인공지능이 우리은하 둘러싼 우주 속 암흑물질 지도 그렸다

천문연 포함 국제 공동 연구팀, 은하 간 실 가닥 구조 재현 성공

인공지능(AI)이 그린 우리은하(우리가 속한 은하)를 둘러싼 우주 속 암흑물질 지도가 공개됐다.

한국천문연구원은 홍성욱 박사가 주도한 국제 공동 연구팀이 AI 딥러닝 기술을 이용해 우리은하로부터 1억 광년 내 펼쳐진 암흑물질의 밀도 분포를 예측해 냈다고 27일 밝혔다.

우주 속 암흑물질은 빛과 상호작용하지 않기 때문에 눈에 보이지 않고 중력만으로 존재를 감지할 수 있다.

입자물리학의 표준모형으로 설명되면서 우리 눈에 보이는 우주는 4%에 불과하다.

나머지는 밝혀지지 않은 암흑물질(27%)과 암흑에너지(69%)로 구성돼 있다.

연구팀은 우리은하 주변 '우주 거대 구조'(우주에 분포하는 은하들이 이루는 그물 모양의 거대 구조)를 모사한 시뮬레이션을 활용해 AI 모형을 학습시켰다.

이렇게 학습한 암흑물질 예측 모형은 은하 간 실 가닥(filament), 이른바 '우주망(Cosmic Web)' 구조를 매우 자세하게 재현해 냈다.

학습된 암흑물질 예측 모형의 성능을 확인하기 위해 실제 우리은하 주변 1억 광년 안에 존재하는 은하 정보를 적용한 결과, 우리은하가 포함된 국부은하군(LGG)과 처녀자리 은하단 등 기존에 알려진 은하들을 연결하는 실 가닥 구조가 잘 만들어진 것을 확인했다.

암흑물질 분포는 우주 속 은하가 과거 어떻게 형성됐는지, 미래에는 어떻게 진화할지 등 우주팽창 모형을 설명할 중요한 열쇠가 된다.

홍성욱 박사는 "과거 우주망 지도 연구들은 초기 우주 모형에 대한 가설을 세운 뒤 수십억년 동안 일어난 우주의 진화를 모사하는 방식을 사용했는데, 이는 방대한 계산과 전산 자원을 필요로 해 우리은하 주변 암흑물질 분포까지 상세하게 보기 어려웠다"며 "완전히 새로운 방식의 딥러닝 기술을 이용해 다양한 은하 정보의 확률적 통계 모형을 구축함으로써 암흑 물질 정체를 밝히는 데 기여할 것"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 '천체물리학저널'(The Astrophysical Journal) 전날 자에 실렸다.

/연합뉴스