우주 이야기 1531 - 가장 무거운 블랙홀 충돌을 관측한 중력파 검출기

(Infographic on the binary binary black hole merger that produced the GW231123 signal. Credit: Simona J. Miller/Caltech)

2015년 아인슈타인의 상대성 이론으로 예측된 중력파가 마침내 실제로 관측되었습니다. 이를 관측한 것은 중력파 검출기인 LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory)로 두 블랙홀이 합체하면서 나오는 중력파를 검출했습니다.

하지만 LIGO의 임무는 여기서 끝난 것이 아니었습니다. 이후 LIGO는 중력파 천문학이라는 새로운 분야를 개척했습니다. 중력파를 통해 블랙홀의 합체를 관측할 수 있는 시대가 열린 것입니다. 그리고 최근에는 일본의 KAGRA (Kamioka Gravitational Wave Detector), 이탈리아의 Virgo와 힘을 합쳐 LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) 네트워크를 구축해 관측 능력을 더 끌어올렸습니다.

LVK 네트워크는 2023년 11월 23일 역대 가장 큰 크기의 블랙홀 합체를 관측했습니다. GW231123라고 명명한 이 충돌 이벤트는 태양 질량의 100배와 140배 정도 되는 두 개의 블랙홀이 합체되어 최종적으로 태양 질량의 225배의 블랙홀을 형성한 것으로 판단됩니다. 이전까지 관측된 가장 큰 블랙홀 합체는 2021년 관측된 GW190521로 태양 질량의 140배 정도되는 블랙홀이 형상됐습니다.

중력파 이제 시작 단계로 이보다 훨씬 큰 블랙홀 충돌을 관측하는 것은 시간 문제라고 생각됩니다. 이 정보들을 모으면 우주에 블랙홀이 얼마나 흔하고 충돌을 통해 어떻게 성장하는지에 대한 정보를 얻을 수 있습니다. 물론 중성자별의 충돌 역시 예외가 아닙니다. 앞으로 중력파가 우리에게 무엇을 알려줄지 궁금합니다.

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참고

https://phys.org/news/2025-07-ligo-virgo-kagra-massive-black.html

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