불가능한 네 쌍의 별들이 발견되었다
: 2.5시간 마다 서로를 돌고 있는 연성(binary star)
(Four Sets of 'Impossible' Stars)
by Brian Thomas, Ph.D.
천문학자들이 우주의 나이가 137억 년이라면 존재할 수 없는, 네 개의 연성(binary star, 쌍성) 계를 발견했다. 이 별들은 세속 천문학자들에게 우주의 나이가 두 배는 되는 것처럼 보이게 하고 있다. 왜냐하면, 발견된 연성들은 네 시간도 안 되는 시간 만에 서로를 돌고 있기 때문이었다. 아마도 하나님께서 진화 과학자들이 신봉하고 있는 기원 신화에 타격을 가하시기 위해서 그 별들을 그곳에 두신 것처럼 보인다.
우리 은하수의 항성들 가운데 대략 반 정도가 쌍을 이루고 있는 연성들이다.[1] 세속적 항성(별) 형성 이론에 따르면, 별들은 가스 구름(성운)의 응축에 의해서 형성됐는데, 가까운 별의 폭발은 가스 구름이 압축되는 데에 도움이 되었다는 것이다. 그리고 인접한 별들이 서로를 공전하기 시작했다. 다음으로, 낮은 질량의 연성은 가속화된 궤도를 돌게 된다고, 세속 과학자들은 가설을 세웠다.
이 가속(acceleration)에 대한 하나의 설명은 '자기 제동(magnetic braking)'이라 불려지는 것이다. 그것은 이론적으로 매우 느린 과정인, 별이 질량을 잃어버림을 통해 어떻게 각운동량(angular momentum)을 잃어버릴 수 있는지를 설명하고 있다. 새로운 연구 결과에 따르면, 자기 제동이 발생했다면, ”이것은 진화의 시간 틀이 M-왜성 연성(M-dwarf binaries)들에게는 너무 길어서 우주의 나이 내에 밀착된 공전궤도로 붕괴될 수 없음을 가리킨다”는 것이다.[2]
137억 년(빅뱅 우주론이 가정하고 있는 우주의 나이) 후에 그러한 별들의 공전 궤도는 5시간 미만이 될 수 없다. Space.com은 그 연구의 선임 저자인 바스 네프스(Bas Nefs)의 말을 인용하고 있었다. ”매우 놀랍게도, 우리는 이전에는 불가능하다고 생각했던, 태양같은 별에서 발견되는 한계 시간인 5시간 보다도 훨씬 짧은 공전 시간을 갖는 여러 적색왜성 연성들을 발견했다.”[1] 그 연구는 왕립천문학회 지에 게재될 예정이다.[2]
연구팀은 매 2.5시간 마다 서로를 돌고 있는 한 쌍의 별을 발견했다. 표준 질량소실 시간 틀을 따를 때, 그러한 별을 수용하기 위해서는, 우주의 나이는 280억 년은 되어야 할 것이다. 그러나 아무도 이 사실을 인정하고 싶지 않을 것이다.
창조론자로서 천체물리학자인 제이슨 라이슬(Jason Lisle)에 따르면, 이 새로운 정보는 오래된 우주 나이의 찬성자들에게 근본적인 문제점을 제시하고 있다는 것이다 :
”이론적 최소 한계 주기의 반 정도를 가진 이러한 연성들의 발견은 세속적 견해로써는 매우 놀라운 일이다. 그것은 1)우주가 빅뱅우주론이 허락한 시간보다 훨씬 오래되었음을 가리키거나 (세속 천문학자들이 즉각적으로 거부할 결론), 2)자기 제동 메커니즘이 이론적 예측치보다 훨씬 더 효과적이거나, 3)어떤 알지 못하는 다른 자연적 메커니즘이 작동되고 있거나, 4)아니면, 우주는 이미 그 장소에 연성과 함께 초자연적으로 창조되었음을 가리킨다.”[3]
References
1. 'Impossible' Stars Found in Super-Close Orbital Dances. Space.com. Posted on space.com July 25, 2012, accessed July 29, 2012.
2. Nefs, S. et al. 2012. Four ultra-short period eclipsing M-dwarf binaries in the WFCAM Transit Survey. Accepted for publication in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
3. Lisle, J. Personal communication, July 30, 2011.
*General relativistic orbital decay in a seven-minute-orbital-period eclipsing binary system. Nature, Vol. 571, 528-531, 24 July, 2019.
* Scientists Spot Two Dead Stars Locked in a Dizzying Dance. Space.com, July 25, 2019.
* Astronomers discover a rare “black widow” binary, with the shortest orbit yet. MIT News, May 4, 2022.
*참조 : 4시간 내 서로 도는 쌍성계 발견 (2012. 7. 6. 연합뉴스)
http://www.yonhapnews.co.kr/economy/2012/07/06/0303000000AKR20120706052700009.HTML?template=5567
4시간 내 서로 도는 쌍성계 발견 (2012. 7. 6. 쿠키뉴스)
https://www.kukinews.com/newsView/kuk201207060033
공전주기 51분 밖에 안 되는 최단주기 쌍성계 '격변변광성' 확인 (2022. 10. 6. 한국경제)
https://www.hankyung.com/it/article/202210069654Y
번역 - 미디어위원회
링크 - http://www.icr.org/article/6949/
출처 - ICR News, 2012. 8. 15.
다중 우주론 비판
(A Critique of the Multiuniverse Cosmology)
권진혁
요약
최근 호킹이 ‘신이 우주를 창조하지 않았다’고 주장한 근거는 바로 자신의 다중 우주론에 대한 신념에 바탕을 두고 있다. 다중 우주론은 수많은 빅뱅이 발생하여 수백억 이상의 우주들이 존재할 수 있다는 가설이다. 우리의 우주는 매우 정교하게 설계되어 있고, 하나의 우주로는 이러한 정교한 우주가 저절로 발생할 수 없다는 것을 잘 아는 빅뱅 이론가들은 다중 우주론이라는 개념을 통해서 이 설계의 개념을 우회하려고 시도하고 있다. 즉, 서로 다른 자연법칙을 갖는 수백억의 우주가 가능하다면, 대부분의 우주는 생명체나 인간이 살기에 부적합하겠지만, 우리 은하와 같이 운좋은 몇 개의 우주는 생명체가 진화할 가능성이 확률적으로 존재한다는 것이다.
그러나 이 다중우주론은 과학의 영역을 완전히 벗어난 이론이며, 무신론적 우주론을 지지하기 위하여 과학의 옷을 입고 나온 신념의 영역에 속하는 것이다. 무한히 많은 우주 속에서는 생명체의 탄생이나 인류 진화와 같은 일이 어느 한 구석에서는 발생할 수 있다는 주장은 과거 시간을 무한대로 늘려서 신의 창조를 제거하려 하다가 실패한 진동우주론을 공간 속에서 다시 시도하는 것과 다를 것이 없다고 하겠다. ‘모든 것을 예측하는 이론은 아무 것도 예측하지 못하는 것이다’ 라는 말처럼 무한 갯수의 우주를 만들어서 문제를 해결하려는 시도는 결국 아무 해답도 얻지 못하게 될 것이다.
The Steven Hawking's claim that the universe was not created by God was based on the hypothesis of the multiuniverse theory. The multiuniverse theory means that there are almost infinite number of universes with different physical laws by the multiple big bangs. It ha been well known that our universe is designed very accurately and also that the possibility of birth of life by chance in our universe is almost impossible. So, some cosmologists tried to detour the difficulty by inventing the idea of multiuniverse : If there are infinite number of universes including our universe the possibility of life birth will be much higher than the single universe. However, the multiuniverse theory is going far beyond the realm of science and it is a kind of personal belief wearing the scientific clothes. In the past the oscillating universe theory was proposed to extend the cosmic time scale to infinity in order to remove the concept of creation. But it failed soon by the second law of thermodynamics. The multiuniverse theory also seems to be another attempt to remove the need of creation by extending the boundary of the universe to infinity. Considering that any theory that can expect everything actually expects nothing the multiuniverse theory will be nothing but a hypothetical belief.
I. 서론
우주기원론은 고대로부터 현대까지도 지속적으로 과학적 증거보다도 개인적 신념이나 종교적 신념에 많은 영향을 받아왔다. 그리스 철학에서는 자연을 신격화 하여 완전한 천상 세계와 불완전한 지상세계로 이분화하고, 천상 세계는 완전한 운동인 원운동을 한다고 생각하였다.
코페르니쿠스와 갈릴레이 이후 관측 천문학이 많이 발달하여 1926년 에드윈 허블은 우주 팽창 현상을 최초로 관측하였으며, 팽창 우주론을 정립하는데 기여하였다. 이 팽창우주론은 아인슈타인의 일반 상대성 이론과 결합하여 대폭발 이론으로 발전하였다.
대폭발 이론은 결국 태초에 한 번의 대폭발 이후 지속적인 팽창을 거친 후에 우주는 종말로 귀결되는 1회적 직선적 우주론이라는 의미를 강하게 내포하였다. 그러자 태초의 1회적 대폭발은 어디서 왔으며 어떻게 발생하였는가라는 질문이 자연스럽게 발생하게 되었고, 기독교적 창조와도 자연스럽게 연결되기도 하였다. 휴 로스(Hugh Ross)와 같은 천문학자이자 창조론자는 대폭발이 하나님의 창조의 수단이라고 해석하였다.
그러자 일부 우주물리학자들은 진동 우주론을 주장하였다. 이 이론은 1회적 창조라는 개념을 제거하기 위하여 고안된 이론이었다. 즉, 우주의 전체 질량이 임계질량보다 크기 때문에 우주는 폭발-팽창-수축-폭발-팽창-수축...의 과정을 영원히 반복한다는 것이다. 진동 우주론에 의하면 우주의 나이는 무한대로 늘어나고, 폭발은 여러 회 반복되기 때문에 우주는 시작도 없고 끝도 없이 영원히 순환한다는 힌두교적 사상에 가까워지게 된다.
그러나 진동우주론은 곧 열역학 제2법칙에 의하여 불가능하다는 사실이 증명되었고 곧 폐기되었다. 따라서 다시 1회적 대폭발 이론이 유일한 대폭발 이론으로 남게 되었다. 초기의 대폭발 이론은 편평도 문제와 지평선 문제를 비롯한 많은 문제들을 내포하고 있음이 곧 알려지게 되었다. 1981년 MIT의 알란 구스(Allan Guth)는 대폭발 순간에 인플레이션(inflation)이라는 개념을 도입하여 인플레이션 대폭발 이론을 세움으로써 편평도 문제와 지평선 문제를 해결하였다[1]. 인플레이션 대폭발 이론은 그 후 우주 배경복사 측정 위성인 WMAP의 측정 결과와도 일치하는 것으로 알려져 상당한 지지를 확보하였다.
몇 년이 지나지 않아 1983년 Stanford 대학의 Andrei Linde는 우주에서 단 한 번의 대폭발이 아니라 수많은 대폭발이 발생할 수 있음을 제시함으로써 Chaotic inflation 대폭발 이론을 주장하였다[2,3]. Linde의 주장은 그 후 다중 우주론(multiuniverse theory)로 발전하여 Steven Hawking의 지지를 얻게 되었다. Steven Hawking은 2011년에 발간한 그의 책 「위대한 설계(Grand Design)」에서 다중 우주론에 대한 그의 신뢰를 강하게 제시하면서 다중 우주론이 맞는다면 우주의 창조에 신은 필요 없다고 주장하였다[4].
그러나 다중 우주론은 매우 추상적이고 증명되지 않았으며 증명될 수도 없는 하나의 사변의 수준에 머물러 있다. 과학자들은 우리의 우주가 핵력의 크기, 전자기력의 크기, 중력의 크기 등 30여 가지의 매개변수가 매우 정교하게 설계되어 있다는 사실을 모두 인정하고 있다. 이것이 소위 ‘인류중심 원리’로 알려져 있다.
다중 우주론에 의하면 전체 우주는 10^50개의 우주가 서로 독립적으로 불규칙적으로 우주 도처에서 자연발생적으로 발생하여 확장되고 있으며, 각각의 우주는 서로 다른 자연법칙을 가질 수 있고, 서로 다른 우주 사이에는 빛조차도 여행이 불가능하기 때문에 어떤 정보교환도 이루어 질 수 없다는 것이다. 대부분의 우주 속에서는 우리 우주와 같이 생명이 존재할 조건을 전혀 갖추지 못하기 때문에 생명체가 진화할 수 있었으나 극히 작은 확률로 우리 우주와 같이 생명체가 탄생할 조건을 갖춘 우주가 우연히 탄생할 수도 있다는 것이다.
다중 우주론은 우주의 개수, 즉 우주의 범위와 공간을 무한대로 확장함으로써 우리 우주가 수많은 우주의 하나에 불과한 극히 무의미한 우주라는 수준으로 격하시키고, 또한 인간을 비롯한 생명체의 가치도 마찬가지로 수많은 우주 속에서 극히 작은 확률로 태어난 존재일 뿐이라는 세계관을 내포하고 있다.
II. 우주의 설계
1. 설계의 증거
1973년 케임브리지의 물리학자 브랜든 카터는 ‘수많은 우연의 일치와 우주론의 인간중심원리’라는 논문을 발표하였다[5]. 그는 서로 독립적이고 무관한 여러 물리적 상수들이 놀랍게도 우리의 우주 속에 생명체가 존재할 수 있는 조건이 정확하게 맞아 떨어지도록 정확하게 조정되어 있다는 사실을 발견하였다. 여러 물리적 법칙들이 마치 바늘 끝에 물체를 정교하게 올려놓듯이 정교하게 맞춰져 있기 때문에 그 가운데 한 두 가지만 조금 변화시켜도 이 우주의 상황은 생명체가 존재할 수 없게 바뀌고 만다는 것이다. 이러한 우주의 미세조정은 이제 너무나 잘 알려져 있어서 ‘인간 중심원리’로 간단하게 부르고 있다. 서로 독립적으로 보이는 서로 다른 물리법칙들은 강한 핵력, 전자기력, 중력, 우주 상수, 전자의 전하와 질량의 비, 전자와 양성자의 질량비율 등이다. 좀 더 구체적으로 언급하면
‣ 핵력이 1%만 달라져도, 별들 속의 산소와 탄소의 생산량이 수 천 배까지 변화할 수 있다.
‣ 중력이 10^31의 1만큼 바뀌어도 우주는 존재가 불가능하다.
‣ 아인슈타인의 우주상수는 10^53분의 1로 정밀하게 조정되어 있다.
‣ 중성자가 양성자보다 0.14%만 더 무거워도 별의 핵융합이 멈추게 된다.
‣ 전자와 양성자의 질량 비율이 1%만 달라져도 생명체는 존재할 수 없다.
‣ 탄소 원자핵은 7.65MeV의 들뜬 상태 에너지를 갖는다. 만약 이 들뜬 상태가 없다면 별의 중심에서 생명체에 필요한 탄소 합성이 불충분했을 것이다.
이러한 여러 가지 조정을 총 정리하여 영국의 이론 물리학자 로저 펜로즈(Roger Penrose)는 우주가 우연히 현재의 조건을 맞추어 존재할 확률이 10의 1230 승 분의 1 (1/10^1230) 이라고 주장하였다.
‘인류 중심원리’는 크게 두 가지로 분류되는데, 하나는 ‘강한 인류중심원리’(Strong anthropic princple, SAP)로 불리고 다른 하나는 ‘약한 인류중심원리’(Weak anthropic principle, WAP)로 불린다. 강한 인류중심원리는 ‘우주와 그 안의 기본 물리변수들은 어느 시기에 관측자의 존재를 가능하도록 조정되어야 한다’ 라고 정리된다. 수학자 John Barrow와 물리학자 Frank Tipler도 SAP에 대하여 거의 유사한 언급을 하였다. 강한 인류원리는 창조와 설계의 개념을 많이 포함하기 때문에 일반적으로 과학자들이 좀 꺼리는 경향이 있다. 이에 비해서 약한 인류중심원리는 '관측되는 물리적 우주적 상수들은 모두 동일한 확률로 존재하지는 않지만 탄소기반 생명체들이 존재할 수 있도록 충분히 오래되고, 환경을 제공할 수 있도록 조건화되어야 한다” 라고 정리될 수 있다. 이 말은 강한 인류원리보다는 좀 더 포괄적이고 부드러운 문체로 언급되기는 하였지만 우주속의 여러 가지 물리적 상수들은 여전히 조정되어야 함을 의미하기 때문에 설계와 조정의 의미가 들어있다.
2. 정교한 우주에 대한 두 가지 해석
이제 우리의 우주가 우연히 발생하는 것이 완전히 불가능하도록 정교하게 미세조정되어 있다는 것은 충분히 검토되었다. 우주의 미세 조정에 대한 직관적이고 상식적인 결론은 창조모델일 것이다. 이것은 Paley의 시계공 이론과 부합한다. 즉, 정교한 시계는 우연히 존재하게 되었고 생각하기 보다는 반드시 제작자가 있어야 한다는 것이 더 합리적이고 우수한 모델이라는 것이다. 스티븐 호킹도 ‘우리의 우주와 그곳의 법칙들은 우리를 지탱하기 위해서 맞춤형으로 설계된 것으로 보인다’ 라고 하여 우주의 미세 조정을 인정하였다[6]. 시계공 이론과 창조론의 차이점은 시계공의 경우 시계 제작자를 인정하는 것에 아무런 문제가 없지만 창조론은 초월적인 창조자의 존재를 믿음으로 받아들여야 한다는 것이다. 즉, 우리의 우주가 아무리 정교하게 미세 조정되었다고 하지만, 여전히 창조론을 받아들인다는 것은 기독교적 신앙을 받아들이는 것이 전제되어야 하기 때문에 믿음이 없는 사람들은 이것을 받아들이기 어려울 것이다. 따라서 이미 신앙이 있는 과학자들은 창조 모델에 더욱 확신을 갖고 지지하게 되지만 그렇다고 모든 과학자들이 창조모델이나 지적 설계모델을 지지하는 것은 아니다.
스티븐 호킹을 비롯한 많은 과학자들은 아직도 다른 대안을 찾고 있다. 그 대안 중에 가장 대표적인 것이 바로 다중 우주론이다. 즉, 대폭발은 단 한 번 일어난 것이 아니라 우주의 도처에서 무한히 많이 발생할 수 있으며, 각각 서로 다른 우주 상수의 조합을 통한 서로 다른 자연법칙을 갖는 무한한 우주가 존재가능하다는 이론이다. 즉, 수많은 다른 우주가 존재한다면 매우 운이 좋게도 그 중에 한 두 개의 우주는 생명체가 존재 가능한 조건을 갖추고 있을 수 있고, 그렇다면 그런 우주의 존재가 꼭 창조의 증거가 될 필요는 없다는 것이다. 서로 다른 우주 상수를 갖는 수많은 우주 속에서 생명체가 존재하는 우리의 우주는 특이할 것이 없는 매우 평범한 우주의 하나일 뿐이라는 것이다.
다중 우주론은 우리의 우주를 수백조개의 우주 가운데 우연히 운이 매우 좋은 우주일 뿐 그 이상의 의미를 부여하지 않음으로써 우리 우주와 인간과 생명체의 가치를 매우 격하시키는 경향이 있다. 우주는 무한히 많이 저절로 발생하고 소멸할 수 있기 때문에 특별이 의미 있는 우주란 존재하지 않는다는 것이다. 마치 폭포수 밑에 수많은 거품들이 명멸하듯이 크기만 좀 크고 시간만 수백억 년이 걸린다는 것을 제외하면 그 거품들 중의 하나가 우리의 우주이라는 것이다. 스티븐 호킹은 이것을 ‘평범의 원리(principle of mediocrity)'라고 불렀다[7].
그림 . 다중 우주의 개념도. 서로 다른 자연법칙을 갖는 개개의 우주가 수없이 많이 존재할 수 있다는 가정. 이웃한 우주 사이에는 빛을 포함하여 어떠한 정보 교환도 할 수 없다.
다중 우주론은 근본적으로 몇 가지 심각한 문제를 가지고 있다.
‣ 다중 우주론은 과학적 증거가 전혀 없는 추상적 개념에 불과하다. 과학적 주장이라기 보다는 하나의 형이상학적 주장이다[8].
‣ 다중 우주론에서 주장하는 여러 우주가 존재한다는 것을 검증할 어떠한 과학적 방법도 없다.
‣ 알려진 물리학의 법칙에 모순된다.
‣ 다중 우주론은 신에 의한 우주의 창조를 믿는 것보다 더 믿기 어려운 주장이다. 예를 들자면, 1000억 개의 우주가 존재한다는 것을 믿는 것은 우리의 우주가 신에 의해서 창조되었다고 믿는 것보다 더 큰 믿음을 필요로 할 것이다.
III. 결론
다중 우주론은 신에 의한 우주의 창조라는 귀결을 벗어나기 위한 과학의 옷을 입은 비과학이다. 과거에 진동 우주론이 우주의 시간을 무한대로 확장함으로써 일회적 우주 창조라는 귀결을 벗어나려고 하다가 틀린 것으로 결론 난 것과 마찬가지로 다중 우주론은 공간적으로 무한한 우주 속으로 도피함으로써 신에 의한 유일한 우주 창조라는 것을 회피하고자 하는 이론이다. 스티븐 호킹은 폭포수 밑의 수많은 거품이 의미 없이 나타났다가 사라지듯이 우리 우주도 수백억 우주 가운데 하나로써 우연히 나타났다가 사라지는 별로 의미를 부여할 필요가 없는 평범한 우주의 하나라는 것이다. 결국 과거로부터 현재에 이르기까지 우주론은 여전히 신의 창조냐 우연이냐의 기나긴 논쟁 속에서 맴돌고 있다. 비록 스티븐 호킹 자신은 물리학자이지만, 그의 주장은 무신론에 기반한 자신의 이념을 증명 불가능한 과학의 옷으로 치장하여 우주의 무목적성을 알리는 것에 불과하다.
조금만 객관성을 가지고 우주를 바라다보면, 길거리에서 주은 시계의 제작자와 주인이 존재하는 것보다도 훨씬 더 명백하게 우주는 창조자가 있고, 유일하고, 일회적으로 합목적적으로 존재함을 알 수 있을 것이다.
참고 문헌
(1) A. Guth, Phys. Rev. D23, 347 (1981).
(2) A. D. Linde, Phys. Lett. 129B, 177 (1983).
(3) A. Linde, 'Prospects of Inflationary Cosmology' (1996).
(4) 스티븐 호킹저 전대호 옮김, 위대한 설계, 까치 2010.
(5) B, Carter, 'Large Number Coincidences and the Anthropic Principle in Cosmology'. IAU Symposium 63: Confrontation of Cosmological Theories with Observational Data. Dordrecht: Reidel. 1974; 291–298.
(6) 스티븐 호킹, ibid, p.205.
(7) 스티븐 호킹, ibid, p.194.
(8) 리 스트로벨, 창조설계의 비밀, Ch.6 물리학은 지구에 박힌 창조주의 지문이다, 두란노 2005.
*관련기사 : [책] '또다른 우주 있다' 물리·수학의 아홉가지 추론 (2012. 4. 25. 사이언스온)
http://scienceon.hani.co.kr/?document_srl=36373
[별소리 다 듣겠네!] 이 세상이 다가 아닐까?…평행·다중우주, 진실은? (2022. 12. 26. YTN 사이언스)
https://m.science.ytn.co.kr/program/view_today.php?s_mcd=0082&key=202212261706551124
우리 우주 너머 또다른 우주가 있을까?…다중우주, 평행우주론 (2021. 9. 28. 나우뉴스)
https://nownews.seoul.co.kr/news/newsView.php?id=20210928601009
영화 ‘닥터 스트레인지:대혼돈의 멀티버스’-‘다중우주’에 관해 (2022. 5. 12. 울산제일일보)
http://www.ujeil.com/news/articleView.html?idxno=303738
출처 - 2012, 국제학술대회 자료집.
태양 근처에 암흑물질이 없다.
(No Nearby Dark Matter)
by Jason Lisle Ph.D.
칠레에서의 한 연구에 의하면, 태양계 주변에는 '암흑물질(dark matter)'이 없다는 것이다.[1] 암흑물질은 아직까지 관측되지 않은 물질의 이름이다. 그것의 존재는 관측되는 천체들에 대한 중력적 영향에 의해서 추론되고 있다. 암흑물질의 존재를 지지하는 세 가지의 독립적인 계열의 증거들이 있다고 한다. 그렇다면 이 연구에서는 왜 탐지되지 않은 것일까?
이 보이지 않는 암흑물질의 중력에 의한 잡아당김은 암흑물질이 없다면 예상되는 것보다 별들이 은하를 더 빠르게 공전하는 원인이 된다. 또한, 거시중력렌즈(gravitational macro-lensing, 빛이 은하 옆을 지나갈 때 휘는 현상) 효과는 과학자들에게 은하의 질량을 계산하실 수 있게 해준다. 그러한 계산은 은하들이 단순히 보이는 구성물(별, 가스, 먼지) 보다 훨씬 더 많은 질량을 포함하고 있음을 확인할 수 있다. 게다가 도플러 변이(Doppler shifts)로부터 추론되는 은하들 자체의 움직임은 은하 성단을 암흑물질이 함께 붙들고 있음을 가리킨다.
오늘날의 연구는 우주에는 관측되는 물질들보다 암흑물질이 훨씬 더 풍부함을 가리키고 있다. 그래서 태양계 주변 지역에 그러한 물질이 없는 것으로 나타났다는 발견은 다소 놀라운 것이다. 그럼에도 불구하고, 칠레의 유럽남부천문대(European Southern Observatory, ESO)에서 관측된 데이터들을 분석한 연구자들은 태양 주변 13,000광년 내에 있는 별들의 움직임은 암흑물질이 완전히 없을 때의 움직임과 일치한다고(암흑물질의 존재와 모순됨) 결론지었다. 이러한 결과는 예비적인 것이고, 확증된다면 현대 우주론에 하나의 도전이 되는 것이다.
한 가능성은 암흑물질이 별들과 은하들의 움직임에 대한 올바른 설명이 아니라는 것이다. 아마도 물리법칙에 대한 현재의 이해는 약간 잘못되었을 수 있다.
암흑물질에 대한 유행하는 대안 중 하나는 수정된 뉴턴 역학(Modified Newtonian Dynamics, MOND, 수정중력이론)이라 불리는 모델이다. 이 모델은 특별히 매우 약한 장(weak field)의 경우에, 중력의 힘이 표준 뉴턴의 법칙(역 제곱의 법칙)보다 약간 강하다고 제안한다. MOND는 나선 은하에 있는 별들의 속도를 설명하는 데에 일부 성공적이었다. 그리고 그것은 우리 태양 주변에 암흑물질의 부재를 가리키는 새로운 연구와 일치될 수 있다. 그러나 MOND가 우주의 다른 관측들을 설명할 수 있는지는 불확실하다.
또 다른 가능성은 암흑물질이 천문학자들이 이전에 생각했던 것과는 다르게 분포되어 있을 가능성이다. 은하계 중심을 돌고 있는 별(항성)들의 움직임은 이들 궤도의 안쪽에 암흑물질이 존재한다는 것과 일치한다. 그러나 은하 주변의 별들의 움직임을 설명하기 위해서 태양 주변에 암흑물질이 반드시 풍부할 필요는 없다. 예를 들어, '따뜻한 암흑물질(warm dark matter, 중간 에너지의 입자들)'은 관측되는 모든 것들을 설명할 수 있다. 그러나 이것은 세속적 빅뱅설과 상충된다. 따뜻한 암흑물질은 빅뱅 이후의 은하들의 형성을 설명할 수 없다. 대부분의 천문학자들은 이것 대신에 차가운 암흑물질(cold dark matter)을 찾고 있다. 왜냐하면 차가운 암흑물질이 은하들 안으로 우주 가스들이 응축하는 것을 도왔을 것이라고 믿고 있기 때문이다.
여기에, 이들의 데이터들과 최고로 잘 적합한 것처럼 보이는 하나의 해결책이 있다. 이 해결책은 과학적 이유 없이 대게 거부되고 있다. 그 이유는 기원에 대한 세속적 과학자들의 신념과 맞지 않기 때문이다. 그것은 이 해결책이 틀렸다는 것이 아니다. 모든 사람들은 데이터들을 자신의 세계관에 입각해서 해석한다. 그러나 세속적 과학자들은 과학에 대한 그들의 접근 방식에서 중립적이지 않으며, 객관적이지 않음을 보여주고 있다. 성경적 모델에 의하면, 은하들이 우연히 자발적으로 형성되었다고 믿을 아무런 이유가 없다. 따라서 따뜻한 암흑물질은 그 데이터에 대한 좋은 설명이 될 수도 있다.
또한, 이러한 연구는 많은 세속 과학자들이 볼 수 없고, 들을 수 없고, 만질 수 없고, 감지될 수 없는 어떤 것을 믿으려고 한다는 것을 보여준다. 그들은 암흑물질이 보이는 것들을 이해할 수 있도록 해주기 때문에, 신념으로 믿는 것이다. 그러나 이들 세속 과학자들의 많은 수는 직접 볼 수 없다는 (동일한) 이유로 하나님 믿기를 거부한다. 과학을 통해서 우주를 이해할 수 있는 능력을 주셨고, 자연 세계에 존재하는 경이로운 질서와 설계와 엄청난 정보들을 볼 수 있음에도 말이다.[2] 성경은 이렇게 기록하고 있다.
”하나님의 진노가 불의로 진리를 막는 사람들의 모든 경건치 않음과 불의에 대하여 하늘로 좇아 나타나나니 이는 하나님을 알만한 것이 저희 속에 보임이라 하나님께서 이를 저희에게 보이셨느니라 창세로부터 그의 보이지 아니하는 것들 곧 그의 영원하신 능력과 신성이 그 만드신 만물에 분명히 보여 알게 되나니 그러므로 저희가 핑계치 못할찌니라” (롬 1:18~20)
References
1.Wolchover, N. If Not Dark Matter, Then What? Posted on space.com April 19, 2012, accessed April 24, 2012.
2.See Lisle, J. 2010. The Ultimate Proof of Creation. Green River, AK: Master Books.
*관련기사 : 암흑물질 이론은 틀렸나? : 태양 주변에 암흑물질 없어 (2012. 4. 23. 연합뉴스)
http://www.yonhapnews.co.kr/economy/2012/04/23/0303000000AKR20120423053000009.HTML?template=5567
은하계 도는 거대 ‘구조물’ 발견…암흑물질 존재 의문 (2012. 5. 2. 서울신문)
http://nownews.seoul.co.kr/news/newsView.php?ref=nc&id=20120502601008
암흑물질 이론 뒤집을 현상 발견 : 우리은하 주위에 거대한 천체 구조 (2012. 5. 4. 연합뉴스)
http://www.yonhapnews.co.kr/economy/2012/05/04/0303000000AKR20120504036900009.HTML?template=5567
번역 - 미디어위원회
링크 - http://www.icr.org/article/6814/
출처 - ICR News, 2012. 5. 14.
은하 자기장의 원인은 무엇인가?
(What Causes a Galaxy's Magnetism?)
by Brian Thomas, Ph.D.
세속 천문학자들은 자기장을 발견한지 1백 년 이상이 지났지만, 은하 자기장(galactic magnetic fields)의 원인을 이해하는 데에 어떠한 진보도 하지 못하고 있다. 은하 자기장에 대한 가장 최근의 지도는 전례 없는 정밀성을 보여주고 있었다. 그러나 어떻게 자연적인 힘으로 자기장이 형성되었는지에 대한 어떠한 단서도 찾지 못하고 있다. 이 은하 자기장의 기원은 창조주를 필요로 하는가?
한 팀의 전파 천문학자들은 먼 별로부터 은하수(Milky Way)를 통과하여 지구로 여행해온 41,000 건의 전파 신호들을 분석했다. 연구팀은 패러데이 효과(Faraday effect, 전파가 전리층을 통과할 때 자장의 영향을 받아 회전하는 현상)라 불리는 은하수가 유도한 비틀린 정도를 해결하는데 도움을 주기위해서 별들의 데이터에 대한 알고리즘을 적용했다. 연구자들은 우주를 가로 지르는 자기장의 강도와 분포를 추론했고, 지도를 만들었다. 이 지도는 우리 은하수의 양성 음성 자기장 영역들을 보여주고 있었다.
그런데 왜 은하들은 자기장을 가지고 있는가?
자기장 형성에 관한 일반적인 세속적 이론은 발전기(dynamo) 모델로, 물리적 회전이 자성(magnetism)을 유발했다는 것이다. 그러나 그러한 장치는 자동차 발전기에서와 같이 적절한 속도로 움직이며, 정확한 물질들로 만들어진 정밀한 부품들을 필요로 한다. 그러한 장치가 행성, 항성, 또는 은하에 존재한다는 그 어떠한 직접적인 증거도 없다.
미국 해군 연구소의 은하수 지도에 대한 보도 자료에 따르면, ”지금까지 과학자들은 이러한 은하 자기장의 기원에 대해 당황해왔다. 자기장은 기계적 에너지가 자기 에너지로 변환되는 곳에서 생겨났다고 가정되어 왔기 때문이다”라는 것이다.[1]
새로 만들어진 은하의 자기 지도는 어떤 자연적 현상이 자기장을 생산하고 있음을 설명하는 데 도움을 줄 수 있을까? 아니, 그렇지 않다.
대신에 ”연구팀이 만들어낸 지도는 과학자에게 은하수에 걸친 은하 자기장 구조에 관한 유용한 지식을 제공할 것”이라는 것이다.[1] 과학은 은하의 구조를 관측하고 조사할 수 있지만, 그 기원을 추론하는 것은 다른 도구를 필요로 한다.
”이 새로운 데이터를 통해서, 연구자들은 패러데이 하늘에 대한 이미지를 업데이트 할 수 있을 것이다. 그리고 언젠가는 은하 자기장의 기원을 이해할 수 있을 것이다.”[1] 그러나 이 거대한 자기장에 대한 더 자세한 정보는 그것이 어떻게 생겨났는지에 대한 더 나은 이론을 제공하지 못할 것이다. 그것은 마치 자동차의 부품들을 모두 분해해도 그 자동차가 어떻게 자연적인 과정을 통해 스스로 생겨날 수 있었는지가 해결되지 않는 것과 같다. 다른 말로 더 많은 관측을 한다 해도 기원에 대한 의문이 반드시 풀릴 것 같지는 않다는 것이다.
2008년에 물리학자인 러셀 험프리(Russell Humphreys)는 나선 은하수 자기장의 전체 강도와 일치하는 자기장의 기원에 대한 성경 중심적 모델을 제시했다.[2] 만약 하나님이 창조주간 넷째 날에 (하나님이 창조주간에 만들어 놓으셨던) 물들을 사용하여 별들과 은하들을 창조하셨다면, 그리고 그 물 분자들이 모두 원래부터 정렬되어 있었다면, 그들의 작은 자기장들은 뭉쳐져서 은하 자기장을 형성했고, 오늘날 관측되는 자기장의 강도처럼 보이는 어떤 것으로 붕괴되고 있을 것이다.
험프리는 한 전문적인 논문에서 은하들의 기원에 관한 자연주의적(동일과정설적) 이론이 가지는 문제점들을 요약했다. 그리고 어떻게 그의 모델이 은하 자기장에 적용될 수 있는 지를 기술했다. 그는 썼다 :
”수십억 년 동안 은하의 나선팔과 자기장이 보존되기 위해서, 진화 우주론자들은 두 복잡한 이론을 고안해왔다. 그것은 1)'밀도파'(density waves, 별들의 집중 또는 확산) 2)'은하발전기‘(galactic dynamos, 자기장을 발생시키는 플라즈마와 별들의 복합적 흐름) 이론이다. 그러나 두 이론 모두 추정 상태를 벗어나지 못하고 있다. 더군다나 두 이론은 서로 양립할 수 없는 것처럼 보인다. 예를 들어, 연못에 떠있는 코르크 마개를 파동이 이동시키지 못하는 것처럼, 밀도파는 별들과 플라즈마를 이동시키지 못할 것이다.”[2]
반대로, 험프리는 주장했다. ”창조주 하나님은 이 우주가 그분의 작품이라는 증거로서 하늘에 자기장을 우리에게 남겨 놓으셨을 지도 모른다.”[2]
References
1. Scientists Chart High-Precision Map of Milky Way's Magnetic Fields. U.S. Naval Research Laboratory news release, February 3, 2012.
2. Humphreys, D. R. 2008. The Creation of Cosmic Magnetic Fields. In Proceedings of the Sixth International Conference on Creationism. A. A. Snelling, ed. Pittsburgh, PA: Creation Science Fellowship and Dallas, TX: Institute for Creation Research, 213-230.
*Image credit: Max Planck Institute for Astrophysics, Garching, Germany
*관련기사 ; 우리은하 자기장 첫 관측 (2014. 5. 7. 동아사이언스)
https://www.dongascience.com/news.php?idx=4409
은하의 자기장초상화 (2015. 1. 28. 동아사이언스)
https://m.dongascience.com/news.php?idx=6010
고흐의 명작? 우리 은하 ‘자기장’이 그린 황홀한 그림 (2014. 12. 17. 나우뉴스)
https://nownews.seoul.co.kr/news/newsView.php?id=20141217601020
번역 - 미디어위원회
링크 - http://www.icr.org/article/6722/
출처 - ICR News, 2012. 2. 29.
우주의 물질은 너무 덩어리져 있다.
(Universe's Matter Is Too Clumpy)
by Brian Thomas, Ph.D.
2011년 6월 10일, ICR News는 가장 최근의 ”스카이 맵(sky map, 우주 지도)”에 대한 보고를 했었다. 먼 은하들을 보기 위한 3차원(3-D)의 ”스카이 맵”에 의하면, 물질들은 거대한 빈 공간(giant voids)들로 분리되어 있는 거대한 덩어리(massive clumps)들에 집중되어 있다는 것을 확실히 보여주고 있었다.[1] 며칠 후 한 새로운 논문도 유사한 발견을 발표했다. 이들 우주 덩어리들은 우주의 자연주의적 기원 이론에 커다란 수수께끼가 되고 있다는 것이다.
표준우주론에 의하면, 빅뱅(Big Bang)이라 불리는 폭발적인 시작은 우주를 가로질러 균일하게 물질들을 제공했어야만 한다. Physical Review Letters 지에 게재된 연구의 선임 저자인 숀 토마스(Shaun Thomas)는 Wired Science 지에서 이렇게 말했다. ”이것은 잠재적으로 어떤 특이한 무언가가 진행되고 있다는 첫 번째 징조 중 하나가 될 수 있을 것입니다” 잠재적이라고? 그러한 징조들은 풍부하다.[3, 4, 5]
토마스와 그의 동료들은 수십만 개의 은하들을 3차원 모습으로 나누어 분석하기 위하여, 우주를 큰 시야로 보게 해준 슬로안 디지털 스카이 서베이(Sloan Digital Sky Survey)로부터 제공받은 데이터를 사용했다. 엄청난 거리에서 자연주의적 기원 가정 하에 보여진 우주 물질들은 실제 보다 두 배나 평탄하게(즉, 균등하게 분산되어) 나타나야 한다. 그러나 우주 물질들은 천문학자들이 예상했던 것보다 더 무리지어 덩어리로 있었다.[2]
이러한 새로운 관측에 의하면, 우주에 있는 물질들의 분포는 자연주의적 모델과 맞지 않으며, 창조모델과 매우 잘 들어맞음을 보여주고 있다. 살아있는 세포 속에 들어있는 분자들의 배열처럼, 우주에 있는 은하들의 배열은 의도적 배치에 의하여 설명하는 것이 가장 최선인 것처럼 보인다.
이미 알려져 있었던 덩어리(clumpiness)의 수준(정도)을 모델화하기 위한 노력으로, 연구자들은 암흑에너지(dark energy)와 암흑물질(dark matter)이라고 불리는 눈에 보이지 않는 실체에 호소했다. 어떤 눈에 보이지 않는 물질에 의한 중력, 또는 어떤 감지 불가능한 에너지 힘이 물질들을 끌어당겨 오늘날 덩어리져 있는 은하들을 만들었고, 어떤 곳에는 텅 빈 공간을 남겼다는 것이다.
그러나 실존하는 물질들의 분포 문제를 풀기 위해서, 보이지 않는 물질과 보이지 않는 에너지에 호소하는 것은 이전보다 더 많은 문제점들을 야기시키는 것이다. 암흑물질은 무엇인가? 그리고 그것은 어디에서 왔는가? 그리고 암흑물질이 덩어리들과 빈 공간을 만들어낸 과정은 무엇인가? 실재하는 물질들은 어떻게 그것의 인도를 따를 수 있었는가?
이 새로운 연구는 암흑물질이나 암흑에너지의 임시변통적 분포에 의하여 설명될 수 없는 특성들을 가진 우주를 기술하고 있었다. 이러한 이유로, 저자들은 이 큰 우주 덩어리 문제를 ”은하들에 대한 철저한 조사로부터 얻어진 가장 큰 물리학적 스케일의 비정상”이라고 썼다.[6]
Wired Science 지에 의하면,
그 결과는 끝없이 우주를 확장시키는 미스터리한 힘인 암흑에너지에 대한 우주론자들의 이해가 재평가 될 필요가 있다는 것을 의미한다. 암흑에너지 자체는 거의 완벽하게 평탄해야 할 것으로 가정된다. 그러나 암흑에너지 덩어리들은 그들 주변의 보이는 물질 덩어리들을 끌어당길 수 있었을 것이다.
또한 여분의 덩어리들은 암흑에너지가 결코 존재하지 않았다는 것을 의미할 수도 있다. 대신에, 중력은 작은 스케일에서 보다 매우 큰 스케일에서 다르게 행동할 수 있었을 것이다. 이것은 아인쉬타인의 일반상대성 이론이 정비될 필요가 있음을 의미한다.[3]
그래서 과학자들은, 은하들은 목적을 가지고 의도적으로 위치에 놓여졌다는 가능성을 고려하기보다, 대신에 일반상대성 이론과 같은 기본적인 물리학 법칙에 의문을 제기하는 것이었다. 매우 먼 거리에서 중력이 다르게 행동하도록 만드는 원인은 무엇일까? 그리고 그 원인은 어디에서 기원한 것일까?
만약 ”...여호와 곧 하늘을 펴시며 땅의 터를 세우시며 사람 안에 심령을 지으신 자가 가라사대”[7] 라는 성경 말씀이 정확하다면, 하나님께서 무작위적이지 않은 특별한 방법으로 이 우주를 만드셨다는 것은 이치에 맞는다. 그래서 그것을 관찰하는 사람들은 하나님을 믿지 않는 선택에 대해 저희가 핑계치 못하도록 하신 것이다.
현재 우주론적 모델이 예견하는 것보다 훨씬 더 무리지어 있는, 우주의 새롭게 발견된 덩어리 구조는 하나님이 남겨놓으신 그분의 서명처럼 보이는 것이다.
References
1. Thomas, B. New Sky Map Shows Big Bang Even More Unlikely. ICR News. Posted on icr.org June 10, 2011, accessed June 17, 2011. Although the map may look like random dots to some viewers, the dots in this map represent different galaxies that are clustered in some regions and absent from others.
2. Grossman, L. Clumpiness of Distant Universe Surprises Astronomers. Wired Science. Posted on wired.com June 16, 2011, accessed June 17, 2011.
3. Thomas, B. Inflation Hypothesis Doesn't Measure Up to New Data. ICR News. Posted on icr.org January 29, 2009, accessed June 20, 2011.
4. Thomas, B. Bursting Big Bang's Bubble. ICR News. Posted on icr.org October 10, 2008.
5. Coppedge, D. 2008. Cosmology's Error Bars. Acts & Facts. 37 (7): 15.
6. Thomas, S. A., F. B. Abdalla and O. Lahav. 2011. Excess Clustering on Large Scales in the MegaZ DR7 Photometric Redshift Survey. Physical Review Letters. 106 (24): 241301.
7. Zechariah 12:1.
*Image credit: Volker Springel/Max-Planck-Institute for Astrophysics, Garching, Germany
번역 - 서태철
링크 - http://www.icr.org/article/6219/
출처 - ICR News. 2011. 6. 30.
퀘이사들은 다시 한번 빅뱅을 거부한다.
(Quasars again defy a big bang explanation)
by John G. Hartnett Ph.D.
마커스 천(Marcus Chown)은 2010년 4월 8일자 New Scientist 온라인 지에 ”당연하게 그래야 함에도 불구하고, 시간은 퀘이사(quasar)를 기다리지 않는다”[1] 라는 제목의 논문에서 ”빅뱅이론은 지구에서 멀리 떨어져 있는 곳에서는 시간이 더 천천히 흘러가야 한다고 예측하고 있는데, 그렇다면 왜 멀리 떨어져 있는 은하들과 가까이에 있는 은하들이 같은 비율로 나이 들어 보이는가? 어느 누구도 아직 이러한 새로운 질문에 대답할 수 없다…” 라고 기술하고 있었다.
할톤 아프(Halton Arp)는 많은 사례의 퀘이사들이 은하 활성 핵(the active nucleus of a galaxy)의 은하단축(minor axis) ± 20도 범위 안에 정렬되어 있는 모습으로 발견되었다 라고 말한다. 은하단축은 은하의 회전면과 수직이다. 퀘이사들은 모은하(parent galaxy)의 수 아크미닛(arcminutes) 범위 안에서, 한 쌍으로, 그리고 마치 모은하 활성 핵으로부터 분출된 것처럼 서로 반대 방향에서 종종 발견된다. 그들의 적색편이(redshifts)는 모은하에 비하여 크며, 추정 모은하 주변에 존재하는 배경 평균보다 더 높은 확률을 가진다. 이 사실은 물리적인 연관성을 암시한다. 또한, 퀘이사의 적색편이는 그들의 고유한 것이며, 그 기원이 알려져 있지 아니하며, 우주론적이지도 않고, 도플러 운동(별들의 후퇴 운동) 때문에 의한 것도 아님을 암시하고 있다. <배경사진 NASA 제공>
그는 아무도 이 문제에 답할 수 없다고 말한다. 그러나 이 문제는 질문하기도 전에 이미 답이 주어져 있다. 이를 이해하기 위해서는 약간의 배경지식이 필요하다. 퀘이사들은 오늘날 우리 주변에서 보이는 성숙한 은하의 초기 조상들로 여겨지는 은하 질량[2] 크기의 초거대질량 블랙홀 (supermassive black hole, 윅셔너리: 태양의 10^5~수 10^10 배의 질량을 가진 블랙홀)인 것으로 추정된다. 퀘이사들은 거의 모두 매우 큰 적색편이를 가지고 있다. 빅뱅 커뮤니티는 이러한 적색편이들이 거의가 전적으로 우주론적 팽창 때문에 발생한다고 믿고 있다. 그러므로 그들은 이러한 거대 질량의 천체들이 극히 밝으며, 빅뱅 이후 수십억 년이 지난 후의 어떤 단계에 되어서 관측되는 것으로 여긴다. 그러한 이유로 또한 아인슈타인의 일반이론으로부터 적색편이가 크면 클수록 퀘이사 상의 시간 왜곡 효과는 더 커지게 된다고 결론지어진다. 즉, 가장 큰 적색편이를 보이는 퀘이사 상의 현지시계는 우리 가까이 있는 퀘이사에서 관측되는 현지시계보다 훨씬 느리게 흘러가야 한다.
시간 팽창은 없다
그러나 이 사실로부터 문제가 시작된다. 영국 에딘버그 왕립천문대의 마이크 호킨스(Mike Hawkins)는 퀘이사들의 빛을 관찰하면서 시간의 팽창이 없음을 발견하였다. 그는 28년에 이르는 기간 동안 거의 900개의 퀘이사들을 관측해왔다. 그의 논문에 따르면, 그는 ”100억 광년 멀리 떨어져있는 퀘이사와 60억 광년 떨어진 퀘이사의 사이에서의 빛의 패턴들을 비교하였다.” 이 논문에서 제시하고 있는 거리들은 추정 우주론과 허블 법칙으로부터 유도된 것일 뿐이다. 실제로 측정된 것들은 퀘이사들의 적색편이들이었다. 그러나 문제는 퀘이사들이 반짝거리며 그 밝기가 변하기 때문에 발생한다. 이 반짝거림은 일 주일 또는 심지어 하루 보다 작은 주기를 가질 수 있다. 이 사실은 중심부의 천체 크기에 대하여 무언가를 우리에게 알려주고 있는데, 왜냐하면 그 시간은 빛이 방출 지역을 가로질러 여행하는 시간 크기이기 때문이다.[2]
천(Chown)은 다음과 같이 기록하였다.
”모든 퀘이사들은 광범위하게 유사하다. 그리고 그들의 빛은 은하 중심의 거대한 블랙홀 안으로 소용돌이쳐 빨려 들어가면서 가열되는 물질에 의하여 동력을 얻는다. 그래서 더 가까운 그룹에서의 한 달 기간의 밝기 변동은 훨씬 먼 그룹에서는 두 달로 늘어나게 될 것으로 기대되었다.”
그리고 나서 그는 계속해서 호킨스(Hawkins)를 인용하였는데, 호킨스는 ”흥미롭게도, 빛의 서명(light signatures)들은 정확히 동일하였다... 더 멀리 있는 천체에서의 시간 팽창은 없었다” 라고 말했다. 그러나 아인슈타인에 의하면 빅뱅으로 인하여 우주의 먼 거리에 있는 천체들에는 시간 팽창이 존재해야 하는 것이다.
가능한 설명들
논문에서 천은 호킨스가 가능한 설명들을 ”우스꽝스러운 것(wacky)”, 아니면 ”그다지 우스꽝스럽지 아니한 것(Not so wacky)”으로 분류하고 있다고 말한다. ‘우스꽝스러운 생각’들에는 ”퀘이사들은 결코 멀리 떨어져 있는 것들이 아니며, 그들의 적색편이들은 거리를 측정하는 지표가 될 수 없다”라는 명백한 사실을 포함한다. 천은 이러한 생각은 지금까지 ”불신”받아왔다고 주장한다. 그것은 견고한 과학에 의해서가 아니라, 빅뱅지지자들에 의해서 단지 순환논법(circular reasoning)에 의해서 ”불신”받아 왔는지도 모른다.
빅뱅 체계는 ”퀘이사의 적색편이들은 (빅뱅 때문에 발생하는 것이기에) 우주론적이다” 라는 해석을 고수하고 있다. 만약 적색편이들이 우주론적인 것이 아니라면 그것은 a)퀘이사의 기원에 의문을 야기시키며 b)퀘이사들은 우리 근처에 존재할지도 모른다 것을 의미한다. 후자의 경우는 할톤 아프의 연구[3]와 활성핵에서 퀘이사들을 분출한 모은하들 사이에 강력한 연관성을 보여 주는 다른 연구들과 연결된다. 모든 물질의 기원은 빅뱅이 아니라, 장엄한 창조사건들이 진행된 창조주간 동안에 시작되었다. 여기에는 매우 흥미로운 창조론자의 해석들이 있다.[4] 그 개념들은 확실히 빅뱅이론에는 치명적인 독이다. 그러기에 왜 조셉 실크(Joseph Silk) 교수가 ”오직 퀘이사 적색편이가 우주론적 거리 지표로서 해석하는 것이 타당한지에 관한 논쟁만이 이러한 결론을 피할 수 있다”라고 지적했는지 알 수 있다.[5] 그가 말하고 있었던 결론은 아프가 관측한 비교적 가까운 은하들의 은하 중심으로부터 퀘이사들의 분출이다.
푸른 코끼리
나는 아마추어 천문가이고 물리학 전문가이며 저술가인 힐턴 랫클리프(Hilton Ratcliffe)[6]에게 본 논문의 웹링크를 보내서 논문에 대한 그의 의견을 요청하였고, 그로부터 ”그것은 오래된 푸른 코끼리 이야기(old green elephant story)이다. 만약 어떤 관측이 모델과 적합하지 않다면, 푸른 코끼리가 그것을 일으켰다고 말해버린다. 그러므로 그것은 반증 가능하지 않다.”[7] 라는 회신을 받았다. 제시된 ‘그다지 우스꽝스럽지 아니한(not so wacky)’ 해법이라는 것이 ”빅뱅은 사실이고, 퀘이사들은 우주론적 거리 지표이다” 라는 순환논리를 사용하기 때문에, 그의 말은 상당 부분 정확하다. 그러므로 퀘이사들을 가리고 있는 거대 블랙홀이 빛의 변동에서 관측된 시간 팽창에 반하여 완화시켰다는 것이다. 그러나 이러한 블랙홀의 도입은 또 다른 큰 문제를 야기시킨다. 이러한 블랙홀들 때문에 우주 안에 너무나 많은 암흑물질들을 포함시켜야 하기 때문이다.
랫클리프의 푸른 코끼리는 하나의 좋은 설명인 것처럼 들리기 시작하고 있다.
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Further reading
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References
1. Marcus Chown. Time waits for no quasar – even though it should. New Scientist, 2010. 4. 7.
2. See Hartnett, J.G., Quantized quasar redshifts in a creationist cosmology, J. of Creation 18(2):105–113, 2004.
3. For a good introduction see Oard, M.J., Doppler Toppler? J. of Creation 14(3):39–45, 2000; Worraker, B.J. and McIntosh, A.C., A different view of the universe, J. of Creation 14 (3):46–50, 2000; and Arp, H., Seeing Red: Redshifts, Cosmology and Academic Science, Apeiron, Montreal, 1998.
4. Hartnett, J.G., The heavens declare a different story!J. of Creation 17(2):94–97, 2003.
5. Silk, J., The Big Bang, W.H. Freeman and Co., New York, 2000. Return to text.
6. Hartnett, J.G., Heretic challenges the giants! J. of Creation 23(2):32–37, 2009.
7. Private email communication 8 April 2010.
번역 - 류승원
링크 - http://creation.com/quasars-defy-big-bang
출처 - Journal of Creation, 24(2):8–9, August 2010.
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by John G. Hartnett Ph.D.
물리학자들은 어떤 이론의 핵심요소가 정말로 틀렸을 경우, 즉 어떤 이론이 기초부터 한참 잘못되었을 때, 그 이론을 ”틀릴 수도 없는 이론(틀렸다고 말할 수도 없는 이론)”이라고 말한다. 즉, 어떤 이론은 면밀한 검토과정을 거쳐 그 타당성을 입증 받고 계속 존속되는 반면, 다른 이론은 그렇지 못하고 결국 잘못된 이론으로 거부된다. 그러나 어떤 이론의 경우 그것이 너무나 잘못되고 우스꽝스러워서 처음부터 고려대상에서 제외되기도 하는데, 그때 물리학자들은 그 이론을 ”틀렸다고 말할 수도 없는” 이론이라고 표현하는 것이다.
이 말은 초기의 양자 물리학자인 울푸강 파울리(Wolfgang Pauli)에 의해 만들어졌다. 그는 부정확하고 적당히 얼버무리는 사고에 대해서 특히 반대가 심했던 사람으로 알려져 있다[1]. 위키백과에 따르면, 만일 한 과학적 주장이 부정확한 것으로 알려진 가정들에 기초하거나, 대안적으로 어떤 것을 예측하곤 해서 잘못임이 입증될 수 없도록 하는 이론은 ”틀릴 수도 없는 이론”이라는 것이다.
이것이 바로 오늘날의 우주론(cosmology)이다. 우주론은 증명할 수 없는 잘못된 가정들에서 출발하고 있기 때문에 본질적으로 틀린 것이 아닐까? 몇몇 용감한 물리학자들은 현 우주론의 지배적인 패러다임인 ‘표준 빅뱅 LCDM 급팽창 우주론(standard big bang LCDM inflation cosmology)에 과감히 도전하고 있다. 이들 중의 한 사람이 바로 앨라바마 대학 물리학과 교수인 리처드 리우(Richard Lieu)이다. 리우 교수는, ”우주론은 심지어 천체물리학도 아니다(Cosmology is not even astrophysics): 우주론의 가장 기본적인 가정들은 실험실에서 증명되지 않은(또는 증명할 수도 없는) 가정들이다” 라고 말한다. 최근 한 논문에서[3], 리우는 ”우주를 실험하기 위해 우주를 제어하거나 독립적으로 점검하는 것이 불가능하기 때문에, 우주론은 매우 불분명하고 변질될 수밖에 없다”라고 그는 말했다. 그의 분석은 상당히 공정해 보인다. 왜냐하면, 오늘날 우주론자들은 그들의 이론과 결과들을 합리화 할 수 있는 모든 종류의 재료들을 발명해내는데, 그것들은 실험실에서 결코 관측될 수 없는 것들이기 때문이다. 그들은 모르는 것을 설명하기 위해서, 모르는 것을 발명해내곤 편안해 한다.
우주론자들은 보이지 않고 관측되지는 않는 74%의 암흑에너지(dark energy)와 22%의 암흑물질(dark matter)로 채워진 우주에 우리가 살고 있다고 말한다. 그러나 어떤 물질이기에 우리 주위를 둘러싸고 있는 그것을 관측할 수 없는 것일까? 과학자들은 연구실 환경에서 예를 들어 액시온(axion)과 같은 암흑물질의 한 형태, 또는 다른 여러 형태의 암흑물질들을 찾고자 지난 40여 년 동안이나 노력해 왔다.
그보다 오래 전에, 과학자들은 태양계의 풀리지 않는 동력학 문제였던 수성 궤도의 불일치 문제를 설명하기 위해서, 태양 뒤에 숨어있는 행성 불칸(Vulcan)과 같은 암흑물질을 제안했었다. 그러나 아인슈타인은 그의 ‘일반 상대성 이론’으로 그 문제를 풀었다. 즉, 필요했던 것은 보이지 않는 암흑물질이 아닌 새로운 물리학이었던 것이다. 오늘날도 이와 같은 상황이 아닐까? 암흑물질은 정말로 입증되었는가?(Has dark matter really been proven?)를 보라.
그러나 오늘날도 과거보다 더 빠른 속도로 우주가 팽창되는 것을 추정하기 위해서 암흑에너지를 또한 추정하고 있다. 2004년 5월 30일 Physicsworld.com에 보고된 바에 의하면[4], 우주의 2/3를 구성하고 있는 중력으로 서로 반발하는 암흑에너지의 영향으로 우주의 팽창이 가속화되고 있다는 새로운 증거가 확인되었다는 것이다.
우주의 가장 풍부한 에너지 형태가 가장 미스터리하다는 것은 이 세계의 아이러니이다.우주의 팽창이 가속되고 있다는 새로운 발견 이후로 암흑에너지(중력적으로 반발 물질의 일종)가 우주의 2/3를 차지하고 있다는 일관된 관점이 나오기 시작했다.
오늘날 암흑에너지는 확립된 하나의 사실이 되었다. 그러나 그 증거가 우주 팽창이 가속되고 있다는 것을 확증하는 것일까? 그 에너지는 전 우주에 걸쳐 존재하기 때문에, 특정 실험실 안의 국소적인 공간에서는 관측할 수 없다는 것은 참 아이러니 하다. 이것이 오늘날 우주의 진정한 상태인가? 아니면 이 황제(우주론)는 새로운 옷을 필요로 하는 것은 아닐까?
리우는 ”천문학적 관측들은 합리적인 의심을 넘어 한 물리 이론을 증명하는 데에 사용될 수 없다”고 말한다. 왜냐하면, 우리는 한 우주 안에 살고 있기 때문에, 반드시 해야할 ‘대조 실험(control experiment)’을 할 수 없기 때문이다. 연구실 안에서 실험을 하듯 우주를 상대로 실험을 하고 그 반응을 통해 이론과 질문들을 테스트하는 것이 불가능하다는 것이다. 우주론자들은 많은 데이터들을 모아 통계 처리를 하고 자신의 주장이 일리 있음을 설명하기 위해 노력하고 있다. 그러나 리우는 ”실험실 실험의 지지 없이 우주를 하나의 실험실로 사용하여 새롭게 확립된 불멸의 물리 법칙은 터무니없는 것이다”라고 말한다.
그의 논문 테이블 2에서 리우는 우주론자들이 ‘알지 못하는 것’을 설명하기 위해서 ‘알지 못하는 것'을 사용하는 다섯 가지 증거들을 열거하였다. 그러므로 그들은 진정한 우주물리학자들이 아니라고 그는 말한다. 그러나 여전히 이들 다섯 가지 증거들은 모두 LCDM(Lambda-Cold Dark Matter) 급팽창 모델에 의해서 설명된다고 (그리고 CMB[5]의 경우에서도 예측된다고[6]) 주장된다. 그것들 중 어떤 것도 실험실 실험에 근거하지 않았을 뿐만 아니라, 그러한 방법으로 설명될 수 없을 것으로 보인다. 그것들은 다음과 같다.
1. 우주의 팽창으로 설명하는, 은하들로부터 오는 빛의 적색편이
2. 빅뱅의 잔광으로 설명하는, 우주배경복사(CMB, Cosmic Microwave Background)
3. 암흑물질로 설명하는, 나선 은하들의 회전 곡선[7]
4. 암흑에너지로 설명하는, 가속화되는 우주에서 예상하는 것보다 희미한 원거리의 초신성
5. 급팽창(Inflation)으로 설명하는, 우주의 평탄성(flatness)과 등방성(isotropy)[8]
실험가로서 나는 소위 ‘우주론 실험’에서 사용되는 표준은 나의 실험실 검열을 결코 통과하지 못할 것이라고 단언할 수 있다. 그럼에도 불구하고 오늘날의 사람들은 우리가 ‘정밀 우주론(precision cosmology)’의 시대에 살고 있다고 말한다[9, 10, 11].
최근 막스 테그마크(Max Tegmark)는 말했다. ”30년 전쯤에 우주론은 철학과 형이상학의 중간 어디쯤에 있는 학문으로 널리 취급되었습니다. 당신은 여러 캔의 맥주를 놓고 우주에서 무슨 일이 있어났는지 생각해 보다가 그냥 집에 돌아가야 할 것입니다. 왜냐하면 실제적으로 할 수 있는 일이 아무 것도 없기 때문입니다.” 그러나 오늘날 우주의 초기부터 현재까지 우주가 어떻게 진화되어 왔는지에 관한 큰 그림이 거의 정립되었다는 것이다.[10]
만약 리우가 제시한 다섯 가지 중 어떤 것도 ‘알려진 것’으로 설명되는 것이 아니라면, 어떻게 그것이 사실이 될 수 있는 것일까? ‘모르는 것’을 ”진실에 거의 근접했다”고 말함으로서, 사람들은 그것을 교묘하게 설명해 왔다. 나는 노벨상 수상자인 스티븐 추(Steven Chu)가 2005년 캔버라에서 열렸던 호주 물리학회(Australian Institute of Physics National Congress at ANU) 중 수많은 고등학생들에게 했던 연설을 기억한다. 그는 몇 가지 세부 사항을 제외하고 우주에 관한 거의 대부분이 밝혀졌다고 말했다. 그 세부 사항들 중에 하나는 암흑에너지와 암흑물질인데, (주장되는 바에 따르면) 그것은 우주를 이루고 있는 물질의 96%를 차지한다. 호머 심슨(Homer Simpson)은 말했던 것처럼, 그것은 ‘헐(Duh)’ (어리석거나 바보스러운 행동에 사용하는 말) 이다!
그 다음에 리우는 LCDM 급팽창 우주론의 몇 가지 반대 증거들을 나열했다. 그것들은 모두 가장 수준 높은 천문학 저널들에 게재되었거나 게재되고 있는 중이다. 그것들은 다음과 같다.
1. 은하 성단(이 안에도 또한 거대한 암흑물질 문제가 있다)의 수 밀도 변화 곡선(number density evolution curve)은 LCDM 예측과 통계적으로 7σ 정도 일치하지 않는다. (σ = 표준편차).
2. LCDM 모델로 예측되는 바리온(baryons)의 단지 50% 정도만[12] 낮은 적색편이에 존재하는 것처럼 보인다. 이는 잃어버린 바리온(missing baryon) 문제로 불린다.
3. 성단에서 나오는 부드러운 X-선의 과다 방출을 설명하지 못한다. 예를 들어 Abell 3112가 있다.
4. HST 데이터를 이용하여 서로 독립적인 분석을 한 허블상수 값은 불일치한다. 즉 샌디지(Sandage) 등이 결정한 허블상수 값은 H0 ≈ 62 km/s/Mpc 이고, 프리드만(Freedman) 등이 결정한 허블상수 값은 H0 ≈ 70 km/s/Mpc 였다.
5. 우리 은하와 같은 국소적 은하 그룹이 너무 많은 물질을 지니고 있는 것처럼 보인다.
6. WMAP(Wilkinson Microwave Anisotropy Probe)에 의해 탐지된 매우 희미한 SZE(Sunyaev-Zeldovich effect).[13] 배경 근원(background source)으로부터 예측되는 전경(foreground)에 어떤 그림자 배역(shadow cast)이 없다. 이는 여러 사람들에 의해 각각 31, 100개의 두 세트의 성단에서 검증되었다.[14]
7. CMB 8극자와 4극자 팽창에서 '악의 축(Axis of Evil)'이라는 용어는[15] 은하의 HI 구름(HI clouds)과 연관되어 있는데, 여기서 리우는 주요한 음향 최대점(acoustic peak)에서 WMAP 비등방성의 상당한 단편(fraction)은 우주론적이지 않다고 결론짓고 있다.
8. 왜소 은하(dwarf galaxy)의 회전 곡선. 자료들은 일정한 밀도를 갖는 중심을 가리키는 반면, LCDM 할로(halo) 분석은 최대 밀도를 갖는 중심(central cusps)을 가리킨다.
이러한 증거들은 LCDM 보다 다른 우주론 모델과 더 잘 들어맞는다. 그러나 어떤 모델도 이러한 증거들을 모두 만족시키지는 않는다. (리우의 그림 3에서 제시하는 다른 두 모델과의 비교와 논문의 세부 내용을 보라).
또한 WMAP 분석 자료들 사이의 불일치 문제가 남아 있다. WMAP를 연구하는 NASA 연구진들은 왜 1년 동안의 관측 자료들로부터 비등방성 데이터(anisotropy data) 지도를 계속 보여주지 않는 것일까?[17] 그것은 분명히 비등방성이 우주적인지 아닌지를 판가름하는 좋은 자료가 되기 때문일 것이다. 만약 우주론적이라면, 노이즈 레벨(noise levels)은 시대에 걸쳐 고정되었고, 1년 동안 국소적 효과에 의해서 영향받지 않을 것이다 (그 차이는 전 우주에 걸쳐서 평균 제로가 되어야 한다.). 나는 2006년 9월 25-29일, 캘리포니아 Lake Tahoe에서 열린 COSMO 06, 'The International Workshop on Particle Physics and the Early Universe'에서 WMAP2와 WMAP3의 ‘차이 분포도(difference map)’가 발표된 것을 듣게 되었다. 분명히 그것은 상당한 혼란을 가져왔다. 대부분의 차이 분포도 영역에서는 매우 작은 정도의 온도변화를 가지는 반면, 5%에 달하는 직사각형 영역에서 매우 큰 온도변화가 보이고, 중심에서는 가장 큰 온도 변화를 갖는 것이 발표되었다. 이것은 은하에서 나오는 효과를 분석하는 과정의 오류이거나(높은 주파수 영역에서는 최소가 된다), 또는 그 효과가 우주론적이지 않고 단지 지구 가까이서 나오는 어떤 효과일 수 있다. 그 학회의 한 참가자는 말했다. ”...청중들은 암흑물질을 방어하기 위한 변명과 임시방편의 대처에 대해 비난하기 시작했고, 발표자는 그것이 그의 준비된 발표의 일부분이 아니었다고 주장했다. 그 분위기란 마치 이랬다. 이제 그만 하라. 모든 데이터들을 그럴듯하게 보이도록 만들어서 원하는 결과를 얻을 수 있도록 하는 것을 우리는 알고 있다.”[18]
우주론자들은 잘못된 그리고 증명할 수 없는 가정들에 근거한 모델에 기초하여 그들의 믿음을 고수하며, 그들이 계획한 목적을 이루었는지 모른다. 그러나 그것은 그들의 이론에 반대되는 증거들은 채택될 수 없는, 물이 새는 양동이와 같은 것이다.
독립적으로 시험될 수 없는 모델에 의해서 우주의 역사가 결정될 수는 없다. 빅뱅 우주론(Big Bang cosmology)은 140억 년 전에 무로부터 스스로 우연히 생겨났다는 믿음을 가진 사람들의 마음속에서만 증명된 것이다. 나는 성경적 큰 그림이 더욱 믿을만하다고 생각한다. 오직 우리에게 남겨진 것은 세부 내용을 채우는 일이다.
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Further reading
Astronomy and Astrophysics Questions and Answers
References
1. See ..
2. ΛCDM = cold dark matter cosmology with a non-zero cosmological constant, that also involves a rapid Inflation stage to smooth out the clumpiness of the early density variations and solve numerous other problems, including the lack of monopoles etc. See footnote 8 for further details, and Lisle, J., Light-travel time: a problem for the big bang, Creation 25(4):48–49, 2003.
3. Lieu, R., LCDM cosmology: how much suppression of credible evidence, and does the model really lead its competitors, using all evidence? 17 May 2007,
4. See
5. CMB=cosmic microwave background radiation. See also Hartnett, J., The Big Bang fails another test: The background echo of the big bang’ was supposed to cast a shadow but only if it is really true that this radiation is coming from far away, CMI, 15 September 2006.
6. But for the logical and scientific fallacies of this claim, see Sarfati, J., Nobel Prize for alleged big bang proof, 7–8 October 2006.
7. The speeds of gases (and stars) in the outer regions of the disk in spiral galaxies are inferred from Doppler line redshifts or blueshifts and they don’t obey Keplarian motion as predicted by Newton’s law of gravitation.
8. Flatness describes the fact that all we ever measure in the universe is Euclidean. This is a cosmological fine-tuning problem and since the Universe has departed from the needed critical density over cosmic time it must have been closer to perfect flatness soon after the Big Bang. Another problem is the horizon problem which has to do with the fact that light has not had enough time since the Big Bang to travel between what should be causally coherent regions of the visible universe, which means they are not causally connected. For example, light from diametrically opposite side of the Universe. Then why is it isotropic generally in every direction we look. This is particularly true for the temperature of CMB radiation where we see the same thing—the Universe is isotropic, the same in all directions to within 1 part in 104 at least. This is called the smoothness problem and it is even more incredible because as the Universe expanded the isotropy supposedly lessened, starting at the level of 1 part in 1040.
9. See for example, Ellis, R., New age of precision cosmology, physicsworld.com, 1 July 1999.
10. Primack, J.R., Precision Cosmology, New Astron.Rev. 49:25–34, 2005.
11. Tegmark M., Precision Cosmology, MIT World, 7 June 2008.
12. Normal matter, protons, neutrons, etc
13. Sunyaev–Zel’dovich effect is the result of high energy electrons distorting the cosmic microwave background radiation (CMB) through inverse Compton scattering, in which some of the energy of the electrons is transferred to the low energy CMB photons. Sunyaev [Сюняев], R.A. and Zel’dovich [Зельдович], Y.B., Small-scale fluctuations of relic radiation, Astrophysics and Space Science 7:3–19,1970. See also <http://en.wikipedia.org/wiki/Sunyaev-Zeldovich_effect>
14. Lieu, R., Mittaz, J.P.D. and Shuang-Nan Zhang, The Sunyaev–Zel’dovich effect in a sample of 31 clusters: A comparison between the x-ray predicted and WMAP observed Cosmic Microwave Background temperature decrement, Ap. J. 648:176–199, 1 September 2006; Bielby, R.M. and Shanks, T., Anomalous SZ contribution to three-year WMAP data, MNRAS 382(3): 1196–1202, December 2007;
15. Hartnett, J.G., CMB Conundrums, JoC 20(2):10–11, 2006.
16.See acoustic_physics.html> and
17.See WMAP Data Products and Three-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Beam Profiles, Data Processing, Radiometer Characterization and Systematic Error Limits.
18.Private email communication from Don Wilson, 2 November 2008.
*관련기사 : 암흑물질 이론 뒤집을 현상 발견. 우리은하 주위에 거대한 천체 구조 (2012. 5. 4. 동아일보)
https://www.donga.com/news/Inter/article/all/20120504/45997463/1
은하계 도는 거대 ‘구조물’ 발견…암흑물질 존재 의문 (2012. 5. 2. 나우뉴스)
http://nownews.seoul.co.kr/news/newsView.php?id=20120502601008
*관련 동영상 :
Religion within science - Big Bang Theory Debunked
https://www.youtube.com/watch?v=6iE8ODcmd7c
The Big Bang Proven Wrong by Halton Arp on the Intrinsic Red Shift
https://www.youtube.com/watch?v=rcQv1eLr9A4
Inflationary cosmology on trial
https://www.youtube.com/watch?v=IcxptIJS7kQ
The Big Bang Never Happened
https://www.youtube.com/watch?v=P-B2hACS0dQ
번역 - 이만희
링크 - http://creationontheweb.com/content/view/6153/
출처 - Creation, 3 December, 2008.
높은 적색편이 퀘이사들은 빅뱅설과 충돌한다.
(High-redshift quasars produce more big bang surprises)
Bill Worraker
빅뱅(big bang) 패러다임에서 은하계 밖의 적색편이(extragalactic redshifts)는 우주 기원의 중요한 단서를 제공한다고 가정되고 있다. 그래서 사람들은 높은 적색편이를 보이는 퀘이사(quasars, quasi-stellar objects, 준성)들은 매우 초기 우주의 단면을 제공하고 있다고 생각했다. 그러나 최근 X-선과 전파(radio) 연구를 통해 그러한 해석에 문제가 있음이 드러났다. 왜냐하면 그러한 높은 적색편이 퀘이사들은 매우 큰 중심질량(아마도 초거대 블랙홀)을 가지고 있음에도, 훨씬 작은 적색편이를 보이는 퀘이사와 구성 원소가 매우 비슷하기 때문이다. 따라서 그것들은 그들에게 부여된 ‘젊은’ 나이(10억 년 정도)에도 불구하고, 성숙한 모습으로 나타나고 있다. 더군다나 높은 적색편이를 보이는 퀘이사의 스펙트럼을 통해 추론된 빅뱅 패러다임의 재이온화(reionization) 과정의 시간과 길이는 최근에 윌킨스 마이크로웨이브 비등방 프로브(Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) 데이터에 기초한 모습과 상충된다. 빅뱅 우주론으로는 설명하기 어려운 이러한 결과들은 높은 적색편이를 보이는 천체가 놀랍도록 성숙해 보인다는 축적된 증거들에 또 하나의 증거를 추가시키고 있는 것이다. 그러나 이러한 증거들은 창조론적 우주론과는 잘 들어맞는다. 이러한 현상들을 좀 더 연구한다면 성경적 해석과 나란히 하는 우주론 모델을 개발하는데 큰 도움이 될 것이다.
퀘이사 적색편이 (Quasar redshifts)
1963년 마틴 슈미트(Maarten Schmidt)가 별의 전파 근원인 퀘이사 3C 273이 은하수(Milky Way galaxy)의 어떤 별보다 훨씬 높은 적색편이를 보인다는 것을 발견한 이후로[1], 퀘이사 또는 퀘이사-스텔라 천체는 더욱 격렬한 논쟁을 불러일으켰다. 3C 273의 적색편이 값은 z=0.158로 주어졌는데, 이는 스펙트럼 선의 파장이 15.8% 늘어났다는 것을 의미한다. 따라서, 만약 중성 수소원자의 H 베타선이 3C 273에서 486.1nm 파장을 갖는 파란색 빛으로 방출될 경우, 이것은 563.2 nm의 녹색 빛처럼 관측된다는 것을 뜻한다.[2] 여기서, 퀘이사 3C 273의 적색편이를 도플러 편이(Doppler shift)로 해석하면, 3C 273는 관측자로부터 47,000km/s (1초에 47,000km)의 속도로 멀어져가고 있는 것이다. 만약 이 수치를 71km/s per megaparsec의 허블 상수를 가지는 우주의 일반적 팽창에 기인한 것으로서 재해석한다면, 3C 273는 지구로부터 20억 광년 떨어져 있음을 의미한다[3]. 그리고 이것은 퀘이사 3C 273의 가시광선 광도(luminosity)가 우리 은하계에서도 상당히 밝은 별인 태양보다 10^12(=1조) 배나 더 밝다는 것을 의미한다. 그림 1은 3C 273의 광학-제트(optical jet)와 주인 은하(host galaxy)를 보여주는 허블 망원경 이미지이다.
그림 1. 퀘이사 3C 273의 허블 우주 망원경 사진.(사진은 여기를 클릭). 왼쪽 사진은 5시 방향정도를 향하는 광학 제트(optical jet). 오른쪽 사진은 그것의 주인 은하(host galaxy); 퀘이사 자체에서 나오는 빛을 차단하기 위해 ACS 코로나그래프가 사용되었음. Image by NASA, A. Martel (JHU), the ACS Science Team, J. Bahcall (IAS) and ESA
퀘이사 3C 273의 광원은 그 세기가 한 달의 시간 간격으로 변할 수 있다[2]. 이는 그것의 지름이 1광달(1 light-month)보다 클 수 없다는 것을 의미한다. 왜냐하면 빛의 생성 메커니즘의 변화가 빛의 속도보다 빠르게 그 근원을 가로질러 전달될 수 없기 때문이다. 그러한 1광달의 거리는 은하수 직경의 백만분의 일 정도밖에 안 되는 은하 스케일에서는 미미한 거리이다. 다른 퀘이사들에서 변화는 더욱 빠르다. 이것은 광원의 크기가 더욱 작다는 것을 의미한다. 이러한 몇몇 은하계의 작은 빛 근원들은 1960년대에는 전례가 없던 것들이었고, 몇몇 연구자들이 퀘이사 적색편이의 우주론적 해석을 거부했던 하나의 이유이기도 했다.
이러한 문제점들에도 불구하고, 퀘이사 적색편이는 우주의 생성과 구조에서 기인한 것으로 일반적으로 생각하고 있다. 즉, 그것이 우주의 부분적인 효과이기 보다, 우주 전체의 팽창 때문에 기인된 것이라는 것이다. 그래서 사람들은 가장 높은 적색편이를 보이는 퀘이사를 찾고, 연구하는데 많은 노력을 기울여왔다. 왜냐하면 그러한 퀘이사는 가장 멀리 떨어져있는 우주의 끝이라고 생각했기 때문이다. 가장 최근에 이러한 아이디어에서 착안한 광범위한 시도가 시작되었는데, 그것이 바로 ‘슬로안 디지털 스카이 서베이(Sloan Digital Sky Survey, SDSS, 우주거대구조 탐사사업)’이다[4]. 미국 뉴멕시코 주에 위치한 아파치포인트 천문대(Apache Point Observatory)의 SDSS 망원경은 지름 2.5m의 거울과 고체촬상소자(charge-coupled devices, CCDs, 빛을 전기로 변환시켜 판독될 수 있도록 만드는 장치)를 이용하여 빛 측정 및 분석을 용이하게 할 수 있다. SDSS는 은하들을 주로 관측하고 있으나, 소행성, 별, 퀘이사들도 관측하고 있다. 현재 5만개의 퀘이사들에 대한 관측 결과가 공개되었고, 적색편이 z가 2.3 이상 되는 퀘이사가 5700개가 넘는 것으로 나타났고, 더 많은 것들이 관측될 것으로 예상된다. 따라서 SDSS는 발견된 가장 높은 적색편이를 보이는 퀘이사들의 대부분을 기입하고 있다고 주장한다.[5, 6, 7] 이들 천체의 적색편이는 z가 ~6에 이르는 것들도 보고되었다. 이는 121.6nm의 라이만 알파(Lyman alpha, Lyα) 수소원자 스펙트럼에서 두드러지는 자외선 영역의 빛이 근적외선의 빛으로 관측됨을 의미하는 것이다.
그림 2. 전통적인 관점의 퀘이사 스펙트럼 흡수선 형성 그림.(사진은 여기를 클릭). 원자외선 흡수선은 지상관측 망원경으로 관측될 수 없고, 허블 우주망원경(Hubble Space Telescope, HST)으로 관측 가능하다. 이는 보다 넓은 최종 흡수 스펙트럼을 제공한다. (STScI Astronomy Visualization Laboratory 제공 이미지).
그러한 높은 적색편이 퀘이사에 사람들이 특별한 관심을 보이는 이유는, 단순히 그것이 가장 밝은 광원이기 보다, 그것이 빅뱅 패러다임 내에서 바로 초기 우주의 탐색기 역할을 하기 때문이다. 일반적으로 인정되는 빅뱅 패러다임의 순서는 다음과 같다[8];
(i) 빅뱅 이후 약 40만 년 후 복사에너지는 충분히 냉각되어 원자들(대부분 수소원자)이 형성되었다. 따라서 우주는 복사선에 불투명하게 되었다. 오늘날 관측되는 우주배경복사(cosmic background radiation)는 이 시기에 방출된 것으로 여겨진다.
(ii) 이후 수백만 년 동안 별들과 은하들이 형성되었고, 대부분의 거대 질량 별들은 별의 일생 주기를 마치고 초신성(supernovae)으로 폭발하였다.
(iii) 한때 뜨겁고 밝은 별들이 형성됐었고, 그 별들에서 대량의 자외선이 방출되었고, 방출된 자외선으로 인해 은하들 사이의 공간에 원자들의 대부분은 이온화되었다. 이것은 초기에 형성됐던 원자들의 안개를 제거하였고, 우주는 다시 복사선에 투명하게 되었다. ”재이온화 시대(reionization epoch)”로 알려진 이러한 단계는 초기 우주의 구체적인 역사를 규명하고자 하는 천문학자들에게 매우 중요하다.
어떻게 높은 적색편이 퀘이사가 재이온화 시대를 탐색하는 데에 이용될 수 있을까? 만약 퀘이사의 빛이 수소 원자 구름 사이를 낮은 적색편이로 지나간다면, 그 빛은 구름에 있는 수소 원자의 양자 전이(quantum transitions)에 상응하는 파장에서 흡수될 것이다. 그리고 관측된 퀘이사 스펙트럼에서 딥(dip, 곡선의 깊이 패인 부분) 또는 흡수선(absorption lines) 들을 만들 것이다. 그림 2는 이 효과를 보여준다. 가장 중요한 흡수는 라이만 전이에 의해 일어나는데, 이때 수소원자의 전자는 바닥상태에서 첫 번째 들뜬상태로 전이된다. 그러나 관측되는 파장은 자외선 영역이 아닌(라이만 전이는 자외선 방출), 흡수하는 구름의 적색편이에 부합하는 파장인, 가시광선 또는 적외선 영역으로 대게 이동된다. 만약 흡수 물질이 관측 방향으로 충분히 많이 쌓여있었다면, 퀘이사 스펙트럼의 라이만 방출에 해당하는 짧은 파장 영역의 많은 부분은 거의 사라졌을 것이다. 이는 ‘건-피터슨(Gunn-Peterson)’ 효과로 알려져 있다[9]. 그러나 만약 수많은 흡수 영역들이 있다면, 퀘이사 스펙트럼은 많은 얇은 라이만 흡수선들을 포함할 것이다. 이것을 라이만 알파숲(Lyman alpha forest)이라고 부른다.
이러한 건-피터슨 효과는 은하계간 중성 수소의 하나의 서명으로써 인식되고 있다. 그러나 건과 피터슨은 예측했던 결과와는 반대로 z = 2 퀘이사의 스펙트럼에서 그 효과가 나타나지 않는다는 사실에 주목했다. 이는 엄밀하게 우주공간의 중성 수소 양의 상한 값에 해당한다는 것을 말해준다. 이는 SDSS 이전에 발견된 모든 퀘이사의 경우들에도 마찬가지인데, 은하계 사이 수소는 모두 이온화되어 있어 매우 높은 적색편이를 띄게 되는 것이다. 그러나 2001년 SDSS가 z ~ 6 퀘이사들을 발견하기 시작하면서, 이것들은 그들의 스펙트럼에서 정말로 건-피터슨 딥을 보여주었다. 따라서 적색편이 6 정도는 재이온화 시대(빅뱅 패러다임으로)와 관련된 것처럼 보인다.
퀘이사는 일반적으로 초거대질량 블랙홀을 포함하는 활발한 은하의 극도로 거대한 에너지 핵으로 이해되고 있다. 그 거대한 에너지 방출은 블랙홀의 증대에 의해서 연료를 공급받는다고 추정되고 있다. z ~ 6은 관측될 수 있는 은하계의 가장 초기 시대에 해당하므로, 그 시기에 존재했던 퀘이사의 관측은 우주의 일반적인 상태뿐만 아니라, 은하형성 과정에 관한 중요한 정보를 제공할 것이다. 따라서 이러한 퀘이사들은 재이온화 시대를 탐지하는 천체로서 뿐만 아니라, 그 자체가 매우 흥미로운 물체이다. 그러나 최근에 세 개의 그러한 퀘이사들에 대한 X-선과 전파 연구는 매우 예기치 않은 결과를 보여주었다.
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번역 - 이만희
주소 - https://creation.com/high-redshift-quasars-produce-more-big-bang-surprises
출처 - Journal of Creation 20(1):116–122, April 2006.
천문학자들은 진화하는 행성을 발견했는가?
(Did Astronomers Find an Evolving Planet?)
하와이에 있는 천문학자들은 2011년 10월 19일 NASA 회의에서, 항성 LkCa 15 근처에서 젊게 보이는 한 행성(planet)이 형성되고 있는 것을 발견했다고 발표했다. ”당신은 실제로 행성이 형성되는 것을 지금 일어나고 있는 과정처럼 볼 수 있습니다.” 하와이 대학 천문연구소의 아담 크라우스(Adam Kraus)는 AP(Associated Press) 통신에서 말했다.[1] 그러나 그는 어떻게 행성이 형성되고 있는 중이라는 것을 알았단 말인가?
대학의 언론 보도가 원본 사진을 보여주지 않았지만[2], 크라우스는 AP 보도에서 그와 그의 동료 마이클 아일랜드(Michael Ireland)가 그들의 독특한 망원경을 통하여 보았던 것을 기술했다. ”우리는 이 젊은 별이 주변에 아마도 행성들이 형성되고 있는 것처럼 보이는 하나의 원판(disc)을 가지고 있는 것을 보았습니다. 그리고 우리는 원판의 간격 중간에서 어떤 것을 보았습니다.”[1] 크라우스와 아일랜드의 연구는 Astrophysical 저널에 실릴 예정이다.[3]
AP 통신에 따르면, 행성 같은 천체는 ”5만~10만 년 전에 시작됐던 것과 같은 모습을 가진 것으로 평가되었다.” 그러나 그 천체가 행성이라 할지라도, 무슨 관측이 그것이 먼지 원반에서 발견되는 입자들로부터 진화되었다는 이론을 지지하는 것인가? 이에 대한 답은 없다. 왜냐하면 추정되는 행성들의 진화는 관측된 것이 아니라, 가정된 것이기 때문이다. 그리고 이러한 가정들은 다시 ”행성들이 어떻게 형성되는 지에 관한 과학적 모델”의 기초로써 사용되고 있다.[1]
행성들의 진화 역사는 가정된 것일 뿐만 아니라, 먼지구름(dust clouds)의 물리학은 행성들의 형성을 거부하고 있다. 문제는 그러한 작은 먼지 입자들이 충돌할 때 함께 뭉쳐지는 대신에 서로서로 반발한다는 것이다.[4] 몇 년 전에 캘리포니아 대학의 행성과학자인 에릭 애스포그(Erik Asphaug)는 ‘미행성체(planetesimals)’로 불려지는 행성 이전의 천체를 유도했던 것으로 추정하는, 먼지 축적의 매우 초기 기간에 대한 모델링은 어렵다고 기술했다. 그는 다음과 같이 썼다 :
”그러나 너무 큰 난류(turbulence)는 덩어리들이 형성되는 것보다 빠르게 분열시킬 것이다... 난류는 작아야만 한다. 그러나 그 경우에 가스는 미행성체의 나선이 자라기 전에 멀리로 날아가버릴 것이다... 태양을 향하는 분리된 고체의 나선은 10~1000년 당 1AU(astronomical unit)로 평가되었다. 따라서 시간이 많이 없다!”[5]
따라서 행성 형성 모델들은 많은 문제점들을 가지고 있는 것이다. 그러면 왜 AP 보도는 행성들의 형성에 관한 과학적 모델의 문제점들을 말하고 있지 않는 것일까? 진실로, ”미터 크기의 미행성체들의 뭉쳐지는 문제는 해결되지 않고 있다.”[5] 그러나 이것은 행성 진화론의 문제지, 행성 창조론에서는 문제가 되지 않는다.
이들 천문학자들은 행성을 전혀 관측하지 못했을 수 있다. 그것이 행성이라면, 오늘날 행성이 형성되고 있다는 증거는 무엇인가? 또는 과거에 자연적 과정으로 형성되었다는 증거는 무엇인가? 그러한 증거는 없다. 대신에 우주에 있는 모든 천체들은 부서지고 흩어지고 낡아져가는 과정을 겪고 있는 것이다. 이들 천문학자들은 행성들이 형성되는 것을 보지 못했다!
행성들의 자연주의적 형성은 물리학에 의해서 부정되고 있기 때문에, 행성들의 존재를 설명함에 있어서 행성 창조론은 가장 좋은 가설이 되고 있는 것이다.
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번역 - 미디어위원회
링크 - http://www.icr.org/article/6427/
출처 - ICR News, 2011. 11. 3.
구분 - 3
옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=5245
참고 : 4317|4045|4003|608|317|30|5212|2731|3824|3424
먼 은하들은 너무도 성숙하게 보였다.
: 한 감마선 폭발이 빅뱅설의 문제점을 드러냈다.
(Distant Galaxies Look Too Mature for Big Bang)
by Brian Thomas, Ph.D.
한 감마선 폭발(gamma-ray burst)이 마치 우주에 탐조등을 비추는 것처럼 지구에서부터 매우 먼 거리에 있는 두 은하를 통과하여 지나갔다. 이것은 우주의 기원과 구조에 관한 모델에 새로운 빛을 비춰주고 있었다. 이 사건으로 얻어진 사진들은 몇몇 천문학자들을 깜짝 놀라게 만들었다. 왜냐하면 분명히 이들 먼 거리에 있는 젊은 은하들의 화학적 구성이 빅뱅설(Big Bang theory)과 적합시키기에는 너무도 성숙함을 보여주었기 때문이었다.
”이 은하들은 우주 진화의 초기에 젊은 은하들에서 볼 수 있는 것보다 훨씬 많은 중원소(heavy elements)들을 가지고 있었다. 우리는 우주가 그렇게 성숙해 있으리라고는, 그리고 그렇게 일찍 화학적으로 진화되었을 것이라고는 예상하지 못했다”고 Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 지에 게재될 예정인 관련 논문의 선임 저자인 독일의 산드라 사바글리오(Sandra Savaglio)는 말했다.[1]
빅뱅설의 핵심 교리중 하나는 별(항성)들은 가벼운 원소들에서 무거운 원소로 진행해 나간다는 것이다. 빅뱅(Big Bang, 커다란 폭발)은 단지 수소와 헬륨 같은 가장 가벼운 원소들만을 만들었다. 수억 수천만년 후에 수소 구름(hydrogen clouds)이 별들로 응축되었다고 우주론자들은 추정한다. 그리고 장구한 시간이 흐른 후에, 중원소(천문학자들이 금속이라 부르는)들을 만들어내도록 충분히 성숙해졌다는 것이다. 그러나 별들은 결코 이러한 과정으로 형성될 수 없었을 것이다. 이들 새로운 관측은 이러한 빅뱅설의 교리를 정면으로 부정하고 있었다.[2]
지구로부터 매우 멀리 떨어져있는 이들 은하들은 미성숙하고 가벼운 원소들만 있는 것 대신에, ”드러난 사진은 금속성의 확산이 어떤 적색편이(거리)에서 크게 나타났다”고 저자들은 말했다.[3] 연구자들은 감마선 폭발의 스펙트럼 선을 분석했고, 이것은 그 빛이 여행하며 통과한 은하들이 태양보다 많은 금속들을 포함하고 있음을 보여주었다는 것이다.
먼 거리에 있는 은하들도 지구 근처에 있는 은하들만큼 성숙한 것으로 나타난다. 이것은 은하들의 형성에 어떤 상대적 시간 차이가 없는 것처럼 보인다. 예를 들어 아주 멀리 떨어져있는 나선은하(어린 은하)도 지구 근처에 있는 나선은하(늙은 은하)와 비슷한 나선팔의 감겨진 정도를 가지고 있다. 이것은 우주 시간이 지구 시간과는 매우 다르게 흘러갈 수 있다는 개념과 일치한다.[4] 또한 먼 거리의 별빛이 지구까지 여행하는 데에 장구한 시간이 걸리지 않았다는 제안된 개념과도 일치한다.[5]
천문학자들은 매우 먼 거리에 있는 은하들이 성숙하게 보이는 것을 꾸준하게 발견해오고 있다. 그리고 이러한 은하들은 자연이 이들 은하들을 어떻게 구축했는지, 언제 형성됐는지에 관한 빅뱅설 이야기를 거부한다.[6]
이 은하들이 그렇게 성숙한 구조를 가지고 있는 이유는 무엇인가? 커다란 폭발(Big Bang)은 별들과 은하들을 만들 수 없었을 것이다. 오히려 물질들을 흩트려 분산시켰을 것이 확실하다.[7] 따라서 별과 은하들의 존재는 초자연적 원인을 필요로 하기 때문에, 초자연적 원인에 의해서 별들과 은하들의 구성 성분이 결정되었다는 개념은 이치에 맞는 것이다.
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번역 - 미디어위원회
링크 - http://www.icr.org/article/6498/
출처 - ICR news, 2011. 11. 30.
