[과학] 대폭발(빅뱅이론) 궁금한 알쓸 신잡 잡다한 지구 우주 이야기-3

 

빅뱅이론 (=대폭발)

 

약 13,799백만년(± 210만 년)에 발생한 대폭발(빅뱅이론) 을 포함하여 우주가 확장되었다 라는 이야기로 오늘날 우주가 확장되고 있다는 사실에 초점을 맞추고 모든 것이 한 시점에 모여 그 시점에서 확정되었다고 가정하면 우주가 되었다는 이야기다. 

빅뱅이 발생했다는 사실은 현재 이론에서 가장 강력하지만, 현재 우주가 빅뱅에서 태어났다는 가설은 지속적으로 논의 되어왔다. 특이점에서의 갑작스런 확장 자체는 논라의 여지가 없지만 우주와 물질은 빅뱅 이전에 존재했으며, 빅뱅에서 방금 확대되고 나간 이론이 활발히 연구되고 있다. 비록 빅뱅 이전에 물질이 존재했다고 가정하더라도, 그것은 현재까지 발견 된 관찰 증거에 동의하지 않기 떄문에 충분한 가능한 이야기 이다. 이것 또한 빅뱅 이론에 의해 해결되어야 하는 빅뱅 이전의 조건 중에 하나이기도 하다.

 

현재 관측 된 우주 팽창들은 1pc(메가파섹)당 초 68km이다. 관찰자로 부터 1pc(326만 광년) 떨어진 물체가 68m/s의 속도로 멀어짐을 의미한다. 관측자에서 멀리 떨어진 물체가 지구 뿐만아니라 어디에서나 전체 우주가 확장됨에 따라 더 빨리 떠나는 것처럼 보이는 것은 놀라운 일이 아니다. 덧붙여서 "객체가 멀리 움직이는 것처럼 보인다" 라는 표현이 여기서 사용되었지만 실제로 공간(공간 자체)이 확장되었다. "먼" 속도는 빛의 속도를 초과 할 수 있다.

 

 

 

빅뱅이론의 역사

 

1927년 그는 벨기에 가톨릭 대학교의 "조르주 르메트르"라고 불리는 최초의 물리학 자이자 신부이며 오늘날 빅뱅 이론을 발전했다. 그는 성직자 였지만 교황과 과학계는 과학과 창조론으로서의 우주론이 종교와 관련이 없다고 설득했다. 물론 과학자들은 인간이기 떄문에 완전히 영향을 받지 않았으며 반발이 있었다. 물론 그것은 처음부터 포함되지 않았고 

빅뱅이론과 반배되는 일반적인 우주론이 제기되었고 그것은 잠시 동안 서로 상충되었다.

 

"빅뱅이론"은 원래 언어로 들었을 때 그럴듯하게 들리지만 그 의미를 이해하려고 할때 "큰 폭발/빅뱅이론" 을 의미하며 초기에는 최초의 원시 불 덩어리 였다. 빅뱅 이란 용어는 일반적인 우주론을 지지했던 물리학 자 프레드 호일이 1949년에 라디오 토크쇼에 등장하여 광대 한 우주론을 아이러니하게 확장한다는 것으로 표현했다. 팽창 우주론을 비꼬려고 팽창우주론이란, 거대한 생일 케이크 속에 들어 있던 스트리퍼가 뻥!(bang) 하고 튀어나오는 것과 같은 식으로 조롱했다. 

하지만 소문과 반대로 팽창우주론을 설명하기 위한 예시로 설명되고 있다.

 

 

빅뱅은 양자 역학의 통합과 상대성 이론과 같이 시작된 후 빅뱅의 원인과 초기 단계를 설명하는 이론은 아직 완료되지 않았으므로 완전히 설명할 수는 없다. 또한 지금까지 관찰 할 수 있는 우주 배경 방사선은 가시 영역의 우주이므로 외부 영역에서 수행된다. 사건과 현상은 공개 될 수 없고 설명 할 수 없는 부분은 플랑크 시간이라고 하는 가장 작은 시간 단위 이지만 10^43초 순간이다. 이 시간 이하의 시간은 관찰 할 수 없다는 양자 역학 이론에 근거하여 현재는 조사가 불가능하다.

 

빅뱅이론을 지지하는 것들 중 우주배경을 뒷받침 할 수 있다. 과거에 더운 우주의 사본은 전파 형태로 남아 있는데 1938년 조지가모 프, 랄프 앨포, 로버트 허먼이 처음 예견 한 바 있다.

우주가 대폭발에 의해 처음 만들어 졌을 때, 우주 내부는 별의 내부와 같이 밀도가 높고 뜨겁고 균일 한 플라즈마로 완전히 채워졌다. 핵과 전자가 생성되었지만 온도가 너무 높아서 전자가 핵에 얽매이지 않고 걸어 다닐 수 없었다. 우주를 채운 전자가 반복적으로 우주를 통과 한 광자를 흡수하고 방출했기 때문에 빛은 똑바로 갈 수 없었고 우주는 물 위의 우유처럼 불투명했다. 그러나 우주는 팽창하고 우주의 온도는 떨어졌지만, 우주의 나이가 약 380,000년에 이르렀을 때 우주의 온도는 3,000k로 떨어졌고 전자는 핵에 묶여 전기적으로 중화 되었되었다. 첫 번째 원자가 만들어졌다. 처음으로 이런 방식으로 투명해진 우주의 원자에서 3,000k의 흑체 방사선이 방출되었으며, 우주가 팽창함에 따라 파장이 길어지고 2,7k 전파 형태로 지구에 도달했다. 

 

요약하면, 지구에서 관측 된 우주 배경 방사선은 과거 빅뱅 직후 뜨거운 우주에서 나온 빛이다. 우주에서 천체가 멀어 질수록 과거보다 더 많이 보엿으며, 배경 방사선에서 우주의 나이에 가까운 거리(137억 광년) 에서 나온 빛은 극도로 빨간색처럼 보일 것이다. 약 2,7k 에서 3,000k의 복사가 관찰 되었기 때문에 파장은 1000배 이상 증가했다. 

 

우주가 유한하면 언젠가 우주 배경 방사선이 더 이상 관측되지 않아 우주의 크기를 추정 할 수 있다. 물론 실제로는 붉은색이 그 전에 더 나빠지고 관찰 할 수없는 수준으로 약해진다. 그리고 우주가 유한하지만 무한한 특별한 경우에 우주의 크기가 충분히 작으면, 반복되는 우주배경 복사 패턴 (즉, 우주의 반대편에 나타나는 것)이 될 수 있다. 강력한 증거가 관찰되었지만 유감스럽게도 그러한 패턴은 관찰되지 않았다. 이를 통해 우주가 무한하거나 경계가 없으면 유한하고 경계가 있으면 매우 큰 것으로 추론 할 수 있다.