박창범 이론천문학자님은 왜 현재의 우주론이 틀렸다고 말씀하시는건가요?
국내의 박창범 이론천문학자님이 우주에는 제5원소가 있어야 한다고 하는 뉴스를 봤는데요.
기사 제목이 '우주론 근간 흔들 수 있는 제5원소론, 내 연구는 확인되거나 부정돼야 한다'입니다.
현재의 우주론은 틀렸다고 하시는데 쉽게 설명 부탁드립니다.
안녕하세요. 박정철 과학전문가입니다.
제5의 원소에 대한 주장은 일반적으로 암흑물질이나 암흑 에너지를 가리키는 말로 사용되곤 합니다. 암흑물질과 암흑 에너지는 우리가 현재까지 발견한 보이는 물질, 즉 우리가 일상에서 경험하는 모든 물질의 행동을 설명할 수 없는 우주의 현상들을 설명하기 위해 제안된 개념입니다. 암흑물질은 중력적인 영향을 주지만, 전자기적인 상호작용을 하지 않아 직접 관찰할 수 없습니다. 이것은 은하나 은하단 등 대규모 구조의 형성과 회전 곡선 등을 설명하는 데 사용됩니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.
우주론 표준모형은 우주를 이루는 물질과 에너지의 대부분이, '우주상수'와 '차가운 암흑물질'이라는 거다. 우주공간은 가속적인 팽창을 하고 있고, 현대 우주론은 그걸 설명하기 위해 미지 에너지인 암흑에너지를 도입한 바 있다. 그리고 여러 가능한 암흑에너지 중의 하나가 우주상수, 즉 진공 에너지라고 보고 있다. 또 '차가운 암흑물질'은 암흑물질이라는 아직 정체를 모르는 물질이 있는데, 그 물질 성질은 차갑다, 즉 운동속도가 빛의 속도에 비해 매우 느리다는 거다. 이 암흑물질이 갖는 중력 특징은 인력, 즉 잡아당기는 힘이다. 그런데 박 교수는 우주를 가속팽창시키는 암흑에너지의 정체가 우주상수가 아니라 제5원소이라는 주장을 이번 논문에서 한 것이다. 차가운 암흑물질과 우주상수가 우주 물질-에너지의 대부분을 이룬다는 현재의 우주 표준모형이 틀렸다는 논문이고, 그렇기에 박 교수 주장은 예사 얘기가 아니다.
박 교수는 미국 뉴멕시코 주 선스팟에 있는 아파치 포인트 천문대의 SDSS망원경이 관측한 적색이동 자료를 갖고 연구했다. SDSS(슬론 디지털 전천 탐사)는 은하들의 적색이동 탐사 데이터를 측정했다. 적색이동(redshift) 값을 보면 천체가 지구로부터 얼마나 빠른 속도로 멀어지고 있는지를 알 수 있고, 그 값이 클수록 멀리 있는 천체다. 즉 멀리 있다는 건 초기 우주에 있었던 천체라는 게 된다. 은하들의 적색이동탐사 데이터를 박 교수는 분석했고, 그러면 은하들이 우주 공간에 어떻게 분포하고 있는지를 알 수 있다. 그러면 우주가 어떻게 팽창해 왔느냐를 확인할 수 있다.
박 교수는 "우리가 우주 팽창의 역사를 측정한 방법은 알콕-파친스키 테스트(Alcock–Paczyński Test)다. 이 측정법으로 측정한 우주팽창 역사에 따르면 암흑에너지의 상태방정식 값이 –1이 아닌 것으로 나왔다. 우리가 얻은 값은 -0.903이다. 두 값이 비슷한 거 아니냐라고 잘못 생각할 수도 있으나, 그렇지 않다. -1은 알콕-파친스키 측정법의 오차 한계 멀리에 있는 값이다. –1이라고 상정하는 현재의 우주론 표준모델은 틀렸을 가능성이 매우 높다"라고 말했다.
제5원소론은 기존의 화학적 요소인 수소(H), 헬륨(He), 리튬(Li), 베릴륨(Be), 붕소(B), 탄소(C), 질소(N), 산소(O), 플루오린(F), 네온(Ne) 등에 더해 새로운 원소를 포함한다는 이론입니다. 이론을 제기한 박창범 이론천문학자는 기사에서 "우리가 아는 화학기술에서 사용하는 요소들로는 우주에서 일어날 수 없는 화학반응이 너무 많아요"라며 제5원소의 필요성을 주장하고 있는 것으로 보입니다.
현재까지의 과학적 이해에 따르면, 우주의 주요 구성 요소는 수소와 헬륨입니다. 천문학적 관측과 실험 결과로부터 형성과 진화의 과정에서 수소와 헬륨이 가장 기본적인 요소로 작용하는 것으로 확인되었습니다. 이러한 요소들은 별의 내부에서 핵융합 반응을 통해 생성되며, 이런 핵융합 반응이 별의 에너지원이 되고 우주의 화학적 다양성을 형성합니다.
제5원소론은 현재까지 우주와 화학의 기본 원리를 설명하는 기존의 모델과는 대조적인 주장입니다. 하지만 새로운 이론이나 주장이 기존의 과학적 이해를 대체하려면 근거를 가지고 검증되어야 합니다. 학계에서는 새로운 이론이나 주장이 제기되면 그 근거와 검증 과정을 심사하고 검증된 결과에 따라 수용하거나 기각하는 과정을 거치게 됩니다.
이러한 이유로 박창범 이론천문학자의 주장이 "확인되거나 부정돼야 한다"고 언급되는 것이며, 현재의 우주론과 과학적 이해에 대한 공식적인 입장을 넘어서 과학적인 검증을 통해 제5원소론의 타당성을 평가하고자 하는 것으로 보입니다. 다양한 학자와 연구자들이 이런 주장을 검토하고 논의하게 되면서 우주론과 화학 이론의 진화에 대한 과학적인 토론이 계속될 것입니다.
안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.
https://blog.jinbo.net/pulip41/20181
관련 내용 링크 남깁니다.