과학자들은 우주가 눈깜짝하는 것 보다 더 짧은 순간에 생성됐다는 증거를 보고하고 있습니다. 이 같은 결론은 거의 우주만큼 오래된 희미한 방사선 빛 속에서 우주의 기원에 대한 실마리를 찾으려 노력해온 미국의 인공위성이 수집한 정보를 통해 내려진 것입니다.
경제학자들과 우주학자들에게 인플레이션이 뜻하는 바는 각각 다릅니다. 이 말을 우주에 적용되면 약 140억년 전의 작은 원점으로부터의 팽창을 뜻합니다. 과학자들은 현재 달보다 4배나 멀리 떨어져 궤도를 도는 미국 인공위성 덕분에 이 팽창이 얼마나 빨리 일어났는지에 대해 좀더 잘 알게 됐습니다. 이 인공위성은 지난 2001년 발사된 윌킨슨 극초단파 탐사선으로 약칭 WAMP로 불립니다.
이 탐사선의 책임연구자인 존스홉킨스대학의 천체물리학자 찰스 베넷씨는 탐사선으로 부터 얻은 자료들은 초기 우주가 거의 아무 것도 없는 상황에서 갑자기 터져나왔음을 보여준다고 말합니다. 초기 우주는 완두콩 크기에서 부풀려져 1조분의 1초도 채 안되는 시간에 현재의 모든 관측가능한 우주공간보다 더 큰 부피가 됐습니다.
베넷씨는 첫 1조분의 1초 사이에 일어난 일에 대해 뭔가를 말할 수 있다는 것은 놀라운 일이라면서 우주는 어느 부모라도 깜짝 놀라게 할만한 갑작스런 성장을 한 것으로 보인다고 말합니다.
이같은 결론은 우주에서 가장 오래된 빚을 3년 동안 계속 관찰해 얻은 것입니다. 베넷씨는 우주가 30만년 됐을 때 빛의 잔광이 처음 나타났다면서 이는 모든 원자 움직임이 멈추는 절대 영의 온도에서 머무는 희미한 극소 방사선이라고 말합니다.
베넷씨는 극초단파 탐사선은 지질학자가 과거에 대한 실마리를 찾기 위해 화석을 연구하는 것처럼 빚의 유형을 측정한다고 말합니다.
극초단파 탐사선을 통해 얻은 결과는 백만분의 1도가 채 안되는 이 빛과 열 속에서 미세한 밝기와 온도 변형과 관련한 가장 구체적인 상황을 보여줍니다. 미국의 다른 인공위성이 1990년대에 처음 측정한 이같은 변형은 초기 우주의 생성구조를 보여주는 극초단파 화석입니다.
극초단파 탐사선 과학자들은 자신들의 발견이 다른 우주 관련 정보들과 함께 우주의 팽창에 대한 기존의 이론을 뒷받침한다고 말합니다. 이들 이론은 처음에는 원자 수준에서 순식간에 일어난 에너지 분출이 급격한 팽창 과정에서 극초단파 탐사선이 과거 어느 때보다 정확히 측정한 물질변동으로 바뀌었다고 밝히고 있습니다.
프린스턴대학의 데이비드 스퍼겔씨는 극초단파 탐사선은 기본적인 우주이론 조차 치열한 시험을 받고 당당히 통과하도록 했다고 말합니다.
새 자료들은 과학자들에게 우주의 4% 만이 우리가 볼 수 있는 보통 물질로 돼 있음을 알려줍니다. 22%는 확인되지 않은 어두운 물질이며 74%는 신비스런 어두운 에너지입니다. 과학자들은 이 것이 중력에 맞서는 힘이며 비록 첫번째 팽창만큼 강력하지는 않지만 우주의 또다른 급속한 팽창을 야기한다고 말합니다.
컬럼비아대학의 우주이론가인 피터 그린씨는 이같은 관측은 굉장한 것이며 결론은 놀라운 것이라고 말합니다. 그린씨는 극초단파 탐사 계획의 일원은 아닙니다.
그린씨는 우주이론가들은 우주의 기원을 찾으려 하고 있으며 이에 대한 가장 근원적인 질문은 우주가 언제 시작됐느냐는 것이라고 말합니다. 그린씨는 극초단파 탐사선 계획이 이 질문에 대한 답을 제공한 것은 아니지만 이 계획으로 부터 얻은 자료들은 과학자들에게 영의 시간에 실제로 무슨 일이 발생했는지에 대해 정확한 질량적 관측을 가능하게 함으로써 답에 매우 근접하게 만들었다고 말합니다.
극초단파 탐사선 계획의 자료들은 천체물리학 잡지에 발표될 예정이며, 2009년까지 계속될 인공위성 활동은 관련 자료를 더욱 보강하게 될 것입니다.
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Scientists report evidence that the universe was born in less than the blink of an eye, expanding instantly from sub-microscopic size to astronomical proportions. The conclusion comes from data gathered by a U.S. satellite that has been peering for clues to the origin of the cosmos in a faint glow of background radiation that is almost as old as the universe.
Inflation means one thing to economists and another to cosmologists. When applied to the universe, it means the expansion from its tiny origins nearly 14 billion years ago.
Now, scientists have a better idea of how fast this happened, thanks to a U.S. satellite orbiting four times farther than the moon. It is called the Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, or WMAP for short, launched in 2001.
The probe's chief investigator, astrophysicist Charles Bennett of The Johns Hopkins University in Baltimore, says the data reveal that the infant universe just popped out suddenly from almost nothing. It inflated from the size of a pea to a volume larger than all current observable space in less than one-trillionth of a second.
"It amazes me that we can say anything at all about what transpired in the first trillionth of a second, but we can," he said. "It appears that the universe had a growth spurt that would alarm any mom or dad."
This conclusion comes after three years of continuous observations of the oldest light in the universe. Bennett says it is the remnant afterglow of light that first appeared when the universe was just 300,000-years-old, a faint microscopic radiation that lingers at temperatures close to absolute zero, the temperature at which all atomic motion stops.
"WMAP measures the patterns of the light as a geologist might examine a fossil for clues of the past," he explained.
The WMAP results give the most detailed picture yet of the minute brightness and temperature variations in this light, heat differences of less than one-millionth of a degree. Those variations, first measured in the 1990s by a previous U.S. satellite, are microwave fossils revealing the emerging structure of the infant universe.
The slightly warmer, brighter regions represent areas where matter began clumping together, eventually growing into galaxies, stars and planets. The cooler, darker areas were less dense, becoming the space between these structures.
It is in these patterns that the researchers discerned the details of the universe's beginning, aided by a new map of the polarization, or direction, of the faint microwave radiation.
The WMAP researchers say their findings, combined with other cosmology information, support established theories on the universe's expansion. These theories hold that at the outset, short-lived bursts of energy at the atomic level were converted during the rapid inflation into the fluctuations of matter WMAP has measured more precisely than ever.
"WMAP has subjected our basic cosmological model to its most rigorous test and passed with flying colors," said Princeton University team member David Spergel.
The new data also inform scientists that only four-percent of the universe is ordinary matter that we can see. Twenty-two percent is unidentified dark matter, and 74 percent is a mysterious dark energy. This is a force scientists believe counters the gravitational pull of matter and is causing another rapid expansion of the universe, although not nearly as forceful as the first one.
"The observations are spectacular and the conclusions are stunning," he said.
This is Columbia University cosmology theorist Peter Greene, who was not part of the WMAP research team.
"Our species is one that seeks its origin, and the deepest of all questions of origin is, how did the universe begin? WMAP has certainly not answered this question, but WMAP's data is taking us one giant step closer to the answer by giving us a precise quantitative look at what happened literally at time zero itself," he said.
The WMAP data are to be published in the Astrophysical Journal. The WMAP satellite will continue to refine its data on a mission expected to last until 2009.
