우주 팽창은 다른 우주를 흡수하고 있기 때문?

우주가 가속적으로 팽창을 계속하고 있으며 이는 제임스웹우주망원경 관측으로도 뒷받침되고 있다. 우주 팽창을 가속화시키는 힘의 후보로서 암흑 에너지 존재가 시사되고 있지만 새로 다른 우주를 흡수해 팽창하고 있기 때문이라는 설명이 제안됐다.

우리 우주는 작은 우주를 삼켜서 흡수하고 있기 때문에 팽창하고 있다는 새로운 이론이 발표됐으며 이는 현행 우주론보다 관측 결과와 더 정확하게 일치한다.

우주의 팽창 속도가 점점 빨라지고 있다는 건 빅뱅의 잔광인 우주 마이크로파 배경복사 연구를 통해 밝혀졌다. 이 관측 사실을 우주 이론에 적용하기 위해 물리학자는 우주를 가득 채운 미지의 힘인 암흑 에너지가 우주를 밀어내고 있다고 가정해 왔지만 이를 확인할 수 없었던 가운데 많은 천체 물리학자가 다른 가능성을 바라보기 시작했다.

2023년 12월 12일자 학술지 우주 입자 물리학 저널에 실린 연구에서 과학자는 “우주 팽창은 다른 우주와의 충돌과 융합을 반복해 일어난다는 개념을 제안했다.

논문의 주저자인 덴마크 코펜하겐 대학 연구팀은 “연구 주요 결과는 수수께끼의 암흑 에너지가 우주 가속 팽창을 일으킨다는 대신 이른바 아기 우주와의 병합이라는 보다 단순하고 직관적인 설명이 가능할 수 있다는 것“이라며 이를 위한 우주 모델은 표준 우주론 모델보다 관측 데이터와 잘 부합할 가능성이 있다고 밝혔다.

우리가 거주하는 우주가 다른 우주와 상호작용한다는 생각은 이전에도 제기된 바 있지만 연구팀은 이번에 새롭게 다른 우주가 우주 진화에 미치는 가상 영향을 탐구하는 수학적 모델을 개발했다. 이 수식으로부터 다른 우주와의 병합이 우주 부피를 증가시키며 인게 인류 관측 기기에 의해 우주 팽창으로 인식될 수 있다는 것이 도출됐다.

연구팀이 실제로 이 이론을 사용해 우주 팽창 속도를 계산한 결과 기존 우주론 모델보다 관측 결과에 더 가까웠다고 한다.

게다가 이 이론은 우주의 인플레이션 문제에도 대처할 수 있다. 인간이 거주하는 우주는 빅뱅 직후 수 밀리초 안에 지수 함수적 팽창을 이룬 것으로 여겨지며 지금까지는 인플라톤(Inflaton)이라는 가설적 장에 의해 인플레이션이 발생했다고 설명되어 왔지만 인플라톤도 아직 정체가 분명하지 않다.

한편 새로운 이론에 따르면 초기 우주가 갑자기 팽창한 건 더 큰 부모 우주에 삼켜졌기 때문이라고 시사된다. 더 큰 우주에 삼켜져 급격히 커진 우리 우주는 이후에도 작은 아기 우주를 계속 삼키면서 점점 더 커졌고, 현재에 이르렀다는 것이다.

아직까지 우주가 병합하는 과정이 자세히 알려져 있지 않아 이 이론에서 제안하는 시나리오가 실현될지는 확인되지 않았지만 연구팀은 유클리드 망원경과 제임스웹망원경 관측에 의해 어떤 모델이 현재의 우주 팽창을 가장 잘 기술하고 있는지 결론이 날 것이라고 확신한다고 밝히고 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.