빅뱅이론으로 설명하는 우주(1)

빅뱅이론으로 설명하는 우주(1)

빅뱅이론을 간단하게 소개합니다. 우주에 있는 행성,별,은하는 시간에 따라 변화 합니다. 그렇다면 이를 둘러싸고 있는 우주 전체는 어떨까요? 그리고 우주는 얼마나 오래되었을까요? 또 처음에 어떻게 생겨났는지,어떻게 변화해왔는지에 대해 궁금할 수 있습니다.

 

우주이론은 우주 전체를 연구 하는 학문이라고 말 할 수 있습니다. 오늘 말할 주제인 빅뱅이론과 일맥상통 한다고 볼 수 있습니다. 관측 우주론 이야기는 1929년에 에드윈 허블이 작은 은하 표본에 대하여 적색 이동과 거리에 대한 관측을 발표하고 우리가 팽창하고 있는 우주에 살고 있다는 놀라운 결과를 보여주었을때부터 시작합니다. 

 

우주는 과거에 더 밀도가 높았고, 더 뜨겁고 유했습니다. 초기 우주 발견에서 부터 천문학자들은 우주의 기원과 진화에 대하여 많은 예측과 이론을 발전시켜왔으며 그 이론들을 검증해왔습니다. 이번 시간에는 역동적인 변화를 겪어온 우주에 대하여 우리가 알고 있는 것을 설명드리고 알려드릴 것입니다.

빅뱅의모습

빅뱅이후 상상해보는 우주의 나이

우리는 본문에서 우주의 나이에 대해 조사해볼것이고 시간에 따른 팽창률의 변화가 우주의 나이 추정치에 어떤 인과관계가 있는지 설명할것입니다. 또 암흑에너지가 존재하면서 팽창 속도가 증가 하고 있다는 증거를 설명할것입니다. 이에 근거하여 팽창속도와 우주 나이 추정치에 대해 설명합니다.

 

우주의 역사를 탐구하기 위하여 천묵학자들이 역사적으로 행했던것과 같은 학습을 반복할것입니다.다시 말해 지구와 가까운 근처에 우주 연구부터 시작하여 점점 더 먼 우주로의 여행을 탐구하고 시간도 더 거슬러 올라갈것입니다.

 

우주가 시간에 따라서 그 모습을 바꾼다는 사실은 은하 표본의 적색이동 측정이 가능해진 시기인 1920~1930년대에 이루어졌습니다. 다시 생각해보면 과학자들이 우주가 팽창하고 있다는 사실을 알고 매우 충격을 받았을 것입니다. 우리는 중력이론이 우주 자체가 팽창 또는 수축하는것을 받아들이는데요. 우리가 의미하는 사실을 보여주기 위하여 한정된 크기의 우주를 예로 들어 백개의 은하로 이루어져 있는 거대한 공부터 시작해봅니다. 이 모든 은하들은 중력을 가지고 서로 끌어 당기고 있습니다. 이 은하들은 어떤 이유로든 빠른 속도로 서로에게서 멀어질 경우에만 붕괴를 피할 수 있었습니다.

 

거대한 우주에서 일어나는 일의 문제는 해결하기가 더욱 어렵다고 볼 수 있지만, 아인슈타인은 상대성이론을 활용해서 무한우주도 정적일 수 없다는 것을 증명하였습니다. 그 당시에 천문학자들은 우주가 계속해서 팽창하고 있다는 사실을 몰랐기 때문에 우주 상수라고 불리는 임의의 새 용어를 도입함으로써 방정식을 바꾸었습니다. 이 우주 상수는 가장 큰 척도에서 중력적 인력의 균형을 맞추고 많은 은하들이 서로 일정 거리를 유지 할 수 있도록 하는 가상의 반발력을 나타냈습니다. 그래야 우주는 가만히 그 형태와 자리를 유지 할 수 있기 때문입니다.