우리 태양계는 너무 빨리 움직이고 있다, 이론 예측 보다 3.7배 빨라
- 기초과학 / 문광주 기자 / 2025-11-14 12:32:45
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- 우리 태양계가 우주를 얼마나 빨리 움직이는지에 대한 질문에 답하기 쉽지 않아
- 속도 측정하는 속도계는 없다. 우리 움직임과 변화하는 시야로 발생하는 효과에 의존
- 천문학자들은 우리 시야에 있는 전파 은하 분포의 미세한 차이에서 이를 추론
- 태양계가 실제로 이렇게 빠르게 움직이고 있다면, 우주의 거대 구조에 대한 근본적인 가정에 의문을 제기해야
우리 태양계는 고정되어 있지 않다. 태양계는 주변 환경에 따라 움직이지만, 동시에 우리 은하 중심을 공전한다. 더욱이 태양은 생성 이후 궤도를 변화시켜 현재 이전보다 약 2,000광년 더 멀리 공전하고 있다. 하지만 이것이 전부가 아니다. 우리 은하 또한 움직이고 있다. 국부 은하군과 함께 섀플리 초은하단을 향해 돌진하고 있으며, 동시에 우리 은하계는 우주의 빈 영역인 쌍극자 반발자(Dipole Repeller)에 의해 밀려나고 있다.
우리 태양계는 얼마나 빨리 움직이고 있을까?
이 모든 것은 또한 우리 태양계가 우주를 얼마나 빨리 움직이는지에 대한 질문에 답하기 쉽지 않다는 것을 의미한다. 우리의 속도를 측정하는 "속도계"는 없다. 따라서 천문학자들은 우리의 움직임과 변화하는 시야로 인해 발생하는 효과에 의존한다. 예를 들어, 우주 마이크로파 배경 복사의 전파는 운동 방향으로는 약간 압축되고 더 강력해 보이지만, 우리 뒤쪽으로는 다소 늘어져 보인다.
천문학자들은 이러한 미세한 차이를 통해 우주 마이크로파 배경 복사의 보편적인 카펫에 비해 우리 태양계가 얼마나 빠르게 움직이는지 추론할 수 있다. 빌레펠트 대학교의 루카스 뵈메와 그의 동료들은 "약 3.4mK(밀리켈빈)의 이 온도 쌍극자는 태양계의 초속 369.8km 운동에 기인한다"고 설명했다.
"운동풍" 속의 전파 은하
뵈메와 그의 연구팀은 이제 또 다른 지표, 즉 우리 앞뒤에 있는 전파 은하의 분포를 사용해 이 값이 정확한지 검증했다. 이 먼 은하에서 측정된 전파 방출은 우리 은하의 운동에도 영향을 받는다. 결과적으로 우리는 이동 방향에서 약간 더 많은 전파원을 감지했다. 천문학자들은 "그러나 이 쌍극자 이방성을 측정하려면 전체 하늘을 포괄하는 조사가 필요하다"고 설명한다. 그런 후에야 미세한 차이가 명확해진다. 뵈메의 연구팀은 이제 이 속도 측정을 수행했다. 이를 위해 천문학자들은 유럽 저주파 배열(LOFAR) 전파 망원경 네트워크를 포함한 6건의 전파 관측 데이터를 분석했다. 분석된 전파 데이터는 하늘의 대부분을 포괄하며, 120MHz에서 4GHz까지의 주파수 범위를 포함한다.
예상보다 3.7배 높은 값
놀라운 결과:
새로운 데이터에 따르면 태양계는 실제로 이전에 측정된 것과 같은 방향으로 움직이고 있다. 쌍극자, 즉 은하 분포의 속도 관련 편차는 예상보다 상당히 높다. 뵈메는 "우리의 분석 결과 태양계는 현재 모델이 예측하는 것보다 3배 이상 빠르게 움직이고 있다"고 말했다. 특히 천문학자들은 이론에서 예측한 것보다 3.7배 높은 쌍극자를 발견했다.
5.4 시그마의 유의수준을 가진 새로운 값은 측정이 발견으로 간주될 수 있는 한계점을 초과했다. 더욱이 연구팀은 이론과의 편차가 너무 커서 측정의 부정확성이나 체계적 오류만으로는 설명할 수 없다고 강조한다. 천문학자들은 "이러한 오차가 모든 전파 주파수에서 일관되게 나타날 가능성은 낮다"고 기술했다.
게다가, 이번 전파 탐사가 이러한 편차를 드러낸 최초의 사례는 아니다. 뵈메와 그의 연구팀이 보고했듯이, 적외선 망원경을 사용하여 퀘이사 분포를 측정한 결과도 유사한 결과를 보였다. 태양계의 속도에 대한 그들의 결과는 우주 마이크로파 배경 복사에 기반한 추정치와 5.7 시그마 차이까지 났다.
"표준 모형과의 명백한 모순"
따라서 우리 태양계와 주변 환경은 우주를 통해 예상치 못하게 빠르게 움직이고 있다. 따라서 예상보다 더 강한 인력 또는 척력의 중력적 영향을 받고 있을 것이다. 이는 우리 우주의 터전을 넘어서는 의미를 지닌다. 뵈메는 "이 결과는 표준 우주론의 기대와 명백히 모순되며, 우리의 기존 가정을 재고하게 만든다"고 말했다.
그의 동료 도미니크 슈바르츠는 이렇게 덧붙였다. "우리 태양계가 실제로 이렇게 빠르게 움직이고 있다면, 우리는 우주의 거대 구조에 대한 근본적인 가정에 의문을 제기해야 한다." 혹은 전파 은하가 이론이 예측하는 것과는 다르게, 그리고 더 불균등하게 분포되어 있을 수도 있다. "두 경우 모두 우리의 현재 모델이 시험대에 오르고 있다"고 그는 말했다.
참고: Physical Review Letters, 2025; doi: 10.1103/6z32-3zf4
출처: Universität Bielefeld 독일 빌레펠트 대학교
- 우리 태양계가 우주를 얼마나 빨리 움직이는지에 대한 질문에 답하기 쉽지 않아
- 속도 측정하는 속도계는 없다. 우리 움직임과 변화하는 시야로 발생하는 효과에 의존
- 천문학자들은 우리 시야에 있는 전파 은하 분포의 미세한 차이에서 이를 추론
- 태양계가 실제로 이렇게 빠르게 움직이고 있다면, 우주의 거대 구조에 대한 근본적인 가정에 의문을 제기해야
우리 태양계는 너무 빨리 움직이고 있다
전파 데이터 기반 측정 결과, 표준 모형과 상당한 편차 보여
흥미로운 불일치:
태양계는 이전에 생각했던 것보다 훨씬 빠른 속도로 우주를 돌고 있다. 이 속도는 이론 예측보다 3.7배 더 빠르다. 천문학자들은 우리 시야에 있는 전파 은하 분포의 미세한 차이에서 이를 추론했다. 만약 이 불일치가 확인된다면, 표준 우주론 모형과 상당한 모순을 나타내게 된다. 연구진은 이는 우주의 대규모 구조에 대한 우리의 가정이 틀렸을 가능성을 시사한다고 설명했다.
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| ▲ 우리 태양은 여기 보이는 것처럼 우주에서 이웃 천체들에 대해 상대적으로 움직인다. 동시에 우리 태양은 우리 은하의 중심을 공전하며 우리 은하와 함께 우주를 여행한다. © NASA/Goddard; Adler/University of Chicago, Wesleyan |
우리 태양계는 고정되어 있지 않다. 태양계는 주변 환경에 따라 움직이지만, 동시에 우리 은하 중심을 공전한다. 더욱이 태양은 생성 이후 궤도를 변화시켜 현재 이전보다 약 2,000광년 더 멀리 공전하고 있다. 하지만 이것이 전부가 아니다. 우리 은하 또한 움직이고 있다. 국부 은하군과 함께 섀플리 초은하단을 향해 돌진하고 있으며, 동시에 우리 은하계는 우주의 빈 영역인 쌍극자 반발자(Dipole Repeller)에 의해 밀려나고 있다.
우리 태양계는 얼마나 빨리 움직이고 있을까?
이 모든 것은 또한 우리 태양계가 우주를 얼마나 빨리 움직이는지에 대한 질문에 답하기 쉽지 않다는 것을 의미한다. 우리의 속도를 측정하는 "속도계"는 없다. 따라서 천문학자들은 우리의 움직임과 변화하는 시야로 인해 발생하는 효과에 의존한다. 예를 들어, 우주 마이크로파 배경 복사의 전파는 운동 방향으로는 약간 압축되고 더 강력해 보이지만, 우리 뒤쪽으로는 다소 늘어져 보인다.
천문학자들은 이러한 미세한 차이를 통해 우주 마이크로파 배경 복사의 보편적인 카펫에 비해 우리 태양계가 얼마나 빠르게 움직이는지 추론할 수 있다. 빌레펠트 대학교의 루카스 뵈메와 그의 동료들은 "약 3.4mK(밀리켈빈)의 이 온도 쌍극자는 태양계의 초속 369.8km 운동에 기인한다"고 설명했다.
"운동풍" 속의 전파 은하
뵈메와 그의 연구팀은 이제 또 다른 지표, 즉 우리 앞뒤에 있는 전파 은하의 분포를 사용해 이 값이 정확한지 검증했다. 이 먼 은하에서 측정된 전파 방출은 우리 은하의 운동에도 영향을 받는다. 결과적으로 우리는 이동 방향에서 약간 더 많은 전파원을 감지했다. 천문학자들은 "그러나 이 쌍극자 이방성을 측정하려면 전체 하늘을 포괄하는 조사가 필요하다"고 설명한다. 그런 후에야 미세한 차이가 명확해진다. 뵈메의 연구팀은 이제 이 속도 측정을 수행했다. 이를 위해 천문학자들은 유럽 저주파 배열(LOFAR) 전파 망원경 네트워크를 포함한 6건의 전파 관측 데이터를 분석했다. 분석된 전파 데이터는 하늘의 대부분을 포괄하며, 120MHz에서 4GHz까지의 주파수 범위를 포함한다.
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| ▲ 전파 은하는 수십억 광년 떨어진 곳에서도 관측 가능한 강력한 전파 빔을 방출한다. 따라서 우주 측정 도구로 유용하게 활용되는데, 여기 헤라클레스 A형 전파 은하가 그 예다. © NASA/ESA, S. Baum과 C. O’Dea(RIT), R. Perley와 W. Cotton(NRAO/AUI/NSF), 허블 헤리티지 팀(STScI/AURA) |
예상보다 3.7배 높은 값
놀라운 결과:
새로운 데이터에 따르면 태양계는 실제로 이전에 측정된 것과 같은 방향으로 움직이고 있다. 쌍극자, 즉 은하 분포의 속도 관련 편차는 예상보다 상당히 높다. 뵈메는 "우리의 분석 결과 태양계는 현재 모델이 예측하는 것보다 3배 이상 빠르게 움직이고 있다"고 말했다. 특히 천문학자들은 이론에서 예측한 것보다 3.7배 높은 쌍극자를 발견했다.
5.4 시그마의 유의수준을 가진 새로운 값은 측정이 발견으로 간주될 수 있는 한계점을 초과했다. 더욱이 연구팀은 이론과의 편차가 너무 커서 측정의 부정확성이나 체계적 오류만으로는 설명할 수 없다고 강조한다. 천문학자들은 "이러한 오차가 모든 전파 주파수에서 일관되게 나타날 가능성은 낮다"고 기술했다.
게다가, 이번 전파 탐사가 이러한 편차를 드러낸 최초의 사례는 아니다. 뵈메와 그의 연구팀이 보고했듯이, 적외선 망원경을 사용하여 퀘이사 분포를 측정한 결과도 유사한 결과를 보였다. 태양계의 속도에 대한 그들의 결과는 우주 마이크로파 배경 복사에 기반한 추정치와 5.7 시그마 차이까지 났다.
"표준 모형과의 명백한 모순"
따라서 우리 태양계와 주변 환경은 우주를 통해 예상치 못하게 빠르게 움직이고 있다. 따라서 예상보다 더 강한 인력 또는 척력의 중력적 영향을 받고 있을 것이다. 이는 우리 우주의 터전을 넘어서는 의미를 지닌다. 뵈메는 "이 결과는 표준 우주론의 기대와 명백히 모순되며, 우리의 기존 가정을 재고하게 만든다"고 말했다.
그의 동료 도미니크 슈바르츠는 이렇게 덧붙였다. "우리 태양계가 실제로 이렇게 빠르게 움직이고 있다면, 우리는 우주의 거대 구조에 대한 근본적인 가정에 의문을 제기해야 한다." 혹은 전파 은하가 이론이 예측하는 것과는 다르게, 그리고 더 불균등하게 분포되어 있을 수도 있다. "두 경우 모두 우리의 현재 모델이 시험대에 오르고 있다"고 그는 말했다.
참고: Physical Review Letters, 2025; doi: 10.1103/6z32-3zf4
출처: Universität Bielefeld 독일 빌레펠트 대학교
[더사이언스플러스=문광주 기자]
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