우주는 회전하고 있을까?

우주를 둘러보면 행성, 별, 달, 은하계 자체 등 많은 것들이 회전하고 있다는 공통점을 발견할 수 있습니다. 그렇다면 우주도 돌고 있는 걸까요? 이 미스터리는 우주론자들이 심각하게 연구해 온 미스터리입니다. 우주의 근본적인 본질에 대해 말해 줄 수 있기 때문입니다.

 

메릴랜드 대학의 천체물리학자이자 나사의 고다드 스페이스의 보조 연구 과학자인 테스 자페는 "이것은 대부분의 우주론과 마찬가지로 매우 추상적인 질문이지만 우주론을 연구하는 우리는 이것이 기본 물리학을 연구하는 방법이라고 생각한다"라고 말하며, "지구의 실험실에서 테스트할 수 없는 것들이 있기 때문에 우리는 우주와 우주의 기하학을 사용하여 기본 물리학에 대해 알려줄 수 있다"라고 설명했습니다.

 

과학자들은 우주의 근본적인 본질에 대해 우주가 자전하지 않고 등방성이라는 가정에서 출발했습니다. 즉, 우주는 모든 방향에서 동일하게 보인다는 의미입니다. 이 가정은 아인슈타인의 방정식과 일치하지만 반드시 필요한 것은 아닙니다. 이러한 사고로부터 과학자들은 우주를 설명하는 우주론적 모델의 표준을 구축했습니다.

 

물리학 및 천문학 대학의 연구원인 다니엘라 사데는 "이 가정은 우리가 계산을 수행하는 방식, 데이터를 분석하는 방식, 우리가 많은 일을 하는 방식에 실제로 인코딩되어 있다"라고 말합니다. 영국 노팅엄 대학교는 과학 학술지에 "하지만 시험해 봐야 한다. 최선을 다하기만 바랄 수는 없다"라고 말했습니다.

 

우주와 그 기본 물리학에 대한 이러한 가정이 올바른지 확인하기 위해 과학자들은 관찰 결과를 모아 모델을 테스트했습니다. 특히 그들은 우주 마이크로파 배경, 줄여서 우주배경복사에서 나오는 빛을 사용했습니다. 이 빛은 우리가 관찰할 수 있는 가장 오래된 빛으로 빅뱅 이후 불과 380,000년 만에 방출되었으며 우주를 연구하는 우주론자들에게 귀중한 정보의 보고입니다. 우주배경복사는 모든 방향에서 거의 동일하게 보이지만 온도에는 우주의 역사, 내용 및 기하학의 영향을 받아 1000분의 1도에 불과한 작은 변화가 있습니다.

 

이러한 차이점을 연구함으로써 과학자들은 우주가 어떤 방식으로든 휘어졌는지 확인할 수 있습니다. 이는 한 방향이 다른 방향보다 더 많이 증가하는 회전 또는 팽창을 의미합니다. 빛의 편광(기본적으로 빛의 방향)을 측정하면 유사하게 우주의 기하학에 대한 정보를 얻을 수 있습니다. 과학자들은 우주배경복사 빛이 우주가 회전하고 있는 증거가 보이지 않는다는 것을 발견했습니다.

 

또한 사데와 임페리얼 칼리지의 천체 물리학자인 스티븐 피니가 이끄는 과학 학술지 2016년 연구에 따르면 우주가 등방성일 가능성은 120,000:1입니다. 이는 어느 방향을 보더라도 동일하게 보인다는 것을 의미합니다. 또 다른 연구에서는 우주가 균일할 확률이 95%라는 사실을 발견했습니다. 이는 우주가 대규모로 모든 곳에서 동일하다는 것을 의미합니다.

 

이 모든 연구는 우주가 대체로 균일하고 회전하지 않는다는 것을 시사합니다. 이 결론은 바뀔 가능성이 없으며 우주배경복사의 편파에 대한 향후 측정은 향후 수십 년 동안 개선될 수 있지만 새로운 데이터가 이전 연구 결과에 도전할 가능성은 낮습니다.

 

과학자들은 기본적으로 더 이상의 정보가 없는 곳까지 존재하는 온도 신호를 특성화했습니다. 그들은 "새로운 편광 데이터가 회전 문제에 큰 영향을 미칠 것이라고 생각하지 않다. 왜냐하면 회전은 우리가 매우 큰 규모에서 볼 것으로 예상하는 신호이고 이미 가지고 있는 데이터로 그것이 어느 정도 배제되었기 때문"이라고 설명했습니다.

 

우주가 회전하지 않는다는 결과는 확실히 이 가정에 기초한 모델을 세운 우주론자들에게는 안도감을 주는 한편, 우주에서 우리의 위치에 대한 흥미로운 관점도 제공합니다. 사데는 "우리는 실제로 우리가 우주의 중심이라는 생각에서 인간으로 시작했다"라며, "우리가 얼마나 작고 하찮은 존재인지 정말 매력적이라고 생각한다"라고 적었습니다.