우주 팽창은 환상적인 신기루에 불과한가?

우주 팽창은 환상적인 신기루에 불과한가?

수수께끼와 해결책

우주 상수 문제를 조사한 새로운 연구에서는 우주의 팽창이 신기루일 수 있다는 결과가 나왔습니다. 잠재적으로 논란의 여지가 있는 이 연구 결과는 우주의 팽창이 환상일 수 있음을 시사합니다. 이러한 재고는 우주 전체 에너지와 물질의 약 95%를 차지한다고 믿지만, 여전히 미스터리에 싸여 있는 암흑 에너지와 암흑 물질의 수수께끼에 대한 해결책을 과학자들에게 제시합니다.

 

이 새로운 접근 방식은 제네바 대학의 이론 물리학 교수 루카스 롬브라이저가 과학 학술지를 통해 발표한 논문에서 자세히 설명됐습니다. 과학자들은 적색편이, 즉 빛을 방출하는 물체가 우리에게서 멀어질 때 빛의 파장이 스펙트럼의 붉은색 끝 쪽으로 늘어나는 현상 때문에 우주가 팽창하고 있다는 것을 인지하고 있습니다. 먼 은하들은 우리에게 더 가까운 은하들보다 더 높은 적색편이를 가지고 있으며, 이는 그 은하들이 지구로부터 점점 더 멀어지고 있음을 시사합니다.

 

고정이 아닌 팽창의 증거

최근 과학자들은 우주의 팽창이 고정되어 있지 않고 실제로 점점 더 빠르게 가속되고 있다는 증거를 발견했습니다. 이러한 가속 팽창은 우주 상수, 즉 람다라는 용어로 표현됩니다. 우주 상수는 입자물리학에 의한 그 예측값이 실제 관측치와 120배 정도 다른 탓에 우주론자들에게 골칫거리로 여겨졌고, 물리학 역사상 최악의 예측이라는 불명예를 안았습니다.

 

종종 우주론자들은 새로운 입자나 물리적 힘을 제시해 람다의 다양한 값 사이 불일치를 해결하고자 시도했습니다. 다만 롬브라이저는 이미 존재하는 것을 재개념화해 문제를 해결했습니다.

 

과학 학술지에서 롬브라이저는 "우리는 이 연구에서 우주를 지배하는 물리 법칙의 수학적 변환을 수행하여 우주와 우주의 미해결 퍼즐을 보기 위한 새로운 안경을 착용했다"라며 입을 열었습니다. 롬브라이저의 수학적 해석에서 우주는 팽창하는 것이 아니라 한때 아인슈타인이 한때 믿었던 것처럼 평평하고 정적인 상태, 우리가 관찰한 팽창 지점의 효과는 시간이 지남에 따라 양성자 및 전자와 같은 입자 질량의 진화로 설명됩니다.

 

이러한 입자는 시공간을 관통하는 장에서 발생하고 우주 상수는 장의 질량에 의해 설정됐으며 장의 변동으로 생성되는 입자의 질량도 변동합니다.

 

여전히 우주 상수는 시간에 따라 변하지만, 해당 모델에서 이 같은 변화는 우주의 팽창이 아니라 시간에 따른 입자 질량의 변화로 인한 것입니다. 모델에서 장의 변동은 전통적인 우주 모델이 예측한 것보다 먼 은하단에 대한 더 큰 적색편이를 초래합니다. 이에 따라 우주 상수는 모델의 예측과 일치합니다. 롬브라이저는 "우주에 대한 새로운 관점에서 우주 상수 문제가 단순히 사라지는 것 같아 놀랐다"라고 말했습니다.

 

어두운 우주를 위한 레시피

롬브라이저의 새로운 실험은 암흑 물질의 본질을 포함해 우주론의 다른 시급한 문제도 다루고 있습니다. 눈에 보이지 않는 암흑 물질은 일반 물질 입자보다 5:1 비율로 많지만, 빛과 상호 작용하지 않기 때문에 여전히 미스터리로 남아 있습니다. 롬브라이저는 "장의 변동이 소위 액시온 장처럼 행동할 수도 있으며 액시온은 암흑 물질에 대해 제안된 후보 중 하나인 가상 입자일 수 있다"라고 봤습니다.

 

해당 변동은 공간 구조를 늘려 은하계를 점점 더 빠르게 분리시키는 가상의 힘인 암흑 에너지를 없앨 수 있으며, 롬브라이저는 "이 모델에서 암흑 에너지의 효과는 추후 우주에서 다른 진화 경로를 취하는 입자 질량으로 설명된다"라고 말했습니다. 이어 그는 "여기서 원칙적으로 암흑 에너지는 필요하지 않다"라고 덧붙였습니다.

 

콜롬비아 보고타에 위치한 ECCI 대학의 박사후 연구원 루즈 안젤라 가르시아는 롬브라이저의 새로운 해석이 얼마나 많은 문제를 해결하는지에 깊은 감명을 표했습니다. 가르시아는 "이 논문은 매우 흥미롭고 우주론의 여러 문제에 대한 특이한 결과와 우주론의 출구를 제공한다"라며 감탄했습니다. 이와 동시에 가르시아는 "이론 모델에는 적어도 가까운 시일 내에 관측상으로 테스트할 수 없는 요소가 포함되어 있다"라면서 주의를 촉구했습니다.