우주론과 기본 상호 작용(4) : 급팽창 이론과 가속 팽창 이론

정리하면, 프리드먼이 아인슈타인의 상대성 이론을 바탕으로 세 가지 우주 모형을 제시하였고, 이를 통해 가모가 대폭발 우주론을 세웠다. 이후, 이를 뒷받침하는 증거로 적색 편이 현상과 우주 배경 복사가 관측되었고, 이로써 대폭발 우주론이 정립되었다.

이후, 대폭발 우주론은 한계점을 가지게 되었는데, 단순한 대폭발이라면 우주의 팽창은 점점 느려지게 될 것이고(커지는 풍선을 떠올리면 된다.), 언젠가는 우주가 거의 팽창하지 않게 될 것이라는 주장이었다. 이는 여러 관측 결과인 평평한 우주 모형과 우주가 엄청나게 크다는 것을 설명할 수 없었고, 이를 보완하고자 급팽창 이론과 가속 팽창 이론이 등장하였다.

먼저 급팽창 이론이란, 대폭발 후 우주가 아주 급하게 팽창하였다는 이론으로, 이로 인해 지금처럼 매우 큰 우주가 형성될 수 있었고, 감속 팽창을 하지 않으면서 크기가 줄어들지 않을 수 있었다는 이론이다. 여기에 추가적으로 최근의 관찰 결과들에 따르면, 우주의 팽창이 가속되고 있는데, 이를 바탕으로 가속 팽창 우주론이 나왔다. 

가속 팽창 우주론은, “팽창이 일어날수록 은하 사이의 거리는 멀어지고, 이로써 우주의 중력 효과는 작아지게 되면서 다시 팽창 속도가 빨라진다” 는 이론이다. 우주가 가속 팽창하려면 보통 물질과는 다른 특성을 띠는 새로운 물질이 우주를 가득 채워야 하는데, 사람들은 이를 ‘암흑 에너지‘라고 부르며 지금 이 순간에도 무엇인지 알아내고자 연구중이다.

참고로, 지금의 관측값으로 나타나는 우주의 가속도를 가지려면 우주를 구성하는 물질은 암흑 에너지 72%, 암흑 물질 23%, 보통 물질 4.6%의 분포를 가져야 한다. ‘암흑 물질’ 역시 아직까지 ‘암흑 에너지’와 마찬가지로 관측되지 않아 증명되지 않았다.