Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP)에서 9 년 동안 관측 한 결과, 은하가 40 만년이되지 않았을 때 생성 된 우주 마이크로파 배경의 온도 차이에 대한 관점.
(이미지 : © NASA)
Paul Sutter는 Ohio State University의 천체 물리학 자이자 COSI 과학 센터의 수석 과학자입니다. Sutter는 또한 "Ask a Spaceman", "Space Radio"의 호스트이며 전세계 AstroTours를 이끌고 있습니다. Sutter는이 기사를 Space.com의 Expert Voices : Op-Ed & Insights에 기고했습니다.
빅뱅 모델은 우리가 살고있는 우주의 역사에 대한 가장 성공적인 설명이며, 핵심 프레임 워크를 하나의 티셔츠로 한 문장으로 캡슐화하는 것은 엄청나게 쉽습니다. 이 간단한 진술에서 수십 년의 관찰에 의해 검증 된 주요 테스트 가능한 예측이 흐릅니다. 우주의 팽창률. 우주 전자 레인지 배경. 가장 가벼운 요소 제작. 근거리과 원거리 은하의 차이점. 우주론을 과학으로 만드는 모든 수분이 많은 증거.
그러나 몇 가지 문제가 있습니다. [우주 : 지금 10 가지 쉬운 단계로 빅뱅]
"바닐라"빅뱅 모델은 다른 추가 또는 수정없이 모든 관측치를 설명 할 수 없습니다.
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수평선에 눈
우리는 엄청난 양의 원시 공간을 볼 수 있습니다. 우리의 관측 가능한 우주의 지름은 900 억 광년입니다. 그리고 더 멀리 우리는 과거에 더 깊이 들여다 본다. 우리 주변에는 우주 마이크로파 배경이 있는데, 우주가 간신히 신생아 였을 때 남은 화석 빛은 270,000 년 전으로 과거에는 138 억 년이 넘었습니다.
그 빛은 우주의 먼 곳에서 우리에게 오기 때문에 우리에게 접근 할 수 없습니다. 그리고 그 배경 조명의 다른 부분은 서로 접근 할 수 없습니다. 물리학의 놀라운 전문 용어에서, 우주 마이크로파 배경의 영역은 인과 적으로 연결되어 있지 않습니다. 다시 말해, 관측 가능한 우주의 한 덩어리가 지난 138 억 년 동안 다른 덩어리와 통신하기 위해서는 빛의 속도보다 빠르게 신호를 보내야했을 것입니다.
우주 마이크로파 배경이 거의 완벽하게 매끄럽지 않다면 전혀 문제가되지 않을 것입니다. 유아 우주의 온도는 백만 분의 일과 같았습니다. 한 영역의 변화가 다른 영역에 영향을 줄 시간이 충분하지 않을 때 모든 사람들이 어떻게 그렇게 잘 조정 되었습니까?
똑 바르고 좁은
우리가 측정 할 수있는 최선의 방법으로, 우주의 지오메트리는 완벽하고 완전히 지루한 평평한 것으로 보입니다. 큰 규모의 평행선에서 평행선은 영원히 평행을 유지하고 삼각형의 내부 각도는 180도까지 증가합니다. 고등학교에서 배운 유클리드 기하학의 모든 규칙이 적용됩니다.
하지만 없습니다 이유 우리 우주가 평평 해 지도록 대규모로 원하는 곡률이 있었을 수 있습니다. 우리의 우주는 거대한 다차원적인 비치 볼이나 승마 안장과 같은 모양 일 수 있습니다. 그러나 아뇨, 평평했습니다. 그리고 조금 평평하지 않습니다. 오늘날 우주에서 몇 퍼센트의 정밀도로 곡률을 측정하지 않으려면, 젊은 우주는 백만 분의 일로 편평해야합니다.
왜? 곡률에 대해 가능한 모든 선택 중에서 거의 완벽하게 평평하지 않은 것이 조금 의심스럽지 않습니까? 사실, 우리는 편평성에 대한 이유가 있다고 생각하며, 이것은 주사위의 운이 좋은 롤이 아닙니다.
단 하나의 극
자기 단극은 이론적 인 짐승입니다. 시공간 자체에서 단지 하나의 자극만을 나타내는 골절.-남극 또는 남극 입자가 그 외로운 곳에서 방황하고 있다고 상상해보십시오. (우리가 알다시피, 자북이있는 물체는 반대쪽 끝에 자 남이있을 것입니다.) 초창기 우주의 가장 좋은 모델에 따르면 (10 ^ -35 초 정도되었을 때와 같이) 그리고 아니, 그것은 오타가 아닙니다. 이국적인 과정은 우리의 우주에 이러한 헛소리를 범람했을 것입니다.
이 독점은 일상적인 우주 생활의 정상적인 부분이 될 정도로 공통적이어야합니다. 그러나 우리는 하나의 증거를 보지 못했습니다. 제로. 제로. 어두운 우주의 소금기있는 물에는 모노폴 몬스터가 숨어있는 것처럼 보이지 않습니다.
그래서 그들은 어디로 갔습니까? 그들은 우리 우주가 흥미를 끌고있는 것처럼 풍성하게 제조 되었어야하지만 아무 것도 찾을 수 없습니다.
그냥 크게 만들어
이러한 수수께끼에 대한 최선의 해결책은 인플레이션이라는 프로세스입니다. 이 아이디어는 처음 제안되어 만들어졌습니다! 물리학 자 앨런 거스 (Alan Guth)는 1980 년에 자기 단극으로 우주를 침범했던 것과 같은 이국적인 과정이 우주를 엄청나게 빠른 확장의시기로 보낼 수 있다고 제안했을 때.
당신의 몸, 내장, 뇌, 골격, 전체 거래를 관측 가능한 우주의 크기로 뭉쳤다 고 상상해보십시오. 그리고 그것을하는 데 10 ^ -32 초도 걸리지 않았다고 상상해보십시오. 그것은 심각한 확장이며, 정확히 우리가 인플레이션이라는 의미입니다. 우리 우주가 엄청나게 젊었을 때, Guth는 제안했다. 부풀어 오른 눈을 깜박이는 것보다 적은 양으로
Guth에게는 이것이 독점 문제 해결을위한 가장 깨끗한 방법이었습니다. 우주를 그렇게 과감하게 만들어서 큰모노폴은 단순히 희석됩니다. 우리가 관찰 할 수있는 우주의 패치는 전체 세방의 작은 구석에 불과하며, 너무 많은 양이 있기 때문에 모노폴을 만날 것으로 기 대해서는 안됩니다.
이 인플레이션 시대는 바닐라 빅뱅의 다른 두 가지 단점도 해결합니다. 인플레이션 이전 우주는 훨씬 더 큰 상태로 뛰어 들기 전에 온도를 조정하고 균등화하는 데 충분한 시간을 가졌으며, 한 번 연결된 지역은 더 이상 접촉하지 않고 도망 쳤다. 그리고 엄청나게 큰 코스모스에서는 관측 가능한 패치에서 평평한 형상을 측정 할 수 없었습니다. 전체 우주의 곡률이 무엇인지에 대해 누가 신경을 씁니까? 그것은 너무 커서 우리에게 평평하게 보일 것입니다. 지구는 구부러졌지만 내 뒤뜰은 지구 표면보다 훨씬 작기 때문에 멋지고 평평합니다. 동일한 논리를 우주적 규모에 적용하면 황금색입니다.
그럼에도 불구하고 인플레이션의 기본 메커니즘은 잘 이해되지 않았으며, 중간 정도의 과학 이론으로 간주되기 위해서는 현재 관찰 내용을 설명 할뿐만 아니라 미래 예측을 예측할 수 있습니다.
그리고 그것은 또 다른 하루의 이야기가 될 것입니다.
Ask a Spaceman 팟 캐스트 (iTunes 및 웹 사이트 http://www.askaspaceman.com)에서 "왜 우주 팽창이 필요한가? (2 부)"에피소드를 들어서 자세히 알아보십시오. Massimiliano S., Lorenzo B., @ZachCoty, Pete E., Christian W., @up_raw, Vicki K., Thomas, Banda C., Steve S., Evan W., Andrew P., @MarkRiepe, @ 덕분에 Luft08, @kazoukis, Gordon M., Jim W., Cosmic Wakes, Floren H., Gabi P., Amanda Z. 및 @scaredjackel이이 작품으로 이어지는 질문에 대해 답변했습니다! 트위터에서 #AskASpaceman을 사용하거나 Paul @PaulMattSutter 및 facebook.com/PaulMattSutter를 팔로우하여 자신의 질문을하십시오. Twitter @Spacedotcom 및 Facebook에서 팔로우하십시오. Space.com의 원본 기사.
