중력렌즈라는건 어떤것이며 원리는 무엇인가요?
우주공간에서 행성과 같이 작고 어두운 물체를 발견할 수 있는 거의 유일한방법이 마이크로 중력렌즈라고 하는데 중력렌즈란 무엇이며 원리는 어떻게 되나요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.
중력렌즈현상에 대해 설명드리겠습니다. 중력렌즈현상은 거대한 중력을 행사하는 별이나 블랙홀에 의해 그 별 뒤에서 나온 빛이 휘어져 우리 눈에 들어오는 현상입니다. 이때 거대한 중력을 행사하는 별이나 블랙홀 주변으로 띠를 형성합니다. 이를 중력렌즈 현상이라합니다. 그렇다면 어떻게 거대한 중력을 행사하는 블랙홀이나 별 뒤에 가보지도 않았는데, 거기서 나온 빛이라고 말할 수 있나? 라는 의문이 들수도있습니다. 우리는 중력렌즈효과로부터 거대한 블랙홀 주변에 생기는 띠를 관측할 수 있는데, 이 띠에 빛들을 분석해보면 모두 같은 빛임을 알 수 있습니다. 즉, 한 점에서 나누어진 빛이 띠를 이루고 있다는 사실을 알 수 있는 것이죠. 그러고 이러한 띠를 아인슈타인링이라고도 부릅니다.
만약 중력렌즈 효과로 만들어진 아인슈타인링을 관측하였는데, 중심부에 관측되는 거대한 질량체가 없다는 것을 통해 블랙홀이나 눈에 보이지 않는 물질의 존재를 유추할 수 있습니다. 그래서 중력렌즈 효과로 블랙홀을 찾거나 암흑물질을 염두할 수 있습니다.
참고로 이 중력렌즈효과는 암흑물질의 증거가 됩니다. 중력렌즈효과를 만드는 원인은 거대한 중력을 행사하는 별이나 블랙홀이 되는데, 거대한 중력을 행사하는것이 별일 경우 우리는 별의 질량을 추정할 수 있습니다. 그리고 이 별의 질량을 이용하여 중력 렌즈 효과의 정도, 곡률등을 계산할 수 있죠. 그런데, 이 별의 질량을 가지고 중력렌즈효과의 정도와 곡률을 계산하면 예상과 다른 값을 가집니다. 만약 보이지 않는 중력을 가진 물질인 암흑물질이 거대한 별을 중심으로 분포해 있다면 중력렌즈효과의 정도와 곡률을 설명할 수 있죠. 그래서 중력렌즈효과는 암흑물질의 증거가 됩니다.
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
마이크로 중력렌즈는 우주에서 작고 어두운 물체를 탐지하는 방법 중 하나입니다. 이는 일반적으로 매우 먼 거리에 있는 먼 은하나 행성 주위에 있는 더욱 더 먼 초거리 별에 의해 발생합니다. 이러한 물체들은 중력에 의해 굴절되는 현상을 이용하여 뒤에 있는 물체의 빛을 강화시키고 확대시킵니다.
중력렌즈 효과는 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 근거합니다. 대량의 물체는 그 근처를 지나가는 빛을 굴절시키는데, 이는 공간을 왜곡시키는 중력의 영향입니다. 이러한 중력에 의한 빛의 굴절은 뒤에 있는 물체의 이미지를 왜곡시키거나 확대시키기 때문에, 우리는 그 물체를 관측할 수 있게 됩니다.
마이크로 중력렌즈는 매우 작은 중력렌즈 효과를 이용하여 검출됩니다. 작은 물체가 우리와 다른 별의 경로를 가로지르면, 중력에 의해 발생하는 렌즈 효과로 인해 뒤에 있는 별의 빛이 강화되고 확대되어 우리에게 도달합니다. 이를 통해 작고 어두운 물체를 감지하고 그 존재를 확인할 수 있습니다.