우주론 ‘표준 모델’ 수정하나? - 우주는 더 빨리 팽창하고 있다

새로운 거리 측정이 허블 상수의 수정을 요구하고 있다. 우주는 우리가 알고 있는 것보다 더 빠른 팽창을 하고 있다

과학자들이 우주론의 기본 모델을 다시 조사해야 하는 상황이 일어날지도 모른다. 천문학자들은 우주 거리의 새로 측정한 값을 사용하여 허블 상수 계산을 세분화했다. 허블 상수는 우주의 특정 지점을 기준으로 우주가 얼마나 빨리 팽창하는가를 나타내는 값이다.

새로운 측정 결과 과학자들은 이 중요한 수치의 수정을 검토하고, 나아가 우주의 기본 특성을 설명하는 이론인 ‘우주론 표준 모델’을 개선해야 한다는 생각을 지지했다.

전 세계의 다양한 망원경들을 사용하여 수행한 이 새로운 측정은 허블 상수의 이전 측정치와 ‘표준 모델’에 의해 예측된 허블 상수의 값 사이의 불일치를 드러냈다. ‘표준 모델’은 알려진 모든 기본 입자를 분류하고 자연계의 4가지 기본 힘 중 3가지, 곧 강력, 약력, 전자기력을 기술한다. 이 이론은 중력을 포함되지 않는다.

새 연구에서 연구원들은 거리 측정에 있어 지구에서 1억 6800만 광년에서 4억 3100만 광년의 거리에 있는 4개의 은하에 대한 거리 측정과 추가적으로 이전에 이루어진 2개의 은하까지의 거리 측정으로 세분화했다. 그 결과 연구원들은 허블 상수, 즉 우주 팽창 속도가 메가파섹당 초당 73.9km(73.9km/s/Mpc)라는 값을 도출했다. 이는 지구로부터 326만 광년 거리에서 우주공간이 초당 73.9km 속도로 팽창하고 있다는 뜻이다. 그런데 문제는 이값이 표준 모델에서 예측한 값인 초당 67.4km와는 상당한 차이를 보인다는 점이다.

하버드 스미소니언의 천체물리학 센터의 연구원이자 새 논문의 수석저자인 돔 페스는 성명서에서 “허블 상수를 최고의 정밀도로 측정해야 하는 만큼 표준 모델을 테스트하는 것은 정말 어려운 문제”라고 전제하면서 “허블 상수의 예측값과 측정값 사이의 불일치는 모든 물리학에서 가장 근본적인 문제 중 하나를 제기하는 것인 만큼 문제를 검증하고 모델을 테스트하는 여러 개의 독립적인 측정이 필요하다”고 밝혔다. 이어 “우리의 방법은 기하학적이며 다른 모든 것과 완전히 독립적으로 이루어진 측정으로 불일치를 확연히 드러낸 것”이라고 덧붙였다.

이번 새로운 측정에는 독일의 에펠스베르크 전파망원경을 비롯해, 미국국립과학재단의 초장기 전파간섭계(VLBA), 잔스키 전파망원경, 그린뱅크 망원경(GBT) 등이 동원되었다.

허블 상수를 측정하는 메가매서 우주론 프로젝트를 지도하는 국립전파천문대의 제임즈 브라츠는 “우리는 은하들이 다른 방법의 거리 측정을 사용한 기존 표준 모델의 예측값보다 더 가깝다는 것을 발견했다“면서 “문제가 모델 자체에 있는지 또는 모델 테스트에 사용된 측정에 있는지에 대한 논쟁이 있었지만, 우리의 연구는 다른 모든 것과 완전히 독립적인 거리 측정 기술을 사용한 것으로, 측정된 값과 예측값 사이의 불일치를 확실히 보여준다”고 밝혔다.

이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com