"우주 가속팽창 암흑에너지, 아인슈타인 우주상수 아니다"

박창범 교수 주도 국제공동연구진, 천체물리학저널 연구결과 발표

"우주 가속팽창 암흑에너지, 아인슈타인 우주상수 아니다"
박창범 교수 주도 국제공동연구진, 천체물리학저널 연구결과 발표

"우주 가속팽창 암흑에너지, 아인슈타인 우주상수 아니다" 박창범 연구진이 활용한 슬로운디지털천구측량(SDSS) 탐사에 활용된 미국 아파치 천문대의 2.5m 망원경 사진 [고등과학원 제공]

(서울=연합뉴스) 나확진 기자 = 우주의 가속팽창을 일으키는 암흑에너지가 아인슈타인의 우주상수가 아니라 시간에 따라 크기가 달라질 수 있는 '제5원소'라는 주장이 국내 연구진이 주도한 국제공동연구진에서 제기됐다.

7일 고등과학원에 따르면 박창범 고등과학원 물리학부 교수가 이끄는 국제공동연구진은 이같은 내용을 담은 연구결과를 천체물리학저널에 8일 자로 게재한다.

이번 연구에는 교신저자인 박 교수 외에도 동 푸유 중국 윈난대학 교수(제1저자), 홍성욱 한국천문연구원 박사, 김주한 고등과학원 연구교수, 황호성 서울대 교수, 박현배 로런스 버클리 국립연구소 박사, 스티븐 애플비 아시아태평양이론물리센터 교수가 참여했다.

현재 가장 널리 인정되는 우주모형인 평탄한 람다(∧)CDM 우주모형에서는 우주의 가속팽창을 일으키는 암흑에너지가 아인슈타인의 우주상수라고 가정한다.

지난 20여년간 큰 규모의 물질 밀도 요동, 초신성의 밝기, 바리온음향진도의 크기 등 다양한 관측을 이용해 암흑에너지의 상태방정식과 우주공간의 곡률을 측정한 결과, 모든 결과가 오차 범위 안에서 우주상수의 상태방정식 값인 -1에 부합돼, 평탄한 ∧CDM 모형은 표준 우주모형으로 불렸다.

하지만 연구진은 적색이동 값이 0.8까지 도달하는 거대한 은하 탐사인 슬로운디지털천구측량(SDSS) 자료를 이용해 암흑에너지의 상태방정식 값을 정밀하게 측정해보니 그 값이 -1과 분명히 다름을 밝혀냈다고 전했다.

연구진은 SDSS의 은하들이 뭉쳐있는 형태가 시간에 따라 거의 바뀌지 않는다는 성질을 발견하고 이를 알콕-파친스키 방법이라는 우주의 팽창역사 측정법에 적용했다.

이에 따르면, 우리 우주의 팽창 가속도는 ∧CDM 모형에서 예상되는 정도보다 적게 나타났다. 암흑에너지의 상태방정식 값은 -0.903이고 불확실성은 0.023으로 측정됐다. 이 결과가 상태방정식 값이 -1인 우주상수 모형과 부합할 확률은 0.02% 정도에 불과하다고 연구진은 전했다.

연구진은 이에 따라 우리 우주의 가속팽창을 일으키는 암흑에너지는 우주상수가 아니라, 일종의 '제5원소'여야 한다고 결론 내렸다.

연구진은 현재 SDSS보다 우주를 더 깊이 볼 수 있는 차세대 은하 탐사인 암흑에너지분광장비(DESI) 탐사 자료에 같은 방법을 적용해 암흑에너지의 상태방정식 값이 시간에 따라 어떻게 변하는지에 관한 후속 연구를 수행하고 있다고 덧붙였다.

박창범 교수는 "현재 ∧CDM 표준 우주모형 외에도 다양한 암흑에너지와 우주 모형이 존재하는데, 이 중에는 이번 연구에서 구한 암흑에너지의 상태방정식 값을 가지면서 동시에 허블상수 관측값 불일치도 해결할 가능성이 있는 이론도 여럿 존재한다"며 "지난 수십년간 ∧CDM 표준 우주모형이 일궈낸 성과를 훼손하지 않으면서도 이번 연구결과도 잘 설명할 수 있는 새로운 우주모형을 만드는 후속연구가 필요하다"고 말했다.

"우주 가속팽창 암흑에너지, 아인슈타인 우주상수 아니다" 박창범 연구팀이 연구에서 활용한 SDSS 탐사로부터 얻은 3차원 은하지도 [고등과학원 제공]