우주는 팽창하고 있다.
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작성자 타라곤 댓글 0건 조회 1,036회 작성일 12-06-14 23:07
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에드윈 허블과 밀톤 휴머슨은 1920대에 우주가 정상(움직이지 않음)적이 않고 팽창하고 있다는 것을 발견했다. 이 사실만 가지고도 파라독스는 풀릴 수 있다. 우주가 팽창해 감에 따라 빛의 파장이 늘어 나게 되고 그 에너지는 줄어 드는 것이다. 그리고 광자가 방출되어 우리 눈에 들어 오는 시간동안 시간도 늘어나게 된다. 광도 = 에너지/시간 이라는 공식에 비추어 볼때 우주의 팽창은 별빛을 어둡게 하여 밤하늘을 어둡게 보이게 만들기에 충분하다.
광파가 늘어가는 현상때문에 은하에서 오는 별빛들은 적색이동이 되는 것 처럼 보인다. 마치 그 은하들이 공간을 가로질러 우리에게서 멀어지는 운동을 할 때 생기는 도플러 효과와 비슷하게 보인다. 그러나 이것은 도플러 효과와는 다르다. 은하들이 공간을 가로질러 가는 것이 아니라 공간의 팽창에 휩쓸려 가는 것 뿐이다. 즉, 좌표계 자체가 늘어난 것이다. 우주가 팽창하고 있다면 그것은 예전에는 우주의 은하들이 서로 가까웠다는 말이 된다. 또 우주는 영원히 존재했던 것이 아니라 유한한 나이가 있다는 뜻이 된다.
허블의 법칙, 속도 = Ho × 거리,에 의하면 팽창은 전 공간에 걸쳐 균일하게 일어 나고 있다. 허블상수, Ho,는 은하들이 서로 멀어지는 속도와 그 은하사이의 거리 관계에서 기울기를 나타낸다. 즉, 팽창속도를 나타내는 것이다. 만약 기울기가 크다면 팽창속도는 크고 길지 않은 시간에 은하들이 지금의 위치까지 멀어질 수 있었던 것이고 기울기가 작다면 팽창속도는 작고 은하들이 지금의 위치까지 멀어지는 동안 시간이 많이 걸렸다는 뜻이다.
우주의 나이는 시간 = 거리 / 속도이라는 관계에서 쉽게 계산해 낼 수 있다. 허블의 법칙을 다시 쓰면 1/Ho = distance/speed가 된다. 시간 간격이 1/Ho이 됨을 유심히 보라. 허블상수를 알면 우주의 나이 -- 은하들이 얼마나 오랫동안 서로 멀어졌는지 -- 를 알 수 있다. 즉 우주의 나이는 1/Ho가 된다. 이 값은 사실 우주의 나이의 상한값이 되는데 그 이유는 초기의 팽창속도가 중력에 의해서 줄어들었기 때문이다. 그러므로 허블 상수는 과거에 현재보다 그 값이 컸다. 팽창속도가 시간에 따라 줄어 드는 것을 고려하면 우주의 나이는 2/(3 Ho)에 가까운 값이 된다. 이 값은 Ho의 상수배이므로 일반적으로 허블상수가 크면 우주의 나이는 작다라고 말할 수 있다.
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