우주의 신비

​[아하! 우주] 베일 속 ‘암흑 에너지’, 실제는 존재하지 않는다?

입력 : 2016.10.26 18:17 ㅣ 수정 : 2016.10.26 18:17

폰트 확대 폰트 축소 프린트하기

▲ 1a형 초신성 0509-67.5의 잔해. 허블 망원경과 찬드라 X선 망원경의 자료로 합성한 모습.(사진=NASA)



새로운 연구에 따르면 우주는 가속팽창을 하지 않고 있을지도 모른다. 이는 곧 가속팽창의 페달 역할을 하는 '암흑 에너지'가 존재하지 않을 수도 있다는 뜻이다. 이것이 새 연구가 주장하는 핵심이다.

2011년 두 연구팀에 속하는 3명의 우주론자들은 '독립적으로 멀리 있는 1a형 초신성들이 가까이 있는 초신성들에 비해 더욱 빨리 후퇴하고 있다'는 관측사실에 근거해 우주의 가속팽창을 증명함으로써 노벨물리학상을 받았다.

초신성의 질량이 무거운 별이 폭발로 종말을 맞는 현상으로, 특히 1a형 초신성은 일정한 광도를 가지고 있어 우주의 거리를 알려주는 지표로, 표준촛불이라고 한다.



1990년대 말에 발표된 이 놀라운 관측결과는 우주의 가속팽창을 이끄는 어떤 힘이 전 우주공간에 퍼져 있음을 강력하게 시사하는 것이었다. 만약 그러한 힘이 없다면 138억 년 전 빅뱅에서 출발한 우주가 그처럼 가속팽창을 할 이유가 없는 것이다. 오히려 은하와 블랙홀 그리고 우주를 채우고 있는 다른 물질들의 중력으로 인해 팽창속도가 점차 느려져야 한다는 게 정상이다.

우주를 가속 팽창시키고 있는 것으로 믿어지는 이 정체불명의 힘을 과학자들은 '암흑 에너지'라 불렀다. 아직까지도 이 암흑 에너지의 정체는 밝혀지지 않고 있는데, 물리학자나 천문학자들에게 이보다 갑갑한 문제는 없을 것이다.

그런데 지난 21일(현지시간) 사이언스리포트 온라인판에 발표된 새 연구는 노벨상을 받은 우주 가속팽창 연구에 대해 의문을 제시하고 있다. 덴마크 코펜하겐 대학 닐스 보어 연구소 소속의 J. T. 닐슨 대표저자와 그의 동료들은 740개의 초신성에 대해 앞의 연구자들이 사용했던 것과는 다른 이론 틀로 분석했다.

닐슨 팀은 노벨상을 받은 앞의 연구자들은 70개 남짓한 1a형 초신성을 대상으로 관측했을 뿐이라고 지적했다.

새 연구가 분석한 결과, "암흑 에너지와 가속팽창을 연결한 앞선 연구자들의 결론은 '미약한 증거'에 기초하고 있다. 앞선 연구자들이 내놓은 가속팽창의 증거는 기껏해야 '3 시그마'에 지나지 않는데, 이는 새 발견의 기본 중요도의 기준인 '5 시그마'에 훨씬 미치지 못하는 것"이라고 옥스퍼드 대학의 수비르 사르카르 공동저자가 주장했다.

그는 이어서 "물론 우리의 분석이 틀릴 수도 있지만, 가속팽창이 암흑 에너지가 유발하는 것이라고 단정짓는 것은 지난 1930년대에 확립된 지나치게 단순화한 이론 모델로 데이터를 분석한 결과 빚어진 오류일 가능성이 많다."고 덧붙이면서 앞으로 후속 연구에 의해 보다 확실한 사실이 밝혀질 것이라고 전망했다. 이에 대한 첫 반론은 미국 오하이오 주립대학 천체물리학자인 폴 서터에게서 나왔다. 그는 1a형 초신성의 움직임이 암흑 에너지 존재를 증명하는 유일한 증거는 아니라고 강조하면서, "우주 전역에서 관측되는 우주배경복사의 진동이나, 물질밀도의 변화를 보여주는 바리온 음향 진동 등은 암흑 에너지가 없었다면 오래 전에 사라졌을 것"이라고 주장했다.

그는 또 "암흑 에너지가 존재한다는 증거는 이밖에도 많다"면서 새 연구의 저자들이 이러한 요소를 의도적으로 회피하고 있다"고 지적했다.

그러나 서터 교수는 이 논문이 암흑 에너지를 연구하는 데 있어 초신성 데이터를 사용하는 방법을 개선하는 성과를 거두었다고 긍정적으로 평가했다.

이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

페이스북 트위터 카카오스토리 밴드 블로그