우주의 팽창화는 어떻게 증명 된 사실인가요?

Question

우주의 팽창화는 어떻게 증명 된 사실인가요?

솔직히 우주의 끝을 가보지도 못하는데...계속 팽창된다??

너무 근거없는 주장 아닌가요?

Answer 1

안녕하세요. 이동호 과학전문가입니다.

우주팽창화에 대한 일반적인 역사 먼저 전해드립니다.

태초에 아무것도 없던 시절, 은하도 별도 원자도 없고 시간과 공간마저도 태어나지 않은 상태에서 처음 시간과 공간이 탄생하는 시점을 "대폭발" 또는 "빅뱅"이라고 부르고 있습니다.

현대 우주론의 출발점은 1917년 아인슈타인이 발표한 정적우주론이었으며, 아인슈타인은 "우주는 팽창하지 않으며 수축하지도 않는다"고 주장했었습니다.

그러나 1916년 러시아 수학자 프리드만과 벨기에 르메트르의 생각은 달랐습니다. 그들의 생각은 우주가 팽창해야한다는 것이었으며 각각의 논문을 발표하였으나 아인슈타인은 이를 무시하였습니다.

1929년 아인슈타인에게 충격적인 사건이 발생합니다.

미국의 천문학자 허블이 은하들이 후퇴하고 있음을 관측해내 우주가 팽창한다는 사실을 발표한 것입니다.

결국 아인슈타인은 1931년 자신의 논문을 철회했습니다.

상기 말씀드린 것과 같이 우주 팽창화의 가장 첫번째 근거는 "허블-르메트르 법칙" 입니다.

이 법칙에서는 "적색편이"를 이야기 하고 있습니다.

적색편이(Red shift)는 물체가 멀어질수록 파장이 늘어지기 때문에 물체의 스펙트럼이 붉은 빛으로 치우친다는 의미이며, 빛을 내는 천체가 우리와 멀어진다면 빛의 파장이 길어져 붉은 빛을 띈다는 것입니다.

이와 반대로 청색편이도 있습니다.

Answer 2

안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.

빅뱅 이론에 따르면 우주는 약 138억 년 전에 폭발한 뒤, 지금도 팽창하고 있어요. 이때 퍼져나온 빛을 조사하면 우주는 138억 광년 정도의 크기로 생각할 수 있지요. 하지만 실제 관측 가능한 우주는 그보다 훨씬 더 커요. 과학자들이 계산해 본 결과 그 거리는 460억 광년이고, 이것이 현재 관측 가능한 우주의 크기이죠. 왜냐하면 우리가 빛을 이용해 우주의 크기를 가늠하는 순간에도 우주는 팽창하고 있고, 그 속도가 너무 빨라서 정확하게 계산하는 데에 한계가 있기 때문이에요.

이렇게 우주가 팽창한다는 사실은 1929년 미국의 천문학자 허블이 증명했어요. 그는 먼 거리에 있는 은하일수록 지구와 빠르게 멀어지고 있다는 걸 알아냈죠. 마치 부풀어오르는 풍선 표면의 점들처럼 천체들은 서로에게서 멀어지고 있고, 멀어지는 속도는 거리가 멀수록 더 크답니다. 윤성철 서울대학교 물리·천문학부 교수는 “우주는 계속 팽창하고 있기 때문에 관측 가능한 우주는 시간이 갈수록 커진다.”며, “과학자들은 관측할 수 있는 우주 밖에 또 다른 우주가 있을지도 모른다고 생각한다.”라고 말했어요.

Answer 3

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.

우주의 팽창은 여러 가지 방법으로 증명되었습니다.

허블의 우주 팽창 이론은 1929년에 미국의 천문학자 허블이 은하들이 후퇴하고 있음을 관측해 우주가 팽창한다는 사실을 발표한 것에서 시작되었습니다.

그리고 1964년 벨연구소에 근무하던 독일 태생의 미국 천체물리학자 아노 펜지아스와 로버트 윌슨이 1948년 앨퍼와 허먼이 예언했던 우주배경복사를 발견하며 우주 팽창의 증거가 되었습니다.

그리고 우주에서 날아오는 빛의 특정한 편광 성분인 '원형 편광'을 관측해냈는데, 이 편광은 중력파로 인해 생기는 것으로 알려졌기에, 이런 편광의 우주 분포와 패턴을 관측하고 원시 중력파의 흔적만을 걸러내며 우주의 급팽창의 증거가 되었습니다.

말씀대로 우주의 끝은 가보지 못했지만 팽창하며 발생하는 여러 현상들이 관측되고 있는 것이죠.

Answer 4

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.

우주의 팽창은 다양한 관측적 증거에 의해 뒷받침됩니다. 가장 기본적인 증거는 은하들의 적색편이에 대한 관측입니다. 은하에서 나오는 빛은 우주의 팽창으로 인해 파장이 늘어나 적색으로 옮겨집니다. 멀리 있는 은하일수록 더 큰 적색편이가 나타나며, 이는 우주가 시간이 지남에 따라 팽창하고 있음을 보여줍니다.