우리 과학자들이 세계 최대 규모의 우주진화 실험에 성공해 베일에 싸인 천체 생성의 비밀을 밝혀냈다. 한국과학기술정보연구원(KISTI)은 6일 한국고등과학원(KIAS) 물리학부 박창범교수와 김주한 박사팀이 망원경만으로는 관측이 어려운 천체생성의 비밀을 설명하기위해 여러 이론적 가설들을 세계 최대 규모의 우주론적 수치 모의실험에 대입해 우주진화의 과정을 밝히는 데 성공했다고 밝혔다. 이 연구결과는 빅뱅(대폭발) 이후 현재까지 우주공간과 물질의 기원, 은하와 별의 생성, 행성과 생명체가 태어난 우주의 역사를 이해할 수 있는 토대를 마련한 것으로 평가받고 있다. 박 교수팀은 우주 생성 당시 은하에서 은하단, 초은하단, 우주거대구조까지 다양한 천체들의 생성 원인이 물질 분포가 달랐기 때문이라는 점에 착안, 86억개의 질량을 가진 입자들을 우주 생성 당시와 유사하게 슈퍼컴퓨터에 분포시킨 후 2개의 모의실험을 수행했다. 여기에는 KISTI의 슈퍼컴퓨터 3호기인 `노벨'과 캐나다 토론토대와 공동으로 개발한 최신 우주 수치 시뮬레이션 고성능 병렬 프로그램(Tree+PM 병렬 N-체 프로그램)이 사용됐다. 박 교수팀은 이 연구를 위해 `노벨'의 약 20%에 해당하는 자원량인 128개의 중앙처리장치(CPU)와 약 900 기가바이트(GigaByte)의 주메모리를 약 80일간 동시에 활용, 계산을 수행했다. 이 수치계산은 기존에 수행된 최대 실험보다 8배 이상 큰 모의실험이며 박 교수가 1992년 세계 최초로 수행해 뉴욕타임스지와 워싱턴포스트지에 대서특필됐을 당시의 실험보다 무려 2천배 이상 큰 것이다. 이 정도 규모의 실험을 일반 컴퓨터로 할 경우 약 6만년의 시간이 소요되는 것으로 알려졌다. 박 교수팀은 이 실험을 통해 크기가 47억 광년과 260억 광년인 정육면체의 팽창공간(우주 끝까지 거리의 반을 넘는 크기)에서 은하가 생성되기 이전의 초기 우주에서부터 현재까지 천체의 생성 과정을 계산해냈다. 이 모의실험은 은하에서부터 우주거대구조까지 광범위한 규모에 걸쳐 다양한 천체들이 상호 영향을 주면서 생성되는 과정을 정확하게 설명했다는 점에서 기존 계산과 차이가 있다고 박교수팀은 밝혔다. 박 교수팀은 특히 이 과정에서 `우주측량 프로젝트'(SDSS.Sloan Digital SurveySky)에서 관측된 수십억광년 크기의 `슬론 장성'(Sloan Great Wall)이 현재 전 세계적으로 널리 받아들여지고 있는 표준 우주모형에서는 구현되기 힘들다는 것을 알아냈고, 따라서 현재 우주모형에 새로운 수정이 필요하다는 점을 지적했다. 한편 박 교수팀이 이 모의실험을 수행한 지난해 7월과 비슷한 시기인 8월 독일막스플랑크 연구소에서는 독일.영국.미국.캐나다.일본 등 5개국 과학자 17명이 함께23억 광년 크기의 공간에 약 100억개의 입자를 사용한 우주론적 수치 모의실험을 완성했다. 당시 실험은 박 교수팀보다 물리적 공간 크기에서는 훨씬 작으나 입자 수에서는약간 더 큰 것이었다. 이 실험은 박 교수팀보다 더 많은 질량 입자를 사용했기 때문에 작은 규모에서는 천체의 진화를 더 정밀하게 보여주지만 크기가 작아 큰 규모의 구조들은 보여줄수 없어 박 교수팀의 연구와 상호보완적인 가치를 지니는 것으로 볼 수 있다고 관련학계는 설명했다. 올해 7월 미국, 독일, 일본 등이 수행중인 우주측량 프로젝트에 공식 참여하게될 우리나라는 SDSS 우리측 과학자 그룹의 대표이기도 한 박 교수의 이번 모의실험자료로 우주모형의 검증과 우주구조 생성원리 이해에 결정적인 역할을 하게 됐다. 박 교수는 "현재 우주론 분야 연구의 초점은 우주 초기에 물질의 요동이 발생해오늘날 별과 은하와 같은 다양한 천체가 태어나게 된 원리를 규명하는 데 맞춰져 있다"며 "이 수치 모의실험 결과가 우주 모형의 검증과 우주구조 생성원리를 이해하는데 결정적인 역할을 할 것"이라고 말했다.
박 교수는 무엇을 말했나?
"현재 우주론 분야 연구의 초점은 우주 초기에 물질의 요동이 발생해오늘날 별과 은하와 같은 다양한 천체가 태어나게 된 원리를 규명하는 데 맞춰져 있다"