우주 속 거대한 빈 공간 ‘보이드’ > 행 성

현재 볼 수 있는 우주는 그 거리가 약 140억 광년이다. 그것도 우주의 전체는 아닐 것이라고 추측하고 있다. 이 어마어마한 거리 안에서 우리 우주는 다양한 구조를 가지고 있다. 1980년대 은하들의 3차원 공간 분포를 연구하기 시작하면서부터 우주의 거대 구조는 알려졌다.

지금까지 인류가 관측한 우주의 구조 중에서 가장 큰 규모의 것은 거대한 벽(Great Wall)이라고 불리는 것인데, 은하들이 거대한 벽 모양 속에 모여 있는 것이다. 일종의 비누거품 모양인데, 이 한가운데는 물질이 거의 없는 빈 공간인 ‘보이드’(Void)가 있다.

지난 20일, 지금까지 발견된 것 중 가장 큰 크기의 슈퍼보이드(SuperVoid)가 발견됐다는 발표가 있었다. 이스트반 스자푸디(Istvan Szapudi) 하와이 대학교(University of Hawaii, USA) 교수팀은 30억 광년 떨어진 곳에서 슈퍼보이드를 발견했다. (원문링크)


우주의 거대 구조 속 보이드는 물질이 거의 없는 공간으로 빛을 내지 않는 암흑 물질로 채워져 있거나 특정 천체가 없는 공간이다. 사진은 우주의 구조. ⓒ NASA, ESA, and E. Hallman (University of Colorado, Boulder) via Wikipedia
연구팀은 하와이 마우이섬에 있는 팬-스타스(Pan-STARRS) 1망원경과 미국항공우주국(NASA)의 광역적외선탐사망원경(WISE) 위성을 이용하여 발견했다. 이번에 발견된 슈퍼보이드는 크기는 물론이고 텅 비어있는 점에서 매우 이례적이라고 할 수 있다.

우주 팽창의 이론을 뒷받침하는 냉점(Cold Spot)을 찾다가 연구팀은 이번 슈퍼보이드를 찾게 되었다. 냉점은 우주가 가속도로 팽창하는 과정에서 빛의 입자가 에너지를 잃고 속도가 느려지는 지점에서 온도가 낮아져 발생하는 것이다.

하지만 이번 발견이 우주에 보이드와 같은 공간이 어떻게 만들어지는지에 대한 설명은 제공하지 못했다. 단지 지금까지 발견된 보이드 중 가장 큰 보이드가 발견되었다는 것을 보고하는데 그쳤다. 뿐만 아니라 아직까지 그 비밀이 풀리지 않은 전체 냉점 영역에 관한 설명 역시 제공하지 못했다.

이번 발견을 두고 일부 미디어에서는 보이드를 ‘우주에 커다란 구멍이 뚫려있는 것’이라고 표현했다. 하지만 이는 잘못된 것이다. 보이드에는 아예 물질이 없다거나 흔히 알고 있는 천체들이 전혀 없는 것이 아니기 때문이다. 단지 ‘비어’있을 뿐이다.

은하가 없는 지역, 보이드

우주론을 공부하는 천문학자 중 일부는 어두운 곳 또는 주요 천체가 없는 지역에 주목한다. 앞서 이야기 했듯 그 지역에 아예 물질이 없다거나 익히 알고 있는 천체들이 전혀 없는 것은 아니다. 단지 그 공간이 빛을 내지 않는 암흑 물질로 채워져 있거나, 특정 천체가 없을 뿐이다. 이처럼 은하가 없는 지역을 보이드(void)라고 부른다.

지금까지 관측된 은하들의 적경, 적위 및 적색이동을 이용하여 은하분포도를 만들어보면 우주공간은 은하들이 많이 몰려 있는 지역과 은하들이 없는 지역으로 이루어져 있다. 마치 사람이 많이 모여 살고 있는 도시와 그렇지 않은 시골처럼 말이다.

그 중에서도 은하들이 없는 빈 지역이 바로 보이드이다. 보이드의 전형적인 크기는 1억 5천만 광년 정도이다. 3차원적으로 보면, 은하와 보이드들은 일종의 해면과 같은 구조를 하고 있다. 그래서 은하와 보이드가 자유롭게 분포하는 거대구조에서는 이 두 공간이 위상수학적으로 연결되어 있음을 알 수 있다.

실제로 보이드는 건축에서도 사용되는 개념이기도 하다. 천문학에서의 보이드와 마찬가지로 중앙에 열려있는 공간, 즉 아무것도 없는 공간을 말한다. 아무것도 없다고 표현하지만 사실 보이드 안에는 은하 규모보다 작은 빛을 내는 천체가 존재하기도 한다.

하와이대학교 연구팀이 관측한 것과 같은 슈퍼보이드는 은하단이 없는 지역이다. 그래서 이 슈퍼보이드 안에는 은하단 보다 작은 규모의 천체들이 존재한다. 물론 은하는 은하단보다 작은 규모이기 때문에 슈퍼보이드 안에 존재할 수 있는 것이다.

2007년에도 보이드 발견된 적 있어

이미 2007년에도 보이드가 발견된 적이 있다. 로렌스 루드닉(Lawrence Rudnick) 미네소타 대학교(University of Minnesota, USA) 교수팀이 발견한 것으로, 일반적 보이드의 1000배에 달하는 슈퍼보이드였다. 그 지름은 무려 10억광년이었다. (원문링크)

루드닉 박사는 거대 우주 공간을 찍을 미국 국립 전파천문대의 방사선 사진(Radio Pictures)을 관찰하던 도중, 슈퍼보이드를 발견하게 되었다. 한 공간의 밀도가 다른 곳보다 45퍼센트(%)이상 낮게 나타난 것에 주목한 것이다. 곧 이 부분의 우주공간 온도지도(WMAP)를 상세히 관찰했다.

그리고 열이 감지될 만한 항성과 은하수, 블랙홀이 전혀 없음을 보여주는 거대한 냉점을 발견하게 된 것이다. 당시에는 우주 공간 내 밀도가 더 큰 지역이 강한 중력으로 상대적으로 밀도가 낮은 지역의 물질들을 흡수하면서 보이드가 생긴 것으로 추정하였다.

물론 아직까지도 보이드가 어떻게 만들어지게 되었는지에 대해서는 풀리지 않은 수수께끼로 남아있다. 하지만 보이드가 계속해서 발견되고 있다. 이러한 발견은 우주 연구에 있어 중요한 의미와 과제를 던져주고 있다. 따라서 생성원인에 대해서는 아직 알지 못하지만 발견 만으로도 상당한 의미가 있음을 알 수 있다.

http://www.sciencetimes.co.kr/?news=%EC%9A%B0%EC%A3%BC-%EC%86%8D-%EA%B1%B0%EB%8C%80%ED%95%9C-%EB%B9%88-%EA%B3%B5%EA%B0%84-%EB%B3%B4%EC%9D%B4%EB%93%9C

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