우주를 팽창시키는 에너지, 암흑에너지 (Dark Energy)

암흑에너지는 우주의 가속 팽창을 설명하기 위한 이론상의 에너지를 말합니다. 암흑에너지는 우주에 널리 퍼져 있으며, 척력을 통해 우주를 가속시키는 힘을 가지고 있습니다. 우주를 잡아늘리는 힘을 얘기하기도 합니다. 이론적으로 명확하게 밝혀진 부분이 없기 때문에 암흑이라는 뜻이 검은 것이 아닌 미지의 세계라는 뜻으로 사용되고 있습니다. 암흑에너지의 정체에 대해서는 학자들마다 의견이 분분하여 현재까지 확립된 이론이 존재하지 않습니다. 아인슈타인은 암흑에너지가 우주상수일 가능성이 높다고 얘기하기도 했습니다.  

 

1. 우주 팽창의 기여

 

이전의 이론에서는 우주가 팽창하면서 은하들 간의 거리가 멀어지고 은하단 간의 인력이 감소하면서 우주의 팽창속도가 감소해야 된다는 이론이었습니다. 하지만 예상과 달리 우주는 점점 더 빠른 속도로 팽창하고 있어 물질의 중력에너지와 인력보다 더 큰 힘을 가지는 무언가가 존재해야 했습니다. 이를 뒷받침하는 에너지로 바로 미지의 에너지인 암흑에너지라고 명칭하게 되었습니다. 아직까지 명확하게 밝혀지지 않아 실존하는지 다른 현상들의 상호 작용으로 발생하는 지 알수 없습니다. 그러나, 이러한 암흑에너지가 우주의 팽창에 기여한다는 사실은 주목받고 있습니다.

 

우주의 초기인 빅뱅 직후에는 암흑에너지의 양이 극히 적었습니다. 시간이 흐른 후 우주가 팽창해나가면서 일반 물질이나 암흑 물질의 밀도가 점점 감소하는 반면에 암흑에너지의 밀도는 일정했습니다. 그래서 우주가 팽창할 수록 암흑에너지의 중요도가 높아졌고 물질과 암흑에너지의 비율이 변화했습니다. 우주 탄생이후 초기에는 물질과 암흑 물질이 우주의 대부분을 차지하고 있었지만, 현재 우주는 암흑에너지가 물질과 암흑 물질의 비율을 역전할 만큼 성장하여 미래에는 암흑에너지가 우주의 대다수를 차지할 가능성이 높습니다. 현재는 물질과 암흑 물질이 약 30%이며, 암흑에너지가 약 70%입니다. 이 때문에 먼 미래에 우주가 지속 팽창하고 암흑에너지가 우주의 전체를 차지한다는 빅립 우주 종말 이론이 지지받고 있기도 합니다.

 

2. 암흑 에너지의 증거

 

암흑에너지가 존재한다는 증거로 초신성을 예로 들 수 있습니다. 백색 왜성이 물질을 흡수하여 특정 질량에 도달하면 중력을 이기지 못하고 I a 형 초신성으로 발생하게 되는데 이전까지 예측되는 값보다 밝기 등급이 0.5등급 어둡게 측정되어 우주의 팽창 속도가 전보다 빨라지고 있음을 알 수 있습니다. 또, 우주 팽창의 대표적인 증거로 우주배경복사를 들 수 있는데 우주 배경 복사를 통해서도 암흑에너지의 존재를 확인할 수 있습니다. 현재 우주에서 관측으로 발견되는 물질 및 암흑 물질의 밀도는 약 0.3인데 반해 우주 배경 복사를 통해서는 1입니다. 이를 통해서 물질과 암흑 물질이 과거에 비해 밀도가 감소했음을 알 수 있고 나머지 70%가 알수 없는 암흑에너지가 차지하고 있음을 알 수 있습니다.