아인슈타인, 뉴턴은 중력에 대해 틀릴 수도 있었다.

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유럽 우주 기구의 10억 화소 가이아 우주 망원경에서 관측한 혁신적인 연구는 우주에 대한 우리의 근본적인 이해를 도전하는 “중력 이상 현상”을 밝혀냈습니다. 중력 이상은 와이드 바이너리라고 알려진 느슨하게 공전하는 별들이, 아인슈타인과 뉴턴에 의해 수립된 중력의 표준 모델과는 다른 방식으로 움직이는 것을 의미합니다.

대한민국 세종대학교의 천문학자인 Kyu-Hyun Chae는 이러한 이상 현상을 연구하는 동안 서로 공전하는 두 개의 별을 가리키는 이중성 별 체계를 연구하면서 이 발견을 했습니다. 0.1 나노미터/초² 미만의 가속도에서 두 개의 별의 공전이 뉴턴의 중력 법칙과 아인슈타인의 일반 상대성 이론과 다른 방식으로 벗어났습니다.

이 발견은 종종 이러한 이상 현상을 설명하는 데 사용되는 ‘어두운 물질’의 존재를 의문시킵니다. “와이드 바이너리를 사용하여 중력을 테스트하는 것은 그들의 내부 역학에 어두운 물질이 어떤 역할도 할 수 없기 때문에 흥미롭습니다,”라고 Chae는 말했습니다.

채 교수는 일명 수정된 뉴턴 역학(MOND)이라고 알려진 모델이 이전의 이론적 틀이 별의 움직임을 설명할 수 없는 이유를 설명할 수 있다고 주장했습니다. MOND는 이스라엘 물리학자 Mordehai Milgrom에 의해 처음 개념화되었으며, 어두운 물질의 필요 없이 은하의 회전에서 관찰된 불규칙성을 설명하기 위해 낮은 가속도에서 중력 법칙에 수정을 제안했습니다.

“Chae의 발견은 매우 첨단 데이터의 매우 복잡한 분석 결과입니다. 제 판단으로는 그가 매우 철저하고 조심스럽게 수행한 것 같습니다,”라고 이스라엘의 Weizmann 연구소의 Milgrom은 말했습니다. “하지만 이러한 월등한 발견에 대해서는 독립적인 분석에 의한 확인이 필요하며, 가능하면 미래의 더 나은 데이터로 확인해야 합니다.

“만약 이 이상 현상이 뉴턴 역학의 붕괴로 확인되고, 특히 MOND의 가장 직관적인 예측과 일치한다면, 이것은 천문학, 우주론, 그리고 전반적인 기본 물리학에 엄청난 영향을 미칠 것입니다,” 그는 덧붙였습니다.

채 교수는 잠재적인 체계적 오류가 철저하게 조사되었으며 결과가 진실되어 보인다고 언급했습니다. 그는 더 많은 데이터가 이용 가능해짐에 따라 결과가 더 자세하게 검토 및 개선될 것으로 예상하고 있습니다.

그러나 이러한 발견은 우주에 대한 우리의 개념에 깊은 영향을 미칠 수 있습니다. “표준 우주론은 일반 상대성 이론에 기반을 두고 있으므로, 우주론은 이제 큰 개정이 필요합니다,” Chae는 말했습니다. “저는 우리가 지금 매우 흥미로운 시기에 접어들고 있다고 생각합니다.”