우주가 정말 돌고 있다면? 허블 텐션에 대한 새로운 접근

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현대 우주론의 핵심 가정 중 하나는, 우주는 모든 방향에서 균일하게 팽창하고 있으며 이 팽창 속도는 정밀하게 측정 가능하다는 것이다. 하지만 최근까지 진행된 다양한 관측 결과들은 이 가정을 흔들고 있다. 대표적인 사례가 바로 ‘허블 텐션(Hubble tension)’이다.

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허블 텐션은 우주의 팽창률을 측정하는 두 방법이 일관되지 않은 결과를 제공하면서 생겨난 이론적 충돌이다. 한쪽은 초신성과 은하 관측을 통해 최근 수십억 년 동안의 팽창 속도를 측정하고, 다른 한쪽은 우주배경복사(CMB)를 바탕으로 초기 우주의 팽창률을 추정한다. 이론적으로는 두 값이 일치해야 하지만, 실측값 사이에는 통계적으로 무시할 수 없는 차이가 지속적으로 나타나고 있다.

 

 

 

허블 우주망원경으로 관측한 세 개의 나선은하(M101, NGC 1448, NGC 1365)와 이들을 배경으로 한 수많은 원거리 은하들. 하단의 노란 원은 팽창률 측정에 활용되는 초신성 등 ‘표준 촛불’ 후보를 나타낸다. 이처럼 최근 우주의 팽창 속도는 이러한 은하들의 밝기와 거리를 비교해 계산된다.

[사진=NASA, ESA, STScI]

 

 

이 문제는 단순한 관측 오차의 영역을 넘어섰다. 수년 간의 검증과 독립적 측정 결과가 서로 동일한 양상을 반복하면서, 과학계는 표준 우주론 모델 자체에 구조적인 결함이 있는 것 아니냐는 의문을 제기하고 있다. 즉, 현재 우리가 사용하는 우주 팽창 이론이 근본적으로 수정되어야 할 가능성이 제기된 것이다.

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회전 우주 모델, 허블 텐션을 수학적으로 흡수

이 가운데, 하와이대학교 천문학연구소와 국제 공동 연구진은 최근 한 가지 가능성을 제안했다. 바로 우주가 아주 느리게 회전하고 있다면, 이 수치적 불일치가 설명될 수 있다는 가설이다.

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연구진은 표준 ΛCDM 우주론 모델에 약 5000억 년에 한 바퀴 도는 정도의 미세한 회전 요소를 수학적으로 도입했고, 그 결과 허블 텐션을 유발하는 두 측정 방식의 결과가 자연스럽게 정렬되는 것을 확인했다.

 

 

 

나선 은하 M51, 일명 '소용돌이 은하(The Whirlpool Galaxy)'는 지구에서 약 3천1백만 광년 떨어져 있다.

[사진=NASA]

 

 

이 모델은 기존 물리 법칙을 위반하지 않으며, 현재의 관측 결과—우주배경복사, 은하 분포, 중력 렌즈 효과 등—와도 모순되지 않는다. 핵심은 회전이 너무 느려서 지금까지 감지되지 않았지만, 우주 팽창 구조 전체에는 장기적인 영향을 줄 수 있다는 점이다.

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중요한 건, 이 연구가 허블 텐션에 대해 실질적인 수학적 해석을 제공한 드문 사례라는 점이다. 많은 이론이 이 문제를 지적해 왔지만, 회전이라는 단 하나의 변수를 추가하는 것으로 관측 불일치를 해소한 접근은 이례적이다. 이는 향후 우주론에서 등방성(방향성 없음)이라는 가정 자체를 재검토해야 한다는 신호일 수도 있다.

 

 

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