‘우주 가속 팽창의 발견‘

우주의 끝을 찾아서
이강환 지음 / 현암사 / 2014년 4월

우리나라 천문학 전공자가 얘기해주는 우주 팽창의 발견과 여기에 더한 가속 팽창의 발견에 대한 이야기이다. 천문학계 내 다양한 역사적 사실이 상세히 설명되어 관심 있는 이들에게는 상당히 유익할 듯 싶다. 

현재 우리가 알고 있는 우주에 대한 모습은 상당히 기묘하고 여전히 신비에 쌓여있다. '암흑' 물질과 '암흑' 에너지가 무엇인지는 아직 누구도 모른다.

[본문 58페이지]

  <그림 I-3>을 보면 가속 팽창하는 우주는 열린 우주보다 더 빠른 속도로 팽창하기 때문에 바깥으로 휜 우주인 것으로 오해할 수 있다. 그런데 우리 우주는 가속 팽창하지만 기하학적으로는 편평한 우주다. 가속 팽창을 하긴 하지만 우주 전체의 물질-에너지 밀도는 임계 밀도와 정확하게 같다는 말이다. 두 팀이 밝혀낸 것은 우주 가속 팽창만이 아니었다. 우주의 물질-에너지 밀도가 어떻게 분포되어 있는지도 알아냈다. 두 팀의 연구 결과에 따르면 우주의 물질-에너지 밀도는 보통물질 4퍼센트, 암흑물질 24퍼센트, 암흑에너지 72퍼센트로 구성되어 있다. 그리고 세 가지를 합하면 우주 전체의 물질-에너지 밀도는 임계 밀도와 같아진다. 그래서 우리 우주는 기하학적으로 편평하면서도 암흑에너지 때문에 가속 팽창하는 우주가 되는 것이다. 예전의 교과서에는 편평한 우주는 W가 1이면 서서히 팽창한다고 되어 있었다. 그런데 더 이상 W가 1인 편평한 우주라고 해서 반드시 서서히 팽창해야 할 필요는 없는 것이다. (61~62 페이지) 

  Ia형 초신성은 질량이 큰 별에서 만들어지는 초신성과는 달리 찬드라세카르의 한계를 막 넘은 상태에서 폭발하기 때문에 폭발할 때의 질량이 거의 일정하다. 그러므로 당연히 밝기도 거의 일정해서 표준 광원이 될 수 있는 완벽한 조건을 갖추게 되는 것이다. Ia형 초신성은 질량이 큰 별에서 만들어지는 초신성과는 스펙트럼 모양이 분명히 달라서 명확하게 구별해낼 수도 있다. 더구나 밝기도 은하 하나 전체와 맞먹을 정도이고, 가장 밝은 세페이드 변광성보다 10만 배나 더 밝기 때문에 멀리 있는 은하까지의 거리를 측정하는 데 이보다 더 좋은 도구는 찾기 어려울 것이다. 우주 가속 팽창의 발견은 바로 이 Ia형 초신성의 관측에서부터 시작된 것이다. (150~151 페이지)