우주는 어떻게 생겨났습니까? 많은 과학자들이 이 질문을 연구했지만 아직 명확한 답은 없습니다.
그러나 우리는 우주가 팽창하고 있고 빅뱅이 있었다는 것을 압니다.
그러면 현재의 우주를 창조하기 위해 실제로 무슨 일이 일어났습니까? 이번에는 그 궁금증을 해결하기 위해 빅뱅이론에 대해 알아보려고 합니다.
빅뱅이란? 빅뱅 이론은 1929년 미국의 천문학자 에드윈 허블이 발견한 외부 은하에 대한 분광 관측 결과로 시작되었습니다.
당시 사람들은 은하에서 멀리 떨어져 있을수록 적색편이가 더 크다는 사실을 거의 알지 못했습니다.
그래서 멀리 떨어져 있는 은하일수록 더 빨리 멀어진다고 생각했습니다.
그러나 실제로는 모든 은하가 같은 속도로 후퇴하고 있습니다.
이를 설명하기 위해 아인슈타인은 “우주 상수”라는 개념을 도입했습니다.
즉, 중력이 존재한다면 공간은 휘어져야 하는데 실제로는 그렇지 않다.
결국 아인슈타인의 주장은 틀렸고 새로운 가설이 등장했다.
이것은 현재 정통으로 간주되는 “빅뱅 이론”입니다.
빅뱅 이전에 무슨 일이 있었습니까? 빅뱅 이전에는 물질과 반물질이 서로 소멸하면서 빛조차 빠져나갈 수 없는 극도로 높은 온도 상태인 ‘초고밀도 에너지 영역’이 있었다고 한다.
빅뱅이론의 핵심은 당시 발생한 엄청난 폭발에너지가 현재의 우주를 구성하는 입자를 만들었다는 것이다.
또한 이러한 입자 중 일부는 다른 입자와 결합하여 별과 행성과 같은 다양한 천체를 생성하는 원자핵을 형성한다고 믿어집니다.
빅뱅 이후 초기 우주는 어떤 모습이었을까? 빅뱅 후 첫 1초 동안 우주는 극도로 뜨거웠습니다.
온도는 섭씨 100억도에 도달했습니다.
그리고 약 10초에서 43초 사이에 급격하게 냉각되어 쿼크라고 하는 소립자를 형성하게 됩니다.
그러면 양성자와 중성자가 생성되고 전자와 양전자가 생성됩니다.
특히 4개의 수소 핵이 모여 헬륨 핵을 형성하는 핵융합 반응이 일어나 태양계의 재료가 될 원소들이 만들어지기 시작했다.
지구에 생명체가 살 수 있게 된 것은 138억년 전 일어난 대폭발 덕분이다.
인류가 앞으로 풀어야 할 숙제는 무궁무진하지만 먼 과거에 일어난 일이지만 여전히 미스터리가 많다.
우주 초기에는 수소와 헬륨과 같은 가벼운 원소가 만들어졌고, 이러한 원소로부터 별과 은하가 탄생했습니다.
그리고 약 150억년 후에는 모든 물질이 한 점으로 응축되어 블랙홀이 되어 결국 사라질 것입니다.
그것은 영원히 팽창했다가 다시 수축하여 “빅 크런치”라는 새로운 우주를 만듭니다.
빅 크런치 이후 새롭게 창조된 우주는 오늘날 우리가 알고 있는 우주와 다를 것입니다.
이번 주제는 137억년 전 폭발인 ‘빅뱅’이다.
우주배경복사란? 우리 행성 밖에서 무슨 일이 일어나고 있습니까? 많은 과학자들이 외계 생명체나 지적 생명체의 존재 여부를 여전히 연구하고 있습니다.
그러나 대부분의 사람들은 여전히 우주 밖의 세계에 대해 궁금해합니다.
그래서 관측기술의 발달로 우주배경복사라는 미지의 영역을 발견하게 되었습니다.
우주 배경 복사는 말 그대로 우주 전체에 퍼지는 빛을 말합니다.
그렇다면 우주 전체에 퍼지는 빛에 대해 이야기하는 이유는 무엇입니까? 전파와 같이 특정 지역에만 나타나는 것이 아니라 멀리 떨어진 곳에서도 나타나기 때문이다.
즉, 빛은 모든 곳에서 동일한 온도를 갖는다는 것을 의미합니다.
우주 배경 복사가 균일한 이유는 무엇입니까? 과학자들은 처음에 그것이 우주에 떠다니는 입자에서 나오는 빛이라고 생각했습니다.
그런데 실제로 관찰해보니 사방으로 고르게 퍼졌다.
이것은 중력에 상관없이 모든 사람이 같은 에너지를 가지고 있기 때문에 핵 주위를 돌고 있는 전자도 특정한 궤도를 돌고 있다고 결론을 내렸다.
이러한 결과는 아인슈타인의 특수 상대성 이론과도 일치하는 것으로 밝혀졌다.
이것은 우주의 초기 사건 중 하나로 여겨지는 인플레이션 이론으로 이어졌고, 결국 1979년 미국 펜실베니아 대학의 에드윈 허블 교수가 허블의 법칙을 공포하는 결과를 낳았습니다.
내 눈으로 우주 배경 복사를 어떻게 볼 수 있습니까?
이전에는 지면에서 아주 멀리 떨어진 천체에서만 희미하게 관찰되었지만 앞으로는 가시광선 범위에서 관찰하는 것이 점점 더 가능해질 것입니다.
그렇게 되면 인류는 처음으로 우주의 기원에 대한 정보를 얻을 수 있게 된다.