우주는 계속해서 팽창하고있다고하는데 그근거가 무엇인가요?
우주가 팽창하고있다는 증거와 타당성이 무엇인지 궁금합니다..
저도 관련 분야에 대해서 좋아하고 다큐도 즐겨 보기때문에 대략적인 설명과 동영상을 추천드리겠습니다 ㅎㅎ
근거는 총 3가지이며
적색편이
수소 헬륨 질량비 측정
우주배경복사
라는 근거가 있습니다.
적색편이는 도플러 효과에서 나왔습니다.
도플러 효과는 소리나 빛을 내는 물체가 관측자에 대하여 움직일 때 진동수에 변화가 생기는 것입니다.
즉 관측자에 대하여 소리나 빛이 멀어지고 가까워지는것이지요.
적색편이는 관측자로부터 멀어지는 현상입니다.
빅뱅우주론은 우주가 한점에서 폭발해 점점 팽창한다는 것인데 지금 우주의 나이가 약 138억년으로 받아들여지고 있으므로
그동안 팽창한것인데, 고무풍선이 우주라 가정하고 점을 찍어 은하라 가정하고 고무풍선을 불면 점(은하)의 사이가 멀어집니다.
즉 적색편이 현상은 빅뱅우주론의 증거가 됩니다.
또 수소 헬륨의 질량비 예측입니다.
수소와 헬륨의 질량비는 3:1 입니다.
이것은 양성자 14개와 중성자 2개가 있었기 때문입니다.
양성자는 수소의 원자핵 이므로 양성자 2개와 중성자 2개가 결합된 헬륨과 비교해봤을떄 질량비가 3:1이 나옵니다.
여기서 양성자 14개와 중성자 2개가 있었던 이유는 우주의 온도가 10^10K (K는 절대온도 켈빈, -273도) 가 되었을때( 빅뱅이 한점에서 폭발했을때는 온도가 어마어마하게 높았고 우주가 팽창하면서 점점 식어갔다는게 빅뱅우주론입니다)
양성자가 중성자로 변하고 중성자가 양성자로 변했는데 중성자가 양성자로 변하는 현상이 반대현상보다 많이 일어났기 때문입니다.
이때 중성자는 초기 우주에서 쉽게 붕괴되어 양성자로 바뀌기 때문입니다. 그래서 헬륨 원자핵의 합성이 시작된 우주나이 1초부터 약 3분까지는 양성자와 중성자가 7:1의 비율 ( 14:2)로 예측했습니다.
마지막으로 우주배경복사는 수소와 헬륨 원자의 형성과 더불어 물질을 빠져나와 우주 전체에 균일하게 퍼져있는 빛 입니다.
우주나이가 약 38만년이 되기 전까지는 원자핵과 전자가 결합되기는 온도가 너무 높아 결합되지 않았습니다. 그래서 각각 + 전하를 띄어 빛을 산란시켜 불투명한 우주를 만들었습니다. 그리고 38만년 이후 온도가 3000K 정도로 식어 원자핵과 전자가 결합되 원자를 형성했습니다. 이때 원자핵과 전자에 같혀있던 빛이 나왔습니다. 이때 나온 빛이 우주배경복사 입니다.
가모는 빛과 물질이 분리되는 시점(바로 위에 설명입니다. 약 38만년)에서 빛이 우주의 팽창과 함께 이동하여 우주 전 방향에서 에너지를 잃은 상태로 관측될것이라고 예측하였습니다. (가모가 빅뱅우주론을 제시했습니다)
이 빛이 5K 정도라고 예측하였습니다.
이후 1964년 펜지어스와 윌슨에 의해 약 3k에 해당하는 우주 배경 복사를 관측하여 가모의 주장 즉, 빅뱅우주론을 증명하였습니다.
펜지어스와 윌슨은 마이크로 파장 영역의 우주 배경 복사를 발견하였는데 은하수에서 방출되는 전파를 고감도 안테나로 연구하던 중 하늘의 모든 방향에서 오는 파장 7.35cm(4080MHz)의 전파를 감지하고 이 전파 복사가 약 2.7K의 흑체 복사 스펙트럼과 일치한다는 것을 밝혔습니다. 그들은 이 전파 복사가 대폭발에 의해 생겼으며, 아직도 남아 있는 우주 배경 복사라는 결론을 얻었습니다. 이로서 펜지어스와 윌슨은 1978년 노벨 물리학상을 받습니다.
여담이지만 대폭발설(진화론적 우주론, 빅뱅우주론)은 1949년 한 라디오 방송에서 연속 창조설을 주장한 호일이 가모를 비웃기 위해 '빅뱅' 이라는 말을 처음 사용하였는데, 이때부터 대폭발설을 빅뱅 이론이라고 부르게 되었습니다.
이상 서술적 답변이며 설명자체도 어렵습니다.
이 링크는 과학쿠키님 빅뱅이론 설명동영상이며 재밌게 잘 설명해주셔서 추천 드립니다 ㅎㅎ
