[우주과학] 우주의 크기는 어떻게 알 수 있을까?

아인슈타인의 일반 상대성 이론에 따르면 우주는 종이처럼 평평하거나, 구처럼 닫혀 있거나, 안장처럼 열려 있는 세 가지 형태 중 하나라고 이야기됩니다.

천문학자들이 우주의 '모양'에 대해 이야기할 때, 그들은 예를 들어 그것이 구체인지 입방체인지보다 더 구체적인 것에 대해 이야기하고 있습니다. 일반 상대성 이론은 우주에 대해 세 가지 모양 또는 기하학을 허용합니다. 이들은 '평면', '폐쇄' 또는 '개방'입니다.

우주의 관점에서 이러한 모양을 상상하기는 어렵지만 종이(평면), 구체(닫힌) 또는 안장(열린)에 비교할 수 있습니다.

우주의 모양은 우주가 영원히 팽창할지(또는 결국 붕괴할지) 그리고 유한한지 무한한지를 결정합니다. 그것이 어떤 모양인지는 전체 밀도와 팽창 속도에 따라 다릅니다.

우주의 모양을 결정하는 가장 편리한 방법은 빅뱅의 잔광인 우주 마이크로파 배경(CMB)을 사용하는 것입니다. 이 희미한 빛의 온도에서 작은 공간적 변화는 초기 우주를 통과하는 음파에 의해 생성됩니다.

이러한 핫스팟 또는 콜드 스팟의 실제 크기는 정확하게 계산된 다음 측정된 크기와 비교할 수 있습니다. 이것은 전체 우주에 걸쳐 광대한 삼각법 측정을 수행하고 공간의 기하학을 드러내는 것과 같습니다.

지난 수십 년 동안 천문학자들은 CMB의 온도 변동을 매우 정확하게 측정했습니다. 결과는 우주의 밀도가 양의 또는 음의 곡률 없이 모든 방향으로 팽창하는 것, 즉 우주가 '평평'하다는 것을 높은 정확도로 보여주었습니다. 이 평평한 우주는 표준 우주 모델의 주요 구성 요소입니다.

평평한 우주는 보편적으로 받아 들여지지 않는다는 점을 지적해야합니다. 일부 연구에서는 중력 렌즈의 양과 같은 다른 측정값이 CMB가 경로에 있는 물질의 중력에 의해 얼마나 왜곡되었는지와 같은 다른 측정값이 닫힌 우주와 더 일치함을 보여주었습니다.