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태초부터 계속된 힘겨루기

90억 년 전부터 암흑에너지 존재해와
우주 팽창을 가속시키고 있는 암흑 에너지가 우주 초기부터 존재했다는 주장이 나왔다.

미국 존스홉킨스대의 아담 리스 교수팀은 “암흑 에너지가 90억 년 전부터 존재해왔고, 50억~60억 년 전부터 우주 팽창을 가속시키기 시작했다”고 지난 11월 16일 주장했다.

우주가 팽창하고 있다는 사실이 처음 알려진 것은 1929년. 학자들은 별들이 서로 끌어당기는 중력 때문에 팽창 속도가 점점 느려지는 중일 거라고 믿었다. 이 믿음은 1998년 팽창 속도가 오히려 빨라지고 있다는 정반대의 관측 결과가 나오면서 깨졌다.

학자들은 중력을 이기고 우주 팽창을 가속시키는 미지의 힘에 ‘암흑 에너지’라는 이름을 붙였다.


암흑 에너지와 중력 사이의 힘겨루기 역사를 나타낸 그림. 고리는 우주를 수축시키는 중력을, 용수철은 우주를 팽창시키는 암흑 에너지를 상징한다.

암흑 에너지의 비밀을 풀기 위해 과학자들은 멀리 떨어진 별을 관측하려 했다. 먼 별에서 나온 빛은 지구에 도달하는 데 그만큼 오래 걸리므로 이를 관측하면 과거의 우주 팽창 속도를 추정해 낼 수 있기 때문이다.

연구팀은 미국과 유럽이 공동으로 1990년 쏘아올린 허블 우주망원경이 관측한 초신성들 중 가장 멀리 떨어진 24개를 골라 데이터를 분석했다. 초신성은 폭발하면서 엄청난 에너지를 방출해 평소보다 수억 배 이상으로 밝아졌다가 서서히 어두워지는 별을 말한다. 연구진이 분석한 초신성은 가장 밝아 먼 곳에서도 잘 보이며 밝기도 일정하다.

광원(光源)은 멀리 있을수록 어두워진다. 따라서 초신성의 밝기를 알면 지구에서 초신성까지의 거리를 계산할 수 있다. 또 연구진은 각 초신성이 폭발한 시점의 우주 팽창 속도도 구했다.

데이터를 종합해 연구팀은 “초기 우주는 중력 때문에 팽창속도가 느려지고 있었으나, 90억 년 전부터 감속되는 정도가 작아지다가, 50억~60억 년 전부터는 오히려 팽창이 가속되기 시작했다”는 결론을 얻었다. 중력과 암흑에너지가 힘겨루기를 하다 결국 암흑에너지 쪽이 이긴 것이다. 리스 교수는 “암흑 에너지가 최소한 90억 년 전부터 영향력을 발휘하기 시작했다는 의미”라고 주장했다.

이 결과는 ‘아스트로피지컬 저널’ 2007년 2월 10일자에 발표될 예정이다.



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