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우리 우주의 시작은 현재 추정치보다 두 배나 더 오래됐을 수 있다.
새로운 연구는 지배적인 우주론 모델에 도전하고 소위 “불가능한 초기 은하 문제(impossible early galaxy problem)”에 대해 새롭게 조명했다.
이번 연구는 영국 왕립천문학회 월간지(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)에 게재됐다.
“우리가 새로 고안한 모델은 은하 형성 시간을 수십억 년 연장하여 우주의 나이를 이전에 추정한 13.7년이 아닌 267억 년으로 도출했다”고 저자인 캐나다 오타와 대학교 과학부 물리학 겸임 교수인 라젠드라 굽타(Rajendra Gupta)는 말했다.
수년 동안 천문학자와 물리학자들은 빅뱅 이후 경과된 시간을 측정하고 먼 은하에서 오는 빛의 적색 편이를 기반으로 가장 오래된 별을 연구하여 우주의 나이를 계산했다. 2021년에 새로운 기술과 기술 발전 덕분에 우리 우주 나이는 Lambda-CDM 일치 모델을 사용하여 137억 9700만 년으로 추정됐다.
그러나 많은 과학자들은 므두셀라와 같이 우리 우주의 추정 나이보다 더 오래된 것으로 보이는 별의 존재와 제임스 웹 우주 망원경(JWST)에 의해 가능해진 진보된 진화 상태에 있는 초기 은하의 발견에 대해 의아해했다. 빅뱅 이후 불과 3억년 정도 후에 존재하는 이 은하들은 일반적으로 수십억 년의 우주 진화와 관련된 성숙도와 질량 수준을 가지고 있는 것으로 보인다. 게다가 크기가 놀라울 정도로 작기 때문에 방정식에 또 다른 미스터리가 추가된다.
Zwicky의 피곤한 빛 이론(tired light theory)은 먼 은하에서 나오는 빛의 적색 편이가 광대한 우주 거리에 걸쳐 광자에 의한 점진적인 에너지 손실로 인한 것이라고 제안한다. 그러나 그것은 관측치와 상충하는 것으로 나타났다. 굽타는 “이 이론이 팽창하는 우주와 공존하도록 허용함으로써 적색편이를 순전히 팽창으로 인한 것이 아니라 하이브리드 현상으로 재해석하는 것이 가능해진다”는 사실을 발견했다.
Zwicky의 피곤한 빛 이론에 추가하여 Gupta는 폴 디락(Paul Dirac)이 가정한 진화하는 “결합 상수(coupling constants)”라는 아이디어를 소개했다. 결합 상수는 입자 간의 상호 작용을 제어하는 기본적인 물리적 상수다. Dirac에 따르면 이러한 상수는 시간이 지남에 따라 변할 수 있다. 그것들이 진화하도록 허용함으로써 Webb 망원경이 높은 적색편이에서 관측한 초기 은하의 형성 기간은 수억 년에서 수십억 년으로 확장될 수 있다. 이것은 이 고대 은하에서 관찰되는 진보된 수준의 발달과 질량에 대해 보다 실현 가능한 설명을 제공한다.
또한 굽타는 우주의 가속 팽창을 담당하는 암흑 에너지를 나타내는 “우주 상수(cosmological constant)”에 대한 전통적인 해석에 수정이 필요하다고 제안한다. 대신 그는 결합 상수의 진화를 설명하는 상수를 제안했다. 우주 모델의 이러한 수정은 초기 우주에서 관찰된 작은 은하 크기의 수수께끼를 해결하는 데 도움이 되어 보다 정확한 관측을 가능하게 한다.
많이 늙었네요.
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