초기 우주 생성 과정 '우주 인플레이션' 직접 증거 발견

'초기 우주 생성 과정'

지금으로부터 약 138억년 전 대폭발(Big Bang) 직후 지금과 같은 우주가 생긴 과정인 ‘우주 인플레이션’(cosmic inflation)에 대한 직접 증거가 사상 최초로 발견됐다.

이번 연구는 대폭발 직후 극히 짧은 순간에 우주가 빛보다 더 빠르게 엄청난 속도로 팽창하면서 지금과 같이 평탄하고 균일한 우주가 형성됐다는 ‘인플레이션(급팽창) 이론’을 실험적으로 증명한 사례다.

미국 하버드-스미스소니언 천체물리센터는 17일(현지시간) 전세계에 인터넷으로 생중계된 기자회견을 통해 이런 내용을 발표했다.

이는 남극에 설치된 일종의 망원경인 ‘바이셉2’(BICEP2)라는 관측 장비를 이용한 분석 결과로, 바이셉2 프로젝트에 참여하고 있는 연구자들은 우주 배경 복사(cosmic background radiation)의 편광 상태를 분석해 이런 데이터를 얻었다.

연구자들은 우주 배경 복사의 편광 성분을 분석하는 방식으로 초기 우주 급팽창의 흔적인 ‘중력파’(gravitational wave)의 패턴을 발견했다.

연구단장인 존 코백 하버드-스미스소니언 천체물리센터 부교수는 “이 신호를 탐지하는 것은 오늘날 우주론에서 가장 중요한 목표 중 하나”라며 “수많은 사람의 엄청난 노력으로 이 지점까지 도달했다”고 발견의 의의를 설명했다.

인플레이션 이론에 따르면 우주는 대폭발 후 ‘1억분의 1억분의 1억분의 1억분의 1초’보다 더 짧은 시간에 ‘1억배의 1억배의 1만배’ 내지 ‘1억배의 1억배의 1억배의 1백만배’로 커지는 급팽창을 겪었다.

 

그 후로도 우주가 계속 매우 빠른 속도로 팽창하고 있으나, 급팽창 시기에 비해서는 속도가 느리다는 것이 과학자들의 설명이다.

당시 급팽창의 흔적은 중력파의 형태로 우주 전체에 퍼져 나갔고, 나중에 이것이 우주 전체를 가득 채운 ‘빛의 물결’인 우주 배경 복사에 특정한 패턴을 남겼는데, 이 패턴을 탐지하는 데 성공했다는 것이 이번 실험의 요지다.

아비 로엡 하버드대 교수는 “이번 연구는 ‘우리가 왜 존재하게 되었는가?’라든지 ‘우주는 어떻게 시작됐는가?’라는 가장 근본적인 질문에 대해 새로운 통찰을 주는 것”이라고 평가하면서 “이번 연구 결과는 대폭발 직후 초기 우주가 급팽창했다는 증거일 뿐만 아니라, 언제 이런 급팽창이 일어났고 어느 정도로 강력했는지 보여주는 것”이라고 말했다.

이지현기자 jhlee@kyeonggi.com

그래픽= 초기 우주 생성 과정, 연합뉴스