[쿠키과학] 암흑에너지 비밀 풀 4700만개 '3D 우주지도' 완성

110억 년 우주 진화 추적, 암흑에너지 가변성 가능성 제기
별 데이터 2000만 개 추가 확보, 내년 첫 분석 결과 발표 예정
세계 70개 기관·900명 참여, 2028년까지 관측 범위 20% 확대

DESI가 5년 동안 구축해 온 우주 지도의 모습. 지구는 쐐기 모양의 중심에 있으며, 각 점은 은하를 나타낸다. 한국천문연구원

사상 최대 규모 고해상도 3차원(3D) 우주 지도가 완성되면서 암흑에너지 규명 연구가 새로운 전기를 맞았다.

한국천문연구원(이하 천문연)은 국제 공동 프로젝트인 암흑에너지분광장비(DESI)가 5년간 관측 임무를 마치고 4700만 개 이상의 은하와 퀘이사를 담은 3D 지도를 구축했다고 17일 밝혔다. 

이는 기존 모든 은하·퀘이사 관측 데이터를 합친 것보다 6배 이상 많은 규모다.

퀘이사는 중심의 거대질량 블랙홀에서 방출되는 강한 에너지로 매우 밝게 관측돼, 먼 우주 구조를 파악하는 기준점 역할을 한다.

이번 성과는 암흑에너지 연구 대표 관측사업인 ‘바리온 음향진동 분광 관측(BOSS)’과 확장 사업(eBOSS)을 합친 것보다 약 10배 규모다. 

DESI는 당초 목표였던 3400만 개를 크게 웃도는 데이터를 확보했고, 은하 연구에 활용되는 별 데이터도 2000만 개 이상 추가로 축적했다.

 DESI 5년 조사에서 제작된 지도의 얇은 단면은 우리은하 평면의 위와 아래에 분포한 은하와 퀘이사를 보여준다. 확대된 삽입 그림에서는 우주의 대규모 구조를 볼 수 있다. 지구는 쐐기 모양 영역의 중심에 위치하며, 검은색 틈은 우리은하가 먼 천체들을 가려 보이지 않는 부분을 나타낸다. 그림에 나타난 가장 먼 은하들에서 온 빛은 지구에 도달하는 데 110억 년이 걸렸다. 한국천문연구원

연구진은 이 지도를 기반으로 은하의 분포와 거리 변화를 정밀 분석해 빅뱅과 현재의 가속 팽창 원인을 규명할 계획이다. 

특히 우주 전체의 70%를 차지하며 팽창을 가속시키는 암흑에너지의 성질을 밝힐 핵심 단서를 규명할 예정이다.

연구진은 110억 년에 이르는 우주 진화 과정을 추적한 결과 암흑에너지가 시간에 따라 변할 가능성도 포착했다. 

기존에는 암흑에너지를 일정한 우주상수로 보는 견해가 지배적이었으나, DESI 초기 3년 데이터는 밀도 변화 가능성을 시사해 주목받았다.

DESI는 최첨단 기기로 최대 5,000개의 천체에서 동시에 빛을 포착할 수 있다. 한국천문연구원

이번에 5년 전체 데이터를 분석하면 이 가설을 보다 명확히 검증할 수 있을 것으로 기대된다.

연구진은 이번에 확보한 데이터를 바탕으로 분석을 진행, 내년에 첫 암흑에너지 결과를 발표할 예정이다. 

아울러 DESI는 2028년까지 관측을 이어가며 관측 범위를 20% 확대할 계획이다.  

이번 프로젝트에는 천문연을 포함해 전 세계 70여 개 기관, 900여 명의 연구자가 참여했다. 

우리나라에서는 과학기술연합대학원대학교(UST) 교수인 피엘루알만 박사와  데이비드 파킨슨 박사를 비롯해 쿠셜 로다, 윌리엄 매튜슨, 앤서니 카, 박상우 연구원이 임무를 수행 중이다.

DESI 책임자인 마이클 레비 박사는 “관측장비가 예상보다 뛰어난 성능을 보였고 성과도 매우 성공적”이라며 “앞으로 새로운 발견이 이어질 것으로 기대하고 있다”고 말했다.

샤피엘루알만 박사는 “진화하는 암흑에너지가 확인된다면 우주론과 이론물리학의 중요한 전환점이 맞이할 것”이라고 설명했다.
이재형 기자 jh@kukinews.com