우주팽창 속도 예상치보다 9% 빨라…새 이론 필요 - 매일경제

박스 안은 세페이드 변광성을 포함된 성단으로 허블 우주망원경으로 관측한 것이다. [NASA, ESA, A. Riess (STScI/JHU) and Palomar Digitized Sky Survey 제공]

우주는 멈춰있는 것이 아니라 계속 가속 팽창 중이다. 그 속도는 초기 우주팽창 관측을 통해 67.8㎞/s/Mpc이 될 것으로 예측돼왔지만 실제로는 이보다 9% 빠른 74㎞/s/Mpc이라는 연구결과가 나왔다.

이 수치는 `허블상수`로도 불리는데, 은하가 지구에서 330만 광년 멀어질 때마다 초당 74㎞씩 더 빠르게 팽창하고 있다는 의미를 갖고 있다.

26일 우주망원경과학연구소(STScI)와 존스홉킨스대학 등에 따르면 우주 가속 팽창을 밝혀내 2011년 노벨물리학상을 받은 애덤 리스 박사가 이끄는 연구팀은 허블 우주망원경을 이용한 새로운 관측을 통해 이런 연구결과를 얻었다고 국제학술지 `천체물리학 저널(The Astrophysical Journal)` 최신호에 밝혔다.

이는 우주팽창 현상을 설명하는 우주모델에 새로운 이론이 필요할 수 있다는 주장에 힘을 실어주는 것이다.

허블상수의 실제 관측치와 빅뱅의 잔광이라고 할 수 있는 우주배경복사 지도를 만든 유럽우주국(ESA) 플랑크 위성 자료를 토대로 한 예측치 사이에 차이가 있다는 연구결과는 이번이 처음은 아니다.

그러나 연구팀은 허블상수 불일치가 관측이나 방법상의 오류일 가능성을 1년 전의 3천분의 1에서 10만분의 1로 줄였다며 연구결과에 확신을 나타내고 있다.

리스 박사는 성명을 통해 "허블상수 불일치는 점점 커져 왔으며 이제는 우연한 것으로 치부하는 것이 정말로 불가능한 지점에 도달했다"면서 "이런 불일치가 우연히 발생했다는 것은 이치에 맞지 않는다"고 강조했다.

연구팀은 허블우주망원경으로 우선 우리 은하와 이웃한 `대마젤란은하(LMC)`의 세페이드 변광성 70여개 빛을 분석해 정확한 거리를 산출했다. 그런 다음 이를 기준으로 세페이드 변광성과 Ia형 초신성을 모두 가진 은하와의 거리를 측정하고, 다시 최고광도가 일정한 Ia형 초신성을 거리 척도로 삼아 더 멀리 있는 외부은하와의 거리를 측정하는 `우주거리 사다리(cosmic distance ladder)`로 허블상수를 계산해 냈다.

[NASA, ESA and A. Feild (STScI) 제공]

세페이드 변광성은 광도와 변광주기 관계가 매우 정확해 표준광원으로서 외부은하 거리 척도로 활용돼 왔다. 이전까지는 허블망원경이 90분간 지구 궤도를 돌면서 정확히 초점을 맞춰 관측할 수 있는 별은 하나에 불과해 상당한 시간이 소요됐지만, 연구팀은 서로 근접해 초점을 조정할 필요가 없는 세페이드 변광성 그룹을 찾아 한꺼번에 관측하는 새로운 방법을 이용했다.

연구팀은 미국과 유럽, 칠레 천문학자 간 협력 프로젝트인 `아라우카리아(Araucaria)`가 쌍성계에서 별이 다른 별 앞으로 지날 때 별빛이 줄어드는 것을 관측해 LMC까지의 거리를 측정한 자료도 활용했다.

연구팀은 허블상수 불일치가 발생한 원인에 관해서는 답을 내놓지 않았으나 허블상수 오차를 1%로 줄여나가기 위한 연구를 지속해 나갈 계획이다.

허블상수 오차는 2001년 10%에 달했으나 2009년 5%로 줄어들었으며 이번 연구에서는 이를 1.9%까지 좁혀놓았다.

리스 박사는 "우리는 기본적으로 다른 것을 측정하고 있다"면서 "하나는 우주가 현재 얼마나 빨리 팽창하는지를 측정하는 것이고, 다른 하나는 초기 우주의 물리학과 얼마나 빨리 팽창했는지에 대한 측정에 근거한 예측이다"라고 지적했다.

그러면서 "이는 단순히 두 측정치가 일치하지 않는다는 의미를 넘어선다"면서 "두 시대를 연결하는 우주 모델에서 무언가를 놓치고 있을 개연성이 매우 강해지고 있다"고 했다.

[연합뉴스]

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2019-04-26 06:30:43Z
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