빅뱅 이후 우주의 진화를 보여주는 일러스트. 출처: NASA

빅뱅이 우주의 시작이 아니라면? 빅바운스(big bounce)다!

우주가 언제 어떻게 시작되었는가에 관한 가장 유력한 이론은 빅뱅 이론(big bang Theory)이다. 그러나 빅뱅 이론은 특이점(singularity)라는 치명적인 약점을 갖고 있다. 부피가 없는 한 점(특이점)에서 우주가 폭발했다고 가정하기 때문이다. 이는 수학적으로나 물리적으로 설명이 되지 않는다.

라이브 사이언스에 따르면 최근 특이점이 없는 새로운 우주론이 제시돼 학계의 비상한 관심을 모으고 있다. 브라질 캄피나스대학의 통계·과학계산연구소의 줄리아노 세자 실바 네베스(Juliano Cesar Silva Neves) 연구원은 지난 8월 저널 ‘General Relativity and Gravitation’에 ‘빅바운스(big bounce)’ 모델을 발표했다.

빅바운스 모델은 우주가 특이점에서 폭발한 것이 아니라 영원히 수축과 팽창의 순환을 거듭한다는 주장이다. 우주가 중력에 의해 쪼그라들다가 특이점에 가까워지면 양자효과(불확정성 원리 등)에 의해 서로 밀어내면서 다시 팽창한다.

이 같은 빅바운스는 우주가 팽창하다가 다시 특이점으로 수축하는 빅크런치(Big Crunch)와는 다르다. 빅바운스 모델이 처음 나온 것은 아니다. 이것은 1930년대 알버트 아인슈타인이 제안한 순환우주론(cyclic cosmology)과 맥을 같이한다.

그러나 실바 네베스가 이번에 제안한 빅바운스 모델의 핵심은 특이점을 제거하는 방법에 있다. 실바 네베스는 특이점을 없애는 방법으로 정규 블랙홀(regular blackhole) 개념을 사용했다.

1968년 제임스 바딘(James Bardeen)이 제안한 정규 블랙홀은 일반 블랙홀과 달리 중심에 특이점이 없는 블랙홀이다. 이런 블랙홀은 질량이 일정하지 않고 중심과의 거리에 의존하면 수학적으로 가능하다.

실바 네베스는 “나의 빅바운스 모델은 정규 블랙홀에 대한 연구 끝에 나왔는데, 블랙홀과 우주 팽창의 시작에서 특이점이 필요치 않다는 결론이 도출되었다”고 말했다.

그는 만약 우주가 무한하다면 우주 수축기와 팽창기의 잔재인 이전 단계의 흔적을 찾아내는 것이 가능할 것이라고 말했다.

실바 네베스는 그러면서 “이것은 어디까지나 경험적 증거가 없는 가설”이라면서 “(빅뱅)우주 초기 특이점 또한 가설이기는 마찬가지”라고 말했다.

스페인 발렌시아대학의 천체물리학과 곤잘로 올모(Konzalo Olmo) 교수는 “실바 네베스의 빅바운스 모델은 수학적으로 가능하다”면서 “그러나 이를 지지할 만한 관측 증거는 아직 없다”고 말했다.

인저리타임 조송현 pinegoo3141@gmail.com 조송현의 기사 더보기

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