우주는 계속 팽창한다. <허블의 법칙>

사람은 얼마나 더 큰 세상으로 나아갈 수 있을까? 현재 우리는 화성을 바라보며 우주 기술을 키우고 있다. 물론 화성에도 가질 못했다. 아직 꿈에 그리는 일이다. 우주는 계속 팽창한다고 하는데 우주 끝에서 끝까지 얼마나 많은 시간이 걸릴까? 얼마나 큰 세상인가? 우주의 나이가 이렇게나 많다면 이때까지 그 나이 동안에 계속 팽창했다는 얘기가 될 텐데.... 계속 팽창하는 우주! 어떻게 그것을 알게 되었는지 허블의 법칙에 대해서 알아보자! 

 

 

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허블의 법칙

 

멀리 있는 은하일수록 더 빨리 멀어진다. 은하들이 흩어지는 현상은 우주의 팽창을 뒷 받침하는 증거이다. 이것은 우주의 성격과 운명에 대한 시각을 바뿌어놓은 발견이었다.

 

1920년대에 미국 천문학자 에드윈 허블이 망원경으로 관찰하여 발견해 냈다.

 

허블은 다른 은하들까지의 거리와 우리 은하에 대한 상댕 속도를 측정한 결과 모든 은하가 우리 은하로부터 달아나고 있다는 사실을 알아냈다

 

먼 은하일수록 더 빨리 달아나고 있고, 이동 속도는 거리에 비례하여 75km/1초/메가파섹

 

*1메가파섹은 100만 파섹이고 3,262,000광년, 즉 3x10의 22승 미터와 같다. 

 

파섹[parsec] ; 두산백과 두피디아
기호 pc  또는 psc. 1 pc은 3.26광년, 또는 20.6만AU(천문단위:태양과 지구 간의 거리)이다. 일반적으로 사용하는 단위로는 3.09×1013km이다. 연주시차(年周視差)가 각거리로 1"인 거리를 말한다. 시차(parallax)와 초(second)의 두 낱말에서 머리를 따서 만든 말

 

 

 

별의 거리 재기

 

안드로메다 성운은 은하수와 비슷한 나선형 은하로 우리 은하와 같은 은하단에 속해 있다.

 

허블이 측정한 깜박이는 별들은 세페이드 변광성이었다. 세페우스 자리 델타성의 이름을 딴 것인데, 이런 종류의 별들은 천문학적 거리 측정 수단으로써 역할을 한다. 별빛이 변하는 변광 정도와 주기는 별의 타고난 밝기에 비례하기 때문에, 우리가 그 변광 패턴을 측정하면 원래 얼마나 밝은 별인지 알 수 있고, 광도를 알면 거리도 알 수 있다. 얼마만큼 먼 곳에 놓여야 그 정도로 빛이 희미해지는지 계산할 수 있기 때문이다.

 

허블은 이런 식으로 안드로메다은하의 거리를 쟀다. 그 결과 안드로메다 은하는 우리 은하수의 영역을 넘어 선 곳, 은하수 밖에 있었다.

 

우주는 생각보다 방대하고 은하수 같은 은하들로 가득 차 있음을 알려주는 발견이었다.

 

 

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팽창하는 우주

커다란 망원경으로 관찰할 수 있는 성운들 중 가장 희미한 것을 보게 되는 날, 우리는 우리가 알고 있는 우주의 끄트머리에 다다르는 셈이다. (에드윈 허블, 1938년)

 

 

허블은 은하의 빛이 적색이동하는 정도가 거리에 비례함을 알아챘다.

 *청색이동은 파장이 짧아지며, 가까워진다. 적색이동 파장이 길어지며, 멀어진다.

(멀리있는 은하는 모두 빛이 적색으로 측정되어 은하들은 적생이동 즉 멀어지고 있는 것이다.)

 

모든 은하가 우리로부터 달아나고 오로지 우리 지역의 은하만 가까워진다는 것은 이상한 사실이었다.

 

NASA홈페이지 : 제임스웹 망원경이 촬영한 카리나 성운

 

 

미래에는 밤하늘의 별을 볼 수 없다.

 

2011년 노벨 물리학상을 수상한 내용이다.

우주 팽창속도는 느려지고 있는 것이 아니라 계속 빨라지고 있었다.

 

어떤 에너지가 우주를 팽창시키고 있었던 것인데 그것을 '암흑 에너지(Dark Energy)'라고 부른다.

 

이 에너지가 은하들 간에 점점 더 멀어지게 되고 그것은 빛의 속도보다 빠르게 될 것이다.

은하에서 나오는 빛의 속도는 늘 일정하기 때문에 먼 미래에는 밤하늘을 보았을 때 별을 관측할 수 없을 것이다. 

 

미래에는 은하들 간에 매우 멀어져 캄캄한 하늘만 볼지 모른다. 그러면 우리는 원래 밤하늘이 별이 없이 캄캄하구나 하고 생각할 수 있을지도 모른다. 우리의 은하가 유일하다고 생각할 수도 있는 것이다.

 

만약, 과학이라는 기록이 없을 때는 말이다. 

 

 

 

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우주의 나이

우주는 최초의 대폭발인 빅뱅 때부터 팽창하기 시작했고, 은하들은 그때부터 지금까지 계속 멀어지고 있다. 우주는 계속 팽창했기 때문에 우리가 그 과정을 거꾸로 올라가서 시작점까지 가면 우주가 얼마나 오래전에 시작되었는지 알 수 있을 것이다. 계산 결과 약 140억 년이다.

 

 

 

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