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[아하! 우주]

우주에도 방향이 있을까? - ‘우주 등방성’ 밝혀졌다

입력: 2016.09.10 10:44

▲ 연구자들은 ESA의 플랑크 우주선을 이용해 빅뱅의 유물인 우주배경복사를 면밀히 측정했다. 그 결과 연구자들은 우주배경

복사에서 어떠한 불균형도 발견하지 못했으며, 슈퍼컴퓨터를 이용한 조사에서도 어떤 숨겨진 패턴도 발견하지 못했다.

만약 당신이 자신의 삶이 아무런 방향성이 없다고 느낀다면 그것을 우주 탓으로 돌려도 될 것 같다. 우주 자체가 전혀 방향성이 없다는 오랜 가설이 연구자들의 엄격한 과학적 분석 결과 밝혀졌기 때문이다.

연구자들은 우주에서 가장 오래 된 복사를 분석한 결과 우주는 등방적으로 팽창하고 있다는 결론을 도출했다. 이는 곧 우주에는 어떤 특정한 방향성은 없으며, 우주의 어느 방향을 보든 간에 전혀 다를 것이 없다는 뜻이다. 이를 천문학자들은 우주의 등방성(等方性)이라고 한다.

과학 분야의 출판 전(preprint) 논문을 수집하는 웹사이트 아카이브(arXiv)에 발표된 새 연구에서 영국 유니버스티 칼리지 런던과 임페리얼 칼리지의 우주론자들은 우주론의 표준 모델인 코페르니쿠스 원리의 기본 가설를 검증하기 위해 우주배경복사(CMB)에 대한 일련의 연구를 수행했다.

코페르니쿠스 원리란 ‘지구는 특별하지 않다'(우주의 중심이 아니다)는 것으로 천문학자 코페르니쿠스의 이름을 딴 것이다. 이는 곧 우주는 큰 스케일로 보았을 때 등방적이며 균일적이라는 뜻이다.

연구자들은 유럽우주국(ESA)의 플랑크 우주선을 이용해 빅뱅의 유물인 우주배경복사를 면밀히 측정했다. ‘사이언스’ 지에 따르면, 연구자들은 우주배경복사에서 어떠한 불균형도 발견하지 못했으며, 슈퍼컴퓨터를 이용한 조사에서도 어떤 숨겨진 패턴도 발견하지 못했다.

여기에는 우주가 어떤 축을 중심으로 회전하거나 또는 다른 속도로 팽창하고 있는가 하는 문제도 포함되어 있다. 연구에 따르면, 초창기 우주는 중력파로 인해 어떤 방향으로 잡아늘여지고 짓눌렸다고 추정하고 있다.

 

▲ 만약 우주가 등방적이지 않다면, 우주배경복사에는 이래 그림처럼 어떤 특정한 패턴이 나타나야 마땅하다. 그러나

위 그림이 보여주듯 우주배경복사에는 어떤 특정 패턴도 나타나지 않는다. 이는 곧 우주가 등방적임을 말해주는 것이다.

연구진은 특정한 방향성을 시사하는 5가지 방식을 확인했다. 연구진은 “최초로 우리는 평탄한 열린 우주에서 균일성을 보장하는 등방성이 보편적으로 시작된 증거를 찾아냈다”면서 "온도 정보를 추가해 기존의 우주배경복사 편파의 분석 틀을 새로 짰다. 그에 따라 현재 우주배경복사 데이터를 극도로 정밀하게 분석할 수 있었다"고 논문에 적었다.

그 결과 연구자은 우주의 등방성을 지지하는 압도적인 확률을 얻었는데, 그것은 우주가 등방적이지 않고 특정한 방향성을 가질 확률은 무려 12만 1,000분의 1이라는 것이다. 새 연구는 우주론자들이 오랫동안 믿어왔던 우주의 등방성을 강력하게 지지하는 것이다.

물론 우주는 작은 스케일에서는 물질이 불균일하게 분포되어 있어 우주의 등방성에 위배되는 듯 보이지만, 큰 스케일에서 볼 때 우주는 거의 완벽한 등방성과 균일성을 가진 공간이라고 연구자들은 보고 있다. ​우주론자들은 이를 일컬어 “우주의 신은 공평하다”고 표현한다.

나우뉴스 이광식 통신원 joand999@naver.com　

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