중력렌즈Gravitational Lens

한마디로 말하면

중력렌즈는 우주에 있는 거대한 천체가 돋보기(렌즈) 역할을 하는 현상이에요. 우리가 돋보기로 작은 글씨를 크게 보듯이, 엄청나게 무거운 은하나 블랙홀의 중력이 그 뒤에서 오는 별빛을 모아 주어 아주 멀리 있는 천체를 밝고 크게 볼 수 있게 해 줘요.

어떤 원리일까요?

빛은 원래 똑바로 나아가는 성질이 있어요. 하지만 아인슈타인이라는 과학자는 무거운 물체가 주변의 우주 공간을 움푹 휘게 만든다는 사실을 알아냈어요.

별이나 은하가 많이 모인 곳은 중력(물체를 끌어당기는 힘)이 아주 강해서 주변 공간이 심하게 휘어져 있어요. 저 멀리서 출발한 별빛이 이 휘어진 공간을 지나가면, 빛도 공간을 따라 경로가 꺾이게 돼요.

이렇게 사방으로 흩어져야 할 빛이 우리 눈이나 망원경 쪽으로 모이면서, 원래는 너무 어두워서 보이지 않던 먼 우주의 천체가 밝게 보인답니다. 때로는 빛이 여러 갈래로 휘어져서 하나의 별이 여러 개로 보이거나, 동그란 고리 모양으로 보이기도 해요.

생활 속에서 비유하면

푹신한 침대 시트 한가운데에 무거운 볼링공을 올려놓았다고 상상해 보세요. 볼링공 주변의 시트가 움푹 들어가겠지요? 거기에 작은 구슬을 굴리면, 구슬은 똑바로 가지 못하고 움푹 파인 곳을 따라 휘어져서 굴러가요. 볼링공이 무거운 은하라면, 구슬은 우주 공간을 달리는 빛인 셈이에요.

또 투명한 유리컵 바닥을 통해 책의 글씨를 보면 글씨가 찌그러지거나 커 보이는 것과도 비슷해요. 유리 대신 중력이 빛을 꺾어 주는 것이 바로 중력렌즈예요.

왜 중요할까요?

사람이 만든 아무리 좋은 우주망원경이라도 너무 멀리 있는 희미한 별은 보기 어려워요. 과학자들은 중력렌즈를 우주가 선물한 자연 망원경으로 삼아, 우주가 처음 태어났을 무렵의 아주 먼 은하들을 관찰해요.

또한 눈에 전혀 보이지 않는 암흑물질(빛을 내지도 반사하지도 않는 수수께끼 물질)이나 블랙홀을 찾는 데도 큰 도움이 돼요. 아무것도 안 보이는데 뒤쪽 별빛이 휘어져 있다면, 그 자리에 무거운 무언가가 숨어 있다는 뜻이니까요. 심지어 외계행성(태양계 밖의 행성)을 찾아낼 때도 이 원리를 활용한답니다.