정말 궁금하다

동아일보도: 3월17일 미국 하버드 스미스소니언 천체물리센터는 인터넷으로 전세계에 생중계된 기자회견에서 인플레이션을 뒷받침하는 직접적인 증거을 찾았다고 발표했다.

138억년 전 우주를 탄생시킨 대폭발(빅뱅)직후 초기 우주가 급격히 팽창했다는 이론인 인플레이션을 뒷받침하는 결정적인 단서가 발견된 것이다. 21세기의 가장 중요한 과학적 발견 중 하나라는 평가가 나온다. 인플레이션은 빅뱅 직후 이억분의 1억분의 1억분의 1초보다 더 짧은 시간에 초기 우주가 1억배의 1억배의 1만배로 커지는 급팽창을 겪었다는 이론이다. 1980년 MIT앨런 구스 교수가 처음 발표했고 30년 동안 직접 증거는 발견되지 않았다. 이번에 남극에 있는 바이셉2망원경으로 3년간 관측한 결과 이주배경복사에서 이 이론을 증명할 직접 증거인 중력파를 최초로 확인한 것이다. 우주배경복사는 우주 전체를 가득 채우며 고르게 퍼져있는 초단파 영역의 전자기파로 빅뱅이론의 가장 중요한 증거중 하나다. 또 중력파란 잔잔한 수면에 돌을 던졌을 때 사방으로 퍼져 가는 물결처럼 질량 변화 때문에 시공간에 생기는 파동을 뜻한다. 물속에 풍선을 넣고 매우 빠르게 공기를 불어넣으면 물과 닿은 풍선표면의 모든 곳에서 수면파가 발생하는 것처럼 초기 우주가 급팽창되었다면 모든 방향으로 중력파를 발생시켰을 것이라고 과학자들은 예측해왔다. 중력파는 아인슈타인이 1916년에 발표한 일반상대성이론으로 그 존재가 일찌감치 예측되었지만 물질과 상호작용을 거의하지 않아 오늘날까지 발견되지 않았다. 증력파를 간접적으로 찾아낸 미국물리학자 조지프 테일러와 헐스가 1993년 노벨물리학상을 수상할 정도로 중력파의 발견은 천체무리학계의 숙원이었다. 이번에 연구팀은 급팽창으로 발생한 중력파가 빛의 속도로 확산되면서 시공간에 뒤틀림 현상을 일으켰고 이 때문에 우주배경복사에 독특한 원형 편광 패턴을 만들었다는 점을 확인했다. 현재 망원경으로 관찰이 가능한 가장 오래된 시점인 빅뱅 히우 38만년 뒤에 생긴 우주배경복사 속에서 중력파의 흔적을 찾은 것이다. 송영선 한국천문연구원 연구원은 우주의 초기값을 알게 된 만큼 추후 연구로 인플레이션이 왜 어떻게 발생했는지도 알수 있을것이라며 가설 뿐이었던 우주의 역사를 인플레이션부터 지금까지 상세히 기술할 수 있게 되었다고 설명했다.  인플레이션 가설을 처음으로 제창했던 거스교수는 진실이 들어나는 순간 정말 감동적이었다고 감탄했다.

조선일보보도: 지금으로부터 138억년 전에 빅뱅(big bang) 직후 찰나에 점 하나가 광대한 우주로 팽창했음을 입증하는 증거가 나왔다. 우주가 급팽창하는 중력파의 흔적을 찾아냈다. 우주탄생 이론이 관측을 통해 확인됐다는 것이다. 과학계는 우주탄생의 비밀을 풀어줄 금세기 최고의 과학발전이라고 흥분하고 있다. 우주팽창은 138억년 전에 빅뱅이 일어나 우주가 탄생한 직후에 10의 33제곱분의 1초 라는 찰나 동안 우주가 10의 20제곱배(100억곱하기 100억배) 이상으로 팽창했다는 이론이다. 마치 원자보다 더 작은 소립자가 순식간에 축구장으로 커진것 같은 변화이다. 급팽창 이론의 근거는 초기 우주의 빛에서 나왔다. 현재 관측할 수 있는 가장 오래된 우주의 빛은 빅배 후 38만년 만에 나온 것이다. 그 전에는 입자가 뜨거운 우주에서 마음대로 돌아다니는 전자의 포위막에 가려서 밖으로 나오지 못했다. 빅뱅 발생 후 38만년이 지나서 우주의 온도가 내려가자 빛이 전자의 방해를 받지 않고 움직일 수 있었다. 이 때 온 우주로 퍼져나간 빛이 지금 우리가 볼 수 있는 우주배경복사라는 전자기파다. 이 전자기파는 우주 어디에서나 같은 온도를 가진 균일한 상태로 간측되었다. 미국 MIT앨런구스 등은 1980년대 이를 우주 급팽창 이론으로 설명했다. 빅뱅 직후 아주 작은 우주에선 모든 물질이 균일한 상태로 뭉쳐있었다. 이 상태에서 순식간에 급팽창해야만 모든 물질이 처음처럼 균일한 상태를 유지한다는 것이다. 이번에 확인한 중력파는 우주 급팽창의 지문(指紋)에 해당한다. 아인슈타인은 1916년 발표한 일반상대성이론에서 우주를 시간과 공간이라는 실로 짠 천에 비유했다. 볼링공이 떨어지면 천이 푹 꺼지듯 엄청난 중력을 가진 물체는 시공간을 휘게한다. 이러면 호수에 던진 돌이 물결을 만드는 것처럼 시공간에는 중력파가 퍼진다. 같은 이치로 엄청난 질량을 가진 우주가 급팽창하면 시공간이 뒤틀리고 중력파가 생겨나야한다. 연구진은 바이셉2망원경이 포착한 초기 우주의 빛을 분석한 결과 빛의 특성이 중력파가 있을 때만 가능한 형태였다고 설명했다. 연구진이 밝힌 데이터의 신뢰도는 5시그마을 넘는다. 데이터가 우연에 의해 생겼을 가능성이 350만분의 1보다 작다는 뜻이다. 예전에 우주배경복사를 발견한 미국의 펜지어스와 윌슨, 그 성질을 규명한 조지 스무트, 질량이 아주 큰 별들에서 중력파를 발견한 미국의 헐스와 테일러는 모두 노벨물리학상을 받았다. 천문연구원 박석재박사는 이번 연구진도 노벨상 수상이 확실시 된다고 말했다.

추가: 성경은 태초에 말씀이 있었다고 하지만 과학자들은 태초에 폭발이 있었다고 말한다. 이 폭발은 그야말로 빅뱅이다. 무에서 특이점 하나가 폭발해 짧은 순간에 엄청나게 팽창한다. 얼마나 빠르게 팽창했냐면 10의 37제곱분의 1초에 시작해서 10의 32제곱분의 1초 즈음에는 우주의 10의 20제곱에서 30제곱으로 커졌다. 1분이 지나 우주의 지름은 수천조km에 이르로 3분이 흘렀을 때 우주에 존재하는 모든 물질의 98%가 만들어졌다. 1965년 미국 뉴저지주 벨연구소에서 대형 통신 안테나를 활용할 방법을 찾았던 연구원 아노펜지어스와 로버트 윌슨은 이상한 잡음 때문에 실험을 할 수가 없었다. 난방파이프에서 나는 것 같은 소음이 어디선지 끊임없이 들려왔다. 이 잡음이 빅뱅의 흔적인 우주배경복사였다. 이 발견으로 1978년 노벨물리학상을 받았다. MIT공대 과학자 앨런구스에  따르면 빅뱅 후 10의 43제곱의 1초에 중력이 출현했다. 만일 중력과 잔자기력 등 물리학의 힘이 없었다면 물질 덩어리와 별은 생기지 않았고 우주는 가스와 어둠만이 가득했을 것이다. 빅뱅은 과학자라면 누구나 받아들이고 있지만 지금까지 빅뱅이론으로 불렸다. 우주배경복사(CMBR)가 빅뱅의 잔광이자 우주팽창의 흔적으로 알려졌음에도 빅뱅을 입증하기에는 여전히 부족했기 때문이다. 하버드 스미소니언천체물리연구센터가 탐지에 성공한 중력파가 바로 부족한 부분을 연결하는 잃어버린 고리다. 잔잔한 물에 손가락을 넣으면 물결이 일듯 초기 우주팽창에서도 중력파가 일정한 패턴을 그리며 우주의 모양을 만들어갔을 것이라고 학자들은 추정했다. 이번에 발견한 것이 바로 중력파 패턴이다. 우주 기원의 비밀을 풀 이번 발견을 보며 과학의 위대함을 새삼 느낀다. –동아일보 정성희논설위원의 글

60분 동안 타자를 쳤다. 정말 궁금했던 것이 조금 풀렸다. 아 팔아프고 허리아프다. 지금 새벽 5:45분이다. 아침 먹어야지 그리고 훌라훌프와 요가를 해야한다.

자료 찾아서 타자치는데 시간이 너무 많이 걸렸다. 그러나 궁금한 것을 내가 보기에 좋게 요약해서 기분좋다! 나의 과학적 식견을 넓혀준 하버드 스미스소니언 천체물리팀에게 감사한 마음을 보낸다.  얏호!!!!  운동하고 출근준비하자!!