter how small,

서로 다른 질량에 영향을 미칠 수 있다면

then changes in gravity can tell us about what those objects are doing.

이 중력의 변화가 우리에게 그 물체가 무엇을 하는지 보여줄 수 있습니다.

Fluctuations in the gravity coming from the universe

우주로부터 오는 중력의 변동

are called gravitational waves.

이것이 바로 '중력파'입니다.

Gravitational waves move out from what caused them,

중력파는 호수에 생기는 파문처럼

like ripples on a pond,

그것을 발생시킨 곳에서 점점 멀어집니다.

getting smaller as they travel farther from their center.

중심에서 멀어질수록 작아지면서 말이죠.

그렇다면 그들이 일으키는 이 파문은 무엇일까요?

But what are they ripples on?

When Einstein devised his Theory of Relativity,

아인슈타인이 상대성 이론을 창안하였을 때

he imagined gravity as a curve in a surface called space-time.

그는 중력이 시공간의 뒤틀림이라 생각하였습니다.

A mass in space creates a depression in space-time,

특정한 공간에 질량은 시공간을 함몰시키고

and a ball rolling across a depression will curve

이 공간을 굴러가는 공은 다른 질량에 이끌려가는 것처럼 휘게 될 것입니다.

like it's being attracted to the other mass.

질량이 커질 수록 함몰된 공간이 더욱 깊어지고,

The bigger the mass,

the deeper the depression and the stronger the gravity.

중력이 더 커질 것 입니다.

When the mass making the depression moves, that sends out ripples in space-time.

시공간을 함몰되게한 이 질량의 움직임이, 시공간에 파문을 일으킵니다.

These are gravitationl waves.

그리고 이것이 중력파가 되는 것이죠.

What would a gravitational wave feel like?

중력파는 어떻게 느껴질까요?

If our bodies were sensitive enough to detect them,

만약 우리 몸이 중력파를 탐지할 수 있을 정도로 민감했다면,

we'd feel like we were being stretched sideways

우리는 양옆으로 늘어지는 것처럼 느꼈을 것입니다.

while being compressed vertically.

수직으로 압축되는 동안 말이죠.

And in the next instant,

그리고 다음의 순간에서는,

stretched up and down while being compressed horizontally,

수평으로 압축되며 아래로 늘어지게 될 것이고,

sideways,

양옆,

then up and down.

다시 위아래로 늘어지게 될 것입니다.

This back and forth would happen over and over

이런 상황이 끊임없이 일어날 것이고,

as the gravitational wave passed right through you.

중력파가 당신을 관통할 때 말이죠.

But this happens on such a minute scale that we can't feel any of it.

하지만 이건 분 단위로 일어나므로 우리는 어느 하나 느끼지 못할 것입니다.

So we've built detectors that can feel it for us.

그래서 우리는 우리 대신 느낄 수 있는 탐색기를 만들게 된 것입니다.

That's what the LIGO detectors do.

이것이 LIGO가 하는 일입니다.

And they're not the only ones.

그리고 이것이 끝이 아닙니다.

There are gravitational wave detectors spread across the world.

중력파 탐지기는 전 세계에 걸쳐 있습니다.

These L-shaped instruments have long arms,

이 L모양 기계들은 긴 팔을 가지고 있는데,

whose exact length is measured with lasers.

레이저(laser)로 측정된 길이를 가지고 있습니다.

If the length changes, it could be because gravitational waves are stretching

만약 길이가 달라진다면, 중력파가 늘어지고 있고

and compressing the arms.

팔을 압축시키고 있기 때문입니다.

Once the detectors feel a gravitational wave,

일단 탐지기가 중력파를 탐지하면,

scientists can extract information about the wave's source.

과학자들은 파동에서 정보를 얻을 수 있습니다.

In a way, detectors like LIGO are big gravitational wave radios.

어떻게 보면, LIGO와 같은 탐지기는 큰 중력파 라디오 입니다.

Radio waves are traveling all around you, but you can't feel them

라디오파는 당신의 곁에서 돌고 있지만, 당신은 그들의 존재를 느끼지 못하죠.

or hear the music they carry.

그저 그들이 가져오는 음악을 들을 수 있습니다.

It takes the right kind of detector to extract the music.

음악을 추출해내기 위해서는 올바른 종류의 탐지기가 필요합니다.

LIGO detects a gravitational wave signal,

LIGO는 중력파 신호를 탐지하는데,

which scientists then study for data about the object that generated it.

과학자들은 중력파를 만든 물체에 대해서 연구를 합니다.

They can derive information, like its mass and the shape of its orbit.

그들은 질량과 궤도의 모양과 같은 정보를 이끌어 낼 수 있죠.

We can also hear gravitational waves by playing their signals through speakers,

우리는 그들의 신호를 스피커를 이용해 중력파를 들을 수도 있는데,

just like the music a radio extracts from radio waves.

이것은 마치 라디오가 음악을 라디오파에서 추출해 내는 것과 비슷합니다.

So those two black holes colliding sounds like this.

그래서 두 블랙홀이 충돌할 때 나는 소리는 이렇습니다. (휘익)

Scientists call this slide whistle-like noise a chirp,

과학자들은 이소리를 'chirp' 라 부르고,

and it's the signature of any two objects orbiting into each other.

이 소리는 두 물체가 서로 공전하고 있음을 나타내는 신호라고 여깁니다.

The black hole collision was just one example

블랙홀 충돌은

중력파가 우리에게 알려줄 수 있는 것 중 하나의 예시에 불과합니다.

of what gravitational waves can tell us.

Other high-energy astronomical events will leave gravitational echoes, too.

다른 고에너지 천문학적 현상도 중력 메아리를 남깁니다.

The collapse of a star before it explodes in a supernova,

중력 메아리를 남기기 전의 별의 붕괴는 초신성의 형태,

or a very dense neutron stars colliding.

혹은 고밀도의 중성자 붕괴에서 시작됩니다.

Every time we create a new tool to look at space,

매 시간 우리는 우주를 보기 위한 새로운 도구를 만들고,

we discover something we didn't expect,

우리는 우리가 예상하지 못한 어떤 것을 발견하는데,

something that might revolutionize our understanding of the universe.

그것은 우리의 우주에 대한 이해를 대변혁을 일으킬만 한 것입니다.

LIGO's no different.

LIGO도 다르지 않습니다.

In the short time it's been on,

시작한지 얼마 되지 않았고,

LIGO's already revealed surprises,

LIGO는 이미 놀라운 점들을 밝혀냈는데,

like that black holes collide more often than we ever expected.

예로, 블랙홀들은 우리의 예상보다 더 많이 충돌한다는 것입니다.

It's impossible to say, but exciting to imagine,

우주에서 우리의 작고 푸른 행성에 전달되고 있는 모든 현상들을

what revelations may now be propagating across space

설명하기란 불가능 하지만 상상하는 것 만으로 충분히 가치가 있고

towards our tiny blue planet and its new way of perceiving the universe.

그것은 우주를 인식하는데 새로운 방법이 될 것입니다.