우주가 생각보다 더 빨리 팽창한다? 
2016.06.03. 20:50
(This illustration shows the three steps astronomers used to measure the universe's expansion
rate to an unprecedented accuracy, reducing the total uncertainty to 2.4 percent.
Credits: NASA, ESA, A. Feild (STScI), and A. Riess (STScI/JHU))
과학자들이 허블 우주 망원경을 이용해서 매우 정확하게 우주의 팽창속도를 다시 구했습니다.
이번에 구한 측정 속도는 메가파섹당 시속 45.5 마일로 이전에 생각했던 것보다 5~9% 정도 더 빠르다고 합니다.
불확실성(uncertainty)는 2.4% 정도에 불과하다고 하네요.
이 속도를 측정하기 위해서 연구팀은 무려 19개의 은하에서 2400개의 세페이드 변광성을 관측해서 그 밝기
데이터로 주변 은하의 거리를 정확히 측정했습니다.
세페이드 변광성의 밝기는 일정해서 일종의 표준 거리 측정 도구로 이용할 수 있기 때문입니다.
하지만 각 별의 밝기는 지구까지 도달하는 동안의 가스 구름의 존재 등 여러 요인에 의해 변할 수 있기 때문에
정확한 측정을 위해서는 다수의 변광성을 정밀하게 측정할 필요가 있습니다.
그 다음 단계는 이렇게 측정한 거리로 Type Ia 거리를 다시 측정하는 것입니다.
세페이드 변광성은 대개 너무 멀리 떨어져 있어 먼 거리의 측정 도구로 사용하기는 어렵기 때문입니다.
무려 300개에 달하는 Type Ia 초신성의 거리를 측정한 결과를 토대로 과학자들은 먼 거리에서 오는 은하의
Type Ia 초신성의 적색 편이를 검증하는 복잡한 과정을 거쳐 새로운 허블 상수를 구했습니다.
이번 관측은 암흑에너지와 암흑물질이 우주의 95%이상이라는 사실을 다시 한번 확인시켰습니다.
우주를 가속 팽창시키는 힘인 암흑에너지의 정체는 아직도 수수께끼입니다.
분명한 것은 그 힘이 우주에 존재하는 모든 물질의 중력보다 훨씬 강해서 우주가 더 빠른 속도로 가속 팽창을
하고 있다는 것입니다.
이번 관측 데이터는 역사상 가장 정확한 관측 데이터라고 할 수 있지만,
아직 완전한 데이터가 얻어진 것은 아닙니다.
미래에 더 정확한 망원경이 등장한다면 더 정확한 관측이 가능할 것이기 때문입니다.
더 정확한 팽창 속도는 물론 우주의 진화와 암흑 에너지의 정체를 밝히기 위한 연구는 앞으로
계속 진행될 것입니다.
참고
http://www.nasa.gov/feature/goddard/2016/nasa-s-hubble-finds-universe-is-expanding-faster-than-
expected
우주의 팽창-팽창속도
우주의 팽창속도에 관해서 이야기를 하려면 허블의 법칙을 다루어야 한다.
허블도면의 그림이다.
이 그림은 속도와 거리의 관계를 알려준다. 식으로 나타내면
V=Hr
이 된다.
V: 적색편이로 측정한 은하의 후퇴속도
H: 허블 상수
r: 은하까지의 거리
이 결과에서 중요한 것은, 은하의 거리와 후퇴속도가 비례한다는 것이다.
허블 상수의 정확한 값을 얻는다는 것은 매우 어렵다. 이러한 값을 얻으려면 천문학자들에게는 두 가지 측정이 필요하다.
첫 번째는 은하의 후퇴 속도를 알려주는 적색이동을 분광기를 통해서 관찰하는 것이고,
두 번째는 지구로부터 은하가 얼마나 떨어져 있는가를 알아내는 것으로 결정하기 가장 어려운 값이다.
변광성, 초신성과 같은 비교적 정확한 '거리 측정'을 은하에도 대입할 수 있어야 되기 때문이다.
허블 상수 그 자체의 값은, 국부적인 중력의 영향이 무시해도 괜찮을 만큼 작기 때문에 관측할 수 있는
매우 먼 거리의 은하 표본으로 신중하게 얻어낼 수 있었다.
허블 상수의 단위는 'km/s/Mpc'이다. (1Mpc은 3.26 ×100만 광년이다.)
예를 들어, 만약 허블 상수가 50km/s/Mpc이라고 결정되었고, 한 은하가 10Mpc 거리에 있다면,
그 은하의 후퇴속도는 500km/s가 될 것이다.
허블이 얻어낸 최초의 허블 상수의 값은 약 500km/s/Mpc이었다. 하지만, 처음에 별들의 거리를 너무나도 짧게 가정한
탓에 허블 상수의 값이 과도하게 크게 나타났다.
과거 30년 동안, 허블 상수를 연구하는 데에 두 개의 중요한 윤곽이 들어났다.
카네기 학술 문화 연구 장려 기관(Carnegie Institutions)의 앨런 샌디지(Allan Sandage)가 포함되어 있는 한 그룹이
유도한 약 50km/s/Mpc라는 허블상수의 값과, 텍사스 주 대학의 다른 팀이 유도한 100km/s/Mpc라는 허블상수 값이다.
그리고 최근에는 허블 상수 값을 국제천문연맹(IAU)에서 발표한 73km/s/Mpc로 사용하고 있다.
