“우주탄생 ‘빅뱅’ 흔적 발견은 착오”

美-유럽 연구진 “중력파 추정 파장은 우주먼지 산란 때문… 데이터 해석 오류”
2014년 3월 발표 논문 철회

지난해 3월 우주가 처음 탄생한 ‘빅뱅(대폭발)’의 흔적을 찾아내 ‘21세기 들어 가장 중요한 과학적 발견’으로까지 평가를 받았던 미국 연구진의 발표가 사실상 착오였던 것으로 밝혀졌다. 당시 학계에선 ‘노벨상은 이미 받은 것이나 다름없다’는 평가가 나오기도 했다.

미국 ‘하버드-스미스소니언 천체물리센터’는 유럽우주기구(ESA)와 공동으로 지난해 발표했던 연구 성과에 오류가 있다는 내용의 논문을 1월 30일(현지 시간) 국제 학술지인 ‘피지컬 리뷰 레터스(PRL)’ 온라인판에 공개했다.

미국 연구진은 당시 남극에 설치한 전파망원경 ‘바이셉2’로 우주를 가득 채운 전자기파의 일종인 우주배경복사를 수신해 분석한 결과 “중력파에 의해서만 생길 수 있는 우주배경복사의 파장을 찾아냈다”고 밝혔다.

중력파란 중력이 흔들릴 때 생기는 물리적 파장이다. 전기가 흐르면 주위에 전자파가 생기듯 중력이 요동치면 중력파가 생긴다. 이론 과학자들은 초기 우주팽창 당시 발생한 강한 중력파의 흔적이 전파의 일종인 우주배경복사에 남아 있을 것으로 보고 있다. 미국은 지난해 3월 17일 그 첫 번째 물리적 증거라고 생각했던 연구결과를 기자회견을 통해 세계에 발표했다.

그러나 이 연구성과는 ESA의 ‘플랑크 위성 연구진’이 제동을 걸면서 전환점을 맞았다. 플랑크 위성은 ESA가 지구 상공에 띄워 둔 우주관측용 인공위성 망원경이다. 유럽 연구진은 지난해 9월 과학저널 ‘천문학&천체물리학’에 논문을 싣고 미국의 발표를 정면으로 반박했다. 미국의 연구 성과는 짐짓 중력파와 비슷해 보이지만 사실은 별과 별 사이 넓은 공간에 희박하게 존재하는 우주먼지(star dust) 때문에 우주배경복사가 산란돼 나타났을 가능성이 더 크다는 지적이었다.

문제 제기 이후 미국과 유럽은 ‘함께 검증해 보자’며 공동으로 연구팀을 꾸리고 다시 연구를 진행했다. 그 결과 당시 데이터 해석이 잘못됐으며 중력파의 흔적으로 볼 만한 근거가 없다는 내용의 논문을 이번에 다시 발표한 것이다. 원인은 유럽 연구팀의 지적대로 우주먼지에 의한 것으로 밝혀졌다. 이번 논문에서는 데이터를 재차 검증한 결과 중력파의 명확한 증거를 찾았다고 볼 수 없다고 결론짓고 있다.

이종필 고려대 전기전자공학부 BK사업단 교수는 “ESA 측은 관측위성을 이용해 더 다양한 파장의 우주배경복사를 관측할 수 있었기 때문에 지적이 가능했을 것”이라며 “다양한 장비로 연구를 계속하면 우주먼지 산란 같은 혼돈 요인을 제거해 순수하게 중력파의 증거만 찾는 것도 가능해질 것”이라고 말했다.

전승민 동아사이언스 기자 enhanced@donga.com