우주 팽창 원인과 증거 | 팽창 우주를 최초 증명

우주 팽창 원인과 증거 | 팽창 우주를 최초 증명은 어떻게 했을까요.
우주는 측정할 수 없고 감히 사람이 상상도 할 수 없을 정도의 공간이라고 하는데요.
과연 ‘공간’이라는 표현이 맞긴할까요.
이번 시간에는 우주팽창이 무엇인지, 우주가 팽창하고 있는 증거는 또 무엇인지 알아보겠습니다.

우주팽창 원인

우주 팽창의 개념

우주팽창이란, 우주 공간상의 서로 두 지점 사이의 거리가 시간이 지남에 따라 더 벌어지는, 증가하는 현상입니다.

우주 팽창을 이해하는 한 가지 방법으로는 풍선 표면에 점을 그리고 풍선을 부풀리면서 점들의 사이가 멀어지는 것을 예로 들 수 있습니다.

우주 팽창 증명 역사

허블의 법칙

1929년 프리드만과 르메트르가 우주는 팽창하고 있다고 예측했는데요.
이후 미국 천문학자 ‘애드윈 허블(Edwin Powell Hubble)’이 우주가 팽창하고 있다고 증명하게 됩니다.

20세기 초 천문학자 에드윈 허블과 밀턴 휴메이슨이 먼 은하계를 관찰하여 처음 발견했습니다.

안드로메다 은하가 지구 은하가 아닌 외부 은하임을 알게 되었고, 거리를 측정하게 되었습니다.

이론은 이렇습니다.
멀리 있는 은하일수록 팽창 속도는 빨라진다는 것입니다.

예를 들어 거리가 300만년 정도 떨어진 은하가 초속 500km로 멀어진다면, 600만년 정도 떨어진 은하는 초속 1,000km의 속도로 더 빠르게 멀어진다는 것을 허블이 알아낸 것이죠.

이를 허블의 법칙(Hubble’s Law)이라고 합니다.
허블이 살았던 시대에는 현재와 같이 먼 은하를 관측할 수 있는 기술이 없었기 때문에 현재 계산하는 결과 차이가 큽니다.

우주 팽창 증명

허블과 아인슈타인

1921년 노벨물리학상을 수상한 과학자 알베르트아인슈타인은 우주가 팽창하고 있다는 사실을 인정했습니다.

우주 팽창의 역학은 아인슈타인의 일반 상대성 이론의 장 방정식에 대한 해법인 FLRW(Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker) 측정법으로 설명됩니다.

이 프레임워크에서 우주의 크기를 특징짓는 척도 인자는 시간이 지남에 따라 변할 수 있습니다.
스케일 팩터가 증가하면 우주는 팽창하고 있습니다.

우주 팽창

우주팽창 원인

우주 팽창의 원인은 아직 완전히 밝혀지진 않았지만, 과학자들이 예상하기로는 암흑 에너지가 주요 원인이지 않을까 하는 가설이 있습니다.

암흑에너지란

암흑 에너지란, 우주공간에 분포하는 미지의 에너지로 우주의 약 70%를 차지하는 것으로 추정되며, 음의 압력을 가지고 있습니다.
이 음의 압력이 우주를 팽창시키는 힘을 제공한다는 가설입니다.

우주 상수

암흑에너지의 본질은 아직 완전히 밝혀지진 않았는데요.
현재 유력한 후보는 ‘우주상수(cosmological constant)’입니다.

우주상수는 우주 공간에 일정하게 존재하는 에너지 밀도를 나타내는데요.
우주상수가 양의 값을 갖는다면 우주는 팽창을 가속하는 힘을 제공하게 됩니다.

퀸테센스(Quintessence)

다른 후보로는 퀸테센스가 있습니다.
퀸테센스란 시간에 따라 값이 변하는 에너지 필드로, 퀸테센스 값이 증가한다면 우주는 팽창 가속의 힘을 얻게 됩니다.

우주 팽창에 계속 된다면 어떤 일이 벌어질지 예측 할 순 없지만, 어느 순간을 지나 다시 수축할 수도 또는 팽창이 계속되어 폭발할 수도 있을 수도 있겠죠.

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