기본 콘텐츠로 건너뛰기

우주 이야기 1496 - 빅뱅 후 38만 년 후 우주의 모습을 가장 세밀하게 들여다보다

 


(Research by the Atacama Cosmology Telescope collaboration has led to the clearest and most precise images yet of the universe's infancy, the cosmic microwave background radiation that was visible only 380,000 years after the Big Bang. This new sky map has put the standard model of cosmology through a rigorous new set of tests and show it to be remarkably robust. The new images of the early universe, which show both the intensity and polarization of the earliest light with unprecedented clarity, reveal the formation of ancient, consolidating clouds of hydrogen and helium that later developed into the first galaxies and stars. This piece of the new sky map that shows the vibration directions (or polarization) of the radiation. The zoom-in on the right is 10 degrees high. Polarized light vibrates in a particular direction; blue shows where the surrounding light's vibration directions are angled towards it, like spokes on a bicycle; orange shows places where the vibration directions circle around it. This new information reveals the motion of the ancient gases in the universe when it was less than half a million years old, pulled by the force of gravity in the first step towards forming galaxies. The red band comes from our closer-by Milky Way. Credit: ACT Collaboration; ESA/Planck Collaboration)




(Research by the Atacama Cosmology Telescope collaboration has led to the clearest and most precise images yet of the universe's infancy, the cosmic microwave background radiation that was visible only 380,000 years after the Big Bang. This new sky map has put the standard model of cosmology through a rigorous new set of tests and show it to be remarkably robust. The new images of the early universe, which show both the intensity and polarization of the earliest light with unprecedented clarity, reveal the formation of ancient, consolidating clouds of hydrogen and helium that later developed into the first galaxies and stars. A new image of the cosmic microwave background radiation, adding high definition from the Atacama Cosmology Telescope to an earlier image from the Planck satellite. The zoom-in is 10 degrees across, or twenty times the Moon's width seen from Earth, and shows a tiny portion of the new half-sky image. Orange and blue show more or less intense radiation, revealing features in the density of the universe when it was less than half a million years old - a time before any galaxies had formed. The image includes closer-by objects: the red band on the right is the Milky Way, and the red dots are galaxies containing vast black holes, the blue dots are huge galaxy clusters, and the spiral Sculptor Galaxy is visible towards the bottom. Credit: ACT Collaboration; ESA/Planck Collaboration)




(Research by the Atacama Cosmology Telescope collaboration has led to the clearest and most precise images yet of the universe's infancy, the cosmic microwave background radiation that was visible only 380,000 years after the Big Bang. This new sky map has put the standard model of cosmology through a rigorous new set of tests and show it to be remarkably robust. The new images of the early universe, which show both the intensity and polarization of the earliest light with unprecedented clarity, reveal the formation of ancient, consolidating clouds of hydrogen and helium that later developed into the first galaxies and stars. Credit: Debra Kellner)

과학자들에 갖 태어난 신생아 시기 우주의 가장 선명한 이미지를 얻었습니다. 칠레 안데스 산맥에 있는 아타칸타 사막에 건설된 아타칸타 우주론 망원경 Atacama Cosmology Telescope (ACT)이 빅뱅 직후 38만년 시기 확인한 우주 배경 복사가 바로 그것입니다.

38만년 전까지 우주는 고온의 플라스마 상태라서 빛에 직진할 수 없었습니다. 따라서 우주가 뿌옇게 흐려진 상태였는데, 우주가 팽창하면서 온도가 3000K 정도로 떨어지면서 원자핵과 전자의 결합이 일어나고 최초의 원자가 생겨나면서 빛이 직진할 수 있게 됐습니다. 이때 흑체복사에 의해 빛이 방출됐는데, 이것이 우주 배경 복사 (cosmic microwave background (CMB)) 입니다.

우주 배경 복사는 1964년 처음 알려졌지만, 사실 우리가 사용하는 라디오나 TV 수신 안테나에도 잡음으로 잡혔지만 몰랐던 것입니다. 우주 배경 복사는 우주의 팽창에 따라 2.7K로 온도가 낮아졌지만, 우주 모든 방향에서 관측이 가능합니다.

우주 배경 복사에는 미세한 물질 분포의 차이가 존재하는데, 그 차이는 10만 분의 1 수준에 불과합니다. 하지만 이 차이가 결국 중력의 차이로 작용해 점점 더 많은 물질들을 뭉치게 하고 우리가 아는 은하와 은하단을 탄생시켰습니다. 과학자들은 이 과정을 정확히 알기 위해 매우 세밀한 우주 배경 복사 관측을 시도했습니다.

ACT는 10년 전 가장 상세한 우주 배경 복사 지도를 만들었던 플랑크 우주 망원경보다 5배나 높은 해상도를 지닌 차세대 관측 장비로 이번에 공개한 지도를 통해 과학자들은 우주의 나이를 0.1%의 오차 범위에서 138억 년이라고 자신 있게 말할 수 있게 됐습니다.

또 다른 중요한 성과는 현재의 주도적인 우주론이 맞다는 점을 다시 한번 확인시킨 것입니다. ACT의 배경 복사 지도는 과학자들이 옳다고 생각하는 우주론과 부합한 결과를 보여줬습니다.

ACT의 관측 결과를 토대로 보면 관측 가능한 우주의 지름은 거의 500억 광년에 이르는 것으로 보입니다. 관측 가능한 우주 (observable universe)는 빛이 지구까지 도달할 수 있는 범위 안의 우주로 그 너머에는 우주의 가속 팽창에 따라 현재 광속보다 더 빠른 속도로 멀어지는 우주가 있습니다.

관측 가능한 우주 안에는 태양 질량의 1900 제타 (10의 21승)배에 해당하는 물질과 에너지가 있습니다. 이는 1.9조 x 1조 개의 태양과 같는 수준입니다. 하지만 별과 은하를 이루는 일반적인 물질은 사실 100제타 정도이며 아직도 정체를 모르는 암흑물질이 500제타, 그리고 1300제타에 달하는 암흑 에너지로 되어 있습니다.

과학이 발달한 현재에도 우리가 아는 부분은 이렇게 극히 일부에 불과하기 때문에 과학자들은 진실을 밝히기 위해 계속 노력하고 있습니. 그리고 그 노력이 지금처럼 하나씩 결실을 맺게 될 것입니다.

참고

https://phys.org/news/2025-03-clearest-images-year-universe-reveal.html

Latest ACT DR6 Papers:

댓글

이 블로그의 인기 게시물

세상에서 가장 큰 벌

( Wallace's giant bee, the largest known bee species in the world, is four times larger than a European honeybee(Credit: Clay Bolt) ) (Photographer Clay Bolt snaps some of the first-ever shots of Wallace's giant bee in the wild(Credit: Simon Robson)  월리스의 거대 벌 (Wallace’s giant bee)로 알려진 Megachile pluto는 매우 거대한 인도네시아 벌로 세상에서 가장 거대한 말벌과도 경쟁할 수 있는 크기를 지니고 있습니다. 암컷의 경우 몸길이 3.8cm, 날개너비 6.35cm으로 알려진 벌 가운데 가장 거대하지만 수컷의 경우 이보다 작아서 몸길이가 2.3cm 정도입니다. 아무튼 일반 꿀벌의 4배가 넘는 몸길이를 지닌 거대 벌이라고 할 수 있습니다.   메가칠레는 1981년 몇 개의 표본이 발견된 이후 지금까지 추가 발견이 되지 않아 멸종되었다고 보는 과학자들도 있었습니다. 2018년에 eBay에 표본이 나왔지만, 언제 잡힌 것인지는 알 수 없었습니다. 사실 이 벌은 1858년 처음 발견된 이후 1981년에야 다시 발견되었을 만큼 찾기 어려운 희귀종입니다. 그런데 시드니 대학과 국제 야생 동물 보호 협회 (Global Wildlife Conservation)의 연구팀이 오랜 수색 끝에 2019년 인도네시아의 오지에서 메가칠레 암컷을 야생 상태에서 발견하는데 성공했습니다.   메가칠레 암컷은 특이하게도 살아있는 흰개미 둥지가 있는 나무에 둥지를 만들고 살아갑니다. 이들의 거대한 턱은 나무의 수지를 모아 둥지를 짓는데 유리합니다. 하지만 워낙 희귀종이라 이들의 생태에 대해서는 거의 알려진 바가 없습니다.  (동영상)...

몸에 철이 많으면 조기 사망 위험도가 높다?

 철분은 인체에 반드시 필요한 미량 원소입니다. 헤모글로빈에 필수적인 물질이기 때문에 철분 부족은 흔히 빈혈을 부르며 반대로 피를 자꾸 잃는 경우에는 철분 부족 현상이 발생합니다. 하지만 철분 수치가 높다는 것은 반드시 좋은 의미는 아닙니다. 모든 일에는 적당한 수준이 있게 마련이고 철 역시 너무 많으면 여러 가지 질병을 일으킬 수 있습니다. 철 대사에 문제가 생겨 철이 과다하게 축적되는 혈색소증 ( haemochromatosis ) 같은 드문 경우가 아니라도 과도한 철분 섭취나 수혈로 인한 철분 과잉은 건강에 문제를 일으킬 수 있습니다. 하지만 높은 철 농도가 수명에 미치는 영향에 대해서는 잘 알려지지 않았습니다.   하버드 대학의 이야스 다글라스( Iyas Daghlas )와 임페리얼 칼리지 런던의 데펜더 길 ( Dipender Gill )은 체내 철 함유량에 영향을 미치는 유전적 변이와 수명의 관계를 조사했습니다. 연구팀은 48972명의 유전 정보와 혈중 철분 농도, 그리고 기대 수명의 60/90%에서 생존 확률을 조사했습니다. 그 결과 유전자로 예측한 혈중 철분 농도가 증가할수록 오래 생존할 가능성이 낮은 것으로 나타났습니다. 이것이 유전자 자체 때문인지 아니면 높은 혈중/체내 철 농도 때문인지는 명확하지 않지만, 높은 혈중 철 농도가 꼭 좋은 뜻이 아니라는 것을 시사하는 결과입니다.   연구팀은 이 데이터를 근거로 건강한 사람이 영양제나 종합 비타민제를 통해 과도한 철분을 섭취할 이유는 없다고 주장했습니다. 어쩌면 높은 철 농도가 조기 사망 위험도를 높일지도 모르기 때문입니다. 그러나 임산부나 빈혈 환자 등 진짜 철분이 필요한 사람들까지 철분 섭취를 꺼릴 필요가 없다는 점도 강조했습니다. 연구 내용은 정상보다 높은 혈중 철농도가 오래 유지되는 경우를 가정한 것으로 본래 철분 부족이 있는 사람을 대상으로 한 것이 아니기 때문입니다. 낮은 철분 농도와 빈혈이 건강에 미치는 악영향은 이미 잘 알려져 있기 때문에 철...

사막에서 식물을 재배하는 온실 Ecodome

 지구 기후가 변해가면서 일부 지역에서는 비가 더 많이 내리지만 반대로 비가 적게 내리는 지역도 생기고 있습니다. 일부 아프리카 개도국에서는 이에 더해서 인구 증가로 인해 식량과 물이 모두 크게 부족한 현상이 지속되고 있습니다. 이를 해결하기 위한 여러 가지 아이디어들이 나오고 있는데, 그 중 하나가 사막 온실입니다.   사막에 온실을 건설한다는 아이디어는 이상해 보이지만, 실제로는 다양한 사막 온실이 식물재배를 위해서 시도되고 있습니다. 사막 온실의 아이디어는 낮과 밤의 일교차가 큰 사막 환경에서 작물을 재배함과 동시에 물이 증발해서 사라지는 것을 막는데 그 중요한 이유가 있습니다.   사막화가 진행 중인 에티오피아의 곤다르 대학( University of Gondar's Faculty of Agriculture )의 연구자들은 사막 온실과 이슬을 모으는 장치를 결합한 독특한 사막 온실을 공개했습니다. 이들은 이를 에코돔( Ecodome )이라고 명명했는데, 아직 프로토타입을 건설한 것은 아니지만 그 컨셉을 공개하고 개발에 착수했다고 합니다.   원리는 간단합니다. 사막에 건설된 온실안에서 작물을 키움니다. 이 작물은 광합성을 하면서 수증기를 밖으로 내보네게 되지만, 온실 때문에 이 수증기를 달아나지 못하고 갖히게 됩니다. 밤이 되면 이 수증기는 다시 응결됩니다. 그리고 동시에 에코돔의 가장 위에 있는 부분이 열리면서 여기로 찬 공기가 들어와 외부 공기에 있는 수증기가 응결되어 에코돔 내부로 들어옵니다. 그렇게 얻은 물은 식수는 물론 식물 재배 모두에 사용 가능합니다.  (에코돔의 컨셉.  출처 : Roots Up)   (동영상)   이 컨셉은 마치 사막 온실과 이슬을 모으는 담수 장치를 합쳐놓은 것이라고 말할 수 있습니다. 물론 실제로도 잘 작동할지는 직접 테스트를 해봐야 알 수...