4700만개 은하와 퀘이사 담은 최대 규모의 우주 3차원 지도 완성

[아이뉴스24 정종오 기자] 우리나라가 참여한 암흑에너지분광장비(DESI, The Dark Energy Spectroscopic Instrument) 국제 공동 프로젝트가 계획했던 5년 임무를 완료하고 사상 최대 규모의 고해상도 3D 우주 지도를 완성했다.

한국천문연구원(원장 박장현)이 참여한 DESI가 4700만 개 이상의 은하와 퀘이사를 관측했다. 이는 기존의 모든 은하와 퀘이사 관측을 합친 것보다 6배나 많은 데이터를 측정한 것이다. DESI는 임무 기간보다 더해 2028년까지 관측을 지속하여 본 지도를 더 확장해 나갈 예정이다.

퀘이사는 준항성전파천체(Quasi-stellar Radio Source)를 지칭하는 용어이다. 중심에 존재하는 거대질량 블랙홀에 의해 막대한 에너지를 전파 영역에서 발생시키는 천체다. 가시광선이나 X-선으로도 매우 밝게 보여 아주 멀리 있어도 관측이 가능하다.

국제 공동 연구팀은 DESI가 2021년 5월부터 5년 동안의 관측 기간 3400만 개의 은하와 퀘이사에 대한 데이터를 수집할 것으로 예상했다. DESI가 효율적으로 작동돼 4700만 개 이상의 은하와 퀘이사를 관측했다. 은하수를 연구하는 데 사용되는 2000만 개 이상의 별 데이터도 확보했다.

이는 DESI 3년 데이터의 거의 두 배이자, 암흑에너지를 연구하는 대표적 관측 사업이었던 바리온 음향진동 분광 관측(BOSS, Baryon Oscillation Spectroscopic Survey) 사업과 확장 관측사업인 eBOSS(extended BOSS)를 합친 것보다 약 10배에 달하는 규모이다.

DESI의 풍부한 데이터는 통계적 불확실성을 획기적으로 줄이고 암흑에너지 진화와 우주 팽창 역사를 더 정확하게 측정할 수 있게 한다.

연구팀은 이렇게 만들어진 지도를 이용해 우주 은하의 분포와 거리를 파악하고 우주 초기 급팽창, 우주 가속 팽창의 원인, 우리 우주의 약 70%를 구성하며 가속 팽창을 일으키는 근본적인 요소인 암흑에너지에 대한 정보를 알아낸다.

연구팀은 과거 은하들의 밀집 양상과 현재 분포를 비교함으로써 110억 년에 걸친 우주 역사 동안 암흑에너지가 미친 영향을 추적해 왔다. DESI의 첫 3년 동안의 데이터를 활용한 결과는 한때 ‘우주 상수’로 여겨졌던 암흑에너지가 시간이 지남에 따라 변화하고 있을지도 모른다는 가능성을 시사했다.

앞으로 5년 동안의 전체 데이터를 확보하면 연구팀은 이러한 가능성이 사라지는지 아니면 더욱 커지는지 검증할 수 있는 훨씬 더 많은 정보를 얻게 된다.

DESI 책임자이자 버클리 연구소 과학자인 마이클 레비(Michael Levi) 박사는 “DESI 장비가 예상보다 훨씬 잘 작동했고 관측 결과는 놀라울 정도로 만족스럽다”며 “앞으로 어떤 새로운 발견들이 기다리고 있을지 모두 궁금해하고 있다”고 전했다.

천문연 샤피엘루알만(Arman Shafieloo) 박사(과학기술연합대학원대 교수)는 “DESI는 그 임무를 매우 성공적으로 수행해 왔으며 만약 진화하는 암흑에너지에 대한 초기 연구 결과가 확인된다면 이는 우주론과 이론물리학 분야에서 획기적인 발견이 될 것이며, 잠재적으로 우주론 분야에서 또 하나의 노벨상으로 이어질 수 있다”고 말했다.

국제 공동 연구팀은 완성된 지도를 바탕으로 데이터 처리를 즉시 시작할 예정이다. 이번 5년치 관측 조사에서 얻은 첫 번째 암흑에너지 결과는 2027년에 발표될 것으로 예상된다.