쌍성펄서 (Binary Pulsar)
쉽게 풀면
다른 별과 짝을 이루어 서로 도는 펄서로, 이 펄서의 신호를 정밀하게 재면 아인슈타인의 중력 이론을 시험할 수 있다.
왜 중요한가
쌍성 펄서는 정밀한 시계가 강한 중력장 속에서 움직이는 실험실이어서, 일반상대성이론의 궤도 세차·시간 지연·중력파 방출을 태양계 밖에서 시험하는 최고의 수단입니다. 헐스-테일러 펄서의 궤도 수축은 중력파 존재를 간접적으로 처음 입증했고, 이중 펄서계는 여러 상대론 효과를 동시에 잰 사례입니다. 동반성의 질량을 정밀하게 구해 중성자별의 최대 질량에 제약을 주기도 합니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
헐스와 테일러는 최초의 쌍성펄서(PSR B1913+16)를 발견하여 이후 일반상대성이론의 간접적 검증에 활용될 수 있는 관측 대상을 제공했다.
이 문장은 쌍성펄서 관측으로 검증할 수 있는 상대론 효과가 궤도 수축 외에도 여러 가지가 있다는 뜻입니다. 앞의 예문이 헐스-테일러 펄서의 궤도 수축을 다뤘다면, 이 문장은 측지 세차라는 다른 상대론 효과를 보여 줍니다.
조금 더 깊게 보면
쌍성 펄서의 대부분은 밀리초 펄서로, 동반성으로부터 물질을 받아 다시 빨라진 재활용 펄서입니다. 궤도 요소 측정은 펄스 도착 시각의 장기 추적에 의존하므로 수년에서 수십 년의 자료가 쌓여야 상대론 효과가 드러납니다. 상대론 검증에서 얻는 것은 중력 이론의 후뉴턴 매개변수이며, 이는 직접 중력파 관측과 상보적인 강한 장 검증입니다. 궤도 주기 감소율은 일반상대성이론이 예측하는 중력파 방출 공식과 관측값이 헐스-테일러 펄서에서 약 0.2%, 이중 펄서 PSR J0737-3039에서는 약 0.01% 수준까지 일치해, 지금까지 알려진 가장 정밀한 중력파 방출 검증 사례로 꼽힌다.
주의할 점
쌍성펄서 관측은 중력파를 직접 검출한 것이 아니라, 궤도 주기 감소를 통해 중력파 방출을 간접적으로 확인한 사례임에 유의해야 한다.
쌍성펄서로 검증되는 것은 약한 장에서 강한 장으로 이어지는 중간 영역의 상대론 효과이며, 블랙홀 지평선 근처의 극한 강한 장 검증은 중력파 직접 관측이나 사건지평선망원경이 담당하는 별개의 영역이다.