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우주 거리 측정의 기본 잣대가 흔들리고 있다
: 1a형 초신성의 광도는 일정하지 않았다.
(Cosmic Ruler Flawed)
CEH

    우주의 크기와 팽창을 평가하는데 있어서 매우 중요한 1a형 초신성(type 1a supernovae)의 광도가 일정하지 않다는(not uniform) 것이다. 우주론에서 이러한 새로운 발견은 어떤 의미를 가지는 것일까? (1a형 초신성은 우주의 팽창을 연구하는 데에 있어서, 그리고 326만~30억 광년 떨어진 우주 거리를 측정하는 데에 있어서, 거리 지표로서 사용되는 별이다).

아리조나 대학의 연구팀은 우주의 크기에 관한 한 소식을 전하고 있었다. 상당 기간 동안, 1a형 초신성은 모든 거리를 평가하는 ‘표준 촛불(standard candles)’로서 간주되고 있었다. 이것은 천문학자들에게 은하들의 거리를 계산할 수 있도록 해주었다. 그것은 사실 1990년대 말에 우주의 가속팽창(accelerated expansion)을 추론하는 데에 사용됐었고, 3명의 과학자들은 이것으로 노벨상을 수상했었다. 우주의 가속팽창에 대한 어떠한 원인도 알려지지 않았기 때문에, 천문학자들은 그 원인으로써 어떤 알려지지 않은 종류의 ‘암흑에너지(dark energy)’를 제안해왔었다. 이 모든 것은 1a형 초신성의 광도가 일정하다는 가정에 기초하고 있었던 것이다. (참조 9/30/2012, 3/15/2008, 11/01/2006).

이제 아리조나 대학의 보도 자료는(2015. 4. 10) 그 가정은 의문스럽다고 말하고 있었다.(Sci-News.com, 2015. 4. 13). 자외선으로 별들을 측정하는 스위프트 위성(Swift satellite) 데이터를 사용하여, 아리조나 대학 천문학자들은 1a형 초신성의 광도가 2등급 떨어지는 것을 발견했다. 가장 가까운 초신성이 더 멀리 있는 초신성보다 붉게(더 큰 적색편이) 보였던 것이다. 다니엘(Daniel Stolte) 기자는 그의 기사의 제목을 ”가속되는 우주? 그렇게 빠르지 않았다(Accelerating universe? Not so fast)”라고 붙이고 있었다.

”이전에는 아무도 그것을 깨닫지 못했다. 이들 모든 초신성들은 같은 것들로 생각했었다. 하지만 근처에 있는 그들 중 10개를 살펴보면, 그들 10개는 더 멀리 떨어져 있는 10개의 초신성들 보다 평균적으로 더 붉게 되어가고 있는 중이다.”

보고됐던 우주 가속팽창의 일부는 두 그룹의 초신성들 사이의 색깔 차이(color differences)에 의해서 설명될 수 있었는데, 이제 우주는 최초 보고됐던 것보다 덜 가속되고 있는 것처럼 보인다고 연구의 저자들은 결론짓고 있었다. 결국, 우주는 현재 추측하고 있는 것보다 더 적은 암흑에너지를 필요로 한다는 것이다.

연구팀은 추가 연구가 필요하다고 말하면서, 그 수치가 얼마나 조정될 필요가 있는지에 대해서는 말하지 않고 있었다.

한편 이에 반해, 암흑에너지를 측정하고자 하는 또 다른 연구가 진행되고 있었다. 3차원으로 우주의 3천만 개의 은하들을 측정하기 위해서 키트 피크(Kitt Peak) 천문대에 있는 Mayall 4M 우주망원경의 우수한 초점에 DESI(Dark Energy Spectroscopic Instrument) 분광기가 적용될 예정이다.
 
PhysOrg(2015. 4. 9) 지는 미시간 대학이 구축하고 있는 그 장비에 대해서 보고하고 있었다.

우주론자들은 암흑에너지라 불리는 미스터리한 속성을 의심하고 있다. 우주의 75%를 구성하고 있다고 생각하고 있지만, 그것의 특성과 물리학은 지금도 미스터리이다.

DESI는 100억 광년 전으로 돌아가 고화질의 3-D 우주 지도를 만들어낼 것이다. 시간이 지나면서 우주 구조가 어떻게 진화되었는지를 탐사함으로써, 과학자들은 중력의 힘과 암흑에너지 사이의 줄다리기를 밝힐 수 있기를 희망하고 있다.

미시간 대학의 천문학자들은 아리조나 대학 천문학자에게 들을 필요가 있다.

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만약 당신이 잘못된 결론으로 노벨상을 받았다면, 상금을 다시 반납할 수 있겠는가?

관측들을 이해하는데 있어서 가정(assumptions)이 얼마나 중요한지를, 우리는 다시 한번 보게 된다. 가정들은 한 모델에서 매우 중요하다. 암흑에너지가 사실이라 하더라도, 그것은 예상보다 훨씬 작을 것이라는 것이다. 만약 아리조나 대학 천문학자들이 믿고 있는 것처럼, 초신성들의 광도가 일정하지 않다면, 암흑에너지는 전혀 없을 수도 있다. 이것은 과학 분야에서 가정들과 미지의 것들에 대한 하나의 교훈이 되어야만 한다. 이론에 의한 결론은 불확실하고 임시적인 것이다. 그것들은 훗날의 발견으로 인해 쓰레기통에 던져질 수 있는 것들이다.  


*관련기사 1 : ”우주팽창, 가속도가 줄고 있다” (2015. 4. 14. 나우뉴스)
http://nownews.seoul.co.kr/news/newsView.php?id=20150414601012

우주가속팽창 '아닐 수도 있다” (2016. 11. 15. Science Times)

 

*관련기사 2 : Dark energy may not exist, new supernova analysis says (2016. 10. 24. Cosmos)
https://cosmosmagazine.com/physics/dark-energy-may-not-exist-new-supernova-analysis-says

Universe may not be expanding at an accelerating rate after all  (2016. 10. 24. mother nature network)
http://www.mnn.com/earth-matters/space/stories/universe-may-not-be-expanding-accelerating-rate-after-all

베일 속 ‘암흑 에너지’, 실제는 존재하지 않는다? (2016. 10. 26. 나우뉴스)
http://nownews.seoul.co.kr/news/newsView.php?id=20161026601021

 

출처 : CEH, 2015. 4. 13.
URL : http://crev.info/2015/04/cosmic-ruler-flawed/
번역자 : 미디어위원회

관련 자료 링크:

1. 연결되어 있는 은하-퀘이사는 우주론적 설명을 거부한다. : 서로 다른 적색편이를 보이는 두 천체가 연결되었다? (Galaxy-quasar ‘connection’ defies explanation)
2. 빅뱅설을 거부했던 거장이 우리 곁을 떠났다. 은하들의 거리 지표인 적색편이에 의문을 제기했던 핼튼 아프 (Big-bang-defying giant of astronomy passes away)
3. 퀘이사들은 다시 한번 빅뱅을 거부한다. (Quasars again defy a big bang explanation)
4. 높은 적색편이 퀘이사들은 빅뱅설과 충돌한다. (High-redshift quasars produce more big bang surprises)
5. 초신성 핵생성 이론이 부정되고 있다. (Blow to Supernova Nucleogenesis Theory)
6. 젊은 우주를 가리키는 한 증거 : 초신성 잔해들이 부족하다. (Rare Supernova Recalls Missing Remnants Mystery)
7. 먼 은하들은 너무도 성숙하게 보였다. : 한 감마선 폭발이 빅뱅설의 문제점을 드러냈다. (Distant Galaxies Look Too Mature for Big Bang)
8. 빅뱅 : 하나님이 선택하신 창조의 방법인가? (The Big Bang : God’s Chosen Method of Creation?)
9. 단순한 자연주의적 설명으로는 이해 불가능한 ‘예상 밖의’ 은하들의 발견 ('Wildly Unexpected' Galaxies Defy Simple Naturalistic Explanations)
10. 새로 발견된 직경 100억 광년의 초거대 우주 구조는 현대 우주론의 근본 교리를 부정하고 있다. (New Record Structure Defies Fundamental Tenet of Modern Cosmology)
11. 거대 퀘이사 그룹은 우주론적 원리를 거부한다. : 40억 광년의 지름을 가진 우주 구조의 존재? (Massive Quasar Cluster Refutes Core Cosmology Principle)
12. 모든 것이 암흑인 급팽창 이론. 힉스 입자는 우주의 급팽창 빅뱅 이론을 기각시키고 있다. (Inflation—all in the ‘Dark’. The Higgs boson messes with cosmic inflation)
13. 암흑물질은 또 다시 발견되지 않았다. (Matters Dark and Mysterious)
14. 암흑물질 탐사는 신화인가 과학인가? (Dark Matter Search Tinkers with Mythology)
15. 암흑에너지는 영원히 알 수 없을 것이라고 한 우주론자는 말한다. (Cosmologist Has a Sobering Thought : We Are Forever in the Dark About Dark Energy)
16. 별빛 하나로 사실처럼 말해지는 암흑물질들 (Dark Matters, When All You Have Is Light) 
17. 우주에 퀘이사들은 서로 정렬되어 있었다! (Quasar Alignment Is “Spooky”)
 
 
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