우주의 팽창 속도가 느려지고 있나요? 암흑에너지에 관한 새로운 연구

1990년대 후반, 서로 경쟁하는 두 천문학자 팀은 우주가 점점 더 빠르게 팽창하고 있다는 사실을 발견했습니다. 이는 멀리 떨어진 초신성의 어두워지는 빛을 바탕으로 한 놀라운 결론이었습니다. 이로 인해 암흑 에너지라고 불리는 중력에 반하는 신비한 힘에 대한 아이디어가 탄생했습니다. . 이는 우주론에 대한 우리의 이해를 재편하는 중요한 돌파구였으며 2011년에 노벨상을 받았습니다.

그러나 이제 한국 천문학자들의 새로운 연구는 그러한 결론에 의문을 제기하고 있습니다. 연구자들은 우주의 속도가 전혀 빨라지지 않을 수도 있다고 주장합니다. 대신 속도가 느려질 수 있습니다.

이번 달 왕립천문학회 월간 공지에 게재된 논문의 주저자이자 연세대 천문학과 이영욱 교수는 “우리의 연구는 우주가 현재 시대에 이미 감속 팽창 단계에 진입했으며 암흑 에너지가 시간에 따라 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 빠르게 진화하고 있음을 보여준다”고 말했습니다. .

만약 이것이 확인된다면, 이것은 우주에 대한 우리의 전체 이해를 의심하게 만듭니다. 어떻게 끝날지 포함해서요.

우주의 척도

우주는 팽창하고 있다. 그 정도가 더 명확합니다. 그러나 이러한 확장이 가속화되고 있는지, 아니면 둔화되고 있는지는 확실하지 않습니다. 이러한 격변의 중심에는 천문학자들이 수십 년 동안 사용해 온 우주의 척도인 Ia형 초신성이 있습니다.

천문학자들은 수십억 광년에 걸쳐 나타나는 이러한 별의 폭발을 오랫동안 사용해 밝기를 표준화하여 거리를 추정해 왔습니다. 이러한 항성 폭발은 모두 매우 유사한 최대 고유 밝기에 도달하므로 천문학자들은 지구에서 얼마나 희미하게 나타나는지 관찰하여 거리를 결정할 수 있습니다.

그러나 Lee와 그의 팀은 이러한 초신성에서 나오는 빛이 한때 생각했던 것만큼 표준적이지 않다고 주장합니다.

연구자들은 정확하게 측정된 항성 연령을 사용하여 300개 모은하를 조사함으로써 별의 모은하의 나이와 그것이 생성하는 초신성의 밝기 사이에 강한 상관관계가 있음을 발견했습니다. 더 젊은 별 집단에서 나온 초신성은 표준화 수정 후에도 체계적으로 더 희미해지는 경향이 있습니다.

우리가 소위 말하는 '표준 양초'는 결국 그다지 표준이 아니었습니다.

이는 팀이 "선조 연령 편향"이라고 부르는 현상을 소개합니다. 이는 수정되지 않으면 멀리 있는 초신성을 실제보다 더 어둡게, 즉 더 멀리 보이게 만들 수 있는 적색편이 의존 왜곡입니다.

이러한 편견을 수정하여 팀은 초신성 데이터가 더 이상 일정한 암흑 에너지의 지배하에 우주가 가속된다는 아이디어를 뒷받침하지 않는다는 것을 발견했습니다. 대신, 데이터는 시간이 지남에 따라 희미해지고 현재에는 감속도 허용되는 시간 변화 암흑 에너지 모델과 더 잘 일치합니다.

DESI 동의

이번 발견은 암흑에너지 분광기의 결과와 일치하여 더욱 강력해졌습니다. (DESI)는 이미 1,500만 개가 넘는 은하계를 3D로 매핑한 진행 중인 프로젝트입니다. DESI 팀의 중입자 음향 진동(BAO) 데이터(초기 우주의 파문)는 팽창 속도가 느려지는 징후를 독립적으로 시사했습니다.

연구자들은 이러한 명백한 부적합을 조정하기 위해 오랫동안 노력해 왔습니다. 이 새로운 연구에서는 무슨 일이 일어나고 있는지 설명합니다.

이 교수팀은 초신성 데이터를 수정해 DESI의 BAO 결과, 우주배경복사(CMB) 데이터와 비교한 결과 놀라운 일치점을 발견했다. 세 가지 독립적인 측정(초신성, BAO, CMB)은 일관된 이야기를 들려주었습니다. 우주의 팽창 속도는 더 이상 빨라지지 않습니다.

더욱 놀라운 점은 결합된 데이터가 압도적인 통계적 신뢰도로 표준 ΛCDM 모델(수십 년 동안 천문학을 지배해 온 우주론적 틀)을 배제한다는 것입니다. 만약 이 연구가 확인된다면, 우리가 우주에 대해 알고 있는 것 중 많은 부분이 의심스러워질 것입니다.

그럼 그게 무슨 뜻인가요?

우주의 팽창이 이미 느려지기 시작했다면 그 의미는 심오합니다. 우선, 우주 상수(암흑 에너지의 변하지 않는 형태)라는 개념은 유효하지 않습니다. 우리가 은하계가 영원히 고립되어 서로 경쟁하며 끊임없이 가속되는 우주에 살고 있다는 개념도 무너질 것입니다.

대신 암흑에너지는 시간에 따라 변하는 현상일 수도 있다. 우리는 여전히 그것이 무엇인지 모르지만 약해지고 있으며 약해지면서 중력이 다시 지배력을 발휘할 수 있습니다. 이렇게 생각해보세요. 중력은 모든 것을 점점 더 가깝게 끌어당기려고 합니다. 그것이 무엇이든 암흑 에너지는 사물을 밀어내고 있습니다. 시간이 지남에 따라 암흑 에너지가 사라지면 우주 규모에 걸쳐 중력이 승리하기 시작할 것입니다. 느리지만 확실하게 모든 것이 점점 더 가까워지고 우주는 빅 크런치라는 사건으로 끝날 수 있습니다. .

여기에는 우주에 대한 훨씬 더 오래된 비전, 즉 영겁의 세월에 걸쳐 진동하고, 팽창하고, 수축하고, 숨을 들이쉬고 내쉬는 비전이 반영되어 있습니다.

하지만 모두가 확신하는 것은 아닙니다.

우주망원경과학연구소(Space Telescope Science Institute)의 천체물리학자이자 암흑 에너지의 최초 발견자 중 한 명인 아담 리스(Adam Riess)는 물러섰습니다. 그는 New Scientist에 “같은 그룹의 새로운 연구에서는 거의 변화 없이 주장을 반복하고 있습니다”라고 말했습니다. . 그는 우주론적 거리에서 별의 나이를 측정하는 것이 어렵다는 점을 지적하고 이 방법의 가정에 의문을 제기했습니다.

더럼 대학교의 우주론자인 카를로스 프렌크(Carlos Frenk)는 좀 더 신중했습니다. "확실히 흥미롭습니다. 매우 도발적입니다. 틀릴 수도 있습니다."라고 그는 The Guardian에 말했습니다. . "그것은 무시할 수 있는 일이 아닙니다. 그들은 매우 심오한 결론을 담은 감질나는 결과를 담은 논문을 발표했습니다."

그들은 또한 앞으로 몇 년 안에 20,000개 이상의 새로운 초신성 은하를 발견할 것으로 예상되는 Vera C. Rubin 천문대의 향후 데이터를 사용할 계획입니다. 이렇게 엄청난 양의 데이터가 유입되면 항성 나이를 훨씬 더 정확하게 측정할 수 있게 되어 잠재적으로 논쟁이 종결될 것입니다.

그때까지 이번 발견은 현대 우주론의 두 가지 초석, 즉 우주가 현재 가속하고 있다는 것과 암흑 에너지가 지속적인 힘이라는 사실에 도전하고 있습니다.