우주 팽창의 비밀 풀릴까…사상 최대 ‘우주 3차원 지도’ 완성

천문연 참여 국제 프로젝트 ‘DESI’, 5년 관측 임무 완료
은하와 퀘이사 4700만 개 관측…기존 데이터의 6배 규모

밤하늘에 빛나는 원들. DESI가 설치된 마이올 망원경 위로 별 궤적이 펼쳐지고 있다. [루크 타이아스·KPNO·NOIRLab·NSF·AURA]

우주가 점점 더 빠르게 팽창하는 원인을 밝혀낼 사상 최대 규모의 우주 3차원 지도가 완성됐다. 한국천문연구원이 참여한 국제 공동 프로젝트인 암흑에너지분광장비(DESI) 연구진은 당초 계획한 5년간의 관측 임무를 성공적으로 마치고, 기존 데이터를 압도하는 고해상도 우주 지도를 구축했다고 17일 밝혔다.

이번에 완성된 지도에는 4700만 개 이상의 은하와 퀘이사가 담겼다. 퀘이사는 중심에 거대한 블랙홀이 있어 아주 강한 빛과 전파를 뿜어내는 천체를 뜻한다. 이번 관측량은 그동안 인류가 관측한 모든 은하와 퀘이사 데이터를 합친 것보다 6배나 많은 규모다. 당초 연구진은 5년간 3400만 개를 관측할 것으로 예상했지만 장비가 기대 이상으로 효율적으로 작동하면서 목표치를 크게 웃돌았다. 여기에 은하수 연구에 쓰일 2000만 개 이상의 별 데이터도 함께 확보했다.

이 방대한 데이터는 우주 전체의 약 70%를 차지하며 우주의 팽창을 가속하는 미지의 힘인 ‘암흑에너지’를 규명하는 데 핵심적인 역할을 할 전망이다. 암흑에너지는 그동안 변하지 않는 고정된 값인 상수로 여겨졌지만 DESI의 초기 3년 치 관측 결과에서는 시간이 지남에 따라 변할 수 있다는 가능성이 제기된 바 있다. 연구진은 이번 5년 치 전체 데이터를 통해 이러한 가능성이 실제 사실인지 명확히 검증할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

DESI가 5년 동안 구축해 온 우주 지도의 모습. 지구는 쐐기 모양의 중심에 있으며, 각 점은 은하를 나타낸다. [DESI협력단 및 KPNO/NOIRLab/NSF/AURA/R. Proctor]

프로젝트 책임을 맡은 미국 버클리 연구소의 마이클 레비 박사는 “DESI 장비가 예상보다 훨씬 잘 작동해 관측 결과가 놀라울 정도로 만족스럽다”며 “앞으로 어떤 새로운 발견들이 기다리고 있을지 모두가 궁금해하고 있다”고 말했다.

한국 측 연구를 이끄는 천문연 샤피엘루 알만 책임연구원은 “만약 시간이 지나면서 진화하는 암흑에너지에 대한 초기 연구 결과가 사실로 확인된다면, 이는 우주론과 이론물리학 분야에서 획기적인 발견이 될 것”이라며 “잠재적으로 우주론 분야에서 또 하나의 노벨상으로 이어질 수 있다”고 강조했다.

연구진은 완성된 지도를 바탕으로 즉시 데이터 처리에 착수해 오는 2027년 첫 번째 암흑에너지 연구 결과를 발표할 예정이다. 또한 2028년까지 관측을 연장해 하늘의 탐사 영역을 지금보다 약 20% 더 넓혀 지도를 확장해 나갈 계획이다.

DESI 프로젝트는 미국 에너지부(DOE) 과학국과 산하 국가 사용자 시설인 국립에너지연구과학컴퓨팅 센터(NERSC)의 지원을 받고 있다. 또한 미국 국립과학재단(NSF), 영국 과학기술시설위원회(STFC), 고든앤베티무어재단, 하이징-사이먼스재단, 프랑스 대체에너지 및 원자력위원회(CEA), 멕시코 과학·인문·기술·혁신부(SECIHTI), 스페인 과학혁신부, 그리고 DESI 참여 기관들로부터 추가적인 지원을 받고 있다.

DESI는 미국 국립과학재단(NSF) 산하 키트피크 국립천문대(NSF NOIRLab 프로그램)에 있는 니콜라스 U. 메이올 4미터 망원경에 설치되어 있다.