우주론

우주의 나이는 시계를 돌려 잰 값이 아닙니다. 팽창 이력을 거꾸로 적분하거나, 가장 오래된 천체의 나이를 재거나, 방사성 원소의 붕괴를 세는 세 갈래가 있습니다. 셋이 무엇을 가정하고 어디서 갈라지는지를 정리했습니다.

우주에는 여러 종류의 «경계»가 있고 자주 뒤섞여 쓰입니다. 지금까지 빛이 닿은 곳, 앞으로도 영영 닿지 못할 곳, 그리고 우주가 투명해지기 전이라 아예 볼 수 없는 곳 — 셋은 서로 다릅니다.

우주가 팽창한다면 지구도, 원자도 함께 커져야 할 것 같습니다. 그렇지 않습니다. 팽창이 이기는 영역과 다른 힘이 이기는 영역이 나뉘어 있고, 그 경계가 어디인지가 이 질문의 답입니다.

Ia형 초신성이 «표준촛불»로 불리지만, 실제로는 밝기가 제각각입니다. 표준이 되는 것은 관측된 밝기가 아니라 여러 단계의 보정을 거친 뒤의 값이고, 그 보정 하나하나가 가정입니다.

은하 수억 개의 거리를 분광으로 하나씩 잴 수는 없습니다. 그래서 몇 개의 색 정보만으로 추정하는데, 이 추정이 조금만 치우쳐도 우주론 결과가 함께 치우칩니다.

빅뱅 핵합성은 중수소와 헬륨-4 존재비를 정밀하게 맞춥니다. 그런데 리튬-7만 관측이 예측의 3분의 1 수준입니다. 이 어긋남이 별 대기 모형의 문제인지, 별 내부의 침강 때문인지, 아니면 표준 우주론 바깥의 신호인지를 가르는 관측적 근거를 정리합니다.

재이온화 시기를 좁히는 관측량은 톰슨 광학깊이, 라이먼알파 감쇠날개, 라이먼알파 방출체 가시성 등 서로 성격이 다른 넷입니다. 이들이 최근 서로 다른 τ를 주고 있고, 그중 한 조합은 4σ로 어긋납니다. 어떤 데이터가 무엇을 재는지 원논문 값으로 정리합니다.

약중력렌즈가 CMB보다 낮은 S8을 준다는 ‘구조성장 장력’은 2025~2026년 서베이 최종 데이터에서 갈라졌습니다. KiDS-Legacy는 Planck와 0.73σ로 합치했고 DES Y6는 S8 축에서 2.0~2.6σ를 유지합니다. 무엇이 움직였고 무엇이 남았는지 원논문 값으로 정리합니다.

지상 간섭계가 보는 중력파는 10~10³ Hz 대역입니다. 그런데 우주에는 그보다 8~9자릿수 낮은 나노헤르츠(10⁻⁹ Hz) 대역의 중력파가 있을 것으로 예상돼 왔습니다. 주기로 환산하면 수 년에서 수십 년입니다. 이런 파동은 어떤 인공 검출기로도 잡을 수 없습니다. 대신 은하 전체를 검출기로 씁니다. 전제를 하나 분명히 해 둡니다. 2023년에 여러 협력단이 보고한 것은 “배경의 증거(evidence)” 이지 개별 파원의 검출이…

허블 상수 장력이 “우주가 얼마나 빨리 팽창하는가”의 불일치라면, S₈ 장력은 “우주가 얼마나 뭉쳤는가” 의 불일치입니다. 정의는 S₈ = σ₈ √(Ω_m/0.3)로, 물질 요동의 진폭과 물질 밀도를 묶은 조합입니다. 약중력렌즈 서베이들이 이 값을 CMB 예측보다 낮게 얻어 왔고, 그 차이가 계통인지 물리인지가 쟁점입니다. 용어를 먼저 정리합니다. σ₈은 반지름 8 h⁻¹Mpc 구면 안 물질 밀도 요동의 표준편차이고, Ω_m은…