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제목 [새소식] 이형목교수, 세계 3대 난제 중 올해 과학난제 도전 융합사업 선정
글쓴이 관리자 작성일 2021-07-23 10:24:47


우주

다중신호 천문학과 인공지능 기법을 활용한 암흑 에너지 규명 연구

 

(연구책임자) 이형목 / 서울대학교 물리천문학부

- (연구진 구성) 물리, 천문, 수학, 통계, 신호처리, 기계학습, 수치계산 등 기초 과학과 공학의 융합 연구진으로 구성

 

(연구목표) 중력파를 포함하는 다중신호 천문학*적 방법과 인공지능을 활용하여 독립적인 거리 측정을 통해 우주 팽창의 역사를 재구성하고자 함

* 기존 우주관측 연구가 빛(전자기파)을 이용하는데 그쳤다면 다중신호 천문학은 중력파, 중성미자 등과 기존 빛을 이용한 관측을 함께 수행하여 우주 연구에 시너지를 내는 최신 연구분야임

 

(연구내용) 중성자별과 블랙홀 충돌 현상을 다중신호 천문학으로 관측하고 통계적으로 분석하여 허블상수 및 우주론의 주요 매개 변수를 측정

- 신개념 망원경 7DT를 구축하여 중력파 대응 천체를 빠르게 동정하고 다면적 관측 데이터를 이용해 중성자별 충돌 직후의 상황을 정확히 이해할 수 있는 기본 데이터 획득하고, 인공신경망을 활용하여 다차원 데이터에 대한 실시간 분석 등을 수행

- 대응 천체가 없는 블랙홀 쌍성의 거리 측정과 인공지능을 이용한 모은하 동정을 통한 허블 상수를 측정, 배경 우주론으로부터 야기되는 편향을 없앨 수 있는 방법론 개발함

 

(독창성 및 차별성) 융합연구를 바탕으로 그동안 시도하지 못한 접근 방식으로 과학난제에 도전하는 과제이자, 해결의 실마리를 풀 수 있다면 한국이 국제적인 영향력을 발휘할 수 있는 영역의 과제라고 할 수 있음

- 다른 글로벌 경쟁 연구 그룹과 차별화되는 전략으로서 중력파를 포함하는 다중신호 천문학적 방법으로 독립적인 거리 측정을 통해 우주 팽창의 역사를 재구성하는 목표를 설정하였으며, 이는 과학난제 도전과제로서의 특성에 부합함

- 천문·우주 분야의 경우 선진국과의 격차가 작고 본질적으로 국제 융합 연구가 요구되는 분야인데, 본 연구팀은 미국 라이고 과학 협력단(LIGO Scientific Collaboration, LSC), 일본 카그라 연구단 등 우수한 국제적 네트워크를 구축하고 있어 이를 충분히 활용하고 국내 연구진 역량을 결집한다면 우주론 연구의 돌파구를 마련할 수 있을 것으로 기대됨



◇ 우주 생성 원리를 밝힌다

<우주의 진화를 보여주는 도식도(좌)와 다중망원경 시스템(우)>


이형목 서울대 교수가 책임자인 중력파우주 연구단은 다중신호 천문학과 인공지능을 활용해 허블상수를 정밀하게 측정하고 암흑에너지의 성질을 규명하는 데 도전하게 됐다. 허블상수는 은하의 속도와 거리 사이의 관계를 나타내는 비례상수다. 암흑에너지와 밀접한 상관관계가 있다. 암흑에너지는 우주의 가속팽창을 설명하는 핵심 개념이며, 아직 정체가 밝혀지지 않은 난제의 영역이다. 연구팀은 7차원적 망원경(7DT)을 개발해 중성자별과 블랙홀 충돌에서 발생하는 중력파와 다양한 파장의 전자기파를 관측(다중신호 천문학)하고 통계분석(인공지능)한다. 이를 통해 관측데이터를 통해 허블 상수의 정밀도를 높이고, 주요 매개 변수 측정을 통해 암흑에너지 성질 규명에 한 발자국 더 나아갈 계획이다.


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