리서치 하이라이트

감마선 폭발 GRB 090510 관측을 통해 확인된 로렌츠 불변성

Nature 462, 7271

페르미 감마선 우주 망원경(Fermi gamma-ray Space Telescope)을 이용하여 원거리에 있는 짧은 감마선 폭발 천체인 GRB 090510을 관측한 결과 아인슈타인의 특수 상대성 이론의 핵심이 되는 로렌츠 불변성(Lorentz invariance)을 실험할 수 있는 기회가 생겼다. 로렌츠 불변성은 모든 관찰자가 광자에너지에 관계없이 진공상태에서는 동일한 빛의 속도를 측정할 수 있다는 것이다. 로렌츠 불변성 위반을 테스트하기 위한 핵심은 광자의 속도가 에너지에 따라서 달라질 수 있는 가능성이다. 우주에서의 빛이 이동하는 시간이 축적되면서 광자 속도에서의 작은 차이가 관측 가능하게 될 수 있으며, 감마선 폭발 빛 커브에서의 특징이 한 예가 될 수 있을 것이다. 하지만 실제 관측 결과에 따르면 GRB 090510 스펙트럼에서는 로렌츠 불변성 위반이 최소한 플랑크 길이(Planck length) 한계의 1/2에 해당하는 길이에서도 관측되지 않았다. 이번 관측 결과는 시공간에서의 양자 특성은 고아자 에너지에 따라서 빛의 속도를 변화시킨다는 양자 중력 이론에 위반되는 결과를 보여주고 있다.