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암흑 에너지 (Dark Energy)

진공에 깃들인 검은 에너지

우주의 나이는 137억년으로 추정되고 있다. 처음 한 점에서 시작된 우주가 대폭발을 일으켜 수많은 별을 만들어냈다는 것이 빅뱅(Big Bang) 이론이다. 별을 구성하는 물질은 대부분 수소와 헬륨으로 이것들이 핵융합을 일으켜 우리가 보는 밝은 빛을 낸다. 지구에는 수소, 헬륨과 함께 철과 같은 무거운 원소들도 있으나 우주 전체로 보면 미미한 양이다. 문제는 우주에 있는 수소와 헬륨이 우주의 4%에 불과하다는 것. 우주의 74%는 암흑에너지이며 22%는 암흑물질로 추정되고 있다.

암흑에너지는 물질이 없는 진공의 에너지로 불린다. 질량이 있는 물질은 서로 끌어당기는 인력(引力), 즉 중력(重力)을 갖고 있다. 빅뱅 이후 우주가 물질로 가득 찼다면 중력이 서로 작용해 우주는 다시 한 점으로 모여들어 붕괴했을 것이다. 그러나 우주는 지금까지도 팽창을 거듭하고 있다. 아인슈타인은 우주에는 밀어내는 힘인 척력(斥力)을 가진 에너지가 있어 서로 끌어당기는 에너지와 힘의 균형을 이룬다는 가설을 내세웠다. 그는 중력의 세기를 좌우하는 ‘중력 상수(常數)’처럼 척력의 세기를 좌우하는 이른바 ‘우주 상수’ 개념을 만들었다

사실 아인슈타인은 나중에 자신의 우주 상수 이론을 “최대의 실수”라며 철회했다. 그러나 지난 1998년 애덤 리스 박사 등은 엄청난 질량을 가진 별이 폭발하는 현상인 초신성을 관측한 결과, 우주의 팽창속도가 계속 빨라지고 있다는 사실을 처음으로 확인했다. 연구팀은 중력에 저항하는 어떤 신비한 힘이 있을 것으로 생각하고 ‘암흑에너지’라는 이름을 붙였다.

리스 박사팀은 이번에 다시 허블우주망원경을 통해 24개의 초신성을 관측해 최소한 90억년 전에도 암흑에너지에 의해 우주팽창이 일어나고 있었음을 확인했다. 이로써 아인슈타인의 예측과 우주팽창가속이론이 다시 한번 입증된 것이다. 물론 아인슈타인은 우주 상수와 중력 상수의 균형을 예측했지만 실제로는 암흑에너지가 물질보다 훨씬 많아 우주의 팽창 속도는 점점 빨라지고 있다.

‘암흑 에너지’ 99.99% 실존한다!

우주 가속 팽창론을 입증할 결정적인 증거로 여겨져 온 암흑 에너지(dark energy)가 실제 존재한다는 연구결과가 나왔다.

영국 포츠머스대학교와 독일 뮌헨대학교의 공동연구진은 지난 2년간의 조사를 통해 암흑에너지의 존재 여부를 두고 지난 2년간 연구한 끝에 "이 에너지의 실존 확률이 99.996%라는 결론을 도출했다"고 12일(현지시간) 밝혔다.

암흑 에너지는 중력과 반대로 우주를 가속 팽창시키는 역할을 하는 것으로 알려 져 있다. 만약 우주를 팽창시키는 암흑에너지가 없다면 우주 자체가 물질들의 중력에 의해 수축해야 하지만, 실제 우주는 우주 안에서 물질들이 끊임없이 새로 만들어 지고 있음에도 계속 팽창하고 있다고 상당수 과학자들은 주장한다.

우주 가속 팽창론은 사울 펄무터 미국 버클리캘리포니아대 교수와 애덤 리스 존스홉킨스대 교수, 브라이언 슈미트 호주국립대학교 교수가 초신성 관찰을 통해 증명 한 이론으로, 이로 인해 작년 노벨 물리학상을 수상했다.

그러나 일부 과학자들은 우주 팽창이 암흑 에너지 대신 지구의 움직임이나 중력 때문에 일어난다고 반론을 제기해왔다.

이에 따라 연구팀은 그간 암흑 에너지의 존재를 의문시한 일부 학자들의 주장을 재검토하고 우주배경복사(CMBR, Cosmic Microwave Background Radiation)와 은하계 지도를 대조, 암흑에너지가 실제로 존재한다는 점을 입증했다.

그러나 암흑 에너지가 어떤 물질로 구성되어 있는지는 여전히 향후 연구를 통해 밝혀야 할 과제로 남았다.

이번 연구결과는 왕립천문학회월간보고(MNRAS) 최신호에 실렸다.

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4.5 KB tech/dark_energy.txt · 마지막으로 수정됨 2021/06/04 17:17 저자 61.74.132.138