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우주 빅뱅ㆍ급팽창 이론 증거 발견

이론으로만 존재했을 뿐 뚜렷한 증거가 없던 우주 탄생 이론들, 빅뱅 이론과 급팽창 이론을 뒷받침할 핵심 증거가 발견되었습니다. 하버드-스미스소니언 연구팀이 발견한 이 중력파의 흔적은 앞으로 미지의 에너지 '중력'과 별들과 우주의 깊숙한 내부를 들여다보는 데 큰 도움이 될 전망입니다.

by NASA/WMAP Science Team, NASA

우주 '빅뱅 후 급팽창' 이론 뒷받침 증거 찾아

138억 년 전 우주는 한 점에서 폭발하듯 커져 생겨났다는 빅뱅(대폭발) 이론과 그 후 우주는 급속도로 팽창했기 때문에 현재의 균일한 우주의 모습으로 나타난다고 주장하는 급팽창(인플레이션) 이론을 뒷받침할 핵심 증거가 처음 발견됐습니다. 과학계에서는 금세기 가장 중요한 발견 중 하나라고 평가합니다.

미국 하버드-스미스소니언 천체물리센터는 17일(현지시간) 이 같은 연구 결과를 인터넷 생중계로 발표했습니다. 이들은 남극에 설치한 전파망원경 시설 '바이셉(BICEP)2'로 우주 탄생을 뒷받침할 중력파 'B-모드 패턴'을 찾았습니다. 중력파란 연못에 돌을 던지면 물결이 일듯이 어떤 질량이 움직일 때도 시공간에 일정한 파동이 생긴다는 개념입니다. 과학자들은 우주가 급팽창했다면 우주에 이 파동의 흔적이 있으리라 추측해왔습니다. 연구팀은 우주에 배경처럼 퍼져있는 전파인 우주배경복사에서 특정 편광 패턴(원형 패턴)을 발견했는데, 이 패턴은 중력파로 인해 생깁니다. 즉, 중력파의 흔적을 찾은 것이죠.

앞으로 후속 연구를 통해 이번 발견이 중력파라고 최종 확인되면 우주 빅뱅의 발생 지점과 시간, 속도 등을 알아낼 수 있습니다. 한편, BBC 등 해외 언론은 "노벨상 수상이 유력하다"고 전망합니다.

'중력파'의 시작과 우주배경복사

일반 상대성 이론과 중력파의 발견
아인슈타인은 '일반상대성이론'에서 질량 주변의 시공간은 휘어져 있어 폭발이나 충돌 같은 질량의 급속한 변화는 시공간을 흔들며 일정한 파동의 형태로 나타날 것으로 파악했습니다. 그 전파가 중력파입니다. 우주 탄생 이론인 빅뱅, 급팽창 이론과 우주배경복사 개념은 여기에서 발전된 것이라 중력파의 측정은 이들 이론 전체를 뒷받침할 수 있습니다.

중력파를 찾기 위한 연구는 끊임없이 진행되어왔습니다. 중력파는 아주 넓게 퍼져있는 만큼 미약한 파동이라 측정이 어렵다고 알려졌습니다. 중력파 측정에는 물론 우주배경복사의 편광을 관찰하는 방법도 있지만, LIGO, LISA, 이중 '펄사' 관측과 같은 다른 방법들도 있습니다. 이번 연구는 편광 패턴을 분석해 급팽창이 대폭발 직후 10의 -37승 동안 10의 16승 기가 전자볼트(GeV)만큼 커졌음을 증명한 것인데요. 그렇지만 앞으로 다른 측정 방법들의 연구는 계속될 것으로 보입니다.

우주배경복사
우주가 팽창하면서 발생한 열은 매우 높았으나 우주 전체에 그 온도에 해당하는 빛으로 퍼지며 점차 식어 현재 -270℃(절대 온도 2.7k)로 균일하게 우주 전체를 메우고 있는 전파입니다. '태초의 빛'이라고도 합니다.

우주 '빅뱅 후 급팽창' 이론 뒷받침 증거 찾아

138억 년 전 우주는 한 점에서 폭발하듯 커져 생겨났다는 빅뱅(대폭발) 이론과 그 후 우주는 급속도로 팽창했기 때문에 현재의 균일한 우주의 모습으로 나타난다고 주장하는 급팽창(인플레이션) 이론을 뒷받침할 핵심 증거가 처음 발견됐습니다. 과학계에서는 금세기 가장 중요한 발견 중 하나라고 평가합니다.

미국 하버드-스미스소니언 천체물리센터는 17일(현지시간) 이 같은 연구 결과를 인터넷 생중계로 발표했습니다. 이들은 남극에 설치한 전파망원경 시설 '바이셉(BICEP)2'로 우주 탄생을 뒷받침할 중력파 'B-모드 패턴'을 찾았습니다. 중력파란 연못에 돌을 던지면 물결이 일듯이 어떤 질량이 움직일 때도 시공간에 일정한 파동이 생긴다는 개념입니다. 과학자들은 우주가 급팽창했다면 우주에 이 파동의 흔적이 있으리라 추측해왔습니다. 연구팀은 우주에 배경처럼 퍼져있는 전파인 우주배경복사에서 특정 편광 패턴(원형 패턴)을 발견했는데, 이 패턴은 중력파로 인해 생깁니다. 즉, 중력파의 흔적을 찾은 것이죠.

앞으로 후속 연구를 통해 이번 발견이 중력파라고 최종 확인되면 우주 빅뱅의 발생 지점과 시간, 속도 등을 알아낼 수 있습니다. 한편, BBC 등 해외 언론은 "노벨상 수상이 유력하다"고 전망합니다.