과학자들은 거의 1세기 동안 우주가 팽창하고 있다는 사실을 알고 있지만, 얼마나 빠른지에 대해서는 여전히 합의하지 못하고 있다. 마치 속도계 없이 자동차 속도를 두고 논쟁하는 것과 같다. 이제 뮌헨 공과대학교(TUM), 루트비히 막시밀리안 대학교(LMU), 막스 플랑크 연구소(MPA, MPE)의 연구진이 드문 우주 자를 발견하여 마침내 논쟁을 종식시킬지도 모른다.
문제의 대상은 약 100억 광년 떨어진 초광도 초신성으로, 공식 명칭은 SN 2025wny이지만 발견자들은 SN Winny라는 애칭을 붙였다. 단지 밝기만 특별한 것이 아니라, 앞쪽에 있는 두 은하의 중력 렌즈 효과 덕분에 하늘에 다섯 개의 별도 이미지로 나타난다. 빛이 서로 다른 경로를 취하면서 시간 지연이 발생하는데, 과학자들은 이를 이용해 우주 팽창률인 허블 상수를 계산할 수 있다.
"우리는 유망한 중력 렌즈 목록을 작성하여 이런 현상을 찾는 데 6년을 보냈습니다,"라고 TUM의 관측 우주론 부교수이자 막스 플랑크 천체물리학 연구소 펠로우인 Sherry Suyu가 말했다. "초광도 초신성이 적절한 중력 렌즈와 완벽하게 정렬될 확률은 100만 분의 1보다 낮습니다. 2025년 8월, SN Winny가 그중 하나와 정확히 일치했습니다."
애리조나에 있는 Large Binocular Telescope의 고해상도 이미징(두 개의 8.4미터 거울과 적응 광학 장착)은 이 계의 첫 번째 컬러 이미지를 생성했으며, 두 개의 렌즈 은하 주변에 다섯 개의 푸른 빛 점을 보여주었다. 대부분의 유사한 계는 두 개 또는 네 개의 이미지만 생성하므로, 이 다섯 개는 드문 진미이다. 주니어 연구원인 Allan Schweinfurth(TUM)와 Leon Ecker(LMU)는 질량 분포를 모델링하여 은하들이 매끄럽고 규칙적임을 발견했으며, 이는 가까이 있음에도 아직 충돌하지 않았음을 시사한다.
현재 천문학자들은 허블 상수를 측정하는 두 가지 주요 방법을 가지고 있으며, 이들은 서로 일치하지 않는다. 이른바 '허블 텐션'으로 알려진 논쟁이다. 첫 번째 방법인 우주 거리 사다리는 가까운 은하에서부터 단계별로 거리를 쌓아 올리며 작은 오차가 누적된다. 두 번째 방법은 빅뱅의 우주 마이크로파 배경을 살펴보며, 여전히 논쟁 중인 우주 역사에 대한 가정에 의존한다.
SN Winny는 세 번째 방법을 제공한다: 시간 지연과 렌즈 질량을 이용한 단일 단계 계산으로, 체계적 불확실성이 훨씬 적고 완전히 다르다. 전 세계 천문학자들이 지상 및 우주 망원경으로 이를 관찰하며, 오랜 우주 속도 제한 논쟁을 해결하기를 희망하고 있다.
자료 제공: 뮌헨 공과대학교(TUM). 참고: 내용은 스타일과 길이에 맞게 편집될 수 있습니다.