우리는 떨림과 울림이 지배하는 세상 속에 살아가고 있습니다. 걷거나 뛸 때 발생하는 지면의 울림부터 기타줄이 만드는 음파, 그리고 전자의 움직임으로 생성되는 전파에 이르기까지 진동은 우주 어디에나 존재합니다. 파동이란 공간이나 물질에서 발생한 이러한 진동이 에너지를 담아 주위로 널리 퍼져 나가는 현상을 의미합니다. 호숫가에 던진 돌이 물결을 일으키듯, 파동은 매질의 상태를 주기적으로 변화시킵니다. 소리가 기압을 바꾸고 전파가 전기장과 자기장의 강도를 변화시키듯, 거대한 천체의 움직임으로 발생하는 중력파 역시 중력장을 흔들며 시공간을 가로지릅니다.

중력파는 거대 블랙홀의 충돌뿐만 아니라 별의 마지막인 초신성 폭발과 빅뱅 당시에 발생했던 중력파의 흔적까지 모두 포함하고 있습니다.

알베르트 아인슈타인은 일반 상대성 이론을 통해 거대한 질량을 가진 물체가 시공간을 휘게 만든다고 설명했습니다. 특히 이러한 천체가 움직일 때 주변의 시간과 공간이 변화한다는 그의 예측은 현대의 정교한 관측 시설인 라이고(LIGO)를 통해 증명되었습니다. 라이고(LIGO)는 ㄱ자 형태의 긴 터널 양 끝에 거울을 설치하고 레이저를 발사하여 돌아오는 시간을 측정하는 원리를 이용합니다. 아무런 외부 영향이 없을 때는 레이저가 동시에 도착하지만, 중력파가 관측소를 통과하며 중력장을 흔들면 시공간의 왜곡으로 인해 거울 사이의 거리가 미세하게 변하면서 레이저의 반사 시간에 정밀한 차이가 발생하게 됩니다.

매우 강력한 중력파가 지구를 직접 스쳐 지나간다면 지면은 물결처럼 일부분은 펴지고 일부분은 압축되는 급격한 변형을 겪게 될 것입니다. 다행히 지금까지 검출된 중력파들은 발생지로부터 워낙 멀리 떨어져 있어 지구에 미치는 물리적인 영향은 매우 미미했습니다. 현재 과학자들은 지상 관측의 한계를 극복하고 지구 내부의 간섭을 최소화하기 위해 정밀한 거울을 장착한 위성을 우주에 여러 대 띄워 중력파를 관측하려는 계획을 추진하고 있습니다. 만약 태양계 주변에 태양을 압도하는 밀도의 거대 천체가 새롭게 등장한다면, 기존의 공전 궤도가 무너지고 완전히 새로운 우주의 질서가 만들어질지도 모릅니다.