만유인력의 법칙이 성립하지 않는 현상

세 천체로 이루어진 쌍성의 운동은 만유인력의 법칙에 의한 예측값과 어긋난 것으로 나타났다.

뉴턴이 발견한 만유인력의 법칙에 따르면, 질량을 가진 물체는 서로 중력을 미친다. 매우 강한 중력이 작용할 경우에는 만유인력의 법칙은 아인슈타인이 발견한 일반 상대성 이론으로 확장된다. 그래도 만유인력의 법칙은 작은 물체부터 우주의 천체에 이르기까지 넓은 영역에서 성립한다.

세종 대학교 재규현(Kyu-Hyun Chae) 박사는 일부 쌍성의 운동에서는 만유인력의 법칙이 성립하지 않음을 보여 주었다. 쌍성이란 서로 중력의 영향을 미치는 여러 천체를 말한다. 박사는 ESA(유럽우주기구)의 가이아 우주 망원경이 관측한 세 천체로 이루어진 생성 2463개의 운동을 분석했다.

이들 가운데 중력이 매우 약하고 멀리 떨어진 쌍성에서는 쌍성 사이에 작용하는 중력 가속도가 만유인력의 법칙의 예언값에 비해 1.4배 크고 속도가 1.2배 컸다.

한편 중력이 약하지 않은 영역에서의 쌍성 운동은 만유인력의 법칙과 일치했다. 이것은 중력 이상이라는 현상이다. 이번 연구에서는 과거의 연구보다 많은 쌍성을 대상으로 하고 새로운 분석 기법도 사용해 중력 이상을 높은 정확도로 검증할 수 있었다. 연구팀은 이 현상을 설명하는 새로운 이론이 탄생하면 물리학에 큰 변혁을 초래하게 될 것이라고 말했다.

출전: The Astrophysical Journal. 2024년 1월 8일
출처: 뉴턴 2024-04