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[연예뉴스]새로운 중력이론 나왔다…“블랙홀-중성자별 경계 사라질 수도”

온카뱅크관리자

2026-05-16 11:02:01

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 기사 이해를 돕기 위한 AI 생성 이미지
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 기존 아인슈타인의 일반상대성이론으로는 구분되던 블랙홀과 중성자별의 경계가 새로운 중력 이론에서는 사라질 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 초고밀도 천체와 암흑물질의 정체를 이해할 새로운 가능성을 제시했다는 평가가 나온다.
 16일 과학계에 따르면 국가수리과학연구소와 한국천문연구원 공동연구진은 최근 일반상대성이론을 넘어서는 새로운 중력 이론을 통해 블랙홀과 중성자별의 경계가 사라질 수 있다는 연구 결과를 발표했다.
 현재의 일반상대성이론은 블랙홀 내부나 우주 초기처럼 에너지가 극도로 높은 환경을 설명하기에 한계가 있었다. 연구진은 이를 보완하기 위해 ‘호자바-리프시츠(HL) 중력 이론’을 적용했다. HL 중력 이론은 시간과 공간이 서로 다른 방식으로 변할 수 있다는 새로운 개념에 기반해 만들어진 양자 중력 후보 이론이다.
 연구 결과 HL 중력 환경에서는 중성자별 같은 초고밀도 천체가 기존 이론보다 훨씬 무거워질 수 있다는 사실이 확인됐다. 또 천체의 밀집도가 매우 높아지면서 블랙홀과 중성자별 사이에 존재한다고 여겨졌던 ‘밀집도 간극(compactness gap)’도 사라질 가능성이 확인됐다.
 이는 최근의 국제 중력파 관측 프로젝트 ‘LIGO-Virgo-KAGRA’가 발견한 ‘블랙홀인지 중성자별인지 구분하기 어려운 천체’를 설명할 단서가 될 수 있다. 연구진은 이러한 천체가 기존 일반상대성이론이 아닌 HL 중력 이론으로 설명되는 새로운 형태의 초고밀도 천체일 가능성을 제시했다.
 또한 연구진은 매우 작은 초고밀도 천체가 암흑물질 후보가 될 가능성도 제시했다.
 특정 입자들이 HL 중력의 영향을 받아 매우 작지만 강한 중력을 가진 천체를 형성할 수 있으며, 이러한 천체가 ‘차가운 암흑물질’ 역할을 할 수 있다는 설명이다.
 수리연 손재주 박사는 “이번 연구는 HL 중력 이론에서 중성자별의 질량 한계를 최초로 제시하여 관련 연구의 기준을 마련하였고, 지금까지 관측된 중성자별 보다도 밀도가 높아 블랙홀과 구별하기 힘든 새로운 초고밀도 천체의 존재 가능성을 제시했다는 점에서 의미가 크다”고 밝혔다.
 수리연 오정근 박사는 “이번 연구는 블랙홀과 중성자별 사이에도 새로운 형태의 천체가 존재할 가능성을 보여준다”며 “향후 중력파 관측과 펄서 타이밍 관측이 이러한 HL 중력 이론을 검증하는 중요한 단서가 될 수 있다”고 말했다. 이어 “HL 중력 이론과 같은 수정 중력 이론 또한 암흑물질의 형성 과정에 대한 난제를 해결하는 데 기여할 수 있는 가능성을 보여줬다”고 강조했다.
 다만 연구진은 이번 결과가 아직 이론적 단계인 만큼 실제 우주에 존재하는지는 추가 관측과 검증이 필요하다고 전했다.
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 <img alt="국가수리과학연구소 로고. 국수연 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202605/16/seouleconomy/20260516110204325faus.jpg" data-org-width="1200" dmcf-mid="zh7oCtpXTQ" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202605/16/seouleconomy/20260516110204325faus.jpg" width="658">
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 국가수리과학연구소 로고. 국수연 제공
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 이번 발견은 중성자별과 블랙홀 같은 극한 천체 연구는 물론 중력파 천문학·우주론·암흑물질 연구 등 다양한 분야에서 활용될 것으로 기대된다. 연구 결과는 국제학술지인 American Physical Society 발간 학술지인 ‘Physical Review D’와 물리학 저널 ‘Physics Letters B’에도 각각 게재됐다.
 장형임 기자 jang@sedaily.com
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