[우주과학] 우주의 나이(137억년)를 측정할만한 단서 3가지

천문학자들은 우주의 나이가 137억 년이라고 추정합니다. 그러나 빅뱅이 일어난 지 얼마나 오래되었는지 어떻게 알 수 있을까요?

우리는 오늘날의 기본 물리 법칙이 과거에도 작용했다는 가정과 함께 현재 관측을 통해 우주의 나이를 추론합니다.

이것은 역사가들이 인간의 역사를 계산하는 방식과 거의 흡사합니다. 건물, 인공물 또는 기록된 기록과 같은 것을 관찰하고 인간 행동에 대한 이해를 바탕으로 추론합니다. 입자, 별, 은하가 사람보다 더 예측 가능하기 때문에 우주론자들은 약간의 이점이 있습니다.

우주의 나이를 추정할수 있는 세 가지 주요 단서가 있습니다.

 

첫 번째는 우리 주변에서 관찰되는 은하들이 모두 멀어지고 있다는 것입니다. 이것은 우주가 팽창하고 있다는 것을 의미합니다. 그래서 예전에는 더 작았습니다. 팽창 속도가 일정하다면 크기가 0인 시점을 즉시 제공할 수 있으며, 이를 시작이라고 명명할 수 있습니다. 

그것은 그것보다 조금 더 복잡합니다. 예를 들어 확장 속도가 실제로 증가하는 것처럼 보입니다. 그럼에도 불구하고, 확장은 우리에게 우주가 여기에 있지 않고 영원히 똑같아 보이는 것을 말해줍니다. 

 

두 번째 중요한 부분은 우주 마이크로파 배경이라고 합니다. 이것은 빅뱅에서 남겨진 배경 파장(실제로는 광자 – 전자기 복사)입니다.

모든 물질이 작은 공간에 밀집되어 있으면 에너지 밀도가 매우 높았을 것입니다. 이것은 전자가 에너지 광자에 의해 계속 떨어져 나가기 때문에 원자가 함께 유지되지 않는다는 것을 의미합니다. 그러나 우주가 팽창하고 냉각됨에 따라 광자의 에너지는 감소했습니다.

어느 시점에서 전기적으로 중성인 원자의 형성을 멈추기에는 너무 낮아졌습니다. 그 이후(빅뱅 이후 약 380,000년), 광자는 에너지가 점점 더 낮아지는 데 매달려 있습니다. 그것들은 절대 영도보다 2.7°C 높은 온도에서 여전히 존재하며 우리는 그것들을 매우 정확하게 측정했습니다.

그것들은 빅뱅에 대한 추가 증거일 뿐만 아니라 전자와 광자가 어떻게 행동하는지 잘 알고 있기 때문에 우주 마이크로파 배경의 스펙트럼과 분포를 연구하는 것은 우주의 나이를 매우 엄격하게 제한합니다.

 

마지막으로 빅뱅이 있었다는 것을 알면 우주에서 다양한 물체를 만드는 데 얼마나 걸렸는지 알 수 있습니다. 가벼운 원소(수소, 헬륨 및 약간의 리튬)는 빅뱅 자체의 결과로 만들어지지만 더 무거운 원소는 원자로, 즉 별이 필요합니다.

물질이 중력 하에서 함께 모이기 때문에 형성되는 데 시간이 걸리고, 탄소, 규소, 철 및 나머지를 우주 전체에 연소, 폭발 및 분포시켜 새로운 별, 행성 및 물론 물리학자를 만드는 데 시간이 걸립니다.

 

우리 주변에서 보는 물체 중 일부는 매우 오래되었습니다. 특히 물체가 너무 멀리 떨어져 있어서 우리가 보는 빛이 수십억 년 전에 방출되었기 때문입니다. 이 모든 것은 우주가 확실히 아주 오래되었다는 것을 말하며, 우주 마이크로파 배경에서 추론된 보다 정확한 값과 일치하는 추정치를 제공합니다.