우주 팽창의 새로운 이론
세계의 저명한 물리학자들은 우주가 팽창하고 있다는 것을 알고 있지만, 이 팽창이 정확히 얼마나 빨리 진행되는지에 대한 문제는 과학계에서 여전히 논쟁거리가 되고 있습니다. 이 속도를 측정할 때 발생하는 문제들을 다루기 위해 물리학에 대한 우리의 이해를 근본적으로 바꿀 필요가 있다는 의견이 있었지만 얼마 전 새로운 접근방식이 제기되었습니다. 제네바 대학의 이론 물리학자 루카스 롬브라이저가 제시한 가설은 여러 기술적 문제를 해결하는 '버블'을 제안하기 위해 이전의 연구를 기반으로 합니다.
빅뱅 이후 우주가 계속 팽창하고 있다는 것은 꽤 오랫동안 알려져 왔습니다. – 이 아이디어는 1929년 에드윈 허블에 의해 처음 입증되었죠. 그는 모든 은하가 우리로부터 멀어지고 있으며 가장 먼 은하들이 가장 빨리 움직이고 있다는 것을 발견했습니다. 이 발견은 과거 한때 모든 은하가 같은 지점에 위치했으며, 그 시기는 빅뱅이었을 것이라는 것을 암시합니다. 연구는 우주의 팽창 속도를 나타내는 허블 상수(H0)를 포함한 허블-레메이트 법칙을 낳았스빈다. 현재 최선의 H0 추정치는 대략 70Mpc(326만 광년마다 1초에 70km씩 더 빠르게 팽창하고 있다는 뜻)이지만, 이 측정은 거대한 문제로 다소 복잡합니다. 즉 서로 다른 계산법이 두 가지 상충되고 있는 상황입니다.
한 가지 방법은 우주 배경 방사선을 포함하며, 그 빛에서 더 뜨겁고 차가운 지점의 크기를 신중하게 측정하여 우주의 모양과 결과적으로 우리 우주의 팽창의 전체 역사를 결론짓습니다. 우주가 동질적이고 등방성(모든 방향에서 균일하다는 사실)을 바탕으로 작동하면 아인슈타인의 일반상대성이론을 적용하면 H0 값이 67.4입니다. 두 번째 방법은 먼 은하계에서 산발적으로 나타나는 초신성을 관찰하는 방법인데요 초신성은 매우 밝으며 관측자에게 매우 정확한 거리를 제공합니다. 이 지식으로 우리는 은하가 얼마나 빨리 퇴보하고 있는지 알 수 있으며, H0의 값은 74입니다.
과학자들의 문제는 천문학자들이 두 방법 모두 허블 상수(Hubble Constant)라고 불리는 숫자인 동일한 답을 주기를 기대했다는 것입니다. 우리가 가지고 있는 두 가지 가치는 약 10% 정도 차이가 나는데, 통계적으로 화해할 수 없는 편차로 인해 '허블 텐션'이라고 불리는 것이 생겨났습니다. 롬브라이저의 설명에 따르면, "이 두 가지 가치는 서로 다른 상태를 유지하면서 수년 동안 더 정밀하게 유지되었다. 과학적인 논쟁을 불러일으키고, 어쩌면 '새로운 물리학'을 다루고 있을지도 모른다는 희망을 불러일으키는데는 별로 필요하지 않았다." 라고 말하고 있습니다.
롬브라이저는 우리가 우주의 나머지 부분보다 상대적으로 밀도가 낮은 공간의 거대한 지역인 '허블 버블'에 살고 있다고 제안함으로써 이 문제를 해결했습니다. 만약 이것이 사실이라면 초신성의 거리를 측정하고, 따라서 H0을 결정하는 결과를 가져올 것입니다. 유일한 기준은 거품이 거리 측정에 참고가 되는 모든 은하를 포함해야 한다는 것입니다. 롬브라이저는 이 거품에 대해 지름 2억 5천만 광년이라는 것을 제안했고, 만약 내부의 물질의 밀도가 우주의 나머지 부분보다 50% 낮다면, 우리는 H0에 대한 새로운 값을 얻게 될 것이라고 덧붙였습니다. 이 값은 우주 배경 방사선을 사용하여 얻은 것과 일치할 것입니다.
본질적으로, 그 불일치는 물질의 평균적인 우주 밀도와 관련하여 우주의 우리 코너가 얼마나 밀도가 높은지를 과대평가하는 데서 비롯될 수 있습니다. 가까운 우주는 정말로 매우 동질성이 없다 – 땅이나 지구와 달의 대기 밀도의 차이를 보십쇼! 이것을 더 큰 규모로 적용하는 것만으로도 이 오랜 물리학 미스터리에 대한 해답을 제공할 수 있을 것이고, 어떻게 일이 더 멀어져 가는지를 이해하는 데 더 가까워질 수 있을 것입니다.
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