“우주, 계산치보다 ‘헐렁’”…기존 물리학에 없는 힘 작용하나

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“우주, 계산치보다 ‘헐렁'”…기존 물리학에 없는 힘 작용하나
미 연구진, 우주분포 분석결과 이론·현실 격차 포착

2023.02.02 07:00 연합뉴스

우주의 진화에 기존 물리학으로 설명하기 힘든 격차가 있다는 연구결과가 나왔다.

31일(현지시간) 일간지 가디언에 따르면 미국 시카고대 등의 연구진은 암흑에너지탐사(DES), 남극점 망원경의 관측 자료를 토대로 우주의 물질 분포를 분석했다.

연구진은 우주 진화의 역학관계를 이해하기 위해 고도로 구체적인 분석을 마친 결과 물리학의 표준 모델에서 빠진 특정 요소가 존재할 가능성을 시사하는 증거를 포착했다.

이론 물리학으로 예측한 우주의 진화 결과와 실제 관측된 우주에 차이가 있어 미지의 힘이 작용하고 있을 가능성이 있다는 설명이다.

이번 연구에 참여한 미국 하와이대의 천체물리학자 에릭 백스터는 “초기 우주에 기반을 둔 우리의 표준 우주 모델을 적용했을 때 현재 우주는 우리가 예측보다 조금 덜 빽빽한 것 같다”고 말했다.

연구를 주도한 시카고대 천체물리학자 치웨이 창은 “이번 발견이 인정받으면 아주 흥미로울 것”이라고 기대를 나타냈다.

그는 “물리학은 모델을 시험하고 파괴하는 학문”이라며 “최상의 시나리오는 이번 발견이 암흑물질과 암흑에너지를 더 많이 이해하는 데 도움이 되는 것”이라고 설명했다.

우주는 130억년 전 빅뱅으로 탄생한 뒤 계속 팽창하고 있다.

물질은 공간에서 중력에 끌려 식으면서 덩어리져 은하단과 은하 간 실가닥으로 구성되는 우주망을 형성했다.

과학자들이 이런 역학관계를 연구하는 과정에서 우주에 일반적인 물질이 5% 정도밖에 없다는 점이 나타났다.

우주의 25% 정도는 보이지 않지만 중력 때문에 알 수 있는 암흑물질, 나머지 70%는 암흑에너지로 관측됐다.

이번 연구진은 DES, 남극점 망원경 자료를 놓고 중력렌즈 현상을 분석했다.

중력렌즈는 빛이 은하나 암흑물질처럼 거대 물체를 지날 때 휘는 현상으로 이를 통해 우주의 분포를 추론할 수 있다.

연구진은 이와 별도로 빅뱅 후 남은 열을 토대로 초기 우주를 추론했다.

그런 초기우주 추정치에 현재 물리학 모델을 적용해 컴퓨터로 빨리 돌린 뒤 나타난 결과를 지금의 우주와 비교했다.

이 같은 분석의 결과 우주에서 추정치와 관측치의 격차, 즉 물질이 예측만큼 덩어리지지 않았을 가능성이 드러났다.

이번 연구는 아직 과학계에서 발견으로 인정될 만큼 검증을 거치지는 않았다.

연구에 참여하지 않은 영국 더럼대의 우주학자 칼로스 프렌크는 단순 오류일 수 있지만 대발견 가능성도 있다고 평가했다.

프렌크는 망원경에 오류가 있었을 가능성, 초거대 블랙홀 등 천체 현상에 대한 이해가 부족했을 가능성, 물리학을 다시 쓸 새 중성미자나 암흑에너지의 기이한 작용 혹은 새로운 행태의 암흑물질을 시사할 가능성을 거론했다.

그는 “세 가능성 중에 마지막 것이 되기를 희망한다”며 “두 번째 것이 될까 우려스럽지만 내가 보기에는 첫 번째 것 같다는 생각이 든다”고 말했다.

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