이미지 확대보기호라이즌 런 5는 KISTI 슈퍼컴퓨터를 활용한 다섯 번째 우주 진화 연구다.
KISTI는 2018년 25.7 페타플롭스의 계산 능력을 갖춘 슈퍼컴퓨터 '누리온'을 도입했다. 이후 HR5 연구팀은 세계 11위 규모 슈퍼컴퓨터인 누리온을 이용해 2,500 계산노드에서 3개월간 계산을 수행했다. 연구팀은 이를 위해 프랑스에서 개발된 유체역학 수치모의실험 코드 람세스(Ramses)를 채택했다. 람세스 버전은 초신성과 활동성 은하핵에 의한 기체의 가열·손실뿐 아니라 산소, 철과 같은 중원소 함량의 진화, 초거대 질량 블랙홀의 자세한 물리적 진화과정까지 계산할 수 있는 코드다.
이미지 확대보기기존 세계 최대급 우주론적 유체역학 수치모의실험에서는 가상 우주 공간 크기의 한계 때문에 우주거대구조의 성장과 은하 진화와의 상관관계를 제대로 규명할 수 없었다. HR5는 모의실험의 규모를 크게 확장해 표준우주모형에 입각한 은하의 형성과 진화를 사실적으로 재현했다는 데 의의가 있다.
예를 들어 기존 수치실험에서는 10개 내외의 은하단만 찾을 수 있었지만, HR5에서는 동일한 공간 분해능을 가진 기존 시뮬레이션보다 10배 큰 공간에서 약 10배 더 많은 100여 개의 은하단을 찾을 수 있었다. 이는 통계적으로 유의미한 수의 은하단 형성과 소속 은하의 진화를 살펴볼 수 있게 하며, 2020년 노벨물리학상과 2019년 사건지평선망원경(Event Horizon Telescope, EHT)으로 화제가 됐던 초거대 블랙홀의 성장 과정을 이해하기 위한 이론적 자료가 될 수 있다.
HR5 실험은 우주의 팽창 현상을 설명하기 위해 이론상으로 제시된 암흑에너지의 정체 규명을 위한 탐사 관측 해석에 큰 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다. 우주의 나이가 38만 년일 때 빛과 물질이 분리되며 형성된 물질 요동의 흔적(HBO)은 암흑에너지를 이해하기 위한 핵심 정보 중 하나다. HR5는 한 변이 약 34억 광년인 가상 우주 공간 내의 은하 분포로부터 BAO를 구현해 낸 최초의 시뮬레이션이다.
박창범 고등과학원 교수는 "HR5는 국내 연구진이 주도한 세계 최대 규모의 우주론적 유체역학 시뮬레이션으로서 우주 거대구조와 은하의 생성·진화를 동시에 정밀히 기술할 수 있다"며 "우주론을 비롯한 은하·은하단의 기원을 밝히는 다양한 연구에 활용되길 바란다"고 밝혔다.
차진희 기자 postmoneynews@gmail.com
