"우주, 기존 예측보다 빠르게 팽창할 수도"

우주를 나타낸 이미지. 게티이미지뱅크

우주가 기존에 예측한 것보다 더 빨리 가속팽창하고 있다는 연구결과가 나왔다. 

2011년 노벨물리학상 수상자인 아담 리스 미국 존스홉킨스대 교수팀이 제임스웹우주망원경(JWST) 관측 결과를 통해 계산한 우주 팽창률이 우주배경복사를 토대로 예상했던 우주 팽창률보다 크다는 사실을 확인하고 연구결과를 9일(현지시간) 국제학술지 ‘천체물리학저널’에 발표했다. 

우주 팽창률을 계산할 때 사용하는 값은 허블상수다. 미국 천문학자 에드윈 허블이 우주가 팽창한다는 발견을 학계에 보고하면서 우주의 팽창 속도를 계산할 때 제시한 값이다. 허블상수는 우주가 팽창하는 속도를 나타내며 우주 나이와 반비례한다. 하지만 천문학계에는 허블상수에 관한 난제가 있다. 우주를 관측하는 방식에 따라 허블상수가 다르게 측정되는 문제를 뜻하는 '허블 텐션'이다. 

우주의 팽창을 파악하는 일반적인 방법은 크게 두 가지다. 하나는 다양한 거리에 놓인 여러 은하들이 각각 얼마나 빨리 멀어지는지 후퇴 속도와 거리를 비교하는 것이다. 은하의 실제 움직임을 관측해서 구하는 방법이다.

또 다른 하나는 빅뱅 이후 우주 전역에 남은 '우주배경복사'의 분포를 파악하는 방법이다. 물론 우주를 구성하는 '암흑물질'과 '암흑에너지'의 비율이 각각 다르게 설정된 우주론 모델을 적용하면 같은 우주배경복사에 기반했더라도 허블상수는 조금씩 바뀐다. 

문제는 두 방법으로 예측한 허블상수가 다르다는 것이다. 두 번째 방법으로 최근 측정한 허블상수는 메가파섹(Mpc·1pc은 약 3.26광년)당 약 67km/s이다. 1메가파섹(약 300만 광년) 떨어져 있는 은하들이 67km/s의 속도로 서로 멀어지고 있다는 뜻이다. 첫 번째 방법으로 측정한 값은 약 73km/s/Mpc이다. 1990년 허블 우주망원경이 우주로 발사되면서 은하들의 후퇴 운동을 정밀하게 측정하기 시작해 이 값을 얻었다. 

리스 교수팀은 제임스웹우주망원경을 활용한 2년 간 관측 데이터를 분석해 허블상수를 72.6km/s/Mpc라고 산출했다. 이는 은하들의 후퇴 운동을 계산한 첫 번째 방법과 유사한 결과지만 우주배경복사 계산에 기반한 결과와는 다소 차이가 난다. 

연구팀은 "(우주배경복사에 기반한) 기존 예측과의 불일치가 우연히 발생했다고 보기 어렵다"면서 "이는 우주론 모델에서 중요한 요소가 누락되었을 가능성을 시사한다"고 설명했다. 우주배경복사에 기반해 허블상수를 계산하는 방법은 우주론 모델에 따라 값을 다르게 도출한다. 기존 우주론 모델이 우주를 이루는 암흑 에너지, 암흑 물질의 성질 등 예상치 못한 변수를 계산하지 못할 가능성이 있다는 것이다. 
 

[이채린 기자 rini113@donga.com]