빅뱅의 비밀, 블랙홀에서 찾는다

빅뱅 이론에 따르면, 우주는 약 140억 년 전 급격한 팽창을 겪으며 탄생했다.

이 팽창을 주도한 미스터리한 에너지는 오늘날의 암흑 에너지와 유사한 특징을 가지고 있다.

암흑 에너지는 우주의 약 70%를 차지하지만, 그 정체는 여전히 미스터리로 남아 있다.

미시간 대학교 물리학 교수인 그레고리 타를레는 최근 연구에서, 빅뱅 초기에 강력했던 중력과 유사한 중력을 볼 수 있는 곳은 블랙홀의 중심이라고 주장했다.

그는 거대한 별의 물질이 중력 붕괴 과정에서 암흑 에너지로 변환될 수 있으며, 이는 마치 빅뱅의 역과정과 같다고 설명했다.

 

타를레와 그의 연구팀은 최근 암흑 에너지 분광계(DESI)의 데이터를 활용하여 이러한 가설을 뒷받침하는 연구 결과를 발표했다.

DESI는 키트 피크 국립 천문대의 메이올 망원경에 장착된 5,000개의 로봇 눈으로 구성되어 있다.

이 연구는 우주 초기의 비밀을 풀어내는 데 중요한 단서를 제공할 것으로 기대된다.

 

 

우주 팽창의 원동력?

블랙홀이 암흑 에너지를 포함하고 있다면, 우주 팽창과 함께 성장하면서 우주의 가속 팽창을 유발할 수 있다는 새로운 연구 결과가 나왔다.

애리조나 주립대학교의 케빈 크로커 연구팀은 암흑 에너지 분광계(DESI)의 1년간 관측 데이터를 분석한 결과, 암흑 에너지의 밀도가 시간에 따라 증가하고 있음을 발견했다.

이는 블랙홀의 질량과 개수가 시간에 따라 증가하는 현상과 일치하며, 암흑 에너지의 정체에 대한 중요한 단서를 제공한다.

연구팀의 일원인 스티브 아렌 보스턴 대학교 명예교수는 처음에는 이 가설에 대해 회의적이었지만, 연구 과정에서 암흑 에너지를 생성하는 매력적인 메커니즘이라는 것을 깨달았다고 밝혔다.

이 연구 결과는 우주 팽창의 원동력인 암흑 에너지의 정체에 대한 새로운 시각을 제시하고 있으며, 향후 더 많은 연구를 통해 검증될 필요가 있다.

 

 

우주 팽창의 엔진

연구팀은 암흑 에너지의 증거를 찾기 위해 DESI를 통해 수천만 개의 먼 은하를 관측했다.

DESI는 수십억 년 전의 우주를 들여다보며 우주의 팽창 속도를 매우 정밀하게 측정할 수 있는 데이터를 수집한다.

이 데이터를 통해 암흑 에너지의 양이 시간에 따라 어떻게 변화하는지를 추론할 수 있다.

연구팀은 이 데이터를 우주의 역사를 통해 대형 별의 죽음으로 생성된 블랙홀의 수와 비교했다.

하와이 대학교 물리학 조교수이자 연구 공동 저자인 던컨 파라는 "새로운 블랙홀이 대형 별의 죽음으로 생성됨에 따라 우주의 암흑 에너지 양이 적절한 방식으로 증가했다"며 "이것은 블랙홀이 암흑 에너지의 원천일 가능성을 더욱 높여준다"고 말했다.

 

이 연구는 블랙홀에서의 우주론적 결합 가능성을 연구하는 점점 더 많은 연구 문헌을 보완한다. 2023년에 발표된 연구에서는 은하 중심의 초대질량 블랙홀에서 우주론적 결합을 보고했다.

이 2023년 보고서는 다른 연구팀들이 우주에서 발견할 수 있는 모든 곳의 블랙홀에서 이 효과를 찾도록 장려했다.

 

미국 증권거래위원회의 전 법무 고문이자 천체 물리학자인 공동 저자 브라이언 카트라이트는 "이 논문들은 암흑 에너지와 블랙홀의 연결을 성장률에 의해 조사한다.

우리의 새로운 논문은 블랙홀이 태어날 때 블랙홀을 암흑 에너지와 연결한다"고 말했다.

 

 

우주의 미스터리를 풀다

새로운 연구에서는 이전에 검토된 블랙홀보다 대부분의 관련 블랙홀이 더 젊다는 점이 주요 차이점이다.

이러한 블랙홀은 별 형성이 본격적으로 시작된 시기에 태어났다.

애리조나 주립대학교의 지구 및 우주 탐사 교수이자 JWST의 학제 간 과학자인 로지어 윈드호스트 공동 저자는 "이는 우주에서 훨씬 더 늦게 발생하며, 허블과 웹 우주 망원경으로 관측된 블랙홀 생성과 성장의 최근 측정 결과에 따른 것"이라고 말했다.

크로커는 "다음 질문은 이러한 블랙홀이 어디에 있으며 지난 80억 년 동안 어떻게 이동했는가이다.

과학자들은 현재 이를 제한하기 위해 노력하고 있다"고 말했다.

과학은 더 많은 조사와 관측 경로를 요구하며, 이제 DESI가 온라인 상태이므로 암흑 에너지에 대한 탐구가 막 시작되었다.

 

아렌은 "이것은 암흑 에너지에 대한 우리의 이해에 더 많은 깊이와 명확성을 가져다줄 것이며, 그것이 블랙홀 가설을 계속 지지하든 그렇지 않든 상관없다.

실험적 노력으로서, 이것은 훌륭하다.

당신은 선입견을 가지고 있거나 그렇지 않을 수 있지만, 우리는 데이터와 관측에 의해 주도된다"고 말했다.

 

팀은 미래의 관측이 무엇을 가져오든 지금 일어나고 있는 일은 암흑 에너지 연구의 획기적인 변화를 나타낸다고 말했다.

타를레는 "근본적으로 블랙홀이 암흑 에너지인지, 그것이 거주하는 우주와 결합되어 있는지는 이제 단순한 이론적 질문이 아니다. 이것은 이제 실험적인 질문이다"라고 말했다.