새로운 논문에서는 우주가 두 번의 빅뱅으로 시작되었다고 주장합니다.

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새로운 논문에서는 우주가 두 번의 빅뱅으로 시작되었다고 주장합니다.

우주 전체에서 뱅뱅.

암흑시대는 빅뱅 이후 시작되는 기간, 즉 중성 원자가 형성되고 초기 사건의 방사선이 가시광선 범위를 벗어나 냉각되는 기간을 말합니다. 별이 처음 형성될 때 끝나지 않고 오히려 모든 별빛이 빛을 흡수하는 중성 물질에 의해 흡수되는 것을 멈추고 해당 물질이 재이온화되어야 할 때 끝나게 됩니다. 그래야만 암흑시대가 끝나고 우주는 별빛에 투명해질 것입니다.

크레딧 : C.-A. Faucher-Giguere, A. Lidz, & L. Hernquist, 과학, 2008

주요 시사점

• 과학자들은 두 가지 우주 수수께끼, 즉 우주 탄생의 정확한 본질과 암흑 물질의 특성에 흥미를 느낍니다.
• 두 가지 뚜렷한 빅뱅 사건을 제안하는 새로운 가설이 등장했습니다. 하나는 일반 물질에 대한 것이고 다른 하나는 별도의 에너지 형태에서 발생하는 암흑 물질에 대한 지연된 사건입니다.
• 이는 테스트 가능한 가설이며, 현재 기술을 사용하면 몇 년 내에 이를 확인하거나 반증할 수 있을 것입니다.  

돈 링컨

http://New%20paper%20argues%20that%20the%20Universe%20began%20with%20two%20Big%20Bangs라는 제목의 기사 링크를 복사하세요.

새로운 논문에서는 우주가 페이스북의 두 번의 빅뱅으로 시작되었다고 주장합니다.

새로운 논문에서는 우주가 트위터에서 두 번의 빅뱅으로 시작되었다고 주장합니다(X)

새로운 논문은 LinkedIn에서 우주가 두 번의 빅뱅으로 시작되었다고 주장합니다.

두가지 우주론적 미스터리가 계속해서 과학자와 과학 애호가 모두를 매료시키고 있습니다. 첫 번째는 우주가 어떻게 존재하게 되었는지 자세히 이해하는 것입니다. 두 번째는 우주의 모든 별과 은하보다 훨씬 더 널리 퍼져 있다고 생각되는 물질인 암흑 물질의 본질입니다. 최근 논문은 이 두 현상 사이의 가능한 복잡한 연관성을 탐구하고 우주의 시작에는 하나가 아닌 두 개의 빅뱅이 포함되었다고 제안합니다.

이 흥미롭고 새로운 아이디어의 의미를 이해하려면 먼저 빅뱅과 암흑 물질에 대한 일반적인 이해를 고려해야 합니다.

처음에는

우주의 시작에 관해 널리 받아들여지는 이론에 따르면, 우주가 시작된 지 아주 짧은 순간에 “ 인플레이션 ”이라는 기간이 있었습니다. 인플레이션 동안 우주는 빛의 속도보다 빠른 속도로 팽창했습니다. 인플레이션은 "진공 에너지"라고 불리는 에너지 형태의 존재로 인해 발생했습니다. 인플레이션은 1초도 안 되는 아주 짧은 시간 동안만 지속되었으며, 그 동안 우리 눈에 보이는 우주는 원자보다 작은 크기에서 축구 경기장 크기만큼 확장되었습니다.

인플레이션 기간이 끝나자 팽창을 주도하는 에너지는 형태가 바뀌었고 오늘날 우리가 보는 우주로 진화한 물질이 탄생했습니다. 우주가 인플레이션의 지배에서 뜨겁고 밀도가 높은 플라즈마로 가득 차게 되는 순간은 과학자들이 빅뱅이라고 부르는 현상의 시작입니다.

또 다른 흥미로운 현상은 암흑 물질입니다. 암흑 물질은 존재한다면 관찰된 천문학적 이상 현상을 설명하는 물질입니다. 사람과 마찬가지로 은하계도 일반 물질로 구성되어 있으며 물리학 법칙을 사용하여 은하계가 어떻게 움직여야 하는지 예측할 수 있습니다. 하지만 천문학자들은 하늘을 연구하면서 몇 가지 놀라운 사실을 발견합니다. 한 가지 예는 은하가 예상보다 빠르게 회전한다는 것입니다. 두 번째 예는 개별 은하단이 너무 빨리 움직여서 이웃 은하단의 중력 인력을 벗어나야 하기 때문에 특정 은하단이 존재해서는 안 된다는 것입니다.

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이러한 천문학적 미스터리에 대해 여러 가지 가능한 설명이 있지만 대부분의 과학자들은 별과 은하의 눈에 보이는 물질 외에도 암흑 물질이라는 또 다른 형태의 물질이 존재한다고 믿습니다. 암흑 물질이 존재한다면 일반 물질보다 5배나 더 널리 퍼져 있으며, 이 추가 질량은 추가 중력을 발휘합니다. 이는 은하가 예상보다 더 빠르게 회전하고 더 빠르게 움직일 수 있음을 의미합니다. 연구자들이 암흑 물질의 존재를 추론하는 유일한 방법은 암흑 물질이 중력 인력을 통해 인근 일반 물질에 어떻게 영향을 미치는가를 통해서입니다. 암흑물질이 다른 방식으로 상호작용한다는 증거는 없습니다.

두 번의 빅뱅

우주의 기원에 대한 일반적인 이론에서는 친숙한 물질과 암흑 물질이 우주가 시작된 지 1초도 채 안 되어 동시에 생성되었습니다. 효과적으로, 일련의 단계가 인플레이션을 지배하는 에너지를 물질과 암흑 물질로 변환한 것으로 생각됩니다.

그러나 새로운 논문은 다른 가능성을 제기한다. 일반 물질과 암흑 물질은 중력을 통해서만 상호 작용한다는 점을 고려하면 아마도 초기 우주에서는 동시에 나타나지 않았을 것입니다. 이 논문은 인플레이션 에너지가 결국 일반 물질로 전환되는 반면, 암흑 물질은 다른 기원을 가지고 있었을 수도 있음을 시사합니다. 새로운 이론에는 인플레이션을 일으킨 진공에너지와 유사한 두 번째 형태의 에너지가 있었는데, 이 새로운 에너지는 암흑물질의 기원이 된 암흑진공에너지였다.

만약 일반적인 진공에너지와 암흑진공에너지가 다르다면, 동시에 입자로 변환될 필요는 없습니다. 실제로 새로운 이론은 우주가 시작된 지 1초 만에 생성되는 대신 진공 암흑 에너지가 한 달 후에 암흑 물질 입자를 생성할 수 있음을 시사합니다. 이는 우주의 수명에 비하면 여전히 짧은 시간이지만, 입자물리학의 시간 척도에 비하면 긴 시간이다.

아이디어 테스트

이 새로운 아이디어를 테스트할 수 있나요? 암흑물질과 일반물질이 중력을 통해서만 상호작용한다면 현재 진행 중인 수십 건의 암흑물질 실험은 실패할 것이다. 그들 모두는 중력 너머에서 일종의 상호 작용을 경험하는 암흑 물질과 일반 물질에 의존합니다. 따라서 만약 이 새로운 이론이 옳다면 그것은 실망스러울 것입니다. 

그러나 암흑 진공 에너지가 암흑 물질 입자로 전환되면, 그 에너지 변화는 공간과 시간의 구조를 흔들어 우주를 가득 채울 중력파를 생성했을 것입니다. 적어도 은유적으로 이것은 공간 구조의 “윙윙”처럼 보일 것입니다. 

매우 정확한 실험에서 이미 우주의 윙윙거리는 소리를 감지한 것으로 보고되었지만 약간의 주의가 필요합니다. 비슷한 윙윙거리는 소리를 낼 수 있는 몇 가지 천문학적 현상이 있습니다. 따라서 최근의 발견은 이 새로운 이론을 확증하는 것이 아닙니다. 그러기 위해서는 더 많은 데이터와 훨씬 더 정교한 분석이 필요합니다. 그러나 올바른 종류의 중력파를 감지할 수 있는 시설이 존재한다는 사실은 연구자들이 몇 년 내에 이 아이디어를 확인하거나 반증할 수 있을 것이라는 희망을 줍니다.  

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