암흑에너지란 무엇인가?

암흑에너지란 무엇인가?

암흑 에너지는 물리학자들이 우주의 가속 팽창을 주도하는 신비한 존재에게 붙인 이름입니다. 그것은 힘일 수도 있고 에너지의 한 형태일 수도 있으며, 한 가지 증거에 따르면 그것이 블랙홀 내부에 숨겨져 있음을 알 수 있습니다.

 

암흑에너지는 중력에 반대되는 작용을 하며 우주 팽창을 가속화하는 수수께끼의 현상입니다. 암흑에너지는 우주 질량 에너지의 최대 4분의 3을 차지 하지만, 그 근본적인 특성은 수십 년 동안 물리학자들에게 알려지지 않았습니다. 암흑 에너지는 암흑이라는 단어를 공유하는 것 외에는 암흑 물질과 실제 연관성이 없습니다. 이는 과학자들이 이러한 것들이 무엇인지 실제로 알지 못한다는 것을 의미합니다.

 

2023년에 과학자들은 암흑에너지가 블랙홀 내부에 저장된 일종의 에너지로 설명될 수 있다는 증거를 발견했다고 말했습니다. 만약 사실이라면, 이 발견은 우리의 현재 우주 모델이 암흑 에너지를 설명하기 위해 아인슈타인의 중력 개념을 넘어서는 새로운 힘이나 장을 만들지 않는다는 것을 의미합니다. 그러나 후속 연구 결과는 암흑 에너지에 대한 설명으로 물리학자들에 의해 널리 받아들여지기 전에 결과를 확인해야 합니다.

 

암흑에너지를 발견한 사람은 누구인가?

허블 우주 망원경 웹사이트에 따르면 우주가 팽창하고 있다는 깨달음은 1929년 미국 천문학자 에드윈 허블(Edwin Hubble)로 거슬러 올라갑니다. 그는 1929년에 은하계가 지구에서 멀어질수록 우리로부터 멀어지는 속도가 빨라진다는 사실을 알아냈습니다. 이는 우리 행성이 우주의 중심이라는 의미가 아니라 오히려 우주의 모든 것이 일정한 속도로 다른 모든 것으로부터 멀어지고 있다는 것을 의미합니다.

 

허블이 계시한 지 거의 60년이 지난 후, 과학자들은 또 다른 놀라운 발견을 했습니다. 연구자들은 멀리 있는 별의 빛을 관찰하여 우주 거리를 정확하게 측정하려고 오랫동안 노력해 왔습니다. 1990년대 후반, 멀리 떨어진 초신성을 조사한 후 두 개의 독립적인 팀이 별 폭발의 빛이 예상보다 어둡다는 사실을 발견했습니다. 이는 우주가 팽창할 뿐만 아니라 팽창도 가속화되고 있음을 나타냅니다.

 

이 발견은 그 이후로 물리학자들에게 충격을 안겨주었고, 발견자들은 2011년에 노벨 물리학상을 받았습니다.

 

암흑 에너지는 무엇을 하는가?

연구자들은 암흑 에너지를 완전히 이해하지는 못하지만, 이 현상에 대한 지식을 사용하여 빅뱅부터 현대의 대규모 은하 구조에 이르기까지 모든 것을 설명하는 우주 모델을 구축했습니다. 이들 모델 중 일부는 암흑 에너지가 지금으로부터 수십억 년 후에 존재하는 모든 것을 파괴할 것이라고 예측합니다.

 

암흑 에너지에 대한 주요 설명은 그것이 시공간 구조에 내재된 일종의 억눌린 에너지라는 것을 암시합니다. 영국 더럼 대학교의 수학 물리학자인 Baojiu Li는 "이 간단한 모델은 실용적으로 매우 잘 작동하며 중력의 법칙을 수정하지 않고도 우주론 모델에 직접적으로 추가할 수 있습니다"라고 말했습니다. 그러나 이 아이디어에는 한 가지 중요한 문제가 있습니다. Li는 "물리학자들은 진공의 에너지 값이 우주론자들이 측정에서 관찰한 것보다 120배 더 높아야 한다고 예측합니다"라고 말했습니다.

 

2023년 2월, 과학자들은 고대 블랙홀과 휴면 블랙홀의 측정값을 사용하여 이 우주 거대괴수가 예상보다 빠르게 성장하고 있음을 보여주었습니다. 이번 발견은 블랙홀이 아인슈타인의 상대성 이론의 틀 내에서 우주의 팽창을 설명할 수 있는 시공간 구조에 내재된 일종의 진공 에너지를 포함하고 있음을 시사합니다. 이번 발견이 유효하다면 암흑에너지를 설명하는 데 새로운 물리학이 필요하지 않다는 뜻입니다. 그들은 The Asphysical Journal과 The Asphysical Journal Letters에 두 개의 논문을 통해 연구 결과를 발표했습니다.

 

또 다른 아이디어는 암흑 에너지가 이미 알려진 네 가지 힘(중력, 전자기력, 강약력)을 결합하는 추가적인 기본 힘이라고 가정합니다. 하지만 이 추측은 인간이 일상생활에서 이러한 추가적인 힘을 알아차리지 못하는 이유를 설명하지 못합니다. 그래서 이론가들은 이 신비한 힘이 어떤 방식으로든 숨겨져 있다는 것을 암시하는 창의적인 모델도 구축했습니다.

 

암흑에너지의 측정된 값은 현재 물리학계의 경쟁 세력들 사이에서 격렬한 논쟁의 대상이 되고 있습니다. 일부 연구자들은 빅뱅의 희미한 메아리인 우주 마이크로파 배경을 이용하여 암흑에너지의 전력을 측정하고 하나의 추정치를 산출했습니다.

 

그러나 멀리 떨어진 우주 물체의 빛을 이용해 암흑에너지의 세기를 측정하는 다른 천문학자들은 다른 값을 산출해냈고, 아직까지 그 차이를 설명하는 사람은 아무도 없었습니다. 일부 전문가들은 암흑 에너지의 힘이 시간이 지남에 따라 변한다고 제안했지만, 그 아이디어를 지지하는 사람들은 아직 대다수의 동료들에게 이 설명을 납득시키지 못했습니다.