대전 둔산여고 '사이언스 슬램D' 개최···천문연 김경민 박사 중력파 강연으로 우승
지난 17일 대전둔산여자고등학교에서 '보이지 않는 신호들의 세계'를 주제로 제73회 '사이언스 슬램D'가 열려 한국천문연구원 김경민 박사, 기초과학연구원(IBS) 유정완 박사, 한국기계연구원 전승규 박사, 한국표준과학연구원 차진웅 박사가 연사로 나섰다. 김경민 박사는 빛을 거의 내지 않는 블랙홀을 직접 관측하기 어렵다는 점을 짚으며, 100년 전 아인슈타인의 예측 이후 2015년 미국 라이고(LIGO)에서 인류 최초로 직접 검출(GW150914)에 성공해 중력파로 블랙홀의 질량·거리·자전 속도까지 파악하는 '중력파 천문학' 시대가 열렸다고 소개했다. 이 밖에 AI 기반 바이오 자율실험실, 복잡계 상호작용, 극저온 큐비트 신호를 빛 신호로 바꾸는 양자 신호 변환기 연구가 발표됐다. 80여 명의 학생들은 질의응답에서 질문지를 종이비행기로 접어 무대로 날리며 참여했고, 우승은 김경민 박사가 차지해 오는 12월 왕중왕전에 진출한다.
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중력파로 일반상대성이론 검증 가속…ppE 편차 변수 추정 신경망 기법 제안, MCMC 대비 9×10⁴배 빨라
연구진은 중력파 파형 모델의 매개변수화 후-아인슈타인(ppE) 편차 변수 9개 각각에 대해 독립적인 정규화 흐름(normalizing flow) 모델을 구축하고, 조건부 임베딩 네트워크로 다른 소스 변수의 사전 정보를 통합하는 '인자화 신경 사후분포 추정' 기법을 제안했다. 합성곱 신경망(CNN)과 잔차 신경망(ResNet)을 결합한 하이브리드 구조로 쌍성 블랙홀 신호에서 직접 추정을 수행해, 기존 마르코프 연쇄 몬테카를로(MCMC) 대비 9×10⁴배의 속도 향상과 밀리초 단위 추정 시간을 달성했다. 검증에서는 사후분포 추정이 콜모고로프-스미르노프 검정을 통과했고 경험적 포함확률이 이론값에 근접했으며, GW150914 사건에 적용한 결과도 기존 결과와 잘 일치했다. 연구진은 이 방법이 차세대 중력파 검출기에서 실시간 일반상대성이론 검증을 가능하게 할 기술적 해법이라고 밝혔다.
arXiv astro-ph.IM (관측기기)
LIGO/Virgo/KAGRA O4 중력파 검출 확률 추정에 '정규화 흐름' 머신러닝 에뮬레이터 적용
중력파 사건의 검출 확률 추정은 통상 비용이 큰 몬테카를로 주입(injection) 캠페인을 필요로 하는데, 연구진은 정규화 흐름(Normalizing Flows) 기반 머신러닝 기법으로 LIGO/Virgo/KAGRA O4급 검출기 네트워크 구성에서의 검출 확률을 추정했다. 공개된 주입 데이터셋을 학습·시험 데이터로 사용해 생성 모델로서의 성능을 검증했으며, 에뮬레이터가 예측한 검출 효율은 몬테카를로 중요도 표집 결과와 잘 일치했다. 특히 급격한 특징(sharp features)을 가진 것을 포함한 다양한 모집단 모델에서는 몬테카를로 중요도 표집보다 더 정밀한 추정이 가능했다고 밝혔다. 연구진은 이 에뮬레이터가 기존 신경망 접근법과 유사하게 중력파 천체의 모집단 분석에 활용될 수 있다고 설명했으며, 학습 코드와 학습된 모델을 공개했다.
arXiv astro-ph.HE (고에너지)
외부 메신저 정보를 활용한 중력파 탐지 가능 거리 추정법 'TDR' 제안
연구진은 전자기파나 중성미자 같은 외부 메신저 신호와의 연관성을 가정해 밀집성 쌍성 병합의 중력파 탐지 가능성을 적은 계산량으로 평가하는 'Targeted Detectability Range(TDR)'를 제시했다. 평균적인 광원 변수에 기반한 기존 중력파 탐지 거리와 달리, TDR은 외부 메신저 관측에서 얻은 천구상 위치, 경사각 제약, 구성 천체 질량의 물리적 한계 등 사전 정보를 반영한다. 연구진은 어드밴스드 LIGO와 어드밴스드 Virgo의 첫 세 차례 관측 가동 기간에 관측된 모든 단시간·장시간 감마선 폭발(GRB)에 대한 TDR을 보고했으며, 모델 기반 표적 중력파 탐색이 제공한 90% 배제 거리와 체계적으로 비교해 방법을 검증했다. 전천(全天)·전시간 탐색에서 동시 검출이 없는 경우에도 TDR은 해당 천체가 병합에서 기원했을 가능성에 대해 빠르고 정량적인 제약을 줄 수 있으며, 저지연 구현과 공개를 통해 후속 관측의 우선순위 결정과 관측 자원 배분 최적화에 기여할 것으로 기대된다.
arXiv astro-ph.HE (고에너지)
한국, NASA 차세대 원적외선 우주망원경 '프리마(PRIMA)' 참여…2033년 발사 목표
우주항공청은 NASA의 차세대 원적외선 우주망원경 미션 '프리마(PRIMA)'에 한국천문연구원이 국제협력 파트너로 참여한다고 10월 2일 밝혔다. 프리마는 1.8m 주경과 고성능 원적외선 분광기·영상기를 탑재해 은하의 화학적 진화, 은하와 초대질량 블랙홀의 공동진화, 별·행성계 형성, 물의 기원 등을 연구하며, NASA가 새로 만든 준대형급(프로브급) 미션의 첫 사업으로 예산 상한은 12억달러(약 1조6000억원) 규모다. NASA는 2033년 프리마를 발사해 5년간 과학 임무를 수행할 계획이다. 한국 연구진은 스피어엑스(SPHEREx) 국제협력에서 축적한 극저온 시험과 분광 검교정 기술을 활용하고, 스피어엑스의 극저온 성능시험 챔버를 개선해 프리마 분광 탑재체 검교정에 지원하며, 전천 근적외선 분광자료와 프리마의 원적외선 관측자료를 결합한 다파장 공동연구를 추진한다.
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