모달창 닫기
- 홈으로 이동
우주팽창
2020-04-10
-
분야
천체물리/우주론
-
조회수
2030
르메트르가 아인슈타인의 일반상대성이론대로라면 우주는 팽창하고 있어야만한다고 하였고 팽창하우주가 팽창한다는 사실은 허블이 도플러 효과를 통해 증명했다고 알고 있습니다. 그리고 질량이 있는 모든 물체는 중력으로 서로를 끌어당겨 우주팽창이 점점 느려질 것이라고 예상했지만 2011년 1990년에 만들어진 팀이 우주가 암흑에너지에 의해 점점 더 빠르게 팽창하고 있다는 사실을 발견해 노밸물리학상을 받았습니다. 그러면 여기서 우주는 빅뱅을 시점으로부터 완벽한 구가 점점커지듯이 커지고있나요? 만약 아직 인류가 모르거나 아니라면 우주가 부분마다 팽창하는 속도를 알면 우주의 모형을 알 수 있는 건가요?(위의 견해는 이미 있을 수도 있지만 저의 주관적인 견해임을 밝힙니다.)
안녕하세요 천문연구원입니다.
우리는 우주에 대해 생각할 때 어떠한 빈 공간 처럼 느낄 수 있습니다. 그런데 '일반상대성'이론을 통해 우주는 텅 비어있는 공간이 아닌 물리적으로 동적이며 이러한 예측은 다양한 실험들을 통해 실체화 되었습니다.
공간은 물체와 에너지에 의해 구부러 지기도 하고 공간 내에 움직이는 빛의 경로도 구부러트립니다. 우주의 곡률 (혹은 시공간) 시공간이 평평한 곳에서는 (마치 에너지나 물체가 주변에 없는 것처럼) 서로 평행을 달리는 물체들은 계속 평행한 경로를 따라갑니다. 양의 곡률을 가지는 시공간에서는 (주변에 행성이나 블랙홀이 있을 때) 평행한 경로는 서로 만나고 음의 곡률을 가지는 시공간은 평행한 경로 (심지어 서로 바라보는 경로로 가는 경우에도) 멀어집니다.
기본적으로 우주의 곡률을 재는 대규모 측정 방법이 두 가지 있는데 하나는 삼각형의 내각을 측정하는 것입니다. 만약 우주가 평평하다면, 내각의 총합은 180도가 됩니다. 그런데 만약 우주가 구부러져 있다면, 삼각형 내각의 합은 180도보다 크거나 작을 수 있습니다. 우주를 연구하는 과학자들은 우주에서 삼각형 각도가 어떻게 구성되는지 알아냈는데 아주 쉽게 설명 드리면 초창기 우주의 사진을 보고, 사진에서 점 사이에 어떻게 공간이 이루어져있는지 알아냈습니다. 곡률을 재는 두번째 방법은 공간을 구부러트릴 수 있는 것을 측정하는 것입니다. 우주 전체에 퍼져있는 에너지와 물질의 밀도를 측정하는 것이죠. 이것 또한 과학자들이 측정했습니다. 두 연구에 의해 우주는 꽤 많이 평평하다는 것을 알 수 있었습니다. 단지 0.4%의 오차를 가지구요. 관측우주론에서는 오랫동안 여러 가지 방법을 사용해 이 인자들의 값을 측정하려고 많은 노력을 기울여 대략적인 값을 알게 되었다. 그러나 정확한 값은 관측적으로 매우 어려워 아직 모르고 있습니다. 그래서 측정오차를 줄이는 일이 앞으로의 천문학의 큰 과제라고 할 수 있습니다.
우리는 우주에 대해 생각할 때 어떠한 빈 공간 처럼 느낄 수 있습니다. 그런데 '일반상대성'이론을 통해 우주는 텅 비어있는 공간이 아닌 물리적으로 동적이며 이러한 예측은 다양한 실험들을 통해 실체화 되었습니다.
공간은 물체와 에너지에 의해 구부러 지기도 하고 공간 내에 움직이는 빛의 경로도 구부러트립니다. 우주의 곡률 (혹은 시공간) 시공간이 평평한 곳에서는 (마치 에너지나 물체가 주변에 없는 것처럼) 서로 평행을 달리는 물체들은 계속 평행한 경로를 따라갑니다. 양의 곡률을 가지는 시공간에서는 (주변에 행성이나 블랙홀이 있을 때) 평행한 경로는 서로 만나고 음의 곡률을 가지는 시공간은 평행한 경로 (심지어 서로 바라보는 경로로 가는 경우에도) 멀어집니다.
기본적으로 우주의 곡률을 재는 대규모 측정 방법이 두 가지 있는데 하나는 삼각형의 내각을 측정하는 것입니다. 만약 우주가 평평하다면, 내각의 총합은 180도가 됩니다. 그런데 만약 우주가 구부러져 있다면, 삼각형 내각의 합은 180도보다 크거나 작을 수 있습니다. 우주를 연구하는 과학자들은 우주에서 삼각형 각도가 어떻게 구성되는지 알아냈는데 아주 쉽게 설명 드리면 초창기 우주의 사진을 보고, 사진에서 점 사이에 어떻게 공간이 이루어져있는지 알아냈습니다. 곡률을 재는 두번째 방법은 공간을 구부러트릴 수 있는 것을 측정하는 것입니다. 우주 전체에 퍼져있는 에너지와 물질의 밀도를 측정하는 것이죠. 이것 또한 과학자들이 측정했습니다. 두 연구에 의해 우주는 꽤 많이 평평하다는 것을 알 수 있었습니다. 단지 0.4%의 오차를 가지구요. 관측우주론에서는 오랫동안 여러 가지 방법을 사용해 이 인자들의 값을 측정하려고 많은 노력을 기울여 대략적인 값을 알게 되었다. 그러나 정확한 값은 관측적으로 매우 어려워 아직 모르고 있습니다. 그래서 측정오차를 줄이는 일이 앞으로의 천문학의 큰 과제라고 할 수 있습니다.