우리 우주가 아닌 '외부'가 존재할 수 있다?

우리 우주가 아닌 '외부'가 존재할 수 있다?

논문 링크: https://www.sciencedaily.com/releases/2020/06/200601134612.htm

ㅇ 2020년 캔자스 주립 대학 연구에 따르면, 20만개 이상의 나선 은하 분석 결과, 수많은 은하들의 회전 방향으로 부터 추론할 때 초기 우주가 (외부로부터의 동력에 의해) 회전하며 시작했을 수 있음이 제기되었다.

: K-State 전산 천문학자이자 컴퓨터 과학자인 Lior Shamir는 2020 년 6 월,  236차 미국 천문 학회 회의에서 동 발견을 발표

: 그의 관측 결과는 우주의 대규모 구조에 대한 이전의 일부 가정과 충돌

: Edwin Hubble 이후 천문학자들은 우주가 특별한 방향성을 가지면서 팽창하지 않으며 모든 은하계가 특별한 구조없이 초기에 균일하게 분포되어 있었다고 가정해왔다

: 이와 반대로 샤미르의 관측은 우주가 회전하고 있을 수 있음을 암시하는 것 

: 아래 그림은 천구의 남반구 북반구간 은하의 회전방향 차이의 분포   

ㅇ 우주가 등방향이라면 은하의 회전방향은 지구에서 볼 때 50:50에 가까워야 한다. 

: 슬론 디지털 스카이 서베이 (SDSS), 와 같은 현대 로봇 망원경과 파노라믹 서베이 망원경 및 래피드 응답 시스템 (Rapid Response System) 또는 팬스타 (Pan-STARRS)는 수백만개의 은하의 회전방향을 자동으로 조사할 수 있었다

: 관측 결과 회전 방향은 50:50이 아니다. 2%p의 차이로 한쪽 방향이 더 많다. 이는 크지 않은 차이로 보일 수 있으나 조사한 은하가 많을 수록 이러한 차이가 우연히 발생했을 가능성은 낮아진다

: 지구 주변 40억 광년을 조사했는데 지구에서 멀면 멀수록, 즉 과거의 은하일수록 회전 방향에서의 차이는 더 커진다. 이는 초기우주가 더 일관된 방향성을 잘 띄는 상태였음을 암시한다

ㅇ 비슷한 연구가 또 있었다. 동연구는 2011년의 더 적은 표본수로 이루어진 연구여서 당시 학계의 지지를 얻지 못했다

: 미시간 대학의 천문학자 마이클 롱고(Machael Longo)와 그의 파트너는 슬론 디지털 스카이 서베이(SDSS) 데이터베이스에서 지구와 약 6억 광년 이상 거리에 있는 15,000개 이상 은하를 조사했다.

: 이들은 우리 은하계 평면 상단에서 북쪽을 바라보면 절반 이상의 은하가 반시계 방향으로 회전함을 발견했다. 조사 대상 은하가 전체 은하의 7%에 불과하지만 결과가 우연일 확률은 100만분의 1이다.

: 같은 원리로 만약 전체 우주가 회전하고 있다면, 은하계 평면 아래 남쪽을 바라보면 절반이상 은하가 시계방향으로 회전해야 한다. 실제로 그렇다. 1991년, 8287개의 나선형 은하에 대한 독립적인 조사에서 이것이 관찰되었다.

: 이 같은 연구들은 결국 우리 전체 우주가 고정된 것이 아니라 회전한다는 사실을 의미한다. 회전하고 있는 우주는 중심축이 있음을 설명하며 이는 또 특수한 공간적 방향이 있음을 뜻한다.

ㅇ 회전하는 우주를 설명할만한 이론이 아직은 없다. 

ㅇ 운동량보존법칙에 근거한다면 이 발견은 우주가 탄생초기에 우주가 외부(?)로부터 일종의 운동량 충격을 받았음을 의미한다.

: 빅뱅시에 원시우주에 회전에너지가 존재했거나, 혹은 최소한 신비로운 원시 소용돌이가 존재했을 가능성이 있다. 현재 은하들의 회전방향 차이는 이러한 최초의 힘으로 남겨진 ‘화석’일 수 있다.

: 운동량 보존법칙은 우리 우주 내에서 성립하는 물리학이다. 우리 우주가 성립하려면 최초에 그 힘을 누군가 외부에서 주어야 한다. 누구인가? 무엇인가? 그 외부에 우리의 물리법칙이 성립하나? 안한다면 운동량 보존을 말할 수 있는가? 방향이란 우리 우주내에서만 의미가 있을 것인데 우주 외부에서의 방향이란 무엇인가?

ㅇ 위 연구는 기존 우주관에 배치되기 때문에 동료평가를 수행중이며 비판 역시 존재한다 

: 동 연구들은 동료평가를 아직 통과하지 못했다

: 동 연구에서의 결과는 태양계의 지구 공전에 따른 자료 수집 노이즈가 있을 수 있다.

: 나선 은하의 회전은 도플러 효과로 측정되는데 이는 매우 작은 차이에 따라 판단이 달라질 수 있다

: 먼 은하의 방향성이 더 분명하다는 결과는 도플러효과를 분광학적으로 식별하기 어려운 상황에서 발생하는 오류일 수 있다

: 유사한 CMB 사중극자 패턴은 통계적으로 유의하지 않다.

: 연구는 시계방향/반시계방향 은하회전의 누적 이항분포로 결과를 산출하는데 유의성 면에서 논란의 여지가 있다