우주의 나이에 대해서 천문학자들 사이에 유행하는 이론은, 우주는 136억년 정도 되었고, 별(stars, 항성)들과 은하(galaxies)들은 극도로 천천히 형성되어진다는 것이다. 젊은 우주를 주장하는 사람들은, 오래된 은하들은 실제로 오래된 나이를 가지는 것이 아니라, 단지 오래된 모습의 겉보기 나이(appearance of great age)를 가질 뿐이라고 말해왔다.
최근 오래된 우주 이론(old-universe theory)은 심각한 문제에 봉착하여 있다. 2005. 10. 8일자 Science News 지의 한 기사는 “은하 형성 이론이 위험에 처하다(Galaxy-formation theory is in peril)”라는 부제목을 가지고 있었다. 그 글에서 “천문학자들은 우주의 깊은 곳을, 그래서 새롭게 태어난 어린 은하들이 우주에 가득했던 먼 과거 시기를 들여다 볼 수 있게 되었는데, 이들 어려야할 일부 은하들은 우리 은하수(Milky Way)만큼의 거대한 크기였으며, (이론적으로) 형성되는 데에 수십억 년이 걸렸을 늙은 은하들로 밝혀졌다”는 것이었다. 단지 8억 살의 나이에도 불구하고, 일부 신생아 은하들은 오래된 별들로 빽빽하였다.
이들 오래된 별들로 빽빽한 아기 은하들은 우주론의 위기를 가리키고 있을지도 모른다. 그것은 우주론자들이 우주의 수수께끼 같은 구별된 모습들을 설명하는 데에 20년 이상을 의지해오고 있었던 선도적인 은하형성 이론과 맞지 않기 때문이다.
그 이론에 의하면, 우주에 널리 퍼져있는, 천천히 움직이는, 보이지 않는 형태의 물질들은 우주에서 관측되어지는 물질들보다 엄청나게 더 무겁다는 것이다. 차가운 암흑물질(dark matter)로서 알려진 이 보이지 않는 물질(unseen material)의 중력적 영향 하에서, 은하들은 작은 별 조각들로서 출발하여 훨씬 커다란 천체들로 천천히 자라나게 되었다는 것이다. 그 이론에 따르면 이 과정은 대게 점진적인 과정(gradual process)이었다.
“새로운 발견은 의문을 불러일으키고 있다 : 우주는 최초 8억년 동안 신생 은하가 성숙한 모습의 공룡 은하로 자라날 만큼 충분한 시간을 가지고 있었을까?” (Cowen 2005: 235).
그 기사는 계속하고 있었다 : “지난 18개월 동안 여러 연구팀들이 우주 역사의 초기 시기에 이러한 대규모적인 은하들을 너무도 많이 발견해오고 있다. 이 이론은 파열점(breaking point)까지 늘어나고 있는 중이다. 몇몇 천문학자들은 말한다.” (Ibid.). 천문학자인 런던 임페리얼 과학기술의학 대학의 로완 로빈슨(Michael Rowan-Robinson)에 따르면, “현재 유행하는 이론에 따르면, 우리의 예상은 우주의 먼 과거를 들여다보았을 때, 매우 대대적인 은하들을 볼 수 없어야만 한다. 왜냐하면 우주 초기 시기의 대부분의 은하들은 작을 것으로 예상되어지기 때문이다. 만약 이러한 종류의 은하(거대한 은하)들이 초기 시기에 매우 흔하다면, 그 이론은 매우 걱정 되어진다.” (Ibid.).
(로완 로빈슨 교수가 우주의 먼 과거를 들여다보았다고 말하는 것은, 극도로 먼 은하들은 지구로부터 너무도 멀리 떨어져 있어서, 오래 전에 그 은하들에서 출발되어진 빛이 이제 지구에 도착하여 관측할 수 있게 되었다는 사실에 근거하고 있는 것이다. 하나의 예가 우리의 태양이 될 수 있다. 태양 빛은 지구에 도착하는데 8분이 걸린다. 따라서 만약 태양이 폭발한다면, 우리는 그 사건이 발생한 후 8분이 지날 때까지 그 폭발을 관측할 수 없을 것이다).
만약 천문학자들이 너무도 빠른 초기의 시기에 대규모의 은하들을 발견한다면, “우리는 올바른 은하-형성 시나리오를 가지고 있지 않을 수도 있다”라고 볼티모어의 우주망원경 과학연구소(Space Telescope Science Institute)의 바흐람 모바셔(Bahram Mobasher)는 말했다. (Ibid.). 그 이유는 우주역사의 초기에 그러한 대규모적인 은하들의 존재는 최초 은하들은 천천히 형성되었다는 기존 이론에 도전하고 있기 때문이다. Science News에 따르면, “가장 태고의 시기에도 매우 거대한 은하들이 존재하고 있었다는 새로운 관측은 중요한 의미를 가지고 있다. 그 발견들은 가장 초기의 은하들은 매우 빠른 속도로 별들을 형성하였으며, 심지어 10억년 이후에 태어난 은하들보다도 훨씬 빠르게 별들을 만들었음을 가리키는 것이다.” (Ibid.).
이들 새로운 발견들은 우주의 장구한 나이는 사실 외관상의 겉보기 나이(appearance of age)에 불과하다고 주장해오던 과학자들의 입장을 강화시켜주고 있다. 정말로, Science News의 기사는 “오래된 것처럼 보이는 젊은 은하들(old-looking young galaxies)”이라는 표현으로 새로운 발견을 설명하고 있었다. 더 나아가, “관측들은 우주의 가장 어린 일부 은하들이 조숙하게 오래된 나이를 가리키고 있다”라고 언급하고 있었다.“ (Ibid. 236).
Reference :
Cowen, R. 2005. “Crisis in the Cosmos?” Science News, vol. 168, no. 15.
Stephen Caesar