처음에 우주는 매우 빠르게 확장되었습니다.
(이미지 : © Flickr / Jamie, CC BY-SA)
Paul Sutter는 Ohio State University의 천체 물리학 자이자 COSI 과학 센터의 수석 과학자입니다. Sutter는 Ask a Spaceman and Space Radio의 호스트이며 전세계 AstroTours를 이끌고 있습니다. Sutter는이 기사를 Space.com의 Expert Voices : Op-Ed & Insights에 기고했습니다.
138 억 년 전, 관측 가능한 우주 전체는 복숭아 크기였으며 온도는 1 조 도가 넘었습니다.
그것은 매우 간단하지만 대담한 진술이며, 가볍게 또는 쉽게 만들어지는 진술이 아닙니다. 실제로, 심지어 100 년 전, 그것은 엄청나게 터무니 없게 들렸을 것입니다. 그러나 여기서 우리는 그것이 중요하지 않은 것처럼 말하고 있습니다. 그러나 과학의 어떤 것과 마찬가지로, 이와 같은 간단한 진술은 모두 같은 결론을 가리키는 여러 독립적 인 증거의 산에서 만들어졌습니다.이 경우에는 우리의 우주 역사 모델 인 빅뱅입니다. [우주 : 지금 10 가지 쉬운 단계로 빅뱅]
그러나 그들이 말하는 것처럼 내 말을 받아들이지 마십시오. 다음은 빅뱅에 대한 5 가지 증거입니다.
# 1 : 밤하늘이 어둡다
우리가 시간과 공간에서 완전히 무한한 우주에서 살았던 순간을 상상해보십시오. 반짝이는 별들의 컬렉션은 모든 방향으로 영원히 계속되며, 우주는 단순히 항상 존재하고 항상 존재합니다. 즉, 하늘을 바라 보는 곳 (임의의 방향을 선택하고 응시하는 것)은 어느 정도 떨어져있는 곳에서 별을 찾아야한다는 의미입니다. 그것은 무한한 우주의 피할 수없는 결과입니다.
그리고 만약 같은 우주가 영원히 존재했다면, 그 별의 빛이 상대적으로 느린 c의 속도로 우주를 기어 다니면서 안구에 도달 할 시간이 충분했습니다. 개입하는 먼지가 있어도 무한히 큰 우주에 퍼져있는 무한한 별들로부터 축적 된 빛을 감소 시키지는 않을 것입니다.
에르고, 하늘은 수많은 별들의 결합 된 빛으로 불타고 있어야합니다. 대신, 그것은 대부분 어둠입니다. 공. 빈. 검음. 알다시피 공간.
독일 물리학자인 하인리히 올버 (Heinrich Olbers)는이 명백한 역설에 주목 한 최초의 사람은 아니지만, 그의 이름은 아이디어를 고수했다. 간단한 해결책? 우주의 크기가 무한하지 않거나 시간이 무한하지 않습니다. 아니면 아닐 수도 있습니다.
# 2 : 퀘이사 존재
연구원들이 1950 년대와 60 년대에 민감한 전파 망원경을 개발하자마자 하늘에서 이상한 소리의 전파 원을 발견했습니다. 과학자들은 천문학적으로 중요한 천문학을 통해이 준 우성 전파 원 (quasar)은 매우 먼 곳이지만 매우 밝고 활동적인 은하라고 결론 지었다.
이 논의에서 가장 중요한 것은 결론의 "매우 먼"부분입니다.
빛이 한 곳에서 다른 곳으로 이동하는 데 시간이 걸리기 때문에 현재의 별과 은하를 볼 수는 없지만 수천, 수백만 또는 수십억 년 전의 별과 은하를 볼 수 있습니다. 그것은 우주를 더 깊이 들여다 보는 것도 과거를 더 깊이 들여다 보는 것을 의미합니다. 우리는 먼 우주에서 많은 퀘이사를 볼 수 있습니다. 이것은이 물체가 수십억 년 전에 매우 일반적 이었음을 의미합니다. 그러나 우리 지역의 최신 동네에는 퀘이사가 거의 없습니다. 그리고 그들은 먼 우주 (즉, 젊음)의 우주에서 충분히 흔하므로 우리는 근처에서 더 많이 볼 수 있습니다.
간단한 결론 : 우주는 과거와 오늘날과 달랐습니다.
# 3 : 점점 커지고있다
우리는 확장하는 우주에 살고 있습니다. 평균적으로 은하들은 다른 모든 은하들로부터 멀어지고 있습니다. 물론, 은하수가 몇십 억 년 안에 안드로메다와 충돌하는 방식과 같이 남은 중력 상호 작용으로 인해 작은 지역 충돌이 발생합니다. 그러나 대규모로이 단순하고 확장적인 관계는 사실입니다. 이것은 천문학 자 에드윈 허블이 20 세기 초에 "은하"가 실제로 존재한다는 것을 발견 한 직후 발견 한 것입니다. [안드로메다와의 은하의 정면 충돌 : 아티스트 이미지]
확장하는 우주에서 규칙은 간단합니다. 모든 은하계는 (거의) 다른 모든 은하계로부터 멀어지고 있습니다. 먼 은하에서 나오는 빛은 적색 편이 될 것입니다. 방출하는 빛의 파장은 다른 은하의 관점에서 더 길어지고, 더 빨갛게됩니다. 당신은 이것이 우주를 중심으로 한 개별 은하의 운동 때문이라고 생각할 수도 있지만, 수학은 합산되지 않습니다.
특정 은하의 적색 편이 량은 얼마나 멀리 떨어져 있는지와 관련이 있습니다. 더 가까운 은하들은 일정량의 적색 편이를 얻게됩니다. 2 배 더 멀리있는 은하는 적색 편이의 2 배를 얻게됩니다. 거리의 네 배? 맞습니다. 적색 편이의 네 배입니다. 그냥 은하계를 둘러싼 채로 이것을 설명하려면, 우주의 모든 은하계 시민들이이 특정한 패턴으로 움직이기로 동의하는 정말 이상한 음모가 있어야합니다.
대신, 훨씬 더 간단한 설명이 있습니다. 은하의 움직임은 은하 사이의 공간이 늘어나 기 때문입니다.
우리는 역동적이고 진화하는 우주에 살고 있습니다. 과거에는 더 작았고 앞으로 더 커질 것입니다.
# 4 : 유물 방사선
게임하자. 과거에 우주가 더 작았다고 가정하십시오. 그것은 그것이 더 조밀하고 더 뜨거웠을 것임을 의미합니다. 그렇습니다. 코스모스의 모든 내용이 더 작은 공간에 묶 였을 것이고 밀도가 높을수록 더 높은 온도를 의미합니다.
어떤 시점에서, 우주가 지금보다 백만 배 더 작을 때, 모든 것이 너무 무너져서 플라즈마가 될 것입니다. 이 상태에서 전자는 핵 호스트에서 분리되어 헤엄 쳐 헤엄 칠 것입니다.
그러나 그 유아 우주가 팽창함에 따라, 갑자기 전자가 핵 주위에 편안하게 자리 잡아 수소와 헬륨의 완전한 완전한 원자를 만들 수있는 지점까지 냉각되었습니다. 그 순간 미친 강도의 방사선은 새로 얇고 투명한 우주를 통해 방해받지 않고 돌아 다닐 것입니다. 우주가 확장됨에 따라 문자 그대로 흰색으로 뜨거워 진 빛은 냉각, 냉각 및 절대 영도의 몇도까지 거의 냉각되어 파장이 마이크로파 범위에 굳어졌습니다.
우리가 전자 레인지 망원경을 하늘로 향하면 무엇을 볼 수 있습니까? 모든면에서 우리를 둘러싸고 있으며 모든 방향에서 거의 완벽하게 균일합니다 (100,000의 일부로!). 우주의 아기 사진. 오래 전부터 온 엽서. 우주만큼이나 오래된 시대의 빛.
# 5 : 원소입니다
우주 마이크로파 배경을 형성하는 것보다 더 시계를 뒤로 밀고 어느 시점에서 물건이 너무 강해서 미친 사람이나 중성자조차 존재하지 않습니다. 기본 부분 인 쿼크와 글루온의 수프 일뿐입니다. 그러나 다시, 우주가 열풍의 처음 몇 분 동안 팽창하고 냉각됨에 따라 수소와 헬륨과 같은 가장 가벼운 핵이 응고되어 형성되었습니다.
오늘날 우리는 핵 물리학을 꽤 잘 다루고 있으며,이 지식을 사용하여 우주에서 가장 밝은 원소의 상대적 양을 예측할 수 있습니다. 예측 : 그 응고 스프는 대략 3/4의 수소, 1/4의 헬륨 및 "기타"의 찌그러짐을 낳았어야했다.
그러면 도전은 천문학 자에게갑니다. 그들은 무엇을 찾습니까? 대략 3/4의 수소, 1/4의 헬륨 및 적은 비율의 "기타"로 구성된 우주. 빙고.
물론 더 많은 증거가 있습니다. 그러나 이것은 우주의 현대 빅뱅 사진의 출발점 일뿐입니다. 여러 개의 독립적 인 증거가 모두 같은 결론을 내포하고 있습니다. 우리 우주는 약 138 억 년이되었으며 한때 복숭아의 크기였으며 온도는 1 조 도가 넘었습니다.
"은하가 충돌하면 어떻게됩니까?" iTunes 및 웹 (http://www.askaspaceman.com)에있는 Ask A Spaceman 팟 캐스트에서 이 작품으로 이어진 질문에 대해 Mike D., Tripp B., Sedas S., Isla, Patrick D.에게 감사드립니다! 트위터에서 #AskASpaceman을 사용하거나 Paul @PaulMattSutter 및 facebook.com/PaulMattSutter를 팔로우하여 자신의 질문을하십시오. @Spacedotcom, Facebook 및 Google+를 팔로우하십시오. Space.com의 원본 기사.
