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[IT뉴스]스쳐가는 두 블랙홀 간 중력파, 미시세계 입자로 풀어냈다

온카뱅크관리자

2025-05-16 10:17:30

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        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="ySdHV6OJe0">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="b5fbcaaed8d0755d92e601bdfa3919c6ab7117dfd36c91fa0015d2cf7c40b1ac" dmcf-pid="WvJXfPIiL3" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="두 블랙홀이 스쳐 지나갈 때 방출되는 중력파의 에너지를 시뮬레이션한 그림. 두 블랙홀은 중력 때문에 궤적이 휘어진다. 그림에서 어두울수록 에너지가 높다. 중력파를 정밀하게 모형화하면 블랙홀의 충돌 등 복잡한 우주 현상에 대한 이해를 심화할 수 있다. 마티아스 드리세/독일 훔볼트대 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202505/16/dongascience/20250516100703632fhgw.png" data-org-width="680" dmcf-mid="x7WIpzNfMp" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202505/16/dongascience/20250516100703632fhgw.png" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            두 블랙홀이 스쳐 지나갈 때 방출되는 중력파의 에너지를 시뮬레이션한 그림. 두 블랙홀은 중력 때문에 궤적이 휘어진다. 그림에서 어두울수록 에너지가 높다. 중력파를 정밀하게 모형화하면 블랙홀의 충돌 등 복잡한 우주 현상에 대한 이해를 심화할 수 있다. 마티아스 드리세/독일 훔볼트대 제공
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          <p contents-hash="437ff0c780c10aa78d084802cf1ae3b46e5773b02b6d0494836cdf6e90ba151d" dmcf-pid="YTiZ4QCnJF" dmcf-ptype="general">독일 연구팀이 가까이 스쳐가는 두 블랙홀 사이에서 일어나는 상호작용을 역대 가장 높은 정밀도로 시뮬레이션하는 데 성공했다. 컴퓨터 정보처리 단위인 코어의 연산 시간을 모두 합치면 30만 시간이 넘는다. 이번 연구에는 우주의 기본 입자 간 상호작용을 나타내는 수학적 개념이 활용돼 과학계를 놀라게 했다. 거대 천체인 블랙홀과 매우 작은 규모의 미시세계에서 움직이는 입자에서 유사성이 발견된 것이다.</p>
          <p contents-hash="f6b5381e3a911964c9243d5ae18f1118968db05b195a4d58deee86cc1bec47ce" dmcf-pid="Gyn58xhLdt" dmcf-ptype="general">얀 플레프카 독일 훔볼트대 물리학연구소 교수팀은 두 블랙홀이 서로 근접해 지나갈 때 방출되는 중력파를 입자물리학 개념을 도입해서 정밀하게 묘사하는 데 성공하고 연구결과를 14일(현지 시간) 국제 학술지 '네이처'에 공개했다.</p>
          <p contents-hash="0afb6a3eb17f24ccd2b5b5efda6791f444fbf9c8bffb7499429f17c713e2bd0d" dmcf-pid="HWL16MloL1" dmcf-ptype="general">중력파는 블랙홀이나 중성자별처럼 질량이 매우 큰 물체의 속도가 변하거나 서로 병합, 충돌할 때 우주에 퍼지는 시공간의 파동을 말한다. 약 100년 전 아인슈타인이 예측한 중력파의 존재를 실제 관측으로 확인한 과학자들이 2017년 노벨 물리학상을 받기도 했다. 중력파를 정밀하게 모형화하면 블랙홀의 충돌 등 우주 현상에 대한 이해를 심화할 수 있다.</p>
          <p contents-hash="29597bed08890d570df645b848fe52cb2e6b9f8e0fa8064a98c097e2bbb3f755" dmcf-pid="XYotPRSgR5" dmcf-ptype="general">과거 뉴턴이 정립한 고전 역학에서는 물체의 에너지와 각운동량 등 물리량이 보존되기 때문에 두 물체의 운동과 상호작용을 나타내는 '2체 문제'를 정확히 풀어낼 수 있다. 이와 달리 아인슈타인의 상대성이론으로 설명되는 천체인 블랙홀 2개의 충돌 과정은 고전 역학에서처럼 물리량이 보존되지 않아 기존 2체 문제 해법으로는 설명하기 어렵다.</p>
          <p contents-hash="0ebf68b134a999456828250e1b8c761426958a5db01e275e43542cb390761230" dmcf-pid="ZGgFQevadZ" dmcf-ptype="general">두 블랙홀의 상호작용은 개념적으로 단순하지만 수학적으로 표현하기 까다롭다. 과학자들은 보통 블랙홀에서 관측된 중력파 데이터를 활용해 근사치를 구하는 방식으로 블랙홀의 움직임을 설명한다.</p>
          <p contents-hash="68ac51f1134418008083d3c879df0f2ad04e44c5b69cfc0b64688116c3eb4a91" dmcf-pid="5XN0MJyjLX" dmcf-ptype="general">연구팀은 매우 작은 규모에서 우주의 기본 입자 사이의 상호작용과 특성을 표현하는 수학적 개념인 '칼라비-야우 다양체(Calabi–Yau manifold)'를 도입해 두 블랙홀이 가까워질 때 방출되는 중력파를 정밀하게 계산하는 데 성공했다.</p>
          <p contents-hash="08ea1d3bf620eb95669dee3f8e5355c32f5d868764d11393fff6925251617d8b" dmcf-pid="1ZjpRiWARH" dmcf-ptype="general">칼라비-야우 다양체는 우주의 모든 물질이 1차원의 끈으로 이뤄졌다는 '초끈 이론'에서 등장하는 6차원 공간을 말한다. 그동안 순수한 수학적 개념으로 여겨졌던 칼라비-야우 다양체가 실제 천체물리 현상을 설명하는 데 적용됐다는 점이 특징이다.</p>
          <p contents-hash="877273b6d3267d991d0ac03f9e72c908a897730db321f119c81a3eca03c4ce83" dmcf-pid="t5AUenYceG" dmcf-ptype="general">국내 중력파 연구자인 이형목 서울대 물리천문학부 교수는 "블랙홀 문제와 입자물리학 문제 사이에 유사성이 있다는 말은 예전부터 있었다"며 "칼라비-야우 다양체는 입자들 사이의 상호작용 계산에서 사용되는 개념인데 이를 블랙홀 문제에 응용해 아주 정밀한 근삿값을 구하는 방법론을 제시한 것"이라고 설명했다.</p>
          <p contents-hash="c24a4f225ccc43bbddd73de3c322c55800e2b52937412709481b6a4ede322d7b" dmcf-pid="F1cudLGkiY" dmcf-ptype="general">이번 연구결과는 중력파 관측 데이터를 해석하는 데 사용하는 모델을 개선해 중력파를 활용한 천문학 연구와 발견에 기여할 것으로 기대된다. 이 교수는 "중력파를 분석하려면 먼저 중력파형을 계산해야 하는데 이때 막대한 연산이 필요하다"며 "중력파형을 빨리, 정밀하게 계산하는 방법을 개발한 것"이라고 말했다.</p>
          <p contents-hash="9ded6b2a58272b7ed80edcde82bdedf5f35640321bff8b54b83c14ae899f40c0" dmcf-pid="3tk7JoHEJW" dmcf-ptype="general">최신 컴퓨팅 기술을 기반으로 한 계산물리학이 큰 역할을 했다는 평가도 이어졌다. 이번 연구에는 독일 베를린 추제연구소의 고성능 컴퓨팅 자원이 활용됐다. 논문 제1저자인 마티아스 드리세 훔볼트대 물리학연구소 박사과정생은 "컴퓨팅 자원 접근 가능성이 프로젝트 성공의 핵심"이라고 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="b29f221b5a6f818d49e098ca2aa7857b26d858b8cd488e4441e70c7ccad74061" dmcf-pid="0FEzigXDJy" dmcf-ptype="general"> &lt;참고 자료&gt;<br> - doi.org/10.1038/s41586-025-08984-2</p>
          <p contents-hash="d9863736a5e82963018585e05126ef27f00986ca6d4cf18101f2cc47ae0b0db6" dmcf-pid="p3DqnaZwnT" dmcf-ptype="general">[이병구 기자 2bottle9@donga.com]</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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