우주 팽창 속도, 왜 측정 방법마다 값이 다를까?

우주 팽창 속도, 왜 측정 방법마다 값이 다를까?

우주는 지금도 계속 커지고 있습니다.

그런데 이상한 점이 하나 있습니다.

 

같은 우주의 팽창 속도를 재는데, 측정 방법에 따라 답이 다르게 나옵니다.

가까운 은하들을 직접 관측하면 대략 73 정도, 아주 오래전 우주의 빛을 이용해 계산하면 약 67~68 정도가 나옵니다.

 

처음 이 숫자를 봤을 때는 저도 차이가 크지 않다고 느꼈습니다.

“이 정도면 그냥 측정 오차 아닐까?”

 

하지만 두 방법을 비교해보니 단순한 오차 문제라고 넘기기 어려운 이유가 있었습니다.

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먼저 ‘73’이라는 숫자는 무엇을 뜻할까?

우주의 팽창 속도를 나타내는 숫자를 허블상수라고 합니다.

이름은 어렵지만 의미는 단순합니다.

 

멀리 있는 은하일수록 우리에게서 더 빠르게 멀어지는데, 거리와 멀어지는 속도의 관계를 나타낸 숫자입니다.

예를 들어 약 326만 광년만큼 거리가 늘어날 때 은하가 멀어지는 속도가 약 73km/s씩 증가한다고 이해하면 됩니다.

 

정확한 단위를 외울 필요는 없습니다.

이 글에서는 그냥 “우주가 얼마나 빠르게 커지고 있는지를 나타내는 숫자”라고 생각해도 충분합니다.

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현재 우주는 가까운 별부터 차근차근 잰다

첫 번째 방법은 지금 보이는 우주를 직접 측정하는 방식입니다.

먼 은하까지 거리를 한 번에 잴 수 없기 때문에, 가까운 별 → 더 먼 별 → 초신성 → 먼 은하처럼 기준을 단계적으로 이어갑니다.

 

이를 천문학에서는 우주 거리 사다리라고 부릅니다.

 

처음에는 이 용어가 상당히 복잡하게 느껴졌는데, 실제로는 “가까운 곳에서 확인한 자를 이용해 점점 먼 곳까지 재는 방식”이라고 생각하니 이해하기 쉬웠습니다.

 

허블과 제임스 웹 우주망원경으로 이 방법을 계속 확인했는데도 가까운 우주에서는 약 73km/s/Mpc 안팎의 값이 반복해서 나옵니다.

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두 번째 방법은 아주 오래전 우주에서 거꾸로 계산한다

반대쪽 방법은 현재 우주를 직접 재지 않습니다.

우주가 생긴 뒤 약 38만 년쯤 되었을 때 남은 우주배경복사라는 오래된 빛을 조사합니다.

 

쉽게 말하면 아기 우주의 사진 같은 것입니다.

 

그때 우주의 상태를 분석한 뒤,

“이 상태에서 지금까지 우리가 알고 있는 법칙대로 변했다면 현재 팽창 속도는 얼마여야 할까?”를 계산합니다.

그러면 약 67~68 정도가 나옵니다.

 

여기서 제가 이해한 핵심은 이것이었습니다.

73은 지금 우주를 직접 재서 얻은 값이고,
67은 어린 우주에서 현재를 역산한 값입니다.

 

같은 것을 전혀 다른 방향에서 측정하고 있는 셈입니다.

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직접 계산해보니 숫자 차이가 작게 느껴지지 않았다

67과 73만 놓고 보면 겨우 6 차이입니다.

그래서 1억 광년보다 훨씬 먼 은하를 단순하게 가정해 계산해봤습니다.

 

100Mpc 떨어진 은하라면,

허블상수를 67로 계산할 경우 약 6,700km/s,

73으로 계산하면 약 7,300km/s가 됩니다.

 

차이가 약 600km/s입니다.

 

숫자 두 개만 볼 때는 작아 보였는데 실제 속도로 바꾸니 느낌이 달라졌습니다.

그리고 거리가 더 멀어지면 차이도 더 커집니다.

 

왜 천문학자들이 이 문제를 오랫동안 그냥 넘기지 않는지 이 계산을 해보고 나서 더 이해하기 쉬웠습니다.

우주 팽창 속도, 왜 측정 방법마다 값이 다를까?

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재미있는 우주 이야기 : 망원경이 좋아졌는데 문제가 더 선명해졌다

보통 측정 장비가 좋아지면 논쟁은 끝날 것 같습니다.

그런데 이 문제는 반대로 흘러갔습니다.

 

허블 우주망원경으로 측정을 정밀하게 했는데도 차이가 남았고, 이후 더 선명하게 볼 수 있는 제임스 웹으로 다시 확인했는데도 가까운 우주의 높은 값이 유지됐습니다.

 

2026년에는 여러 독립적인 거리 측정 방법을 하나로 묶어 분석했는데도 가까운 우주의 팽창률은 약 73.5km/s/Mpc로 나왔습니다.

즉 측정이 좋아질수록 문제가 사라진 것이 아니라 오히려 “정말 뭔가 다른 것 아닌가?”라는 질문이 더 강해진 셈입니다.

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사고실험 : 두 시계가 모두 정확한데 시간이 다르다면?

정확하다고 확인한 시계 두 개가 있는데 계속 시간이 다르게 나온다고 상상해 보겠습니다.

처음에는 시계 고장을 의심할 것입니다.

 

그런데 여러 번 검사해도 두 시계 모두 정상이라면?

이제는 우리가 두 시계를 사용하는 조건 자체를 다시 살펴봐야 합니다.

 

허블 텐션도 비슷합니다.

아직 측정 과정에서 숨은 오차가 발견될 가능성도 있습니다.

 

하지만 오차가 아니라면, 아주 초기 우주의 에너지 상태나 우리가 아직 모르는 입자, 중력에 대한 설명 등 현재 우주를 설명하는 방식에 빠진 부분이 있을 가능성도 연구되고 있습니다.

 

아직 새로운 물리법칙이 발견됐다고 말할 단계는 아닙니다.

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결국 왜 값이 다른 걸까?

현재 가장 정확한 답은 “아직 모른다”입니다.

중요한 것은 숫자 67과 73 중 어느 하나를 외우는 것이 아닙니다.

 

핵심은

현재 우주를 직접 측정한 값과 초기 우주에서 계산한 값이 계속 서로 맞지 않는다는 것입니다.

처음에는 단순한 측정 오차처럼 보였습니다.

 

하지만 자료를 비교하고 직접 숫자를 계산해보니, 이 문제는 결국

“우리는 우주가 지금까지 어떻게 변해왔는지를 정말 제대로 알고 있는가?” 라는 더 큰 질문으로 이어졌습니다.

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공식자료 한눈에 보기

NASA — 허블 텐션과 우주 팽창률 차이를 설명한 공식 자료

• 핵심 내용: 가까운 우주를 직접 측정한 팽창률과 초기 우주의 흔적에서 계산한 팽창률이 서로 다르게 나온다는 문제를 설명합니다.
• 이 글에서 확인한 내용: 약 73과 67~68 수준의 차이가 왜 중요한지, 그리고 이 문제가 아직 해결되지 않았다는 점입니다.
• 공식자료:
  https://science.nasa.gov/mission/hubble/science/science-behind-the-discoveries/hubble-constant-and-tension/

NASA — 여러 거리 측정법으로 우주 팽창률을 다시 확인한 자료

• 핵심 내용: 서로 다른 거리 측정 방법을 함께 사용해 가까운 우주의 팽창 속도를 다시 정밀하게 계산한 연구를 소개합니다.
• 이 글에서 확인한 내용: 측정 방법을 다양하게 바꿔도 가까운 우주에서 비교적 높은 팽창률이 계속 나타난다는 점입니다.
• 공식자료:
  https://science.nasa.gov/blogs/science-news/2026/04/13/international-collaboration-helps-pinpoint-universes-expansion-rate/

ESA — 제임스 웹과 허블의 거리 측정 결과를 비교한 공식 자료

• 핵심 내용: 제임스 웹 우주망원경으로 허블의 거리 측정을 다시 확인한 결과를 설명합니다.
• 이 글에서 확인한 내용: 허블 측정 자체의 단순한 오류만으로는 팽창률 차이를 설명하기 어려워지고 있다는 점입니다.
• 공식자료:
  https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Webb/Webb_Hubble_confirm_Universe_s_expansion_rate

자료 확인 기준: 2026년 10월 28일
확인기관: NASA, ESA