【정견뉴스】
최근 2025년, NASA의 제임스 웹 우주 망원경(JWST)이 MoM-z14라는 은하를 포착했다. 놀랍게도 이 은하계는 빅뱅 이후 불과 2억 8천만 년 만에 형성되었으며, 이는 초기 우주의 은하 형성에 대한 기존 이론을 완전히 뒤집는 것이다.
지구, 태양, 그리고 모든 반짝이는 별을 포함한 우주 전체가 바늘 끝보다 작은 점, 즉 중력 특이점에서 기원했다고 상상해 보자. 약 138억 년 전, 이 특이점이 갑자기 팽창하면서 엄청난 양의 에너지와 물질이 방출되었다. 이것이 바로 유명한 “빅뱅 이론”으로, 우주의 기원에 대한 우리의 이해를 설명하는 주류 이론이다. 간단히 말해, 빅뱅은 격렬한 폭발이 아니라, 마치 풍선이 무한히 부풀어 오르는 것처럼 극도로 뜨겁고 밀도가 높은 상태에서 팽창하는 과정이었다.
빅뱅 이후, 우주는 양성자, 중성자, 전자와 같은 기본 입자들로 가득 찬 끓는 뜨거운 수프와 같았다. 모든 것이 너무 뜨거워서 이 입자들이 원자로 결합할 수 없었다. 과학자들은 빅뱅의 잔재인 희미한 빛인 우주 마이크로파 배경 복사를 관측하여 이를 확인한다. 이 복사는 우주의 “아기 사진”처럼 작용하여 초기 우주의 균일성과 미묘한 변동을 모두 드러낸다. 빅뱅 후 약 38만 년 후, 우주는 원자가 형성될 수 있을 만큼 식었다. 이 시점에서 수소와 헬륨과 같은 가벼운 원소들이 나타나기 시작하여 미래의 별과 은하의 기초를 마련했다.
그러나 우주의 진정한 이야기는 여기서부터 막 시작된다. 초기 우주는 수소와 헬륨 가스 구름으로 가득 차 있었고, 이 구름들은 중력의 힘으로 붕괴되기 시작했다. 중력은 보이지 않는 “접착제”처럼 물질을 하나로 묶어 더 밀도가 높은 영역을 형성했다. 이 영역들은 결국 빅뱅 이후 약 1억 5천만 년에서 2억 년 사이에 최초의 별들을 탄생시켰다. 별들은 고립되어 존재하지 않고, 모여 은하를 형성한다. 가스가 식고 붕괴하는 데 오랜 시간이 걸리기 때문에, 일반적인 통념으로는 최초의 은하는 빅뱅 이후 5억 년에서 6억 년 사이에 나타났다고 본다.
그러나 제임스 웹 우주 망원경이 관측한 은하 MoM-z14는 빅뱅 이후 불과 2억 8천만 년 만에 형성되어, 은하 형성에 대한 기존 연대표를 크게 앞당겼다. 흥미롭게도, 상어는 지구에서 약 4억 년에서 4억 5천만 년 동안 존재해 왔으며, 이는 상어의 “수명”이 빅뱅과 이 초기 은하 사이의 기간보다 훨씬 길다는 것을 의미한다! MoM-z14는 밝고 활동적이며, 빠르게 형성되는 별들로 가득 차 있고, 질소와 같은 더 복잡한 원소들을 포함하고 있다. 이전에 생각했던 것보다 더 많다. 이는 우주의 “구성 요소”가 이전에 상상했던 것보다 훨씬 빠르고 효율적이었음을 시사한다. JWST는 수백 개의 유사한 초기 은하를 발견하여 과학자들이 은하 형성 모델을 재검토하도록 촉구했다. 아마도 초기 우주에는 밀도 변동과 같은 더 많은 “씨앗”이 존재하여 형성 과정을 가속화했을 것이다.
이런 발견이 그토록 중요한 이유는 무엇일까요? 이는 인류의 끊임없는 질문, 즉 우리는 어디에서 왔는가? 우주는 왜 지금과 같은 모습인가? 에 대한 해답을 제시하기 때문입니다. 빅뱅 이론이 비록 강력하긴 하지만 완벽한 것은 아니다. 예를 들어, 우리는 아직 빅뱅 이전에 무슨 일이 있었는지, 우주가 무한정 팽창을 계속할 것인지 모른다.
천문학 용어:
밀도 변동: 우주론에서 밀도 변동은 일반적으로 초기 우주의 물질 밀도에서 나타나는 작고 불균일한 변화를 의미한다. 이러한 변화는 우주의 모든 구조(예: 은하와 성단)의 “씨앗”으로 여겨진다. 중력을 통해 점차 증폭되어 물질이 뭉쳐 더 큰 구조를 형성하기 때문이다. 빅뱅 직후, 우주는 거의 균일했지만, 양자 효과 또는 팽창 과정은 이러한 미세한 밀도 차이를 만들어냈고, 궁극적으로 오늘날 우리가 보는 우주의 풍경으로 진화했다.
중력 특이점: 시공간 특이점 또는 그냥 특이점이라고도 하는 이 특이점은 무한히 작은 부피, 무한한 밀도, 무한한 중력, 그리고 무한한 시공간 곡률을 가진 지점이다. 이 시점에서 현재 알려진 물리 법칙은 더 이상 적용되지 않는다.
(NTDTV)
원문위치: https://www.zhengjian.org/node/298389