암흑에너지 비밀 파헤칠 `3차원 우주지도` 나왔다

암흑에너지 비밀 파헤칠 `3차원 우주지도` 나왔다

이준기입력 2024. 4. 15.

천문연, 암흑에너지분광장비(DESI) 프로젝트 첫 성과
600만개 은하와 퀘이사 분포..암흑에너지 시간따라 변해

DESI 연구진이 만든 약 600만 개의 은하와 퀘이사의 거리와 방향이 찍혀 있는 우주의 3차원 지도

퀘이사의 빛을 활용해 관측하는 이미지 상상도. 출처-DESI

한국을 포함한 국제 공동연구팀이 사상 최대 규모의 3차원 우주 지도를 공개했다. 지구로부터 110억년 전의 은하와 퀘이사 분포를 3차원으로 담은 지도다. 3차원 우주지도와 함께 기존 현대 우주론과 달리 암흑에너지가 고정되지 않고, 시간에 따라 변할 가능성이 크다는 분석결과도 제시했다.

한국천문연구원은 우주 전체 에너지의 약 70%를 차지하는 암흑에너지 정체를 밝히기 위해 분광기로 우주 3차원 지도를 만드는 '암흑에너지분광장비(DESI)' 프로젝트의 첫 성과로, 사상 최대 규모의 3차원 우주 지도를 공개했다고 15일 밝혔다.

 

DESI 프로젝트에는 한국을 비롯한 11개 국가, 70개 기관의 연구자 900명이 참여하고 있다. 미국 애리조나주 키트피크산 꼭대기에 설치돼 있는 다채널분광기를 장착한 망원경을 이용해 은하에서 나온 빛의 스펙트럼을 정밀 관측하고 암흑에너지를 연구한다.

연구팀은 DESI를 이용해 지난 1년 간 100억년 전 은하와 퀘이사의 빛을 관측해 우주가 얼마나 팽창했는지를 측정했다. 전체 우주 팽창 역사를 오차 범위 0.5%로 측정했고, 지금으로부터 80억∼110억 년 전 사이의 초기 우주의 역사를 1% 오차 범위 이내로 정확하게 측정한 것은 이번이 처음이라는 게 연구팀의 설명이다.

연구팀은 우주 초기 플라즈마의 음향파가 공모양의 표면을 따라 고밀도 영역을 만드는 중입자 음향 진동(BAO) 패턴이 우주와 함께 팽창한다는 사실에 주목했다. 이어 BAO 반지름이 변화하는 모습을 7개의 서로 다른 시기에 측정하고, 우주진화 역사를 재구성했다.

가까운 우주에서는 주로 은하 분포를, 먼 우주에서는 은하보다 밝은 퀘이사 데이터를 주로 사용했다. 연구팀은 지금까지 데이터 분석을 통해 우주 진화 양상을 현대 우주론의 표준이론인 '람다 차가운 암흑물질(LCDM)'으로 설명할 수 있었는데, 이번 DESI 데이터 분석으로 암흑에너지가 시간에 따라 특성이 가능성이 95% 이상이라는 결과를 도출해 냈다. 이는 암흑에너지는 변하지 않는다는 현대 우주론과 배치되는 것으로, 암흑에너지에 대한 새로운 단서라는 점에서 주목된다.

연구팀은 총 300만 개의 퀘이사와 3700만 개의 은하를 포함하는 우주지도를 만들 계획이다.

샤피엘루알만 천문연 박사(과학기술연합대학원대학교 교수)는 "DESI 프로젝트를 통해 시간에 따라 암흑에너지의 특성이 변할 가능성이 매우 높다는 것을 발견했다"며 "이번 관측 데이터로 우주의 팽창 과정과 중력에 관한 다양한 이론들을 검증하고 암흑에너지의 본질을 규명하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대한다"고 말했다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr