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KISTI 과학향기 제1740호

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우주가 팽창한다는 걸 어떻게 알까?

자막
우주는 커지고 있습니다! 여러분이 조금만(?) 멀리 보면, 우주의 모든 곳이 점점 멀어져가는 걸 알 수 있죠! 그렇다면 우주는 계속 커지는 걸까요? 아니면 팽창이 멈추고 중력으로 서로를 당겨서, 모든 것이 충돌할까요??

답을 알고 싶다면, 망원경을 먼 은하로 돌리시면 됩니다! 그리고 얼마나 멀어지는지 보는 거죠! 그리고 일 만 년 동안만 참을성 있게 기다렸다가, 예전이랑 비교해보는 거죠! 다들 1만 년쯤은 기다릴 수 있죠?

너무 귀찮아 보인다면, 시간을 좀 절약하죠. 다른 은하를 보는 겁니다! 빛이라 할지라도, 오는 데엔 시간이 걸리죠! 즉, 멀리 볼수록 오래된 빛이겠네요! 즉, 거리가 다른 여러 은하를 보는 것은, 백 만년 기다리는 것과 같은 일을 할 수 있죠!

먼거리 은하에 있는 별들은, 우리에게 두 가지를 알려줄 수 있습니다! 1번! 바로 멀어지는 속력입니다. 멀어지는 빛은 빨간색으로 보입니다. (적색편이) 마치 경찰차가 멀어질 때 소리가 낮아지듯 말이죠. (도플러효과)

적색편이의 정도를 이용해서, 얼마나 빨리 멀어지는지 알 수 있습니다! 원래 만들어져야 했을 빛보다 5% 더 붉다면, 그건 빛의 속도의 5%로 우리에게서 멀어진단 겁니다! 또한, 그 별(은하)가 얼마나 먼지도 알 수 있죠! 마치, 밤길 운전 시에 자동차 불빛의 세기로 얼마나 먼지를 알 수 있죠! 바로 앞에서의 밝기와 비교하면 되니까요!

이 방법을 쓰면, 별의 거리도 알 수 있습니다! Ia형 초신성은, 짜고 친 것처럼 터질 때 밝기가 비슷합니다! 밝기는, 태양의 약 50억 배입니다! 그러나, 매우 빈도가 낮아서 한은하에서 1000년간 몇 번 밖에 안 일어납니다! 하지만 우주엔 은하가 엄청 많죠. 그걸 모아보면 1달에 12번은 볼 수 있습니다!

이제, 원래 초신성의 밝기값과 지금 보이는 밝기로, 어느 정도 멀리 있는지를 알 수 있죠! (Ia형 초신성이 붕괴 때의 질량이 비슷해서 그래요!) 어두울수록? 멀겠죠! 즉, 색깔의 변화는 속력을, 밝기의 변화는 거리를 알려주죠! 마치 자처럼요! (즉, 표준광원으로 쓸 수 있습니다!)

그런데 거리가 멀면 아까 말했듯 오래된 빛이죠. 즉, 이렇게 많이 찍어서 모아보면, 이렇게 시간에 따라서 속력이 어떨지 그래프가 나오죠! 직선으로 나왔다는 건, 둘은 비례한다는 걸 의미하죠.

그런데 곡선이면? 점점 빨라지거나 빨라지는 정도가 점점 주는 거죠! 우리는 빨라지는 정도가 점점 줄거나, 비례할 줄 알았습니다! 그런데 말입니다? 천문학자들이 엄청먼 은하의 초신성을 본 결과, 놀랍게도 예전에 지금보다 멀어지는 속력이 느렸습니다! 즉, 우주팽창은 점점 빨라지고 있습니다! (2011년 노벨물리학상 수상)

추가로 말씀드리자면, 왜 빨라지는지 아이디어는 있지만 진짜인진 모릅니다! 이들 중 가장 쉽고 인기 만점인 아이디어는, 모든 곳에 진공 에너지라는 음의 압력의 에너지가 있어서, 우주팽창으로 양을 추정하는 것 빼곤, 감지할 수가 없는 에너지입니다! (전자기파를 무시함)
기사
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번역자: 만화에땅
영상: minutephysics
출처: https://www.youtube.com/watch?v=tXkBfkeJJ5c
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ㅁㅁ
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자막 끝 부분에 비타민D 얘기가 나오는데 편집 잘못된 것 같습니다~

2018-07-16

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