[인사이트] 김다솜 기자 = 아인슈타인의 일반상대성이론과 우주팽창론을 뒷받침할 우주의 흔적이 포착돼 눈길을 끌고 있다.

빅뱅 후 10억 년이 흐른 당시 우주의 시간이 현재보다 5배 느리게 흘렀다는 사실이 관측된 것이다.

4일 국제학술지 네이처 천문학(Nature Astronomy)에는 제라인트 루이스 호주 시드니대 물리대 교수와 브랜던 브루어 뉴질랜드 오클랜드대 통계학과 교수 연구팀의 연구 결과가 실렸다.

이들은 빅뱅 후 초기 은하 중심부에 있는 초거대 질량 블랙홀인 '퀘이사'를 관측해 초기 우주의 시간 지연 현상을 분석한 결과를 발표했다.

루이스 교수는 "아인슈타인의 일반 상대성 이론에 따르면 먼 우주, 즉 초기 우주는 현재보다 훨씬 느리게 움직이는 것으로 관측돼야 한다"며 "이는 빅뱅 10억 년 후의 우주를 관측하면 현재보다 시간이 5배 더 느리게 흐르는 것으로 보여야 한다는 의미"라고 설명했다.

아인슈타인의 특수상대성 이론과 일반상대성 이론에 따르면 관찰자의 운동 상태 및 중력에 따라 시간은 상대적으로 다르게 흐르게 되는데 이를 '시간 지연'이라고 한다.

시공간의 구조 변화에 따른 것으로 운동 속도가 빠를수록, 중력이 클수록, 시간이 느리게 흘러간다.

하지만 이렇게 먼 과거의 우주를 관측하기는 쉽지 않은 일이다. 이전까지 천문학자들은 시간 지연 연구에 거대한 별이 최후에 폭발하는 현상인 초신성을 '표준 시계'로 활용했지만, 초기 우주를 들여다보는 데 필요한 먼 거리에서는 관측이 어려운 문제가 있었다.

연구팀은 지난 20년간 관측된 190개의 퀘이사 데이터를 정밀 분석하고, 적·녹색광, 적외선 등 다양한 파장을 종합해 관측했다. 이후 파장의 모양을 표준화하는 방법으로 퀘이사를 초기 우주의 '표준 시계'로 활용할 수 있었다.

이를 토대로 연구팀은 시간의 지평선을 우주 나이의 10분의 1 정도 전으로 되돌렸다.

이를 통해 초기 우주에서는 시간이 지금보다 5배 느리게 흘렀다는 사실이 밝혀졌다. 또 우주가 나이 들어감에 따라 시간의 흐름도 빨라진다는 사실을 확인했다.

루이스 교수는 "여러분이 이 초기 우주에 있다면 1초가 1초처럼 느껴지겠지만, 120억 년이 지난 미래의 우리 입장에서는 그 초기 시간이 길게 느껴질 것"이라며 "아인슈타인이 상대성이론에서 예측한 대로 시간이 느리게 흐르는 시간 지연 현상이 나타났다"고 연구 결과를 설명했다.