우주 팽창률의 차이는 우주론의 가장 큰 미스터리 중 하나입니다. 새로운 연구에서는 수정된 중력 이론과 은하수가 존재하는 충격적인 "초거대공동체"를 적용하여 흥미로운 해결책을 제시했습니다. 우리가 지구에서 바라보는 관점에서 보면 은하계는 우주 팽창으로 인해 우리에게서 빠르게 멀어지고 있는 것처럼 보입니다. 그러나 은하가 팽창하는 속도는 고정되어 있지 않습니다. 허블-르메트르 법칙은 지구에서 더 멀리 있는 은하가 우리에게 더 가까운 은하보다 훨씬 빠르게 지구에서 멀어지고 있다고 설명합니다.
지난 수십 년 동안 천체 물리학자들은 허블 상수라는 값을 사용하여 이를 설명하는 방정식을 찾으려고 노력해 왔습니다. 속도는 백만 파섹당 킬로미터(km/s/Mpc) 단위로 제공됩니다. 따라서 본질적으로 지구에서 2Mpc 떨어진 은하가 지구에서 1Mpc 떨어진 은하보다 두 배 빠른 속도로 이동합니다.
일부 천문학자들은 상대적으로 가까운 우주의 허블 상수를 측정하기 위해 예측 가능한 초신성을 사용했으며 약 73km/s/Mpc의 값을 알아냈습니다. 다른 천문학자들은 빅뱅에 의해 생성된 배경복사를 연구하여 먼 우주의 허블상수를 측정하여 약 67.5km/s/Mpc의 값을 얻었습니다. 문제는 기술이 발전함에 따라 두 기술의 불확실성이 계속 감소하지만, 알려진 확장 가속도를 고려하더라도 두 기술의 차이가 중복될 여지가 없다는 것입니다. 이는 허블 장력이라는 문제로 이어집니다.
그러나 새로운 연구는 허블 장력을 해결하는 방법을 제시합니다. 본 대학과 세인트 앤드류 대학의 연구자에 따르면 우리는 우주에서 우리의 위치를 고려하고 일부 선입견에 도전해야 할 수도 있다고 합니다.
약 10년 전, 한 천문학자 팀은 우리 은하가 우주의 다른 곳보다 물질이 훨씬 적은 광대한 공허 속에 위치한 것으로 보인다는 사실을 발견했습니다. 이는 물질이 우주 전체에 고르게 분포되어 있지 않기 때문입니다. 마치 거대한 스펀지처럼 덩어리로 퍼지는 경향이 있습니다. 우리는 우연히 이 스펀지의 공기 주머니에 살고 있습니다.
이로 인해 발생할 수 있는 부작용은 초대형 기포의 물질이 기포를 둘러싸고 있는 밀도가 높은 물질에 끌리는 것입니다. 따라서 가까운 물질(예: 은하계)은 멀리 있는 물질보다 더 빠르게 움직일 것이며, 이것이 허블 장력의 원인입니다.
그러나 이는 그렇게 간단하지 않습니다. 이 설명이 작동하려면 천문학자들도 중력의 법칙에 대해 생각해야 합니다. 연구팀이 MOND(Modified Newtonian Dynamics)라는 또 다른 중력 이론을 적용했을 때 허블 장력은 완전히 사라지고 관찰된 차이는 불규칙하게 분포된 물질로 인해 완전히 설명될 수 있었습니다.
그러나 이것은 단지 편리한 수학 트릭이 아닙니다. MOND는 150개 이상의 은하, 특정 성단, 심지어 우리 태양계의 행성에서도 볼 수 있는 증거를 통해 합법적인 이론으로 선례를 가지고 있습니다. 이는 또한 암흑 물질을 탐지하기 위한 실험을 피한 신비한 물질인 암흑 물질의 기이함을 설명할 수도 있습니다. 실제로 표준 모델에 따르면 슈퍼로이드 자체는 실제로 의미가 없지만 MOND에서는 실현 가능합니다.
MOND를 뒷받침하는 증거가 늘어나고 있지만 아직까지 널리 받아들여지는 이론은 아닙니다. 이 아이디어를 테스트하고 그것이 우주의 가장 큰 미스터리를 풀 수 있는지 여부를 테스트하려면 더 많은 연구가 필요합니다.
이번 연구는 왕립천문학회 월간고지 저널에 게재됐다.