인공지능이 허블우주망원경 데이터 창고에서 찾아낸 기이한 모양의 천체들. 앞쪽 은하의 중력에 의해 빛이 굴절된 은하 3개, 병합된 은하 1개, 고리형 은하 1개, 그리고 실체를 알기 어려운 은하 1개가 포함돼 있다. 미국항공우주국 제공


유럽우주국(ESA)의 두 연구원이 인공지능을 이용해 미국항공우주국(나사)의 허블우주망원경이 지난 30여년간 170만번 이상 촬영한 사진들을 보관해 놓은 데이터 창고에서 이제껏 보지 못한 기이한 모습의 천체들을 무더기로 찾아냈다.
연구진이 지난해 말 국제학술지 ‘천문학과 천체물리학’에 발표한 연구논 릴게임종류 문에 따르면 인공지능은 한 변의 길이가 수십화소에 불과한 약 1억개의 이미지 조각에서 단 이틀 반만에 특이한 형태의 천체 1300개 이상을 식별해냈다. 이 가운데 800여개는 그동안 기록된 적이 없는 것이다.
연구진은 분석 결과 대부분의 천체들은 병합 중이거나 상호작용하고 있는 은하들로, 매우 특이한 형태나 별과 가스로 이뤄진 길게 늘어진 바다이야기게임 띠 모양을 보여준다고 밝혔다.



연구진은 이 천체를 ‘충돌 고리 은하’로 분류했다. 부분 또는 전체적으로 고리 모양을 하고 있지만, 눈에 띄게 밝은 원반 부분이 휘어져 있는 것이 특징이다. 이런 고리 형태는 두 은하가 서로 중심부를 관통하며 충돌할 때 형성된다. 유럽우주국 모바일바다이야기 제공


또 앞쪽 은하의 중력 영향으로 빛이 둥그렇게 휜 은하, 거대한 별 무리를 가진 은하, 가스가 ‘촉수’처럼 뻗어 있는 해파리 모양 은하, 그리고 햄버거나 나비 모양을 연상시키는 원시행성 원반의 측면 모습도 있었다.
이번 발견은 데이비드 오라이언과 파블로 고메즈라는 이름의 두 바다이야기 연구원이 개발한 인공지능 도구 ‘어노멀리매치(AnomalyMatch)’ 덕분에 가능했다. 이들은 사람의 뇌가 시각 정보를 처리하는 방식을 모방해 데이터에서 패턴을 인식하도록 인공지능을 훈련시켰다.



이 타원형 은하는 중심부를 가로지르는 길고 가는 빛줄기가 특징이다. 연구진은 야마토통기계 은하 병합의 결과로 추정했다. 유럽우주국 제공


인공지능이 1차 판별, 과학자가 최종 분석

천문학자들은 전문 지식과 다년간의 경험을 통해 천체 사진에서 의미있는 패턴을 식별하는 데 탁월한 능력을 갖추고 있다. 하지만 방대한 관측 데이터를 일일이 검토하는 것은 현실적으로 불가능하다. 시민과학자들의 도움을 받더라도 그 범위는 한정돼 있다.

이번 연구는 과학자와 인공지능이 협업해 전체 데이터 세트에서 특이한 천체물리학 현상을 탐색했다는 점에서 그 한계를 넘어선 최초의 사례라고 할 수 있다. 알고리즘이 유력한 후보들을 골라내면, 연구진이 가장 높은 점수를 받은 천체들을 직접 수동으로 분석하는 방식으로 이뤄졌다. 고메즈 연구원은 “이번 발견은 인공지능이 데이터 창고의 과학적 가치를 어떻게 향상시킬 수 있는지 보여준다”고 말했다.



중력적으로 상호작용하는 은하 집합체다. 이 은하들은 나중에 하나의 타원형 은하로 합쳐질 것으로 본다. 유럽우주국 제공





이전에 보지 못한 형태의 쌍극 은하다. 중심부는 소용돌이 모양을 하고 있고, 양쪽에 중심부를 둘러싼 두개의 껍질이 있다. 연구진은 정확히 어떤 종류의 은하인지 불분명하다고 말했다.


*논문 정보
Identifying astrophysical anomalies in 99.6 million source cutouts from the Hubble legacy archive using AnomalyMatch
https://doi.org/10.1051/0004-6361/202555512
곽노필 선임기자 nopil@hani.co.kr