본문내용
1. 우주의 기원
1.1. 빅뱅우주론
1.1.1. 우주 팽창의 증거
빅뱅 이론에 따르면 우주가 팽창하고 있다는 사실은 빅뱅 이론을 지지하는 가장 중요한 증거 중 하나이다. 1929년 천문학자 에드윈 허블(Edwin Hubble)은 관측을 통해 외부 은하들이 우리 은하로부터 멀어지고 있다는 사실을 발견하였다. 허블은 외부 은하들의 스펙트럼에서 공통적으로 적색편이가 나타나는 것을 관찰하였는데, 이는 외부 은하들이 빠른 속도로 후퇴하고 있음을 의미한다.
더욱이 허블은 이 후퇴 속도가 은하까지의 거리에 비례한다는 사실을 발견하였다. 즉, 더 먼 거리에 있는 은하일수록 더 빠른 속도로 후퇴하고 있다는 것이다. 이러한 현상은 마치 풍선을 불어 팽창시키는 것과 유사하게, 우주 전체가 팽창하고 있다는 것을 보여준다.
현재 관측되는 우주의 팽창 속도는 허블 상수로 측정되며, 약 초속 72.1±2.0km/Mpc로 알려져 있다. 이는 우주가 계속해서 팽창하고 있다는 것을 시사하며, 우리가 살고 있는 우주 공간이 시간에 따라 팽창하고 있다는 빅뱅 이론의 핵심 주장을 뒷받침하는 강력한 증거가 된다.
따라서 우주 팽창의 관측 결과는 빅뱅 이론의 가장 중요한 근거 중 하나로, 우주가 과거 매우 작은 크기에서 출발하여 현재에 이르기까지 팽창해왔다는 사실을 잘 보여준다. 이는 우주가 특정한 시점에서 탄생했다는 빅뱅 이론의 핵심 가설을 뒷받침하는 필수적인 증거라 할 수 있다.
1.1.2. 우주 배경 복사
빅뱅 이론의 가장 유용한 증거가 되고 있는 우주 배경 복사이다. 빅뱅 직후 초기 우주는 굉장히 초고온 초고밀도의 상황이었다. 하지만 이렇게 초고온의 상태에서는 원자핵과 전자가 결합할 수 없다. 그래서 원자핵과 결합하지 못한 전자는 마음대로 떠돌아다니게 된다. 이들 자유전자들에 의해서 빛은 직진하지 못하고 산란하게 된다. 빛이 전자의 방해로 똑바로 나아가지 못하니 우주가 불투명해지게 되었다.
그러던 중 빅뱅 후 약 38만 년이 지나 우주 온도가 3,000K까지 충분히 식었을 때, 드디어 원자핵과 전자가 결합할 수 있게 되었다. 이후 빛이 자유롭게 직진해서 나아갈 수 있게 되었고 결과적으로 투명한 우주가 되었다. 우주가 투명해 지면서 방출된 빛과 에너지가 바로 우주 배경 복사이다. 우주 배경 복사는 우주가 식으면서 점차 더 낮아지고 있다.
1964년 우주 전반에서 관측되는 2.7K 정도의 우주 배경 복사가 실제로 관측되면서 빅뱅우주론은 더욱 탄력을 받게 되었다. 우주 배경 복사는 빅뱅 이론의 가장 강력한 증거 중 하나로, 우주의 초기 상태와 진화를 연구하는데 핵심적인 단서를 제공한다. 이를 통해 우리는 우주가 초고온 초고밀도 상태에서 시작되어 점차 팽창하고 냉각되면서 현재의 모습을 갖추게 되었음을 알 수 있다.
1.1.3. 원소 생성
빅뱅 초기 우주에서는 극도로 높은 온도와 밀도 때문에 양성자와 중성자가 결합하여 원소를 형성할 수 있었다. 빅뱅 직후 약 3분이 지난 시점에서 원자핵합성(nucleosynthesis) 과정이 일어났다. 이 시기에 중성자와 양성자들이 결합하여 수소와 헬륨 등의 가벼운 원소들이 생성되었다.
당시 우주의 온도는 약 10...
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