[서울=뉴시스]박시은 인턴 기자 = 세종대학교는 물리천문학과 채규현 교수가 3차원(3D) 속도 정보를 활용해 장주기 쌍성계의 내부 중력을 정밀하게 측정할 수 있는 개선된 알고리즘을 개발했다고 25일 밝혔다.

이번 연구는 천문학계에서 활발히 논의되고 있는 '약한 가속도 영역에서의 중력 이상(gravitational anomaly) 현상'을 보다 신속하고 정밀하게 검증할 수 있는 기반을 마련했다는 점에서 주목된다.

'약한 가속도 영역에서 제기되는 중력 이상 현상'은 뉴턴의 만유인력 법칙뿐 아니라 아인슈타인 일반상대성이론의 근본적 한계 가능성과도 연결되는 문제로, 천체물리학과 우주론·이론물리학 전반에 중대한 파급효과를 지닐 수 있어 국제 과학계의 주요 관심사로 떠오르고 있다.

채 교수는 지난해 세계 최초로 '3차원 속도 기반 중력 측정법'을 장주기 쌍성에 도입한 바 있으며, 이번 연구를 통해 해당 방법을 한층 고도화한 최적화 알고리즘을 완성했다. 해당 알고리즘은 쌍성계가 기존 중력 이론하에서 케플러의 경험법칙을 따라야 한다는 점에 착안해, 타원 궤도와 면적속도 일정 법칙을 핵심 원리로 활용한 것이다.

아울러 3차원 속도가 매우 정밀하게 측정된 소규모 장주기 쌍성 표본에 새 알고리즘을 적용한 선행 연구 결과도 함께 발표됐다. 쌍성을 구성하는 두 별 사이의 상대적인 가속도(내부 가속도)가 제곱 초당 약 10억분의 1미터(~1㎚/s²)보다 큰 24개 장주기 쌍성에서는, 추론된 중력의 세기가 뉴턴 역학의 예측치와 거의 일치했다.

다만 이보다 약한 가속도 영역에서 운동하는 8개 장주기 쌍성에서는 추론 값이 뉴턴 상수와 3.5σ(시그마)의 차이를 보였다. 이는 약한 가속도 영역에서 표준 중력 이론이 약 99.95% 확률로 관측 데이터와 불일치함을 의미한다.

채 교수는 "이러한 결과는 2023년부터 2차원(2D) 데이터에 기반한 통계적 방법으로 도출해 온 기존 연구 성과와도 잘 일치한다"며 "국내외 공동연구팀과 함께 기존보다 수배 이상 큰 표본을 확보해 추가 분석을 완료했으며, 관련 연구 결과도 현재 출판 진행 중"이라고 전했다.

한편 연구 결과는 천문·천체물리 분야 학술지인 '천체물리학저널 레터스(The Astrophysical Journal Letters)'에 게재됐으며, 지난달 19일 온라인 공개됐다.


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