우주는 우리가 생각한 것보다 빠르게 팽창하고 있다, 허블 데이터가 시사한다

NGC 3972 및 NGC 1015

연구원들은 지구에서 각각 6,500만 광년과 1억 1,800만 광년 떨어져 있는 NGC 3972(왼쪽)와 NGC 1015(오른쪽)를 포함한 19개의 은하를 분석했다. 둘 다 연구원들이 은하까지의 거리를 결정할 수 있도록 하는 세페이드 변광성(Cepheid variable)이라고 불리는 맥동하는 별을 가지고 있었습니다. (이미지 제공: A. Riess(STScl/JHU)/NASA/ESA)



최근 허블 우주 망원경이 발견한 바에 따르면 우주가 예상보다 훨씬 빠르게 팽창하고 있으며, 천문학자들은 그 이유를 이해하기 위해 물리학 규칙을 다시 작성해야 할 수도 있다고 말합니다.



과학자들은 우주의 팽창 속도를 정확하게 측정하기 위해 허블 우주 망원경을 사용합니다. 그러나 새로운 연구에 대한 관측은 빅뱅 이후 우주의 궤적을 기반으로 한 이전 예측과 일치하지 않습니다. 우주 망원경 과학 연구소(STScI)의 성명서 .

노벨상 수상자이자 이번 연구의 수석 연구원인 아담 리스(Adam Riess)는 성명에서 '커뮤니티는 이러한 불일치의 의미를 이해하는 데 정말로 고심하고 있다'고 말했다. Riess는 STScI의 천문학자이자 존스 홉킨스 대학의 교수입니다. [ 확장하는 우주: 나이, 역사 및 기타 사실 ]



허블 우주 망원경은 밝기가 다른 유형의 별을 조사하여 다른 은하까지의 거리를 측정합니다. 라고 불리는 이 별들은 세페이드 변수 , 연구원이 거리를 판단할 수 있도록 예측 가능한 방식으로 밝게 하거나 어둡게 합니다. 이 데이터는 허블 상수로 알려진 우주의 팽창 속도를 측정하는 데 사용됩니다.

새로운 발견은 우리 은하에 있는 8개의 세페이드 변광성이 이전에 분석된 이 종류의 별보다 최대 10배 더 멀리 떨어져 있음을 보여줍니다. 그 세페이드는 지구에서 6,000~12,000광년 거리에 있기 때문에 다른 것들보다 측정하기가 더 어렵습니다. 이 거리를 처리하기 위해 연구원들은 허블 우주 망원경이 분당 1,000번의 속도로 별의 위치를 ​​주기적으로 측정할 수 있는 새로운 스캐닝 기술을 개발하여 별의 실제 밝기와 거리의 정확도를 높였습니다. .

연구원들은 우주를 측정했습니다

연구자들은 세페이드 변광이라고 하는 아주 먼 별들까지의 거리를 계산하여 우주의 팽창을 측정했습니다. 새로 측정된 8개의 세페이드는 이전에 연구된 것보다 10배 더 멀리 떨어져 있습니다. 그런 다음 연구자들은 그 별들의 밝기를 같은 은하에 있는 초신성의 밝기와 비교하고 더 멀리 있는 초신성의 밝기와 비교했습니다.(이미지 제공: A. Field(STScl)/A. Riess(STScl/JHU)/NASA/ESA)

연구원들은 그들의 발견을 유럽 우주국(ESA)의 플랑크 위성의 초기 데이터와 비교했습니다. 4년 동안의 임무 동안 플랑크 위성은 빅뱅의 남은 방사선을 매핑했습니다. 우주 전자 레인지 배경 . 플랑크 데이터는 메가파섹당 초당 67~69km 사이의 허블 상수를 나타냅니다. (메가파섹은 약 3백만 광년입니다.)

하지만, 플랑크 데이터 성명에 따르면 우주가 메가파섹당 초당 73km의 속도로 팽창하고 있는 것으로 추정되는 새로운 허블 측정값보다 약 9% 낮은 상수를 제공하므로 은하가 예상보다 빠르게 움직이고 있음을 시사합니다.

'두 결과 모두 여러 가지 방법으로 테스트되었으므로 관련 없는 일련의 실수를 제외하면 이것이 버그가 아니라 우주의 한 기능일 가능성이 점점 더 커지고 있습니다.'라고 Riess가 말했습니다.

불일치에 대한 한 가지 가능한 설명은 우주를 가속시키는 것으로 알려진 신비한 힘인 암흑 에너지가 은하들을 더 큰 강도로 더 멀리 밀어내고 있다는 것입니다. 이 경우 우주의 가속도는 일정한 값을 갖지 않고 시간에 따라 변할 수 있다.

또한 우주 물질의 80%를 차지하는 파악하기 어려운 암흑 물질이 가시 물질이나 방사선과 생각했던 것보다 더 강하게 상호 작용할 가능성이 있다고 연구자들은 말했습니다.

또 다른 가능한 설명은 빛의 속도에 가깝게 이동하고 중력에 의해서만 영향을 받는 새로운 종류의 아원자 입자를 포함합니다. 연구원들은 초고속 입자를 멸균 중성미자라고 명명했으며, 이 입자를 총칭하여 암흑 방사선이라고 합니다. 천체물리학 저널 .

STScI 관계자는 성명에서 '이러한 시나리오 중 어느 것이든 초기 우주의 내용을 변경하여 이론적 모델의 불일치를 초래할 것'이라고 말했습니다. '이러한 불일치는 젊은 우주의 관찰에서 추론된 허블 상수에 대한 잘못된 값을 초래할 것입니다. 그러면 이 값은 허블 관측에서 파생된 숫자와 일치하지 않을 것입니다.'

팀은 허블 우주 망원경과 ESA의 가이아 우주 관측소의 데이터를 사용하여 별의 정확한 위치와 거리를 측정하고 우주의 팽창 속도에 대한 추정치를 더욱 개선할 계획입니다.

사만다 매튜슨 팔로우 @Sam_Ashley13 . 팔로우 @Spacedotcom , 페이스북 그리고 구글+ . 에 대한 원본 기사 스페이스닷컴 .