암흑에너지는 현대 과학에서 가장 큰 미해결 문제 중 하나로 남아 있음
- 약 100년 전, 과학자들은 먼 은하들이 지구로부터 멀어질수록 더 빠르게 멀어지고 있다는 사실을 발견하며 우주가 팽창하고 있음을 확인
- 초기에는 중력의 영향으로 우주 팽창 속도가 점차 느려질 것으로 예상되었으나, 1998년, 먼 초신성 관측을 통해 우주의 팽창이 감속이 아닌 가속되고 있음이 밝혀짐
- 이를 설명하기 위해 암흑에너지 개념이 제안되었으며, 현재 암흑에너지는 우주 전체 질량-에너지의 약 70%를 차지하는 것으로 추정
암흑에너지 조사에 관한 Dark Energy Survey(DES) 국제 공동연구는 전체 데이터를 활용한 4가지 우주 관측 기법을 통합 분석
※ DES는 전 세계 35개 이상 기관, 400명 이상의 연구자가 참여하는 국제 공동연구로, 미국 페르미 국립가속기연구소(Fermi National Accelerator Laboratory)가 주도, 영국과학기술시설위원회(STFC)와 영국 6개 대학의 지원을 받음
- DES 연구진은 지난 60억 년 동안 우주가 어떻게 팽창해 왔는지에 대한 가장 정밀한 분석 결과를 발표
- 연구진은 18건의 개별 연구 결과를 통합하고, DES가 25년 전 기획될 당시 목표로 했던 네 가지 주요 관측 기법*을 단일 실험 내에서 처음으로 결합
* 약한 중력 렌즈 효과(은하 형태의 미세한 왜곡), 은하 분호(은하 군집), 초신성 관측, 은하단 분석
- DES는 2013~2019년 동안 칠레의 세로 톨로로 미주천문대에 설치된 5억 7천만 화소의 암흑에너지 카메라를 활용해, 하늘의 약 8분의 1에 해당하는 영역을 관측
- 연구진은 수억 개의 은하 형상 데이터를 분석해, 지난 60억 년간 우주 내 물질 분포와 진화를 재구성함으로써 암흑에너지와 암흑물질이 우주 진화에 미친 영향을 추적함
연구는 기존 DES 연구 대비 정밀도를 두 배로 향상했으며, 표준 우주론 검증과 향후 탐사 기반을 마련
- 분석 결과는 전반적으로 표준 우주론 모형(암흑에너지가 시간에 따라 일정하다는 가설)과 일치하지만, 우주에서 물질이 군집되는 방식과 관련한 오랜 불일치 문제가 전체 데이터셋을 포함하면서 더욱 뚜렷해진 것으로 나타남
- DES 과학위원회 전 공동의장이자 DES:UK 의장인 Lahav 교수는, 1억 4천만 개 은하 형상 샘플을 활용한 이번 분석이 암흑에너지가 시간에 따라 변화할 가능성도 향후 검증할 수 있는 기반을 제공한다고 평가
- 연구진은 향후 다른 암흑에너지 실험 결과와 결합해, 중력과 암흑에너지에 대한 대안 이론을 추가로 검증할 계획
- 본 연구는 현재 건설 중인 Vera C. Rubin Observatory의 차세대 관측 프로그램(LSST)을 위한 과학적·기술적 토대를 제공
