우주는 끝없이 팽창하고 있다고 하는데 어떻게 증명된 것인가요?

Question

안녕하세요?

우주는 지금 이순간에도 계속 넓어지고 있다고 들었습니다.

그런데 너무나 넓어서 광년으로도 수천, 수만광년에 이르는 별들이 허다한데 어떻게 우주가 끝없이 팽창하고 있다는 사실을 알아낸 것인지 궁금합니다.

Answer 1

우주의 팽창은 "빅뱅 이론"을 통해 처음으로 제안되었고, 이론적으로는 다양한 관측 결과를 통해 강력하게 지지되고 있습니다. 다음은 우주의 팽창을 증명하는 몇 가지 주요 관측 결과와 이론적인 배경에 대한 설명입니다:

1. 성단의 분산: 우주가 팽창하고 있다면, 멀리 떨어져 있는 은하들은 서로로부터 멀어지게 될 것입니다. 관측 결과로서 우리가 관측하는 거리에 있는 은하들의 분산 패턴을 보면, 더 멀리 있는 은하일수록 더 빠르게 멀어지는 것을 확인할 수 있습니다. 이것은 우주가 팽창하고 있다는 증거입니다.

2. 우주 배경 복사(CMB): 빅뱅 이론에 따르면, 초기에 우주는 매우 뜨거웠으며 가열된 입자들로 구성되었습니다. 이러한 초기 상태에서 빛도 방사되었는데, 이 빛이 우주의 모든 방향에서 남아있는 것을 "우주 배경 복사"라고 합니다. 이 배경 복사는 우주의 초기 조건과 팽창의 결과로서 발생하였고, 이를 관측하여 빅뱅 이론을 검증하는 중요한 증거가 됩니다.

3. 거리-속도 관계 (호퍼의 법칙): 에드윈 호퍼가 발견한 거리-속도 관계는 우주의 팽창을 지지하는 중요한 증거입니다. 이 관계는 멀리 있는 은하일수록 더 빠르게 멀어지는 경향을 보이는데, 이는 우주가 확장하고 있다는 것을 나타냅니다.

4. 다양한 천체의 분포: 관측된 은하와 성단의 분포도 우주의 팽창을 뒷받침합니다. 은하들이 서로로부터 멀어지고 있기 때문에 특정 패턴의 분포를 보이며, 이 역시 우주의 확장을 시사합니다.

이러한 관측 결과와 빅뱅 이론을 토대로, 우주가 과거에 더 작은 크기로부터 팽창하면서 현재의 형태로 변화하고 있다는 것이 현대 천문학과 우주학의 핵심 개념 중 하나로 받아들여지고 있습니다.

Answer 2

안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.

만약 우주가 팽창하지 않는다면 빛이 어딘가 있을 끝 공간까지 닿아서 어둡지 않고 우주 사진도 어둡지 않게 나와야 하지만 실제로 우주는 어둡게 나옵니다.이를 우주가 끝이 없다는 것을 증거로 삼고 있지만 이또한 가설이며 확실한 증거는 없습니다.

Answer 3

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

1920년대에 에드워드 허블이 관측한 여러 은하는 지구로부터 멀리 떨어져 있을수록 더 빠르게 우주로 멀어지는 것을 발견했습니다. 이를 허블의 법칙이라고 합니다. 이 법칙은 우주가 팽창하고 있다는 것을 시사하며, 이후 다양한 관측으로 여러 차원에서 확인되었습니다. 1965년에 발견된 CMB는 우주 초기에 남아있던 열 성씨의 잔해입니다. 이 복사는 고르게 우주 전체에서 방출되며, 이를 통해 우주의 초기 조건과 팽창 모델을 연구할 수 있습니다.