빅뱅과 다시 보는 빅뱅 이론

 

이 이미지는 빅뱅으로 시작하는 우주의 진화를 나타냅니다. 빨간색 화살표는 시간의 흐름을 나타냅니다

우주는 약 138억년 전에 발생한 대규모 폭발로 생성되었다고 하는 빅뱅 이론은 우주가 어떻게 시작되었는지에 대해 가장 널리 받아들여지는 이론입니다. 우주의 팽창, 우주 마이크로파 배경 복사의 존재, 우주에 풍부한 빛의 원소 등 많은 과학적 증거들이 뒷받침됩니다. 우주의 기원을 성공적으로 설명했음에도 불구하고 빅뱅 이론에 대한 비판이 없는 것은 아닙니다. 일부 종교 단체는 창조주에 대한 믿음과 모순된다는 이유로 이 이론을 비판했습니다.

빅뱅 이론이란 무엇입니까?
우주는 138억년 전에 일어난 대규모 폭발로 만들어졌고 이 폭발의 여파로 우주는 그 이후로 팽창하고 있습니다. 빅뱅이론은 1920년대 벨기에 천문학자 조르주 르메트르가 처음 제안했습니다. 그의 가설은 팽창하는 우주에 대한 에드윈 허블의 관찰과 결합된 알버트 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 기반을 두고 있습니다. 빅뱅 이론은 또한 많은 과학적 증거에 의해 뒷받침됩니다. 여기에는 빅뱅 이론과 일치하는 것으로 밝혀진 우주 마이크로파 배경 복사의 감지가 포함됩니다. 다른 증거로는 빅뱅의 여파로 생성된 것으로 생각되는 헬륨과 수소와 같은 우주의 풍부한 가벼운 원소가 있습니다.

빅뱅 이론에 대한 증거는?
빅뱅 이론의 증거는 주로 우주의 관측에서 나옵니다. 1920년대에 천문학자 에드윈 허블은 먼 은하들이 우리에게서 멀어지고 있다는 사실을 발견했으며, 이는 우주가 팽창하고 있음을 암시합니다. 이것은 빅뱅의 잔재로 생각되는 우주 마이크로파 배경 복사의 관측에 의해 추가로 확인되었습니다. 빅뱅 이론에 대한 다른 증거로는 헬륨과 수소와 같은 우주의 풍부한 빛 원소가 있습니다. 이는 빅뱅 이후 순간에 생성되었으며 우주에 존재하는 것은 빅뱅 이론이 옳다는 증거입니다.

우주는 어떻게 시작되었습니까?
빅뱅 이론에 따르면 우주는 거대한 폭발로 시작되었습니다. 이 폭발로 인해 오늘날 우주에 존재하는 모든 물질과 에너지를 창조한 것으로 여겨지고 있습니다. 약 138억년 전에 발생한 폭발의 여파로 우주는 급속도로 팽창하고 냉각되어 은하, 별, 그리고 결국 행성을 낳았습니다. 빅뱅 직후 우주는 양성자와 중성자가 형성될 수 있을 만큼 충분히 냉각되었습니다. 이 입자들은 결합하여 첫 번째 원자, 주로 수소와 헬륨을 형성합니다. 시간이 지남에 따라 이 원자들은 서로 뭉쳐 오늘날 우주를 구성하는 은하와 별을 형성했습니다.

빅뱅 이후에는 우주는 어떻게 변화되었나요?
빅뱅 이후 우주는 계속해서 팽창하고 냉각되었습니다. 냉각되면서 수소와 헬륨을 포함한 최초의 원소가 형성되었습니다. 이 원자들은 함께 모여 별, 은하, 그리고 결국 행성을 형성했습니다. 우주의 초기에는 별들이 태어나고 죽으면서 탄소와 산소와 같은 더 무거운 원소들을 만들어 냈습니다. 그런 다음 이러한 요소는 우주 전체에 퍼져 결국 행성과 결국 생명을 형성했습니다.

빅뱅 이론과 종교
빅뱅 이론은 창조주에 대한 믿음과 모순된다는 이유로 일부 종교 단체로부터 비판을 받아 왔습니다. 예를 들어, 일부 종교 단체는 우주가 신에 의해 창조되었다고 믿는 반면, 빅뱅 이론은 우주가 폭발로 창조되었다고 말합니다. 이러한 비판에도 불구하고 빅뱅이론이 반드시 창조자의 가능성을 배제하는 것은 아닙니다. 빅뱅 이론은 우주가 폭발로 생성되었다고 말하지만 이 폭발의 기원에 대해서는 언급하지 않습니다. 따라서 이 이벤트에 크리에이터가 관여했을 가능성이 있습니다.

빅뱅 이론의 미래
활발한 연구 분야 중 하나는 초기 우주에 대한 통찰력을 제공하는 빅뱅의 잔광인 우주 마이크로파 배경 복사에 대한 연구입니다. 연구의 또 다른 영역은 우주의 많은 부분을 구성하고 진화에 중요한 역할을 하는 신비한 물질인 암흑 물질과 암흑 에너지의 거동입니다. 미래에 과학자들은 새로운 관찰 데이터와 기술 발전을 통해 빅뱅 이론의 이러한 측면과 다른 측면을 더 잘 이해하기를 바라고 있습니다. 우주 기반 관측소와 지상 기반 망원경의 지속적인 개발로 과학자들은 시간을 거슬러 올라가 우주의 기원과 진화를 더 깊이 이해할 수 있게 될 것입니다.

많은 과학자들이 우주의 기원에 대한 이 잘 확립된 설명을 바탕으로 발전시키고 다듬기 위해 노력하고 있기 때문에 전반적으로 빅뱅 이론의 미래는 밝다고 생각합니다.

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50년 전 벨 연구소의 젊은 천문학자 두명은 뉴저지 상공의 20피트 뿔 모양의 안테나를 조정하고 있었다. 그들의 목표는 행성 지구가 있는 은하수를 측정하는 것.은하수 너머 무선 신호의 끈질긴 소리를 듣고 다른 연구원과 함께 1년동안 테스트 실험 계산을 했다. 128억년 전 과학자들은 처음 제안한 빅뱅이론을 확증하는 증거를 발견했다.

현재 52세인 avi loeb은 별과 은하의 형성,

최초의 블랙홀의 기원을 포함해 초기 우주의 측면에 대해 450편 이상의 논문을 발표했다. 그는 우주의 3차원 지도 작성에 대한 선구적인 작업을 수행했고 은하수와 안드로메다 은하 사이의 임박한 충돌의 의미를 탐구하고 있다.

그는 최근 빅뱅이후 1500만 년이 지난 후 우주 배경 마이크로파 복사의 온도가 섭씨 0도에서 30도 사이 였다. 별의 오기가 없다면 행성의 표면에 존재할 것이다. 그래서 우주의 생명은 그 때 시작되었을 수도 있다.

대조적으로 지구상의 생명체에 대한 가장 초기의 증거는 겨우 35억년에 불과하다. 롭의 제안은 우주 생명의 연대표에 약 100억년을 추가 할 것이다. 은하수와 그 별들이 형성되기 전의 과정의 시작을 이해하려고 노력해왔다. 라고 그는 말한다. 최초의 별은 태양보다 무거웠고 최초의 은하는 은하수보다 작았다 이 기간 창세기 이야기의 과학적 버전이기 때문에 설득력이 무거웠고 최초의 은하는 은하수보다 작았다 이 기간은 창세기 이야기의 과학적 버전이기 떄문에 설득력이 있다. 라고 그는 말한다.

종교인들의 기분을 상하게 하고 싶지않지만 성경의 첫 장을 수정해야 할 수도 있다 사건의 순서를 수정할 필요가 있기 때문이다. 시간의 시작이 있었다는 것은 사실이다. 성경의 이야기처럼 빛이 있으라 이 빛은 우주 마이크로파 배경으로 생각할 수 있다.

블랙홀 주위를 돌고 있는 초기 별의 잔해

빅뱅 이후 대략 1억년 이후 우주 최초의 별이 탄생했다. 그러나 이 모든 1세대 별들은 오래 전 대규모 폭발로 소실되었을 가능성이 있다. 그 결과 천문학자들은 한 번도 관측한 적이 없다. 일부 별은 죽으면 폭발한다.

블랙홀이나 중성자별을 남기지 않는다. 그것은 별의 모든 부분을 우주로 분출한다. 이 파괴적인 초신성이 태양 질량의 150배 이상의 초대형 별에서만 발생할 수 있다고 생각한다. 그들은 많은 증거를 남기지 않기 떄문에 발견하기 매우 어렵다. 데이터는 이 퀘이사가 이러한 유형의 포발 중 하나의 잔해를 보유하고 있을 수 있음을 알았다. 그리고 초기 별읭 ㅠ사한 화학적 지문을 가진 지역 우주의 다른 장소가 있을 수 있다.

향후 연구에서는 이 연구의 방법론을 사용하여 다른 항성 잔해를 식별할 수 있을 것이라고 공저자인 노트르담 대학교의 천문학자 티모시 비어스가 성명해서 말했다. 이제 우리는무엇을 찾아야 하는지 알았다. 우리에게는 길이 보인다. 그는 성명에서 말했다. 만약 이것이 아주 초기 우주에서 국지적으로 일어난다면 우리는 그것에 대한 증거를 찾을 것이라고 기대하는 것이다. 만약 이와 같은 연구를 수행해 과학자들이 우주가 어떻게 오늘날의 모습으로 진화했는지 알 수 있도록 긴 시간을 시작을 이해하려고 노력하고 있다

우주 3D 지도를 만드는 프로젝트

수천만개의 은하 분포를 차트로 푯하고 가장 큰 규모로 우주의 진화를 조명하는 야심찬 조사 3D 매핑 프로젝트가 시작되었다. 암흑에너지 분광기로 알려진 프로젝트가 암흑에너지의 퍼즐을 풀고 아마도 중력 자체의 본질에 대한 통찰력을 얻을 수 있길 희망한다.

우주의 우리 지역 구석에는 은하와 은하단이 지배적인 구조였다 . 훨씬 더 큰 규모에서 은하단은 필라멘트를서로 분리하는 큰 공극과 함꼐 수백만 광년에 걸쳐 뻗어 있는 거대한 필라멘트로 서로 연결되어 있는 것처럼 보인다.

천문학자들은 이 풍부한 구조가 어떻게 존재하게 되었는지 완전히 이해하지 못하고 있다. 약 138억년전 빅뱅 당시 우주는 거의 동질적이었다고 생각된다. 어떤 불규칙성이 있었든 간에 중력에 의해 증폭되어 물질이 뭉치게 된다. 우리의 최고의 중력 이론 아인슈타인의 일반 상대성이론 100년 이상 동안 받은 모든 테스트를 통과했다. 그럼에도 불구하고 우주적 거리에 대해 테스트 된적이 없다.

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우주는 '빅뱅'이라는 대폭발로 인해 급격히 팽창했으며, 초기 우주에는 작은 은하밖에 없었다는 기존 우주론이 흔들릴 가능성이 있다. 제임스웹 우주망원경(JWST)이 빅뱅 이후 6억년밖에 안 된 초기 우주를 관측했는데, 그 당시에도 이미 거대 은하가 존재했다는 사실이 밝혀졌기 때문이다.

이보 라베 호주 스윈번대 교수가 이끄는 국제 연구팀은 23일(현지시간) 영국계 국제 학술지 '네이처'에 실은 새 논문을 통해 "빅뱅 5~7억년 후 우주에서 거대은하 6개를 발견했다"라며 "가장 큰 은하의 별 질량은 태양의 1000억배 되는 것으로 추정된다"라고 밝혔다. 5~7억년은 매우 긴 시간처럼 느껴지지만, 우주의 광대한 역사 중 단 3%에 불과한 '찰나'에 가까운 시간이다.

연구팀의 연구 자료는 지난해 6월 제임스웹 망원경이 관측한 자료를 바탕으로 만들어진 것이다. 연구팀은 "이 시기 대부분의 은하는 여전히 작았으며, 시간이 흘러 점진적으로 팽창해 왔다"라면서도 "몇 개의 '괴물급 은하'는 다른 은하보다 훨씬 빨리 성숙했는데 그 원인은 아직 알 수 없다"라고 설명했다.

빅뱅 이론 뒤집히나…초기 우주에도 '거대 은하' 있었다

이번 관측 결과는 천문학계가 전혀 예상치 못한 것이다. 학계는 지금껏 초기 우주의 은하는 매우 작았으며, 대부분 시간이 흐르면서 지금과 같은 형태를 갖춰왔을 것으로 추측했다. 이 때문에 연구팀은 이번 관측에서 발견한 거대 은하에 '우주 파괴자(universe breaker)'라는 비공식 명칭을 부여했다. 기존 우주론을 완전히 뒤엎었다는 뜻을 담은 이름이다.

공동 연구자인 조엘 레자 미 펜실베이니아주립대 교수는 "거대 은하들은 우리의 예상보다 훨씬 발달해 있었다"라며 "우주는 지금껏 학계가 개발해 온 모델보다 훨씬 빠르게 진화했을 수 있다"라고 했다.

그러면서 "이를 설명하려면 우주론의 모델을 바꾸거나, 우주 초기 작은 별과 먼지에 불과했던 클러스터가 은하로 발달했다는 기존의 학설을 수정해야 할 수도 있다"라고 덧붙였다.

한편 이번 연구 결과에 중요한 역할을 한 제임스웹 망원경은 미 항공우주국(NASA), 유럽우주국(ESA), 캐나다우주국(CSA)이 협력해 개발한 새로운 천문관측 설비다. 지금껏 인류가 제작한 우주망원경 중 가장 거대한 규모로, 2021년 연말에 발사됐다. 개발 기간은 프로젝트 준비 기간까지 합쳐 1998년부터 2021년까지 약 23년이며, 제작 비용만 100억달러(약 13조원)에 이른다.

 

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