스페이스 클럽 허블의 장력이 해결되었습니까?

[우주센터]

"허블 장력(Hubble tension)"은 우주의 팽창 속도 측정에서 오랫동안 지속되어 온 불일치를 말하며, 특히 인근 관측 값(예: 세페이드 변광성 및 Ia형 초신성)과 우주 마이크로파 배경(CMB)을 통해 초기 우주에서 추론된 값 사이의 불일치를 나타냅니다.

시간이 지남에 따라 우주가 팽창합니다. 크레딧: NASA/WMAP Science Team/ Art by Dana Berry

처음에는 오차 막대가 겹칠 정도로 차이가 작았기 때문에 합의의 여지가 남았습니다. 그러나 측정이 더욱 정확해짐에 따라 격차는 더 벌어졌습니다. 이것은 흥미로운 가능성을 제기했다: 어쩌면 우주의 팽창에 대한 우리의 이해가 불완전했거나, 아니면 새로운 물리학이 발견되기를 기다리고 있었을 수도 있다.

이제 새로운 연구는 허블 우주 망원경과 제임스 웹 우주 망원경의 정교한 거리 측정을 사용하여 이 질문을 재검토했습니다. 그 결과 메가파섹당 초당 70.4km의 국소 팽창률이 나타났으며, 오차 범위는 3%였다. 이와는 대조적으로, CMB에서 플랑크 위성의 측정값은 67.4km/s/Mpc이며, 0.7%의 차이로 훨씬 더 좁다. 중요한 것은 이러한 업데이트된 여백이 이제 겹친다는 것인데, 이는 결국 긴장이 해소되었을 수 있음을 시사합니다.

이 그림은 천문학자들이 시간이 지남에 따라 우주가 얼마나 빨리 팽창하는지 계산하는 데 사용하는 세 가지 기본 단계, 즉 허블 상수라고 하는 값을 보여줍니다. 모든 단계에는 가까운 은하까지의 정확한 거리를 측정하는 것부터 시작하여 점점 더 멀리 떨어진 은하로 이동함으로써 강력한 "우주 거리 사다리"를 만드는 것이 포함됩니다. 이 "사다리"는 연구원들이 거리를 계산하는 데 사용할 수 있는 고유한 밝기를 가진 다양한 종류의 천체에 대한 일련의 측정입니다. 더 짧은 거리에서 가장 신뢰할 수 있는 것 중 하나는 세페이드 변광성(Cepheid variables)으로, 이 별들은 고유한 밝기를 나타내는 예측 가능한 속도로 맥동합니다. 천문학자들은 최근 허블 우주 망원경을 사용하여 인근 대마젤란 성운에서 70개의 세페이드 변광성을 관측하여 해당 은하의 거리를 가장 정확하게 측정했습니다. 천문학자들은 근처에 있는 세페이드의 측정값을 또 다른 우주의 척도인 Ia형 초신성이라고 불리는 폭발하는 별을 포함하는 더 멀리 떨어진 은하의 측정값과 비교합니다. 이 초신성은 세페이드 변광성보다 훨씬 밝습니다. 천문학자들은 이를 지구에서 멀리 떨어진 은하까지의 거리를 측정하기 위한 "마일포스트 마커"로 사용합니다. 이러한 각 마커는 "사다리"의 이전 단계를 기반으로 합니다. 다양한 종류의 신뢰할 수 있는 마일포스트 마커를 사용하여 사다리를 확장함으로써 천문학자들은 우주에서 매우 먼 거리에 도달할 수 있습니다. 천문학자들은 이러한 거리 값을 우주의 균일한 팽창으로 인해 거리에 따라 점점 더 붉어지는 전체 은하의 빛의 측정값과 비교합니다. 그런 다음 천문학자들은 우주가 얼마나 빨리 팽창하고 있는지 계산할 수 있습니다: 허블 상수.
NASA, ESA 및 A. Feild (STScI)

만약 이것이 유지된다면, 그것은 우주론의 표준 모델이 여전히 확고하다는 것을 의미한다. 그것은 과학적으로 안심할 수 있지만, 입자 물리학에서 힉스 입자의 발견이 기존 모델을 뒤엎는 것이 아니라 확인한 것처럼 이러한 긴장이 새로운 물리학의 창을 열어주기를 바라는 사람들에게는 약간 실망스러울 수 있습니다. 현재로서는 우주가 안전하게 움직이고 있는 것 같습니다.

스페이스 클럽(Space Club)