입자지평선 (Particle Horizon)
쉽게 풀면
우주가 태어난 후 빛이 지금까지 도달할 수 있었던 가장 먼 거리로, 이 경계 너머의 것은 아직 우리에게 보이지 않는다.
왜 중요한가
입자 지평선은 우주 나이 동안 빛이 이동할 수 있었던 최대 공변거리로, 원리적으로 인과적 접촉이 가능했던 영역의 경계입니다. 지평선 문제는 재결합 당시 이 지평선이 지금 CMB 하늘의 1도 정도에 불과했다는 계산에서 나오며, 관측 가능한 우주의 반지름은 바로 현재의 입자 지평선입니다. 급팽창이 이 지평선을 사실상 무한히 키운다는 것이 문제 해결의 요지입니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
린들러는 팽창 우주 모형에서 입자지평선과 사건지평선이라는 두 가지 서로 다른 우주론적 지평선 개념을 명확히 구분하여 정의했다.
관측 가능한 우주의 경계 너머 정보는 아직 도달하지 않았다는 개념을 설명한 문장이다.
조금 더 깊게 보면
입자 지평선은 과거를 향한 경계이고, 사건 지평선은 미래에 우리에게 도달할 수 있는 신호의 경계라 두 지평선은 다른 개념이며 가속 팽창 우주에서는 사건 지평선이 유한합니다. 허블 반지름과도 혼동되는데, 허블 반지름은 후퇴 속도가 광속이 되는 거리일 뿐 인과 경계가 아니어서 그 너머의 은하도 관측됩니다. 지평선은 팽창 역사를 적분해 얻으므로 우주론 모형에 따라 값이 달라집니다. 입자 지평선까지의 공변거리는 빅뱅부터 오늘까지 빛이 지나온 시간에 대한 적분으로 계산되며, 급팽창을 포함하면 이 적분값이 표준 빅뱅만 가정했을 때보다 훨씬 커진다. 흔히 인용되는 관측 가능한 우주의 반지름 약 465억 광년은 급팽창을 빼고 계산한 오늘의 입자 지평선 공변거리로, 138억 광년보다 큰 것은 빛이 지나오는 동안 공간이 팽창했기 때문이다.
주의할 점
입자지평선은 블랙홀의 사건지평선과는 전혀 다른 개념이며, 우주론적 맥락에서의 '지평선'이라는 용어는 여러 종류로 구분해서 이해해야 한다.
입자 지평선은 과거 방향의 인과적 접촉 범위를 뜻하고, 허블 반지름은 현재 순간의 팽창 속도로 정의되는 별개의 값이라 두 개념을 혼동하지 않아야 한다. 입자 지평선의 정확한 값은 재결합 이전 시기의 물질-복사 구성 가정에도 좌우되므로, 표준 모형을 벗어나는 초기 우주 시나리오에서는 이 값이 달라질 수 있다.