우주 가속의 종말, 한국 연구가 던진 충격적 질문

[소비라이프 / 김요찬 소비자기자]

암흑에너지가 시간과 공간에 대한 인류의 이해를 뒤흔들 수 있다는 새로운 증거를 둘러싸고 천문학계에서 논쟁이 거세지고 있다. 지금까지 우주는 계속 팽창한다고 여겨져 왔지만 최근 연구들은 그 전제가 흔들릴 수 있음을 시사하고 있다.

한국 연구진의 분석에 따르면 우주를 밀어내는 힘으로 알려진 암흑에너지가 일정하지 않을 가능성이 제기됐다. 이 힘이 약해질 경우 은하들은 더 이상 멀어지지 않고 중력에 의해 다시 서로 끌리면서 모이게 되며 궁극적으로 우주 전체가 수축하는 빅 크런치로 끝날 수 있다는 것이다. 연구에 참여한 과학자들은 이번 결과가 한 세대에 한 번 나올까 말까 한 중대한 발견이 될 수 있다고 보고 있다.

물론 다른 천문학자들은 이 해석에 의문을 제기하고 있다. 그러나 비판적인 시각에도 불구하고 한국 연구진의 주장 전체를 완전히 반박하지는 못하고 있는 상황이다. 허블 우주망원경이 포착한 수천 개의 은하 이미지처럼 우주는 여전히 암흑에너지에 의해 빠르게 변화하고 있으며 그 실체는 명확히 규명되지 않았다.

암흑에너지는 1998년 초신성 관측을 통해 처음 그 존재가 확인됐다. 당시 연구는 먼 은하들이 서로 점점 더 빠른 속도로 멀어지고 있음을 보여주며 우주 팽창이 가속되고 있다는 사실을 밝혀냈다. 이후 암흑에너지가 영원히 우주를 가속해 별과 은하를 흩어 놓고 심지어 원자마저 찢어놓는 '빅 립' 시나리오가 거론되기도 했다.

'빅 립' 시나리오에서 '빅 크런치'로 현대 표준우주론 패러다임이 바뀐다 

논쟁은 올해 3월 미국 애리조나 사막의 망원경에 설치된 암흑에너지 분광기기 데시에서 예상 밖의 결과가 나오며 본격화됐다. 수백만 개 은하의 움직임을 정밀하게 추적한 이 장비의 데이터는 은하 가속이 시간에 따라 변해왔음을 암시했다.

이는 기존의 표준 우주론과 맞지 않는 결과였다.

이어 11월 영국 왕립천문학회 학술지에는 연세대학교 이영욱 교수 연구진의 논문이 실리며 논쟁에 불을 지폈다. 연구팀은 암흑에너지 발견의 근거가 됐던 초신성 자료를 다시 분석하면서 초신성이 속한 은하의 나이를 고려해 밝기를 재조정했다. 그 결과 암흑에너지가 변해왔을 뿐 아니라 최근에는 가속이 둔화되고 있다는 결론에 도달했다.

이 교수는 암흑에너지가 약해진다면 우주의 운명 자체가 달라질 수 있다고 말한다. 우주를 밀어내던 힘이 충분히 약해지면 중력이 우세해져 은하들이 다시 모이기 시작하고 빅 립이 아닌 빅 크런치가 가능해진다는 설명이다. 이는 현대 우주론의 패러다임을 근본적으로 바꿀 수 있는 주장이다.

이 연구는 동료 평가를 거쳐 권위 있는 학술지에 실렸지만 일부 저명한 천문학자들은 여전히 회의적이다. 초신성의 밝기와 은하 나이 사이의 상관관계가 충분히 강하지 않다며 보정 자체가 위험하다는 지적도 나온다. 현재 주류 견해는 여전히 암흑에너지가 거의 일정하며 우주는 계속 가속 팽창하고 있다는 쪽이다.

이에 대해 이 교수는 분석 대상이 300개 은하에 달하며 통계적으로 우연일 가능성은 극히 낮다고 반박한다. 이후 두 연구팀이 초신성 밝기를 재검토하며 초기 결과에서 다소 물러서긴 했지만 암흑에너지가 변할 수 있다는 단서는 여전히 남아 있다.

이로 인해 우주의 진짜 모습이 서서히 드러나고 있는 것인지 아니면 과학자들이 착각을 좇고 있는 것인지를 두고 치열한 논쟁은 계속될 전망이다. 이미 수백 편의 논문이 발표됐고 학계의 의견은 엇갈리고 있다.

그러나 우주의 시작과 끝을 이해하려는 인간의 호기심 자체가 과학을 앞으로 나아가게 한다는 점에서 이 논쟁은 천문학 발전의 원동력이 되고 있다.

이 논쟁의 주도 그룹은 한국 과학자들이다.