우주는 어떻게 생겼을까? 끝이 없는 평면일까 반복되는 곡선일까

 

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우리가 알고 있는 우주의 모양이 뒤바뀔 수 있는 새로운 학설이 발표되었습니다.

최근에 발표된 새로운 연구에 따르면, 우주는 평평한게 아니라 거대한 풍선처럼 구부러져 있을지도 모른다는 겁니다.

네이처 천문학(Nature Astronomy,11월 4일자)지에 게재된 논문에 따르면 "우주 마이크로파 배경"을 통해 얻은 데이터를 분석해 본 결과 우주는 기존에 우리가 알고 있던 우주 모양과 전혀 다른 모양이었다고 합니다.

 

 

만약 정말로 우주가 풍선처럼 부풀어져 있다면, 아마도 완만하게 부풀어져 있는 형태일 겁니다.

그래야만 우리 태양계를 비롯해 우주의 모든 천체들이 이동할 때 문제가 생기지 않죠.

하지만 우주 저 멀리 아주 깊은 곳으로 이동한다면 얘기가 달라지는데요.

만약 우리가 우주선을 타고 우주의 끝으로 계속 나아가다보면 어느샌가 처음에 출발했던 지점으로 다시 돌아오게 되는 아주 기묘한 현상을 경험하게 될 겁니다.

이러한 우주의 형태를 가르켜 "닫힌 우주"라고 합니다.

이러한 개념 자체는 아주 오래전 부터 존재했었지만, 기존의 우주 이론에 모순이 발생된다는 문제 때문에 그다지 관심을 받지는 못했습니다.

실제로 과학자들의 많은 관심을 받았던 개념은, 어느 방향으로 이동하더라도 끝이 없는 우주인 "평탄(열린) 우주"의 개념이었죠.

 

이번 연구를 진행했던 연구팀에 따르면, 닫힌 우주와 평탄 우주의 차이는 침대 위에 깔려 있는 매트와 부푼 풍선과의 차이와 비슷하다고 합니다.

우주는 항상 팽창하고 있는데요, 만약 우주가 매트와 같은 형태(평탄 우주)로 팽창하게 되면 표면의 모든 지점들이 서로 일정하게 멀어지게 됩니다.

그러나 만약 우주가 풍선 모양으로 팽창하고 있다면, 표면의 각 지점들이 서로 멀어지고 있다는 점은 동일하더라도 각 지점들이 서로 멀어지는 형태는 더욱 복잡해지죠.

또한 평탄 우주에서 두 개의 빛이 나란히 평행을 이루어 이동한다면, 이 두 빛은 영원히 만날 수 없습니다.

그러나 닫힌 우주에서는 어느 순간 서로 만나게 되죠.

우리가 지금까지 알고 있었던 급팽창 우주론은 우주가 끝없이 팽창한다고 설명합니다.

이 모델에 따르면, 팽창하고 있는 우주를 빅뱅의 10의 -20제곱(0.0000000000000000000000001)초 이후의 지점까지 되돌려보면 무한히 작은(무한소) 점에서 순간적으로 폭발하여 팽창하는 순간을 볼 수 있습니다.

과학자들 대부분이 평탄 우주를 지지하고 있는 가장 주된 이유가 바로 이 때문이죠.

만약 우주가 평탄하지 않다면 과학계에서 아주 오래된 이러한 매커니즘이 부정되며, 과학자들은 처음부터 다시 시작해야 합니다.

최근에 발표된 새로운 연구에 따르면, 우주 마이크로파 배경에서 약간 이상한 점이 발견되었는데요.

참고로 우주 마이크로파 배경(CMB)은 우주가 탄생했을 때의 흔적이라고 과학자들은 생각하고 습니다.

이는 우주에서 관찰할 수 있는 것 중 가장 오래된 것이며, 우주 전체를 채우고 있죠.

그래서 우주 마이크로파 배경은 과학자들이 우주의 역사와 구성을 이해하는데 있어서 아주 중요한 요소라고 할 수 있습니다.

 

최근 과학자들이 우주 마이크로파 배경 데이터를 다시 분석해 본 결과, 지금까지 예상했던 것보다 우주 마이크로파 배경에서 중력 렌즈 현상이 훨씬 더 많이 발견되는데요.

이는 중력이 우주 마이크로파 배경이 뿜어내고 있는 마이크로파를 기존의 물리학으로 설명할 수 없는 수준으로 구부리고 있기 때문입니다.

연구팀은 예상치 못했던 중력 렌즈를 해명하기 위해 "A_lens"라는 매개 변수를 우주 형성 모델에 적용시켰습니다.

그리고 아래의 그림처럼 활처럼 구부러진 우주의 형태를 확인할 수 있었죠.

참고로 이 "A_lens" 변수는 아인슈타인의 상대성 이론에는 없는 매개 변수입니다.

그러나 이러한 견해는 아직 가설의 단계이며 과학계에서 완전히 받아들여진 것은 아닙니다.

과학계에서 완전히 인정받기에는 아직 데어터가 부족하기 때문이죠.

그리고 이러한 생각은 천문학자들의 입장에서는 쉽게 받아들일 수 없을 겁니다.

만약 풍선처럼 부풀어있는 모양이 우주의 진짜 모습이라면, 빅뱅 이론과 허블 상수 등 그동안 과학자들이 공들여 쌓아올린 우주 이론들에 많은 모순점들이 생기기 때문이죠.

 

연구팀은 이번의 연구 결과가 99%의 신뢰 수준이라고 말하고 있지만, 일단 우리는 앞으로의 새로운 연구 결과를 기다려봐야 할 것 같습니다.

만약 이러한 결과가 다른 연구팀에 의해서도 여러차례 입증된다면 우리의 과학 교과서는 다시 쓰여져야 할 겁니다.

 

 

https://youtu.be/qSDX6vwUaB4?si=mQwXw59ek9FJjI2A

 

 

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