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천문학

빅뱅이론에 대해 알아보기

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안녕하세요
오늘은 빅뱅이론에 대해 알아보겠습니다
말로만 들어봤지 정확히 어떤 이론인지
모르는 분들이 많이 있다고 생각합니다

보다 쉽게 알려드리기 위해
오늘 이야기 시작합니다


1. 빅뱅이론이 뭔데?
빅뱅이론이란 138억 년 전
어마어마한 폭발과 함께 우주가 팽창하여 만들어졌다 라는 이론입니다.
(지금도 우주는 계속 팽창하고 있다고 합니다)

예를 들어 폭탄이 터져 파편들이 점점 뻗어나가며 행성을 만들고 별을 만들고 있다고
생각하면 될 거 같습니다

그런데 한 가지 점이 폭발하여 수천억 개의 별과 행성을 만들어 냈다는 게
그리고 지금도 팽창하며 만들고 있다는 부분이
신기하면서도 믿기지 않는 이론입니다.

결과적으로 빅뱅이론은 수학적인 계산으로 나온 이론이며
진짜 우주가 빅뱅이론처럼 폭발하여 만들어졌다는 건 아닙니다.


2. 아인슈타인은 뭐라고 하였을까?
과학자 아인슈타인은 상대성 이론을 적용하여
"우주는 팽창하지도, 수축하지도 않는다"라는
정적 우주론을 발표하였습니다.


3. 최초 과학적 이론을 낸 허블
하지만 1929년 과학자 허블은 은하들의 적색 이동을
조사한 끝에 멀리 떨어진 은하일수록 더 빠르게 멀어지고 있다는
사실을 알아냈는데요

이러한 사실을 허블의 법칙이라고 합니다.

아인슈타인과 허블은 각자 다른 의견을 내면서
많은 과학자들도 의견이 갈리기 시작하였습니다


4. 그렇다면 빅뱅이론의 문제점은 없을까?
빅뱅이론 말대로라면 거대한 폭발이 생겼기 때문에
우주는 뜨거운 불덩이에서 시작되었다고 할 수 있는데
해당 부분의 문제는 아직 정확하게 과적으로 증명하지 못하였습니다


5. 빅뱅이론의 증거는?
과학계에서 대립하고 있는 우주론이 있습니다.
빅뱅이론 : 무에서 대폭발과 함께 시작했다
정상상태 이론 : 시작도 끝도 없으며 원래 그곳에 존재했다

위 두 가지로 나눠지고 있습니다.
종교적인 내용도 있지만 아직까지 정확한 증거는 없기 때문에
이론만 남아 있는 상태입니다.

하지만 과학자들은 꾸준히 증거를 발견하려고 노력하고 있으며
그중 발견된 내용을 말씀드리겠습니다


1) 허블이 발견한 우주의 팽창을 의미하는 별들의 적색 편이
ㄴ위에서 설명한 내용으로 허블이 발견한 허블의 법칙이 되겠습니다.


2) 우주에 대부분을 차지하는 원소 수소, 헬륨
ㄴ우주의 별들은 수소를 연소해서 헬륨을 만듭니다.
태양을 예를 들어도 초당 7억 톤의 수소를 헬륨으로 전환하고 있습니다

7억 톤이라는 말만 들어도 엄청 많다고 생각할 수 있지만
별들이 연소하여 생산하는 수소와 헬륨은
우주에 존재하는 수소와 헬륨에 극히 미미한 수준입니다

자! 그렇다면 여기서 추측을 할 수 있는데요
우주의 수소와 헬륨은 별들이 태어나기 전부터
빅뱅이론과 같은 폭발로 인해 존재했을 수 있다 라고 볼 수 있는 것입니다

또한 우주를 만들어내는 크기의 연소과정은 별들의 몇조 배는 넘어야
가능하다고 볼 수 있어 큰 폭발이 일어났을 것이다 가정을 하는 것이죠

해당 내용의 이론을 근거하여 조지 가모브와 랄프 앨퍼는
대폭발 당시 핵융합 과정을 물리학적으로 증명하는 빅뱅이론을 발표합니다

그들이 계산한 수소와 헬륨의 비율은 9:1 잡았습니다
이러한 부분은 지금 우주에 존재하는 원소와 정확히 일치하다 볼 수 있습니다


3) 우주 배경 복사?
지구에서 우주를 바라볼 때
10만 광년 떨어진 은하를 보는 것은 10만 년 전의 과거를 보는 것과 같습니다
이렇다는 것은 빅뱅이 발생한 시기에 거리만큼 떨어진 곳을 관측한다면
빅뱅의 순간도 볼 수 있지 않을까요?

이러한 부분의 과학자들은 빅뱅의 순간을 보기 어렵지만
빅뱅이 시작했을 때부터 38만 년이 지난 모습은 간접적으로 확인할 수 있다고 합니다

그럼 왜 38만 년 이후만 볼 수 있을까요?

그것에 대한 이유는 그때부터 관측 가능한 상태이기 때문이라고 합니다
38만 년 전엔 빛의 방출이 시작되지 않아 불투명한 상태입니다.
그러므로 이후 플라스마 안개로 빛의 방출이 시작되어
투명한 우주로 보이기 시작한 시점입니다.

이런 3가지 이론이 나오면서
빅뱅이론을 지지하는 과학자들이 더 많아졌으며

우주 배경 복사 이론이 나오면서
기술이 점점 발달할수록 입증할 수 있는 데이터를
찾을 수 있게 되었습니다.


6. 가장 가능성이 높은 우주 배경 복사는 현재?
1989년 우주공간에서 관측하기 위해
코비 위성을 발사하였습니다.

코비 위성에서 받은 데이터는 기존 관측자료를 보완하며
가모브의 빅뱅이론을 확실하게 입증하는 목적입니다.

또한 현대 시대에서 2003년에 WMAP위성을 발사하였습니다
해당 위성에서 보내온 초정밀 데이터는
현재 빅뱅이론의 엄청난 증거이자 인류의 혁신적인 발견으로 평가받고 있습니다

우주 나이 137억 년에서 오차범위 2억 년 이내의 수준으로
정밀히 계산되었으며 아직까지 알 수 없는 빅뱅 초반 암흑물질, 에너지 등등
우주 물질에 대해 데이터가 확보되었습니다

데이터가 너무 많아 오히려 물리학자들이 해결하는데 벅찰 정도라고 합니다

예전 상상과 추론이 난무하던 시대를 지나서
데이터 기반 관측자료를 통해 증명할 수 있는 시대까지 왔습니다.

아직까지는 100% 정확하게 증명할 수 없지만
지금부터는 데이터를 기반으로 풀어내기만 한다면
우주의 탄생 비밀을 알아낼 수 있을 거라 생각합니다.

오늘은 빅뱅이론에 대해 알아보았습니다
쉬우면서도 어려운 이론
그리고 아직까지 정확하게 답을 찾지 못하였지만
점점 풀어나가고 있는 인류

정말 신기하다고 생각합니다.


다음에 더 흥미로운 천문학 이야기로
찾아뵙겠습니다.

감사합니다.

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