현대 우주론의 비틀거림 : 천문학-우주 [한국창조과학회 자료실]

미디어위원회

2025-06-23

현대 우주론의 비틀거림

(Modern Cosmology Staggers)

David F. Coppedge

이전의 연구 결과들이 우주론자들을 당황시켰다면, 이번 연구 결과는 결정적인 타격을 가할 수도 있다.

25년 동안 우리는 "조기 성숙(early maturity)"이라는 주제, 즉 완전히 발달된 천체가 생각보다 일찍 출현한다는 발견들을 조사해왔다. 빅뱅 우주론(big bang cosmology)의 비밀을 밝히기 위해 오랫동안 계획되었던 제임스웹 우주망원경(James Webb Space Telescope, JWST)은 오히려 세속 천문학자들에게 슬픔을 안겨주고 있었고(2025. 1. 23. 참조), 이제 대대적인 수정이 필요하다는 우려를 낳고 있다. 최근 뉴스는 마치 자동차가 완전히 망가져서 정비사의 수리가 불가능하다고 말하는 것처럼 들린다.

우주 매핑 : 가장 큰 우주 지도 발표(Univ of California Santa Barbara, 2025. 6. 5). 현실을 밝히는 데에는 빅데이터 세트만 한 것이 없다. 이 데이터 세트의 실체는 우주론자들이 예상했던 것과는 달랐다. 2004년 허블 울트라 딥 필드(Hubble Ultra Deep Field)를 기억하는가? 우주의 아주 작은 점 안에 1만 개의 은하가 보이는 이 지도는 엄청난 뉴스였다. 하지만 그 놀라운 이미지를 일반 종이에 인쇄할 수 있었다면, 이제 최신 지도는 약 3.8m x 3.8m 크기의 벽면을 가득 채울 것이다. 이 역대 최대 규모의 우주 지도는 무엇을 보여주는 것일까? Science Daily(2025. 6. 7) 지의 헤드라인은 "예상보다 10배 더 많은 초기 은하들이 보인다" 라고 단언하고 있었다.

다국적 과학 협력 단체인 COSMOS는 목요일, 오픈 사이언스의 이름으로 가장 큰 우주 지도의 데이터를 공개했다. 제임스웹 우주망원경(JWST)이 수집한 데이터를 기반으로 하는 COSMOS-Web 필드(COSMOS-Web field)라는 이름의 이 프로젝트는 거의 모든 우주 시기에 걸쳐 약 80만 개의 은하들에 대한 모든 이미지와 카탈로그로 구성되어 있다. 이 프로젝트는 초기 우주에 대한 기존의 개념에 도전장을 내밀고 있었다.

UCSB 대학 보도자료에서 "COSMOS-Web 필드 중심에서 COSMOS-Web과 허블 울트라 딥 필드를 전체 크기로 비교한 애니메이션 확대"를 시청해보라.

새로운 지도가 유아 우주(infant universe)에 대한 기존 개념에 도전하는 이유는 무엇일까? 지도가 만들어지기 전, 천문학자들은 초기 은하가 "매우 드물 것"이라고 추정했지만, 실제로는 그렇지 않았다. UCSB 대학의 물리학 교수인 케이틀린 케이시(Caitlin Casey)는 초기 은하가 드물 것으로 여겨졌던 이유에 대해 다음과 같이 설명했다.

"빅뱅이 일어나고, 중력 붕괴와 형성, 그리고 별들이 생성되기에는 시간이 걸리는 것이 이치에 맞는다... 이와 관련된 시간 틀이 있다." 케이시는 설명했다. "그리고 놀라운 것은 JWST를 통해 이렇게 엄청난 거리에서 예상보다 약 10배 더 많은 은하들이 관측되었다는 것이다. 허블 우주망원경으로 볼 수 없었던 초대질량 블랙홀(supermassive black holes)도 관측되었다." 케이시는 또한 "단순히 더 많은 은하들이 관측되는 것뿐만 아니라, 다양한 유형의 은하들과 블랙홀이 관측되고 있다"고 덧붙였다.

JWST이 작동된 이후, 우리는 ’이 JWST 데이터 세트가 우주론 모델을 붕괴시키는 것일까?'라는 의문을 품어 왔다. 왜냐하면 우주가 너무 일찍, 너무 많은 빛을 만들어냈기 때문이다 : 약 4억 년 만에 태양 질량의 약 10억 배에 달하는 어떤 것이 형성될 수 있었다. 우리는 어떻게 그러한 일이 일어날 수 있었는지 알지 못한다.

천문학자들이 빅뱅 이후 가장 강력한 우주 폭발을 발견했다.(Space.com, 2025. 6. 5). 빅뱅 우주론의 문제는 예상보다 훨씬 더 강력한 에너지를 가진 것으로 보이는 개별 천체까지 확대되고 있었다. 새로운 천체들은 "빅뱅 이후 가장 강력한 우주 폭발"이라고 불리고 있었다.

이처럼 엄청나게 강력한 폭발은 태양 질량의 최소 세 배에 달하는 별들이 초대질량 블랙홀에 의해 파괴될 때 발생한다. 이러한 현상은 이전에도 목격되었지만, 천문학자들은 최근 발견된 일부 현상은 ‘극단 핵 과도현상(extreme nuclear transients, ENTs)’이라는 새로운 현상으로 분류될 만큼 강력하다고 말한다.

ENTs는 이전에 알려진 ‘조석 파괴 현상(tidal disruption events, TDE)’보다 훨씬 오래 지속된다. 기사가 지적하고 있듯이, 이 새로운 현상은 천문학자들이 빅뱅 이론을 (아직은) 포기하도록 만들지는 않겠지만, 이러한 "우주에서 알려진 가장 강력한 폭발"은 어떻게든 표준 모델에 통합되어야 할 것이다. 하와이 대학의 제이슨 힝클(Jason Hinkle)은 다음과 같이 말했다.

하지만 조석 파괴 현상은 일반적으로 몇 시간밖에 지속되지 않는다. 힝클과 다른 연구자들이 연구한 사건들은 훨씬 더 오래 지속되는 것으로 나타났다. 힝클은 보도자료에서 "ENTs는 일반적인 조석 파괴 사건보다 훨씬 밝을 뿐만 아니라, 수년 동안 빛을 유지하며, 알려진 가장 밝은 초신성 폭발의 에너지 출력보다 훨씬 더 크다"라고 말했다.

한 특별한 ENTs는 가장 밝은 초신성보다 25배 더 밝으며, "100개의 태양이 평생(약 100억 년으로 추정) 동안 방출하는 에너지보다 더 많은 양"을 방출한다고 그는 말했다. 이 발견은 2025년 6월 4일 Science Advances 지에 발표되었다.

베라 C. 루빈 천문대가 천문학을 완전히 뒤엎으려고 하고 있다.(New Scientist, 2025. 6. 13) 앞으로 더 큰 변화가 예상된다. "3일마다 남쪽 밤하늘 전체를 관측할 수 있는 능력을 갖춘 거대한 베라 C. 루빈 천문대의 관측 능력은 암흑물질(dark matter)부터 제9행성(Planet Nine, 태양계 바깥쪽에 있을 것으로 추정되는 거대 행성)까지 우주의 미스터리를 풀지도 모른다." 첫 번째 이미지는 6월 23일 촬영될 예정이다.

'우주의 기적!' 제임스웹 우주망원경, 역사상 가장 초기(빅뱅 후 불과 2억8천만 년)의 은하 발견(Space.com, 2025. 5. 30). 우주 지도 발표에 앞서, Space.com의 로버트 리(Robert Lea)는 또 다시 기록을 경신하고 있는, "모든 초기 은하의 어머니"라고 불리는 MoM z14에 대해 기사를 쓰고 있었다.

제임스웹 우주망원경(JWST)은 많은 면에서 탁월하지만, 인류 역사상 다른 어떤 과학 기구보다 뛰어난 두 가지가 있다. 초기 은하들을 발견하고 계속해서 자신의 기록을 경신하고 있다!

이제 100억 달러 규모의 NASA 우주망원경(JWST)이 다시 한번 두 가지 일을 해냈다. 빅뱅 후 불과 2억8천만 년 만에 존재했던 은하를 감지한 것이다. 이 연구를 진행한 팀은 이를 "우주의 기적(cosmic miracle)"이라고 불렀다.

이 초기 은하는 모든 은하들 중 가장 높은 적색편이(z = 14.44)를 보였다. 이는 2025. 3. 25일 본지에 보고된 JADES-GS-z14 은하의 기록을 경신한 것이다. 표준 시간 틀에 따르면, MoM z14는 빅뱅 이후 2억8천만 년 후에 존재하는 은하이다.

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과학은 기적을 다루어서는 안 된다. 그러나 피네글의 법칙(Finagle’s Law)은 과학자들이 등 뒤에서 행운을 빌도록 허용한다. 법칙의 6항은 이렇다 : "기적을 믿지 말고, 기적에 의지하라".

칼 세이건(Carl Sagan)의 옛 우주론은 빅뱅 이론을 견고한 과학으로 포장했다. 그에게 우주는 현재, 과거, 그리고 미래의 모든 것이었다. 세이건은 빅뱅, 무신론, 다윈의 진화론을 옹호하며, 이를 견고한 사실로 취급했고, "종교"를 반과학으로 조롱했다. 그는 우리 은하계에만 백만 개의 고도 문명이 존재할 수 있다고 믿었다.

그의 "관념에 도전하는" 새로운 우주 지도에 대한 이야기를 그가 듣는다면, 어떤 표정을 지을까?

신이 없는 철학은 나를 무의미하게 만드네

우리의 기원은 먼지요, 우주이네.

존재하고, 존재했던, 그리고 영원히 존재할 모든 것들.

빅뱅에서 원시 수프까지,

어둡고, 낡아가는, 열 죽음으로

무신론적 철학, 그것은 나를 차갑게 만드네.

당신도 알고 있듯이, 다른 개념이 있다. "태초에 하나님이 천지를 창조하시니라… 또 별들을 만드시고" 오호, 하지만 그건 안 된다. 기적이 필요한 것 아닌가!

형제여, 기적을 선택해 보게.

신 없는 철학, 사랑할 신도 없지.

지구를 설계한 설계자도 없지.

빅뱅에서 원시 수프까지,