성균관대학교 산학협력단

물리학과 BRL 연구팀 (GGAL), 중력파와 고에너지 감마선 동시 관측에 도전

물리학과 중력파-감마선 천체물리 연구실(Gravitational Wave–Gamma-ray Astrophysics Laboratory, GGAL) 연구팀이 2026년도 기초연구실지원사업(BRL) 신규 과제에 선정됐다. 연구팀은 저신호 중력파와 TeV급 고에너지 감마선의 동시 관측 가능성을 탐색하는 연구에 착수한다.

이번 BRL 과제의 연구 주제는 ‘저신호 중력파와 TeV급 고에너지 감마선 동시 관측 연구’로, 중력파 실험, 고에너지 감마선 관측, 천체입자물리 이론을 결합한 다중신호 천체물리 연구를 목표로 한다. 연구책임자는 성균관대학교 물리학과 최기영 교수이며, 이경하 교수와 노창동 교수가 공동연구원으로 참여한다.

중력파는 블랙홀이나 중성자별과 같은 밀집천체가 충돌하거나 병합할 때 발생하는 시공간의 미세한 흔들림이며, 감마선은 우주에서 가장 높은 에너지를 가진 빛이다. 두 신호는 동일한 천체 현상에서 함께 발생할 것으로 예측되어 왔지만, TeV급 고에너지 감마선과 중력파가 동시에 명확하게 확인된 사례는 아직 없다.

GGAL 연구팀은 중력파 관측소인 LIGO와 고에너지 감마선 관측소인 HAWC의 데이터를 활용해 수백만 개 규모의 저신호 중력파 후보 이벤트와 감마선 신호 간의 시간적·공간적 상관관계를 분석할 예정이다. 이를 위해 개별 사건에서는 검출하기 어려운 미약한 신호를 통계적으로 누적 분석하는 스태킹(Stacking) 기법을 적용해 두 신호의 연관성을 검증한다.

이번 연구는 블랙홀이나 중성자별 병합 과정에서 고에너지 입자 가속이 일어나는지를 규명할 수 있는 중요한 단서를 제공할 것으로 기대된다. 또한 연구 결과를 바탕으로 차세대 중력파 검출기인 아인슈타인 망원경(Einstein Telescope)과 코즈믹 익스플로러(Cosmic Explorer)의 요구 성능을 제시하는 등 향후 다중신호 천체물리 연구와 중력파 검출기 개발에도 기여할 전망이다.

GGAL 연구팀은 이번 BRL 과제를 통해 국내 다중신호 천체물리 연구 기반을 강화하고, LIGO와 HAWC 등 국제공동연구 데이터를 활용한 세계적 수준의 연구 경쟁력을 확보할 계획이다.