블로그
2014년 05월 13일 13시 24분 KST | 업데이트됨 2014년 07월 13일 14시 12분 KST

2분30초 동영상으로 보는 138억년 우주 진화사

과학자들이 이 컴퓨터 모형을 개발하는 데 걸린 시간은 무려 5년. 모형 개발에 사용된 데이터 분량은 8000개의 CPU를 연결시켜 석달 동안 계산해야 할 만큼 방대했다고 합니다. 연구진 중 한 사람은 "일러스트리는 마치 타임머신과 같다"고 말했습니다. 시간을 앞으로도, 뒤로도 돌릴 수 있고, 시뮬레이션 작동을 잠시 멈출 수도 있고, 하나의 은하를 확대해 실제로 무엇이 진행되고 있는지도 들여다 볼 수도 있으니 말이지요.

유튜브 화면 캡처.

과학자들이 138억년 전 빅뱅 이후 우주의 생성과 진화 과정을 컴퓨터 시뮬레이션으로 재현해내는 데 성공했습니다.

우주과학계가 고대하고 고대하던 숙제를 마침내 풀어낸 주인공들은 미국 매사추세츠공대(MIT)와 하버드-스미소니언센터의 천체물리학자들입니다. 이번 연구를 이끈 MIT의 마크 보겔스버거(Mark Vogelsberger) 박사는 "우주 암흑물질로부터 최초의 은하계가 형성되는 과정을 실제에 가깝게 구현했다"고 말했습니다.

'일러스트리스'(Illustris)라는 이름이 붙여진 이 컴퓨터 모형은 138억년에 걸친 우주 진화 과정을 한 면의 길이가 3억5천만광년인 정육면체 안에 담은 것입니다. 암흑물질이 초기 은하를 형성하고 별과 행성들로 진화한 뒤 지금과 같은 모습을 하기까지의 장구한 세월을, 커피 한 잔 마시는 시간 동안 자리에 앉아 동영상으로 감상할 수 있게 된 것입니다. 화소 수가 120억개나 돼 해상도도 아주 훌륭합니다.

과학자들이 이 컴퓨터 모형을 개발하는 데 걸린 시간은 무려 5년. 모형 개발에 사용된 데이터 분량은 8000개의 CPU를 연결시켜 석달 동안 계산해야 할 만큼 방대했다고 합니다. 일반 데스크톱 피시를 썼다면 2000년이나 걸렸을 분량이라는군요.

시뮬레이션은 빅뱅 이후 1200만년이 지난 시점부터 시작합니다. 현재 시점에 도달할 때 천문학자들은 시뮬레이션 모델 안에서 4만1천개 이상의 은하를 발견했답니다. 

크게는 지구가 속한 은하수(Milky Way)와 같은 나선은하, 축구공 모양의 타원은하와 은하단에서, 작게는 개별 은하들의 화학구조까지 정확히 담아냈습니다. 일러스트리스가 표현할 수 있는 가장 작은 우주의 크기는 약 1000광년 범위입니다. 이는 은하수 직경의 1%에 해당하는 크기입니다. 보겔스버거 교수는 앞으로 10년 뒤에는 몇광년 수준까지 세밀하게 담아낼 수 있을 것이라고 말했습니다. 개개의 별과 행성들을 표현하기에는 필요한 데이터가 너무 많아 시뮬레이션을 하지 못했다고 합니다. 물론 결국에는 개개의 별들의 진화 과정도 담아낼 수 있을 것입니다.

연구진 중 한 사람은 "일러스트리는 마치 타임머신과 같다"고 말했습니다. 시간을 앞으로도, 뒤로도 돌릴 수 있고, 시뮬레이션 작동을 잠시 멈출 수도 있고, 하나의 은하를 확대해 실제로 무엇이 진행되고 있는지도 들여다 볼 수도 있으니 말이지요. 시뮬레이션 연구 개발 결과는 최근 과학저널 <네이처>에 게재됐습니다.

2분30초짜리 동영상에 담긴 138억년의 우주 진화사, 그 놀라운 광경입니다.

아래는 해설을 곁들인 6분44초짜리 동영상입니다.