나노헤르츠 (nHz)

나노헤르츠는 1 헤르츠의 10 억분의 1 에 해당하는 진동수 단위입니다. 기호는 nHz 입니다. 1 나노헤르츠는 10 억 초에 한 번, 곧 서른두 해가 채 안 되는 사이에 한 번 되풀이되는 것이어서, 이 진동수의 한 번 흔들림은 웬만한 직업 인생보다 오래 걸립니다.

이를 쓰는 것은 거의 없었으나, 2023 년에 물리학에서 가장 많이 이야기되는 단위의 하나가 되었습니다. 네 대륙에서 따로따로 연구하던 여러 펄서 타이밍 어레이 공동 연구단이, 나노헤르츠 대역에서 중력파 배경의 증거를 보고한 것입니다. 이 신호는 우주의 역사 전체에 걸쳐, 합쳐진 은하의 중심에서 서로를 도는 초대질량 블랙홀 쌍에서 오는 것으로 보입니다.

측정 방법이 놀랍습니다. 밀리초 펄서는 초당 수백 번 도는 중성자별로, 지구를 쓸고 지나가는 빔을 내보냅니다. 그 규칙성은 남달라서 원자시계에 견줄 만합니다. 은하를 지나가는 중력파는 지구와 각 펄서 사이의 공간을 늘였다 줄였다 하며, 펄스의 도착 시각을 수백 나노초쯤 어긋나게 합니다. 수십 개의 펄서를 스무 해 동안 지켜보고 그들 사이의 특정한 상관 무늬를 찾음으로써, 천문학자들은 파장을 광년으로 재는 파동을 잡아냅니다.

이 주파수에서는 어떤 장치도 다른 방식으로는 일할 수 없습니다. 검출기는 찾으려는 파장에 걸맞은 크기여야 하는데, 1 나노헤르츠 중력파의 파장은 수십 광년에 이릅니다. 은하 자체가 장치이고 펄서가 그 눈금입니다.

이 단위가 다른 곳에 나타나는 것은 자연의 주기 가운데 가장 느린 것뿐입니다. 지구 자전축의 세차는 약 2 만 6000 년, 곧 약 1.2 나노헤르츠입니다. 빙하기의 걸음을 새기는 이심률과 자전축 기울기와 세차의 궤도 변화, 이른바 밀란코비치 주기는 약 0.5 나노헤르츠에서 그 10 분의 1 까지 걸칩니다.

나노헤르츠 아래에서는 진동수라는 개념 자체가 옹색해집니다. 한 바퀴를 지켜볼 만큼 오래 관측된 것이 없어서, 값은 세어지는 것이 아니라 이론에서 이끌어 내지기 때문입니다.

1 나노헤르츠는 0.000000001 헤르츠, 10 억 초에 1 사이클, 0.001 마이크로헤르츠와 같습니다.

나노헤르츠 변환표