우주는 너무 빠르게 팽창하고 있으며 과학자들은 여전히 ​​그것을 설명할 수 없습니다.

과학자들은 우주의 팽창률을 결정하기 위해 오랫동안 두 가지 주요 전략에 의존해 왔습니다. 한 가지 접근 방식은 가까운 공간에 초점을 맞춰 별과 은하까지의 거리를 측정하여 모든 것이 얼마나 빨리 멀어지는지 계산합니다. 다른 하나는 우주론의 표준 모델을 기반으로 오늘날의 팽창 속도가 얼마인지 추정하기 위해 우주 마이크로파 배경을 사용하여 훨씬 더 먼 시간을 거슬러 올라갑니다.

이론적으로 두 방법 모두 동일한 답을 생성해야 합니다. 실제로는 그렇지 않습니다. 지역 우주에 대한 관측은 메가파섹당 초당 약 73km의 더 빠른 팽창 속도를 일관되게 나타냅니다. 한편, 초기 우주를 기반으로 한 계산은 대략 67 또는 68의 더 느린 속도를 제안합니다. 이 값 사이의 차이는 절대적 측면에서 작지만 통계적 우연으로 무시하기에는 너무 큽니다. 이러한 불일치는 허블 장력으로 알려져 있으며, 이는 독립적인 연구 전반에 걸쳐 반복적으로 나타났습니다.

통합 접근 방식으로 새로운 정밀도 제공

정확성을 높이기 위해 연구자들은 수십 년간의 관찰을 하나의 조정된 프레임워크로 결합했습니다. H0 Distance Network(H0DN) 협업이 주도한 이러한 노력을 통해 지금까지 지역 확장률에 대한 가장 정확한 직접 측정이 이루어졌습니다. 그들의 연구 결과는 4월 10일에 발표되었습니다. 천문학 및 천체 물리학허블 상수를 메가파섹당 초당 73.50 ± 0.81km로 설정하면 1%보다 약간 더 나은 정밀도를 얻을 수 있습니다.

“Local Distance Network: ~1% 정밀도의 허블 상수 측정에 대한 커뮤니티 합의 보고서”라는 연구는 국제 우주 과학 연구소(ISSI) 획기적인 워크샵인 “H0od의 정의는 무엇입니까?”에서 시작된 대규모 공동 노력에서 비롯되었습니다. 2025년 3월 스위스 베른 ISSI에서 개최되었습니다.

“이것은 단지 허블 상수의 새로운 값이 아닙니다. 수십 년간의 독립적인 거리 측정을 투명하고 접근 가능하게 통합하는 커뮤니티 구축 프레임워크입니다.”

지상 및 우주 관측소의 데이터

NSF NOIRLab은 과학적 전문성과 주요 관찰에 기여했습니다. NSF NOIRLab의 연구 및 과학 서비스 이사인 John Blakeslee도 이번 협력에 참여했습니다. 분석에는 NSF NOIRLab의 프로그램인 칠레의 NSF Cerro Tololo Inter-American Observatory(CTIO)와 애리조나의 NSF Kitt Peak National Observatory(KPNO)의 데이터가 포함됩니다. 이러한 관찰 내용은 지상 및 우주에 있는 다른 시설의 데이터와 결합되어 전반적인 결과를 강화했습니다.

단일 기술에 의존하는 대신 팀은 “거리 네트워크”라고 부르는 것을 구축했습니다. 이 시스템은 우주 거리를 측정하는 데 사용되는 여러 가지 중첩 방법을 연결합니다. 여기에는 예측 가능한 방식으로 밝아지고 어두워지는 세페이드 변광성, 밝기가 알려진 적색 거성, Ia형 초신성 및 특정 은하 유형이 포함됩니다.

이러한 계층화된 접근 방식을 통해 연구자는 여러 방법으로 결과를 교차 확인할 수 있습니다. 한 가지 방법에 결함이 있는 경우 분석에서 해당 방법을 제거하면 최종 답변이 변경됩니다. 그런 일은 일어나지 않았습니다. 개별 기법을 제외하더라도 전체적인 결과는 큰 변화 없이 유지됐다. 여러 방법의 일관성은 측정된 팽창률에 대한 신뢰도를 높여줍니다.

“이 연구는 지역 거리 측정에서 간과된 단일 오류에 의존하는 허블 장력에 대한 설명을 효과적으로 배제합니다”라고 저자는 결론지었습니다. “증가하는 증거가 제시하는 것처럼 긴장이 실제라면 표준 우주론 모델을 넘어서는 새로운 물리학을 가리킬 수 있습니다.”

허블 장력이 의미하는 것

그 의미는 측정 기술 그 이상입니다. 초기 우주에서 파생된 느린 팽창 속도는 빅뱅 이후 우주가 어떻게 진화했는지 설명하는 우주론의 표준 모델에 따라 달라집니다. 해당 모델에 암흑 에너지, 알려지지 않은 입자 또는 중력 변화에 대한 세부 정보 등이 누락된 경우 오늘의 팽창에 대한 예측이 틀릴 수 있습니다.

이 경우 허블 장력은 단순한 측정 문제가 아닌 더 깊은 문제를 나타낼 수 있습니다. 이는 과학자들이 우주가 어떻게 작동하는지에 대한 이해를 수정해야 함을 나타낼 수 있습니다.

미래의 관찰을 통해 미리 살펴보기

새로 개발된 거리 네트워크는 또한 향후 연구를 위한 프레임워크를 제공합니다. 방법과 데이터를 공개적으로 제공함으로써 팀은 새로운 관찰이 가능해짐에 따라 개선될 수 있는 시스템을 만들었습니다. 다가오는 관측소에서는 훨씬 더 정확한 측정값을 제공할 것으로 예상되며, 이는 불일치가 결국 해결될 것인지 아니면 계속해서 새로운 물리학을 지향할 것인지 결정하는 데 도움이 될 수 있습니다.

추가 정보

이 연구는 “The Local Distance Network: ∼1% 정밀도의 허블 상수 측정에 관한 커뮤니티 합의 보고서”라는 제목의 논문으로 발표되었습니다. 천문학 및 천체 물리학.

결과는 H0DN Collaboration에서 제공됩니다.

지상 기반 광적외선 천문학을 위한 미국 국립 과학 재단 센터인 NSF NOIRLab은 국제 쌍둥이 천문대(NSF, NRC-캐나다, ANID-칠레, MCTIC-브라질, MINCyT-아르헨티나 및 KASI-대한민국 시설), NSF Kitt Peak National Observatory(KPNO), NSF Cerro Tololo Inter-American Observatory(CTIO), 과학 및 데이터 센터(CSDC) 및 NSF-DOE Vera C. Rubin 천문대(DOE의 SLAC 국립 가속기 연구소와 협력). NSF와의 협력 계약에 따라 AURA(Association of Universities for Research in Astronomy)에서 관리하며 애리조나 주 투산에 본부를 두고 있습니다.

과학계는 애리조나의 I’oligam Du’ag(Kitt Peak), 하와이의 마우나케아, 칠레의 Cerro Tololo 및 Cerro Pachón에 대한 천문학 연구를 수행할 수 있는 기회를 갖게 된 것을 영광으로 생각합니다. 우리는 Tohono O’odham Nation에 대한 I’oligam Du’ag와 Kanaka Maoli(하와이 원주민) 공동체에 대한 Maunakea의 매우 중요한 문화적 역할과 존경심을 인식하고 인정합니다.