우주의 크기와 나이를 가늠하는 척도 ‘허블상수’ [지식용어]

[시선뉴스 이호 / 디자인 이연선] 우주는 현재도 계속 가속 팽창 중인 것으로 알려져 있다. 특히 지구에서 멀리 있는 은하일수록 더 빨리 멀어지고 있는 중이다.

우주의 가속 팽창은 미국 천문학자 에드윈 허블이 1924년에 처음 관측하였는데 그런 그의 이름을 따 외부은하와의 거리와 후퇴 속도 사이의 관계를 나타내는 상수를 '허블상수(Hubble constant)'라 부른다.

오늘날 허블상수는 우주의 가장 기본적이고 기초적인 척도로 여겨지고 있다. 특히 허블상수를 어떻게 정하느냐에 따라 우주의 기원이나 크기가 천차만별이 되기 때문이다.

허블이 최초로 예측한 허블 상수 값은 약 200 정도로 우리 우주의 나이는 약 50억 년 정도로 추정되었다. 하지만 이후 허블 상수는 300~500 정도로 측정되면서 우주의 나이는 30억 년 이하로 낮아졌다. 이는 우주가 지구보다 나이가 어리다는 모순을 낳는다. 따라서 현재 재계산된 허블상수는 2000년대 초반에 결정된 71±4km/s/Mpc이다.

이처럼 현재 허블상수는 측정 방식에 따라 그 차이가 너무 심하기 때문에 현재의 우주 모델에 근본적으로 결함이 있는 것 아니냐는 비판도 받아왔다.

이런 시점에서 제3의 방법으로 허블상수를 측정하는 새로운 연구결과가 나왔다. 카네기과학연구소와 허블우주망원경을 위탁받아 운용하는 '우주망원경과학연구소(STScI)'은 시카고대학 웬디 프리드먼 박사가 이끄는 연구팀이 적색거성을 이용해 허블상수를 측정하는 새로운 방식을 개발했다고 발표했다.

적색거성은 진화 마지막 단계의 특정 시점에서 '헬륨섬광(helium flash)'이라는 사건을 겪는데 이때 온도가 1억 도까지 오르게 된다. 이때의 별의 밝기가 모든 적색거성에서 똑같기 때문에 이를 기준으로 거리를 측정할 수 있다는 것이다.

연구팀은 이 방식으로 허블상수가 69.8㎞/s/Mpc인 것을 밝혀냈다고 전했다. 이 속도는 1메가파섹(326만광년·Mpc) 떨어질 때마다 초당 69.8㎞씩 더 빠르게 멀어진다는 의미다.

이 연구 결과는 기존에 서로 대립하던 허블상수 측정값들의 중간 값을 가진다는 것이 큰 의미라 할 수 있겠다.

다만 프리드먼 교수 연구팀은 미국항공우주국(NASA)이 2020년대 중반에 발사할 차세대 광역적외선 망원경 WFIRST가 우주에 배치되면 은하와의 거리를 측정할 수 있는 Ia형 초신성과 세페이드 변광성, 적색거성을 더 정교하게 관측함으로써 허블상수 값을 정확히 구할 수 있을 것이라고 전했다.

우주의 기본 척도인 허블상수. 과학기술의 발전으로 허블상수 역시 더욱 정교해지고 정확해지고 있으니 곧 완벽한 허블상수도 측정이 될 수 있을 것이다.