<p class="0"><br /></p> <p class="0"><span style="font-size: 9pt">암흑에너지는 현대천문학에서 가장 논쟁적인 부분 중 하나입니다</span><span lang="EN-US" style="letter-spacing: 0pt; font-size: 9pt">.</span></p> <p class="0">   <o:p></o:p></p> <p class="0"><span style="font-size: 9pt">오래된 정상우주론과 팽창우주론 패러다임과 관계가 있기 때문이죠</span><span lang="EN-US" style="letter-spacing: 0pt; font-size: 9pt">. (</span><span style="font-size: 9pt">아직 정상우주론을 지지하는 학자들이 상당수 있습니다</span><span lang="EN-US" style="letter-spacing: 0pt; font-size: 9pt">.)</span></p> <p class="0"><br /></p> <p class="0">암흑물질에 비해 암흑에너지는 있는지 없는지도 모르고 검출되는것도 아니라 아직도 암흑에너지에 대해 뭔가 확신할 수 없는 상황입니다.</p> <p class="0"><br /></p> <p class="0">그래서 여기서는 암흑에너지가 제시된 배경과 제가 군대 간 해 노벨상을 탄 펄뮤터, 슈미트, 리즈의 관측적 증거에 대해서</p> <p class="0"><br /></p> <p class="0">학부 2~3학년 수준까지만 다루겠습니다.</p> <p class="0">   <o:p></o:p></p> <p class="0"><span style="font-size: 9pt">암흑에너지를 이해하려면 임계밀도와 프리드먼 방정식부터 시작해야 합니다</span><span lang="EN-US" style="letter-spacing: 0pt; font-size: 9pt">.</span></p> <p class="0">   <o:p></o:p></p> <p class="0"><span style="font-size: 9pt">임계밀도는 우주가 위상학적</span><span lang="EN-US" style="letter-spacing: 0pt; font-size: 9pt">(</span><span style="font-size: 9pt">공간적</span><span lang="EN-US" style="letter-spacing: 0pt; font-size: 9pt">)</span><span style="font-size: 9pt">으로 평탄하기 위한 조건으로 이 값을 </span><span lang="EN-US" style="letter-spacing: 0pt; font-size: 9pt">1</span><span style="font-size: 9pt">로 놓고</span><span lang="EN-US" style="letter-spacing: 0pt; font-size: 9pt">, </span><span style="font-size: 9pt">환산하면 </span><span lang="EN-US" style="letter-spacing: 0pt; font-size: 9pt">10^(-29)g/cm^3</span><span style="font-size: 9pt">이 됩니다</span><span lang="EN-US" style="letter-spacing: 0pt; font-size: 9pt">.</span></p> <p class="0">   <o:p></o:p></p> <p class="0"><span style="font-size: 9pt">그런데 임계밀도가 </span><span lang="EN-US" style="letter-spacing: 0pt; font-size: 9pt">1</span><span style="font-size: 9pt">에서 조금만 벗어나도 우리 우주는 순식간에 찌그러지거나 찢어져서 없어져 버립니다</span><span lang="EN-US" style="letter-spacing: 0pt; font-size: 9pt">. </span><span style="font-size: 9pt">즉</span><span lang="EN-US" style="letter-spacing: 0pt; font-size: 9pt">, </span><span style="font-size: 9pt">우주 전체를 놓고 봤을때</span></p> <p class="0">   <o:p></o:p></p> <p class="0"><span style="font-size: 9pt">모든 관측적 결과는 임계밀도 </span><span lang="EN-US" style="letter-spacing: 0pt; font-size: 9pt">1</span><span style="font-size: 9pt">을 만들어 줘야 합니다</span><span lang="EN-US" style="letter-spacing: 0pt; font-size: 9pt">. </span><span style="font-size: 9pt">이것은 우주배경복사의 관측적 결과로도 확인된 사실입니다</span><span lang="EN-US" style="letter-spacing: 0pt; font-size: 9pt">.</span></p> <p class="0">   <o:p></o:p></p> <p class="0"><span lang="EN-US" style="letter-spacing: 0pt; font-size: 9pt">(</span><span style="font-size: 9pt">그러니까 공간이 구부러져서 그 사이를 잇는다는 웜홀은 헛소리라는 소립니다</span><span lang="EN-US" style="letter-spacing: 0pt; font-size: 9pt">.)</span></p> <p class="0">   <o:p></o:p></p> <p class="0"><span style="font-size: 9pt">또한 왜 하필 우주의 밀도가 임계밀도 1을 유지하는가</span><span style="font-size: 9pt"> 하는 해묵은 논쟁이 있지만 여기서는 다루지 않겠습니다</span><span lang="EN-US" style="letter-spacing: 0pt; font-size: 9pt">.(이것을 평탄성의 문제라고 합니다)</span></p> <p class="0">   <o:p></o:p></p> <p class="0">   <o:p></o:p></p> <p class="0"><span style="font-size: 9pt">프리드먼 방정식은 우주의 운명에 대한 방정식으로</span><span lang="EN-US" style="letter-spacing: 0pt; font-size: 9pt">, </span><span style="font-size: 9pt">간단히 말해 상대론과 인력</span><span lang="EN-US" style="letter-spacing: 0pt; font-size: 9pt">, </span><span style="font-size: 9pt">척력, 보존(boson아님)이 고려된 미분방정식입니다</span><span lang="EN-US" style="letter-spacing: 0pt; font-size: 9pt">.</span></p> <p class="0"><br /></p> <p class="0"> <img class="tex" alt="\frac{\ddot{a}}{a} = -\frac{4 \pi G}{3}\left(\rho+\frac{3p}{c^2}\right) + \frac{\Lambda c^2}{3}" src="http://upload.wikimedia.org/math/7/5/b/75be3a792291d8c6a7a24301bced9c1d.png" style="border: none; vertical-align: middle; font-family: sans-serif; font-size: 13px; line-height: 19.200000762939453px" /></p> <p class="0">출처 : 위키피디아 </p> <p class="0"><br /></p> <p class="0">우주론을 연구하려면 이 방정식을 주구장창 풀어야 됩니다. 이 방정식은 앞서 말씀드린 우주의 곡률과 우주상수 <span style="font-family: sans-serif; font-size: 14px; line-height: 21px">Λ</span><span style="font-size: 9pt; line-height: 1.5">조건에 의해 11가지 형태의</span></p> <p class="0"><span style="font-size: 9pt; line-height: 1.5"><br /></span></p> <p class="0"><span style="font-size: 9pt; line-height: 1.5">해가 나오는데, 평탄성 조건(k=0)에 의해 3가지 해로 압축됩니다.</span></p> <p class="0"><br /></p> <p class="0">11가지의 해를 보시고 싶으시면 여기서 보시면 됩니다. http://rqgravity.net/LargeScaleStructure#FriedmannModels</p> <p class="0"><br /></p> <p class="0">우주상수는 진공에너지 밀도를 말합니다만 간단히 말해서 척력이 있는가 없는가 하는 문제입니다.</p> <p class="0"><br /></p> <p class="0">우주상수가 0이면 열린 우주가 되고 양수이면 가속팽창, 음수이면 감속팽창하다가 Big Crunch를 일으킵니다.</p> <p class="0"><br /></p> <p class="0">이때 우주상수의 값을 주는 것이 암흑에너지의 존재입니다. 따라서 프리드먼 방정식만 있으면 어떤 물질 대 암흑에너지 비율을</p> <p class="0"><br /></p> <p class="0">가지고도 우주의 미래에 대한 모델링이 가능하며, 관건은 이 비율을 어떻게 관측하느냐 하는 문제로 넘어옵니다.</p> <p class="0"><br /></p> <p class="0">즉, 암흑에너지의 관측적 증거를 발견했을 때, 그것이 프리드먼 방정식의 모델과 맞다면 암흑에너지를 발견했다고 할 수 있는 것이죠.</p> <p class="0"><br /></p> <p class="0"></p> <div style="text-align: left"> <div style="text-align: left"><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201401/1390031911zAO8BZgcdkfPCCGoQ3idQ.png" width="651" height="545" alt="620px-Friedmann_universes.svg.png" style="border: none" /></div>출처 : 위키피디아</div> <p></p> <p class="0"><br /></p> <p class="0">이 연구를 통해 노벨상을 받은 것이 펄뮤터, 슈미트, 리즈입니다.</p> <p class="0"><br /></p> <p class="0">이들은 아주 먼 외부은하에 있는 Type Ia 초신성의 밝기를 Standard Candle로 사용해서 외부은하까지의 거리를 특정한 다음,</p> <p class="0"><br /></p> <p class="0">그 외부은하의 적색편이가 허블의 법칙으로 계산한 결과와 얼마나 차이가 나는지를 연구했습니다.</p> <p class="0"><br /></p> <p class="0">만약 우주가 가속팽창을 한다면 과거에는 허블상수가 지금보다 작았을 것이므로, 초신성의 밝기는 허블의 법칙에서 계산한 외부은하의</p> <p class="0"><br /></p> <p class="0">거리에 비해 밝을 것이고, 감속 팽창을 한다면 반대의 결과가 나올 것입니다. 이 차이를 Hubble Residual이라고 하는데,</p> <p class="0"><br /></p> <p class="0">Hubble Residual 값이 0.2정도가 나오면 물질 대 암흑에너지 비율이 0.27:0.73이라는 예측과 맞아 떨어집니다.</p> <p class="0"><br /></p> <p class="0">실제로도 그렇게 나왔고 이들은 암흑에너지의 발견자로 인정받을 수 있었습니다.</p> <p class="0"><br /></p> <p class="0">(http://ned.ipac.caltech.edu/level5/March08/Frieman/Frieman3.html 에서 Figure4를 참조)</p> <p class="0"><br /></p> <p class="0">하지만 이 결과는 아직 논쟁적인데, 왜냐하면 Type Ia 초신성의 광도진화가 있는지가 아직 확실하지 않기 때문입니다.</p> <p class="0"><br /></p> <p class="0">일반적으로 우주는 시간이 지남에 따라 중원소 함량이 높아져서 항성진화이론에 따라 점점 어두워지고 붉어집니다.</p> <p class="0"><br /></p> <p class="0">즉, 과거의 초신성은 지금의 초신성보다 더 밝을 수 있다는 것이죠.</p> <p class="0"><br /></p> <p class="0">따라서 초신성도 이런 양상을 보일 것으로 예측하는 천문학자들이 있고, 광도진화가 있다면 그에 의한 Hubble Residual 값이 약 0.1정도일 것으로</p> <p class="0"><br /></p> <p class="0">예상하고 있습니다. 그렇다면 노벨상을 받은 결과는 아직 불확실한 것이 되는거죠. 그래도 이들의 결과는 95%이상 신뢰도를 가지고 있다고 합니다.</p> <p class="0"><br /></p> <p class="0"><br /></p>