IT·과학

[와우! 과학] 우주의 운명을 결정하는 암흑 에너지의 비밀…DESI로 푼다

폰트 확대 폰트 축소 프린트하기

▲ DESI를 통해 관측한 월풀 은하. 출처=DESI Collaboration

우주에는 수많은 별과 은하가 존재한다. 하지만 과학자들은 우리 눈에 보이는 별과 은하, 그리고 눈으로는 직접 볼 수 없는 가스와 먼지를 합쳐도 우주를 구성하는 물질과 에너지의 5% 지나지 않는다는 사실을 밝혀냈다. 68%는 아직 그 존재를 알 수 없는 암흑 에너지이고 28%는 역시 정체가 불분명한 암흑 물질이다.

과학자들은 암흑 에너지와 암흑 물질을 직접 검출하지는 못했지만, 우주의 팽창과 은하단의 모습을 통해 그 존재를 확인했다. 은하와 은하가 모인 집단인 은하단은 눈에 보이는 물질이 지닌 중력만으로는 지금과 같은 형태를 유지할 수 없다. 반대로 우주의 팽창 속도를 생각하면 물질과 암흑 물질의 중력을 훨씬 뛰어넘는 에너지가 존재해야 한다. 과학자들은 그 정체를 밝히기 위해 노력했지만, 아직 명확한 단서를 찾지 못했다.

미국 에너지부 산하의 로렌스 버클리 국립 연구소와 여러 협력 기관들은 이 비밀을 풀기 위해 암흑 에너지 분광기(Dark Energy Spectroscopic Instrument, 이하 DESI)라는 새로운 관측 장치를 개발했다. DESI는 광섬유에 연결된 5,000개의 작은 로봇을 이용해서 수많은 은하와 퀘이사를 동시에 관측할 수 있다. 암흑 에너지를 직접 관측하기는 어렵지만, 암흑 에너지의 영향을 받는 은하와 퀘이사를 수천만 개를 관측해 그 분포와 크기를 가늠할 수 있는 것이다.

DESI는 애리조나 고산 지대에 있는 4m 구경 마얄 망원경(Mayall Telescope)에 설치됐으며 올해부터 5년에 걸쳐 3,000만 개 이상의 은하와 퀘이사를 관측할 예정이다.

로렌스 버클리 국립 연구소는 지난 1일 시행한 첫 관측 이미지를 공개했는데,(사진) 이미 잘 알려진 천체에 대한 시험 관측을 통해 장치를 테스트한 후 올해 하반기부터 본격적인 관측에 들어가게 된다. 이렇게 얻은 데이터는 매우 정교한 우주의 3차원 지도를 작성하는 데 사용된다. 이를 통해 우주의 팽창에 관여하는 암흑 에너지와 그와 연관된 과학적 정보를 얻을 수 있다.

암흑 에너지와 암흑 물질 모두 우리의 일상생활과는 전혀 상관없는 존재들이다. 하지만 이들은 현재의 우주를 만든 주역이고 앞으로 우주의 운명 역시 이들에 달려있다. 암흑 물질과 암흑 에너지의 정체를 파악하는 것은 21세기 과학의 가장 큰 도전이다. 최첨단 관측 기술이 적용된 DESI가 이 문제를 푸는 데 중요한 단서를 제공할지 결과가 주목된다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

페이스북 트위터 카카오스토리 밴드 블로그