정확한 허블 상수를 둘러싼 논란

Maynooth 대학 소속의 이론 우주론 학자인 Peter Coles 선생의 블로그[1]를 보니, 허블 상수 논란에 대한 이야기를 하고 있다. 비공식 용어로 Hubble Constant Tension이라고 부르는 듯? ㅎㅎ

이게 뭔 논쟁인가 싶어서 검색을 해 봤는데, Sky & Telescope 기사[2]에 상당히 설명이 잘 돼 있다. 사이언스 온[3]기사도 설명이 잘 돼 있지만, 좀 예전기사다보니 근래 결과들이 포함되지 않아서 아쉽구만.

Planck 망원경으로 관측된 CMB로 측정한 후퇴속도 변화율은 메가파섹당 초속 60km대 후반 정도의 속도차가 나는데, 세페이드 변광성을 이용한 거리 측정으로 후퇴속도 변화율을 추정하면 메가파섹당 초속 72~4km정도 나온다고 한다. 2000년대 초반까지만해도 오차범위가 커서 이 두 측정 방법에 의한 결과가 겹쳤던 모양인데, 세월이 흐르는 동안 측정이 점차 정밀해지면서 오차 범위에 두 측정방법이 겹치지 않게 되면서 문제가 되고 있는 듯 하다. 우주론 하는 사람들 사이에서는 나름 뜨거운 논쟁인 듯. 각종 측정치들은 Sky & Telescope 기사[2]에 그래프로 나와 있으니 잠시 옮겨본다.

SH0ES 팀에서 비교적 최근에 마젤란 성운의 세페이드 변광성으로 측정한 결과가 올해 초에 나온 것 같다. 메가파섹당 74.03 ± 1.42km/s라는 높은 속도변화율이 나오는 듯 하다.[4]

한편, 중성자별의 충돌로 발생하는 강력한 중력파를 통해 거리를 측정하는 방법이 제안되었는데, 2017년 8월에 GW170817라 이름붙은 강력한 중력파를 통해 측정한 결과는 70.3에 ±5정도 나온다고 한다. 이건 오차가 좀 큰 듯. ㅎㅎ

또 한편, 강한 중력렌즈로 인한 시간차를 이용하는 방법(H0LiCOW 팀)으로 2017년에 발표한 결과[5]는 73이 넘는 것 같다.

또또 한편, 특정시기의 적색거성(TRGB)을 이용하여 거리측정이 가능한 모양인데, 이것도 비교적 최근 결과인 듯. 이걸로 측정하면 70 정도 나오는 모양이다.[6]

여하간 다양한 측정방법이 있는데, 일관되게도 별을 이용하면 70넘게 나오고, CMB를 이용하면 60대 후반이 나온다는 차이가 있다. 어느정도 일관성이 있으니 아무래도 측정오차 같아보이지는 않는데, 이게 왜 차이가 나는지 확실히 미스테리다. ㅎㅎ

허블상수의 차이는 관측가능한 우주 크기의 차이가 되고, 우주 모델의 차이를 낳게 된다. 아무래도 모든 것을 부드럽게 설명하는 제 3의 모델이 필요할런지도 모르겠다.

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[1] More Hubble Constant Tension (telescoper.wordpress.com)
[2] Sky & Telescope Tension Over Hubble Constant Continues July 24, 2019
[3] 사이언스온 ‘더 빠른 우주 팽창 속도’ 허블상수, 어떻게 나왔나 2016. 08. 02
[4] 사이언티픽 어메리칸 Best-Yet Measurements Deepen Cosmological Crisis March 22, 2019
[5] astromy HOLiCOW! Astronomers measuring the expansion of the universe confirm that we still don’t understand everything January 26, 2017
[6] The Hubble Constant from the Tip of the Red Giant Branch (telescoper.wordpress.com)

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