2011년 10월 14일
암흑 에너지 만질것 1
이 글은 Sean Carroll의 Dark Energy FAQ를 번역한 것입니다. 역자는 대학 기초물리 수업을 들었고 물리학 블로그들을 보긴 하지만 물리학자가 아니므로 잘못 번역한 부분도 있을 수 있습니다. 실수가 있다면 알려주세요.
Sean Carroll 자신의 블로그로 가는 링크는 놔두었고 영어 위키백과로 가는 링크는 한국어 판이 있는 경우 한국어 위키백과로 링크했습니다. 잘 모르겠거나 번역하기 귀찮은 부분은 생략했습니다.
암흑 에너지 만질것
노벨상 발표 기념으로 암흑 에너지에 대해 많이 질문되는, 또는 질문되어야 하는, 것들을 정리해 보았습니다.
암흑 에너지란 무엇입니까?
우주를 가속시키는 것입니다. 그런 "것"이 있다면 말입니다. (아래를 참고하십시오.)
우주가 가속된다는 것은 무슨 뜻입니까?
우주는 팽창하고 있습니다. 허블은 먼 은하들이 우리로부터 멀어지는 속도가 그 은하들까지의 거리와 대략 비례함을 보여주었습니다. "가속"이란 그러한 은하의 속도를 오늘 재고, 10억년 뒤에 다시 잰다면, 후퇴 속도가 더 커진다는 뜻입니다. 은하들은 우리로부터 점점 더 빨리 멀어지고 있습니다.
너무 구체적인데요. 좀 더 그럴듯하게 설명해 주세요.
(생략)
허블 상수가 증가한다는 뜻인가요?
아니오. 허블 "상수"(변하는 값임을 강조하고 싶다면 허블 "매개변수"라고 불러도 됩니다)는 (생략)
만약 우주가 감속되고 있다면, 허블 상수는 감소합니다. 만약 허블 상수가 증가한다면, 우주는 가속되고 있습니다. 그러나 우주는 가속되고 있는데 허블 상수는 감소하는 흥미로운 구간이 존재합니다. 우리 우주는 이 구간에 있는 것 같습니다. 개별 은하의 속도는 증가하고 있지만, 우주가 두 배로 커지는 데는 점점 오랜 시간이 걸립니다.
허블 법칙은 은하의 속도 v와 거리 d가 v=Hd로 연관되어 있다는 것입니다. 허블 상수가 감소하더라도 거리가 증가하는 것보다 천천히 감소한다면 속도는 증가합니다.
천문학자들이 진짜 10억년을 기다렸나요?
아니오. 그 대신 아주 먼 은하의 속도를 잽니다. 빛은 1년에 1광년씩 같은 속도로 움직이므로, 먼 곳을 보면 과거를 볼 수 있습니다. 후퇴 속도의 역사를 재구성하면 우주가 가속되고 있다는 것이 드러납니다.
먼 은하까지의 거리를 어떻게 측정하나요?
쉽지 않습니다. 가장 좋은 방법은 "표준 촛불"을 쓰는 것입니다. 표준 촛불은 먼 거리에서 볼 수 있을만큼 밝으면서 그 절대 밝기를 알 수 있는 물체입니다. 그러면 상대 밝기를 재서 거리를 알 수 있습니다. 어두울수록 멀리 있는 물체입니다.
안타깝지만 표준 촛불 같은 것은 없습니다.
그러면 어떻게 하나요?
다행히도 표준 촛불은 없지만 표준화 가능한 촛불은 있습니다. Ia형 초신성이라고 부르는 특정한 종류의 초신성은 매우 밝고 아주 똑같지는 않지만 거의 같은 밝기입니다. 1990년대에 Mark Phillips는 이러한 초신성의 절대 밝기와 초신성이 가장 밝아진 뒤 어두워지기까지 걸리는 시간 사이의 놀라운 관계를 찾아냈습니다. 그러므로 어두워지는 동안의 밝기를 재면 절대 밝기의 차이를 보정할 수 있고 거리를 재기 위한 표준 밝기를 구성할 수 있습니다.
Ia형 초신성은 왜 표준화 가능한 촛불인가요?
모릅니다. 이것은 실험으로 찾은 관계입니다. 좋은 아이디어가 있는데, 우리는 Ia형 초신성이 물질들을 끌어당겨 점점 커져서 찬드라세카르 한계에 도달한 백색왜성이라고 생각합니다. 찬드라세카르 한계는 우주 어디에서나 같으므로 이러한 초신성들이 비슷한 밝기를 가지는 것이 아주 놀라운 일은 아닙니다. 밝기의 차이는 아마도 내부 구성의 차이 때문인 것 같습니다.
초신성이 언제 나타날지 어떻게 알아요?
모릅니다. 보통 은하에서 초신성은 한 세기에 한 번 나타날 정도로 드뭅니다. 그러니까 광각 카메라로 아주 많은 은하들을 찍습니다. 구체적으로 말하면 하늘을 한 번 찍고 몇 주 뒤에 다시 찍어서 사진을 비교합니다. 왜 몇 주인가 하면 초승달이 뜰 때 하늘이 가장 어두우므로 그 때 찍어야 하기 때문이고, 우연히도 초신성이 밝아지는데도 몇 주 정도 걸립니다. 컴퓨터로 사진을 비교해서 새로 밝아진 곳을 찾습니다. 찾고 나면 직접 밝아진 곳을 자세히 살펴서 Ia형 초신성인지 확인합니다. 물론 이러한 일은 매우 어려우며 CCD 카메라와 대형 망원경 같은 비교적 최근에 일어난 기술적 발전이 없었다면 생각할 수도 없는 일입니다. 요즘 천문학자들은 맘만 먹으면 초신성을 수십개는 찾을 수 있다는 자신감이 있습니다. 그러나 Perlmutter와 그의 동료들이 시작했을 때 이것은 전혀 확실한 일이 아니었습니다.
다음에 계속하겠습니다.
# by | 2011/10/14 12:56 | Science | 트랙백 | 덧글(4)



