[미디어펜=문상진 기자]

▲ 세종대 물리천문학과 채규현 교수. /사진=세종대 제공

세종대학교(총장 엄종화) 물리천문학과 채규현(사진) 교수가 3차원 속도 정보를 활용해 장주기 쌍성계의 내부 중력을 정밀하게 측정할 수 있는 개선된 알고리즘을 개발했다고 24일 밝혔다.

이번 연구는 최근 학계에서 활발히 논의되고 있는 약한 가속도 영역에서의 중력 이상(gravitational anomaly) 현상을 보다 신속하고 정밀하게 검증할 수 있는 기반을 마련했다는 점에서 주목된다.

연구 결과는 천문 및 천체물리 분야 최상위 학술지인 『천체물리학저널 레터스(The Astrophysical Journal Letters, 피인용지수=11.7)』에 게재됐으며, 2026년 1월 19일 온라인으로 공개됐다(논문 제목: Bayesian Inference of Gravity through Realistic 3D Modeling of Wide Binary Orbits: General Algorithm and a Pilot Study with HARPS Radial Velocities).

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

채 교수는 2025년 세계 최초로 3차원 속도 기반 중력 측정법을 장주기 쌍성에 도입한 바 있으며, 이번 연구를 통해 해당 방법을 한층 고도화한 최적화 알고리즘을 완성했다. 그는 “이 알고리즘은 기존 중력 이론을 정밀하게 검증하고, 이상(anomaly)이 존재할 경우 이를 정량적으로 평가할 수 있도록 설계됐다”며 “쌍성계가 기존 중력 이론하에서 케플러의 경험법칙을 따라야 한다는 점에 착안해 타원 궤도와 면적속도 일정 법칙을 핵심 원리로 활용했다”고 설명했다.

새 알고리즘을 3차원 속도가 매우 정밀하게 측정된 소규모 장주기 쌍성 샘플에 적용한 선행 연구 결과도 함께 발표됐다. 내부 가속도가 제곱초당 약 10억분의 1미터(∼1 nm/s²)보다 큰 24개 장주기 쌍성에서는 추론된 중력 상수가 뉴턴 상수와 매우 잘 일치했다. 그러나 이보다 약한 가속도 영역에서 운동하는 8개 장주기 쌍성에서는 추론값이 뉴턴 상수와 3.5시그마(sigma)의 차이를 보였다. 이는 약한 가속도 영역에서 표준 중력 이론이 약 99.95% 확률로 관측 데이터와 일치하지 않음을 의미한다.

채 교수는 이러한 결과가 2023년부터 2차원(2D) 데이터에 기반한 통계적 방법으로 도출해온 기존 연구 성과와도 잘 일치한다고 밝혔다. 아울러 국내 연구진을 포함한 국제 공동연구팀과 함께 기존보다 수배 이상 큰 샘플을 확보해 추가 분석을 완료했으며, 관련 연구 결과도 현재 출판 절차를 진행 중이라고 전했다.