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천문학

암흑물질 미스터리는 더 깊어지고 있다.

암흑물질 미스터리는 더 깊어지고 있다.

(Dark Matter Mystery Deepens)


   포츠머스(Portsmouth) 대학 천문학자들의 새로운 연구에 따르면, 우주상수(cosmological constant) 람다(λ)는 전혀 일정하지 않으며, 시간이 지남에 따라 역동적일 수 있다는 것이다. 이것은 암흑에너지(dark energy) 이론이 한때 생각했던 것처럼 우주상수를 설명하지 못한다는 것을 의미한다. 그들의 연구는 Nature Astronomy 지에 게재되었고[ii], Science Daily(2017. 10. 3) 지에 요약되었다.



허블이 그의 발견을 했던 윌슨 산의 100인치 망원경.(Courtesy Illustra Media).

100년 전에 앨버트 아인슈타인(Albert Einstein)에 의해 소개된 우주상수는, 우주의 '진공'에서 에너지 밀도의 값으로 정의된다. 1917년 아인슈타인은 그의 방정식에 람다(Lambda)를  추가하여, 당시에 ‘정적 우주(static universe)’로 여겨지는 것에서 수학이 작동되도록 했다. 1929년 허블의 발견에 따르면, 우주는 정적 우주 대신에, 지역 그룹(우리 은하수를 포함하는 은하 그룹)  바깥쪽의 모든 은하들이 바깥쪽으로 서로 멀어지고 있다는 ‘팽창 우주(expanding universe)’를 암시했다. 그 발견 이후, 아인슈타인은 그의 생애에서 가장 큰 실수였다고 말하며, 우주상수를 버렸다.

1929년에서 1990년대 초반까지, 대부분의 우주론자들은 우주의 팽창속도가 중력에 기인하여 느려지고 있다고 가정했다. 결국, 중력은 초기에 동적 평형상태에 있던 우주를 멈추게 하고, 수축되게 하여, 빅 크런치(big crunch, 대함몰)라 부르는 것을 일으킨다는 것이었다. 그리고 그것은 다시 또 다른 빅뱅으로 팽창할 것이라는 것이다. 이것이 오늘날 흔히 받아들여지고 있는 개념인 ‘진동 우주(oscillating universe)’라는 것이고, 팽창, 정지, 수축, 붕괴, 재팽창...의 사이클을 영원히 지속한다고 상상하고 있다. 영원한 우주를 주장하는 진동우주 모델은 우주가 시작을 갖고 있고, 따라서 창조주가 있음에 틀림없다는 유신론적 주장을 말살시켜 버렸다. 그러나 1990년대 들어서서, 암흑에너지의 발견은 진동우주론을 폐기시켰다. 이제 암흑에너지는 영원히 팽창을 가속화시키는(빅 크런치를 없애버린), 중력에 반대되는 힘으로 간주되고 있다. 이제 우주론자들은 우주의 시작이 있다는 개념에 다시 한 번 직면하게 되었고, 새로운 자연주의적 모델은 그것을 설명하도록 강요당하고 있는 것이다.

'암흑에너지'의 발견자들은 2011년에 노벨상을 수상했다. 초신성의 광도(적색편이에 의해서 그들의 거리를 가정하고)의 측정은 암흑에너지 이론을 가정할 때, 특히 중요했다.[iii] 한 논평가가 위에서 인용했던 기사에 코멘트를 했던 것처럼, 이들 중국 연구자들은 표준 우주상수가 오류였음을 밝혔다는 것이다. 세속적인 우주론자들에 따르면, 암흑에너지는 미스터리한 힘으로, 우주의 팽창뿐만 아니라, 우주의 가속 팽창에 관여하고 있는, 알려지지 않은 힘이다. 새로운 일치된 견해에 따르면, 암흑에너지는 궁극적으로 시공간 구조를 찢어버릴 것이라는 것이다. 그것은 처음의 상태로 결코 되돌아갈 수 없다.

암흑에너지는 현대 우주론 모델에서 유일하게 미스터리한 '알지 못하는(암흑)' 요소가 아니다. 왜냐하면 암흑물질(dark matter)도 있기 때문이다. 은하들의 회전 곡선에 관한 관측, 특히 우리 은하수의 회전 곡선 관측은 예상과 차이를 보였다. 끝 부분이 느려지기보다, 별들의 회전 속도는 가장자리에서도 상당히 일정하게 유지되고 있었다. 이 놀라운 결과는 성단 내의 은하들의 비정상적 움직임과 함께, 암흑물질 이론을 이끌어내었다. 이 천체들을 함께 붙잡기 위해서는, 미스터리하고, 알려지지 않은 물질이 많이 존재해야했다.[iv] 1998년경에 우주론자들은 또 다시 놀랐다. 그들은 초신성 광도의 관측과 조화될 수 없는 우주팽창의 어떤 특성을 발견했고, 그것을 설명하기 위해서 '암흑에너지'를 발명해냈다. 오늘날... 암흑에너지는 물리학에서 가장 심각한 문제로 남아 있다.'[v]


암흑에너지와 암흑물질 개념에 대한 한 미술가의 그림.

오늘날 우주론자들은 암흑물질과 암흑에너지가 우주의 96%를 구성하고 있다고 말한다. 단지 4%만이 우리가 발견할 수 있는 물질과 에너지라는 것이다. 실제의 나머지 부분은 미스터리하고, 알려지지 않은 것들이라는 것이다.

암흑에너지의 발명은 티모시 페리스(Timothy Ferris)가 한 말을 떠올리게 한다. ”전체 우주를 연구하는 우주론자들은 종종 오류를 범했지만, 잘 의심받지 않았었다.”[vi] 그는 덧붙였다. ”요즘에는 오류는 적지만, 의심은 엄청나게 커졌다.”[vii] 암흑에너지가 대표적인 예이다. 우주의 팽창속도가 증가하고 있다는 간접 측정이, 실제 팽창이 아닌 다른 것에 의해서 원인되었을 수도 있지 않을까? 그것을 이론화 할 수 있는 것은 무엇일까?[viii]. 사실, ”우주의 대부분은 잘 알지 못해서, 설명하기 어렵다.” 그리고 ”우주의 대부분은 수수께끼로(암흑으로) 남아있는 것이다.”[ix]

연구의 공동저자인 밥 니콜(Bob Nichol) 교수는 다음과 같이 덧붙였다. ”지난 세기 말에 그것들이 발견된 이래로, 암흑에너지는 수수께끼 속에 들어있는 수수께끼이다. 우리는 그 특성과 기원에 대해 좀 더 깊은 통찰력을 얻기에는 절망적이다.”[x] 마지막으로, 그는 덧붙였다. ”이 잃어버린 질량의 본질은 현대물리학에서 가장 오랫동안 해결되지 않은 문제 중 하나가 되었다.”[xi] 그리고 이것도 현대 진화론적 우주론에 존재하는 수많은 주요한 문제들 중 하나일 뿐이다.



과학은 그러한 물질들을 결코 설명할 수 없다. 성경은 우리가 볼 수 있는 것보다 더 많은 것이 보이지 않는다는 것을 암시하고 있다. ”만물이 그에게서 창조되되 하늘과 땅에서 보이는 것들과 보이지 않는 것들과...”(골로새서 1:16). 히브리서의 저자는 다음과 같이 말한다. ”믿음으로 모든 세계가 하나님의 말씀으로 지어진 줄을 우리가 아나니 보이는 것은 나타난 것으로 말미암아 된 것이 아니니라”(히브리서 11:3). 그리고 바울은 고린도후서에서 다음과 같이 말했다 : ”우리가 주목하는 것은 보이는 것이 아니요 보이지 않는 것이니 보이는 것은 잠깐이요 보이지 않는 것은 영원함이라”(고린도후서 4:18)

1) ”제 강의의 첫 번째 슬라이드는 인류가 지금까지 받았던 외계 신호를 그래프로 나타낸 것입니다.”
2) ”그리고 이 슬라이드는 우리가 지금까지 발견했던 외계생명체에 대한 모든 목록을 나타낸 것입니다” ”저것은 누가 했지?”
3) ”생명의 기원에 관해 입증된 것과 이것을 결합하면, 나타나는 슬라이드입니다.” ”포인터를 잘못 누른 것처럼 보이지만 말입니다.”
4) ”이 슬라이드는 암흑물질과 암흑에너지에 대해 알려진 것을 나타낸 슬라이드입니다. 그것은 무엇일까요? 혼동되나요? 이 슬라이드는 빅뱅 이전의 순간을 나타낸 슬라이드입니다.”
5) ”내 강의의 마지막 슬라이드는 과학이 흑과 백만이 아니라는 것을 설명하기 위해서 의도적으로 빈칸으로 남겨놓았습니다. 여러분들은 이 빈 여백을 채우기 위해서, 매우 자주 상상력을 동원해야할 필요가 있습니다.”

[i] Gong-Bo Zhao, et al., 2017. Astronomers reveal evidence of dynamical dark energy. Science Daily, October 3.
[ii] Zhao et al., 'Dynamical dark energy in light of the latest observations.” Nature Astronomy, 2017; 1 (9): 627
[iii] Freese, Katherine. 2014. The Cosmic Cocktail: Three Parts Dark Matter. Princeton, NJ: Princeton University Press. p. 11.
[iv] Freese, 2914. P. 11.
[v] Jaggard, Victoria. 2008. 'At Ten, Dark Energy ‘Most Profound Problem’ in Physics.” National Geographic News. May 16, 2008.
[vi] Ferris, Timothy. 2015. 'A First Glimpse of the Hidden Cosmos.” National Geographic, January 2015, pp. 108-123. p. 112
[vii] Ferris, 2015. P. 112.
[viii] Clegg, Brian. 2012. The Universe Inside of You. New York: MJF Books, p. 115
[ix] Freese, 2014, p. x.
[x] Quoted in Science Daily, October 3, 2017.
[xi] Freese, 2014, pp. x, 9.



번역 - 미디어위원회

링크 - https://crev.info/2017/10/dark-matter-mystery-deepens/ ,

출처 - CEH, 2017. 10. 4.

구분 - 4

옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=6705

참고 : 6654|6658|6596|6565|6502|6662|6427|6359|6130|6086|6014|5871|5370|5290|6005|6019|6046|6084|6101|6117|6139|6154|6155|6185|6219|6259|6262|6279|6281|6294|6301|6334|6339|6344|6348|6367|6375|6377|6395|6404|6428|6478|6498|6518|6577|6578|6601|6616|6631|6651|6656|6666|6667|6672|6538|6517|6509|6473|6460|6454|6412|6398|6368|6362|6357|6356|6343|6342|6298|6273|6267|6261|6231|6213|6202|6195|6194|6169|6140|6121|6068|6045|5993|5987|5982|5937|5929|5890|5865|5846|5833|5811|5798|5791|5777|5745|5696



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