일반상대성 이론, 먼 우주서 재확인

 

일반상대성 이론, 먼 우주서 재확인

 

 

은하단 8천개의 `중력적색이동' 차이 측정 성공

(서울=연합뉴스) 천재 물리학자 알베르트 아인슈타인이 1916년에 발표한 일반상대성이론의 정확성이 거의 1세기만에 이번에는 아주 먼 은하단의 빛을 통해 다시 입증됐다고 사이언스 데일리와 라이브사이언스 닷컴이 28일(미 동부시간) 보도했다.

   덴마크 코펜하겐대학 과학자들은 각기 수십만 개의 은하들로 이루어진, 약 8천 개의 먼 은하단으로부터 오는 빛을 분석한 결과 일반상대성이론의 예측대로 빛의 파장이 은하들의 질량 때문에 붉은 쪽으로 약간 기우는 `중력적색이동'(重力赤色移動) 현상을 확인했다고 네이처지 최신호에 발표했다.

   모든 천문학 관측은 천체에서 나오는 빛에 근거하며 천문 현상에 관한 모든 해석은 일반 상대성이론이 정확하다는 전제에서 출발하지만 아직 이 이론의 정확성을 태양계보다 큰 영역에서 정확하게 검증하기는 어려웠다

 

중력적색이동이 처음 관측된 것은 1959년 실험실에서였지만 43년 만에 처음으로 우주에서 그 증거가 처음으로 발견된 것이다.

   일반적으로 천체가 멀어져서 생기는 도플러 효과에 의한 적색이동과 달리 중력적색이동은 천체의 운동과 관계없이 큰 천체의 중력에 의해 빛이 적색이동하는 현상을 가리킨다.

   먼 우주영역의 관찰은 적색이동, 즉 먼 은하들로부터 오는 빛의 파장이 거리가 멀수록 붉은 쪽으로 기우는 현상의 크기를 통해 이루어진다. 적색이동은 빛이 광원을 출발해 지구에서 관찰되기까지 우주가 얼마나 팽창했는지를 가리킨다.

   연구진은 "우리는 여러 은하의 적색이동에 나타나는 작은 차이를 측정할 수 있었으며 그 결과 은하단 복판의 은하들로부터 나오는 빛은 중력장을 뚫고 간신히 `기어 나와야' 하는 반면 외곽 은하들의 빛은 쉽게 진행할 수 있다는 사실을 알 수 있었다"고 설명했다.

   이들은 이어 전체 은하단의 질량을 측정한 값에 일반상대성 이론을 적용해 각기 다른 위치에 있는 은하들의 중력적색이동을 계산할 수 있었다.

   연구진은 "일반상대성이론에 근거해 이론적으로 계산한 중력적색편이는 실제 관측 결과와 완전히 일치했다"고 말했다.

   이 연구는 우주의 암흑물질과 암흑에너지 연구에도 큰 의미가 있다. 우주는 별이나 행성, 은하처럼 눈에 보이는 물체 외에 보이지 않는 많은 물질, 즉 암흑물질로 이루어져 있다. 암흑물질은 보이지도 않고 성질도 알려지지 않지만 학자들은 이론적으로 그 질량과 중력을 계산할 수 있다.

   연구 결과는 이런 암흑물질 이론 모델에 영향을 미치지 않는 것으로 밝혀졌으며 또한 일반상대성이론에 따라 우주 공간의 72%를 차지하는 것으로 계산되는 암흑에너지의 존재 역시 강력하게 뒷받침하는 것이라고 연구진은 밝혔다.

   youngnim@yna.co.kr