우주 이야기 502 - 우주가 생각보다 더 빨리 팽창한다?

(This illustration shows the three steps astronomers used to measure the universe's expansion rate to an unprecedented accuracy, reducing the total uncertainty to 2.4 percent.

Credits: NASA, ESA, A. Feild (STScI), and A. Riess (STScI/JHU))

 과학자들이 허블 우주 망원경을 이용해서 매우 정확하게 우주의 팽창속도를 다시 구했습니다. 이번에 구한 측정 속도는 메가파섹당 시속 45.5 마일로 이전에 생각했던 것보다 5~9% 정도 더 빠르다고 합니다. 불확실성(uncertainty)는 2.4% 정도에 불과하다고 하네요.  

 이 속도를 측정하기 위해서 연구팀은 무려 19개의 은하에서 2400개의 세페이드 변광성을 관측해서 그 밝기 데이터로 주변 은하의 거리를 정확히 측정했습니다. 세페이드 변광성의 밝기는 일정해서 일종의 표준 거리 측정 도구로 이용할 수 있기 때문입니다. 하지만 각 별의 밝기는 지구까지 도달하는 동안의 가스 구름의 존재 등 여러 요인에 의해 변할 수 있기 때문에 정확한 측정을 위해서는 다수의 변광성을 정밀하게 측정할 필요가 있습니다. 

 그 다음 단계는 이렇게 측정한 거리로 Type Ia 거리를 다시 측정하는 것입니다. 세페이드 변광성은 대개 너무 멀리 떨어져 있어 먼 거리의 측정 도구로 사용하기는 어렵기 때문입니다. 무려 300개에 달하는 Type Ia 초신성의 거리를 측정한 결과를 토대로 과학자들은 먼 거리에서 오는 은하의 Type Ia 초신성의 적색 편이를 검증하는 복잡한 과정을 거쳐 새로운 허블 상수를 구했습니다. 

 이번 관측은 암흑에너지와 암흑물질이 우주의 95%이상이라는 사실을 다시 한번 확인시켰습니다. 우주를 가속 팽창시키는 힘인 암흑에너지의 정체는 아직도 수수께끼입니다. 분명한 것은 그 힘이 우주에 존재하는 모든 물질의 중력보다 훨씬 강해서 우주가 더 빠른 속도로 가속 팽창을 하고 있다는 것입니다. 

 이번 관측 데이터는 역사상 가장 정확한 관측 데이터라고 할 수 있지만, 아직 완전한 데이터가 얻어진 것은 아닙니다. 미래에 더 정확한 망원경이 등장한다면 더 정확한 관측이 가능할 것이기 때문입니다. 더 정확한 팽창 속도는 물론 우주의 진화와 암흑 에너지의 정체를 밝히기 위한 연구는 앞으로 계속 진행될 것입니다. 

 참고 

  http://www.nasa.gov/feature/goddard/2016/nasa-s-hubble-finds-universe-is-expanding-faster-than-expected