[지식보관소] 우주를 가속팽창시키는 암흑에너지의 원인이 다중우주 때문이라는 가설

 

 

얼마 전 코펜하겐 대학의 물리학자 연구팀은

암흑 에너지의 원인이

다중우주 때문에 발생했다는 내용을

Cosmology and Astroparticles Physics 저널에 게시하였습니다.

 

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20세기에 있었던 가장 놀라운 발견 중의 하나는

우주가 가속팽창한다는 사실입니다.

1960년대에 벨 연구소의 전파 천문학을 연구하던 천문학자들은

우주 공간 전체에서 균일하게 방출되는

마이크로파를 발견했는데요.

 

놀랍게도 이 마이크로파의 세기는

표준모형의 빅뱅 이론에서

이론적으로 예측했던 것과 놀랍게도 정확했으며

이들이 우연히 발견한 이 마이크로파는

138억 년 전에 빅뱅이 만들어낸 잔광으로

빅뱅으로 인해 우주가 탄생했다는 가장 확실한 증거였던 것입니다.

 

그 후에 이 마이크로파에 대해서 연구를 하기 위해서

W-map 망원경 등 장비를 통해서

빅뱅 직후에 우주가 순간적으로

빛의 속도보다 빠르게 팽창이 있었다는 것이 발견이 되었고

이것을 [인플레이션 우주론]이라고 부르죠.

 

과거에 어느 순간에

우주가 빛보다 빠른 속도로 급팽창을 했다는 것도 놀라운데

더 놀라운 것은

현재도 우주가 가속팽창을 하고 있다는 것입니다.

 

1998년에 1a형 초신성을 활용해서

우주의 팽창속도를 연구했던 프로젝트에서

우주가 팽창 속도가 줄고 있기는커녕

점점 더 빠르게 가속팽창 중이라는 것을 발견한 것이죠.

 

빅뱅 후 시간이 지났음에도

팽창하는 힘이 줄어들기는커녕

더욱더 빨라진다는 건

어떠한 미지의 에너지가 우주에 있는 은하들을

서로 멀어지게 밀어내고 있다는 것이며

이런 존재조차 검증되지 않은 우주의 미지의 에너지를

우리는 [암흑 에너지]라는 명칭을 붙였습니다.

 

그리고 현재 우리가 수학적으로 정립한 물리학으로

도저히 이해할 수가 없는 우주의 사건인

인플레이션 팽창과

현재도 진행 중인 가속 팽창을 일으키는 원인이

이 암흑에너지 때문일 것이라고 추측하고 있는 것입니다.

뭐 지금까지는 말이죠.

 

얼마 전 코펜하겐 대학의 물리학자 연구팀은

암흑에너지의 원인이

다중우주 때문에 발생했다는 내용을

Cosmology and Astroparticles Physics 저널에 게시하였습니다.

 

인플레이션 팽창과 우주의 가속 팽창이

다중우주 때문에 발생한다는 아이디어는

새로운 것이 아니지만

이번 연구에서는 이런 아이디어가 사실일 때

우주의 진화에 미치는 영향을

수학적 모델링을 통해서 계산했다는 것인데요.

 

놀랍게도 연구팀이 주장한 모델링을 사용해서 계산이 된 우주의 팽창 속도는

기존의 표준 모형보다

현재 우주 관측에 더 부합된다는 것입니다.

 

연구팀의 주장은 다중우주론의 이론처럼

빅뱅때 우주가 하나만 생긴 것이 아니며

우리가 관측할 수 있는 범위 밖에서 생긴 우주들과

우리의 우주가 팽창하면서 서로 병합이 되었고

현대에 와서 마이크로 배경 복사를 통해서 이를 관찰하게 되면

마치 빅뱅 직후에

빛의 속도보다 빠르게 우주가 팽창한 것처럼 관측이 된다는 것입니다.

 

즉 빅뱅 직후에 있었던 인플레이션 팽창은

사실 우리 우주 근처에서 탄생한

다른 우주와의 병합으로 인해서 발생한 것이라는 것이죠.

 

이 내용도 좀 충격적인데 더 놀라운 건

현재 우주의 가속팽창, 그러니까 암흑에너지의 원인도

무언가가 우주를 가속팽창을 시키는 게 아니라

우리의 관측가능한 우주

즉 Observable Universe 밖에서

지금 이 순간에도 새로운 베이비 유니버스들이

무수하게 생겨나고 있으며

이러한 우주들과의 병합을 하면서

우주가 팽창한 것이

마치 우리가 관측하기에는

우주가 가속팽창한 것처럼 보인다는 것이죠.

 

“아니 그래도 다른 우주랑 우리 우주가 병합되는 거랑

가속팽창을 하는 건 전혀 다른 거 아니야?”고 생각할지도 모르지만

우리가 우주가 가속팽창한다는 것을 알 수가 있는 이유가 무엇인지를 생각을 해보면

전혀 그렇지 않습니다.

 

우주가 가속팽창한다는 가장 확실한 증거는

역시나 1a형 초신성을 통한 먼 은하의 적색편이인데요.

1a형 초신성을 통해서

수십억 광년 떨어진 은하까지의 거리를 정확하게 알 수가 있게 되면서

거리에 따른 적색 변이를 통계낸 결과

우리와 가까운 은하일수록 천천히 멀어지고

멀리 떨어질 은하일수록 빠르게 멀어지며

이러한 수치들이 매우 고르게 나타난다는 것이었습니다.

 

이게 의미하는 것은

우주가 점점 더 빠르게 팽창하고 있는 게 아니냐고 추측하는 게

현재의 가속 팽창과 암흑에너지의 근거입니다.

 

하지만 우주가 가속팽창이 아니라 등속팽창을 하면서

관측가능한 우주 밖에 있는 다른 다중우주들과 접촉을 했고

이들과 계속해서 병합이 되어 왔다면

1a형 초신성 관측으로만 보면

마치 우주가 가속팽창하는 것처럼 보일 수 있다는 것이

연구팀의 주장인 것입니다.

 

어차피 우리가 우주가 가속팽창한다고 추측할 수가 있는 1a형 초신성의 빛은

수억 년에서 수십억 년 전에 날아온 빛의 일부일 뿐이기 때문이죠.

 

결국 연구팀의 주장에 따르면

138억 년 전 빅뱅 직후에

밀리세컨드 동안 일어났던 인플레이션 팽창은

사실 우리 우주가 먼저 생겨난 더 큰 다른 우주에

흡수가 되면서 일어난 일이라는 것이고

지금 관측이 되고 있는 가속 팽창은

우리보다 작은 다른 우주를 흡수를 해오면서 나타나는 현상이라는 점에서

우주의 빅뱅은

한 번이 아니라

우리가 관측할 수 있는 범위 밖에 있는 우주에서도

계속 일어나고 있다는 것입니다.

 

이런 이야기가 판타지처럼 들릴 수는 있지만

증거를 찾을 수가 없을 뿐

우주가 하나가 아니라는 다중우주의 정황적인 근거는

생각보다 많은 데다가

인플레이션 팽창과

현재 암흑에너지를 수학적 모델로 설명할 수가 있으며

이렇게 만든 수학적 모델이

실제 우주의 가속 팽창 속도와도 잘 맞아떨어진다는 점에서

매우 흥미로운 내용입니다.

 

연구팀은 유클리드 망원경과 제임스 웹 망원경을 통해서

이 가설의 타당성 여부를 검증할 수 있을 것이라고 자신하는 만큼

우주의 가속 팽창과 인플레이션 팽창이

다중우주 때문임이 증명될 수 있을지가 기대가 됩니다.

그럼 이만.