영원의 벼랑 끝
코스모스 Ch10. 해설
오늘날 우리는 약 138억년이 된 우주에 살고 있습니다. 우주의 시작은 어디였을까요? 그리고 우주의 끝은 어디일까요?
이번 챕터에서는 우주라는 공간 자체에 대해 알아보도록 해요!
우주의 역사: 탄생부터 현대 우주까지
(p.482-489)
가장 최초의 우주는 Big Bang이라는 팽창으로 시작되었습니다.
한국어로 하면 ‘대폭발’이라고 할 수 있는데요, 이름처럼 폭발이 있었던 것은 아닙니다.
풍선을 처음 불기 시작하면, 첫 한 숨에는 슈우욱-하고 풍선이 굉장히 빠른 속도로 팽창합니다. 그리고 그 이후부터는 상대적으로 천천히 커지기 시작하죠.
이렇게 첫 순간에 빠르게 커지는 현상을 Big Bang이라고 부릅니다.
아이러니하게도, 빅뱅이론(=대폭발 우주론)의 이름은 이 이론을 반대했던 학자가 비꼬듯이 놀린 것에서 유래했습니다.
우주의 팽창
우주가 팽창하고 있다는 증거를 여러 곳에서 찾을 수 있지만, 그 중에 대표적인 것은 바로 우주배경복사입니다.
우주배경복사는 이름 그대로, 우주의 전 공간(배경)에서 나오는 빛을 의미합니다.
이 빛이 사방에서 우리에게 도달하는 정도가 매우 균일하기 때문에, 현재의 우주가 하나의 점으로부터 출발했다는 가설을 세울 수 있습니다.
우주배경복사를 온도로 치환하여 세계지도처럼 나타낸 것이 위의 그림인데요, 붉은 색과 푸른 색 부분의 온도 차이는 0.000001도 정도밖에 나지 않는답니다.
우주의 죽음
(p.517-522)
우리 우주가 영원무궁 팽창하는 우주인지, 아니면 팽창과 수축을 주기적으로 반복하는 우주인지 누구나 확인하고 싶을 것이다. 구별할 수 있는 방법이 있다. 우주 물질의 재고를 조사하는 것이 그 한 가지 방법이다. 그리고 다른 하나는 코스모스의 끝, 영원의 벼랑 끝까지 가보는 것이다.
-p.520, 코스모스(칼 세이건)
과거부터 현재까지 빠른 속도로 팽창을 하고 있는 우주, 그렇다면 이 팽창은 앞으로 계속 유지될까요?
우주의 팽창이 유지될 지 여부에 따라, 천문학자들은 우주의 미래를 세 가지로 분류했습니다.
빅크런치 : 우주가 팽창하다가 어느 순간부터 다시 수축
무한팽창 : 우주가 영원히 팽창
빅립 : 우주가 팽창하는 속도가 점점 빨라지며 터지듯이 찢어짐
은하의 진화
은하는 어떻게 탄생하는 걸까요?
우선 은하를 만드는 중요한 재료인 별, 가스, 그리고 암흑물질이 필요합니다.
은하가 형성될 때는 암흑물질이 먼저 모여 거대한 중력을 형성합니다.
그럼 거기에 별과 가스가 중력에 이끌리며 유입이 되죠.
결과적으로 수많은 별이 모여 하나의 중력을 형성하게 되면? 은하가 완성됩니다!
출처 : https://www.irynabutsky.me/nihao아래 링크에서는 은하가 형성되고 진화하는 시뮬레이션을 직접 해볼 수 있답니다!
은하 병합
수많은 차가 오가는 도로에서 가끔 교통사고가 일어나는 것처럼, 은하들도 서로의 중력에 이끌려 가까워지다가 충돌하기도 합니다.
그 과정에서 은하가 하나로 합쳐지게 되는데요, 이 과정을 은하 병합(Galaxy Merger)이라고 합니다.
은하끼리 충돌하면 큰일이 나는 게 아닌가 할 수 있지만, 은하끼리 충돌한다 해도 별끼리 충돌한다는 소리는 아닙니다. 실제로 별과 별끼리는 상당한 거리를 두고 있습니다. 은하를 중심으로 공전하는 별들의 공전 궤도가 뒤틀리거나 아예 은하 밖으로 튕겨져 나가기는 하겠지만 별끼리 충돌할 가능성은 매우 낮습니다.
우리 은하도 현재 가장 가까운 은하인 안드로메다 은하와 병합의 과정을 겪고 있습니다. 하지만 걱정마세요! 그 때까지 우리가 살아있지는 않을 테니까요! �
퀘이사(Quasar, QSO)
(p.493-497)
(퀘이사의) 원래 광도를 환산해 보면 초신성 1,000개가 동시에 폭발할 때 예상되는 밝기의 수준이다…. (중략)… 퀘이사의 에너지원이 무엇이든 간에 적어도 한 가지는 확실하다. 즉, 전대미문의 거대한 파괴가 퀘이사 내부에서 진행 중이라는 사실 말이다.
-p. 494-496, 코스모스(칼 세이건)
퀘이사는 아주 먼 우주에서 별처럼 한 점에서 빛을 발하는 천체입니다. 그러나 그 밝기는 초신성 1,000개가 폭발할 때 예상되는 수준의 밝기죠.
퀘이사의 정체는 바로 은하입니다. 그 중에서도, 중심에 있는 블랙홀이 활발하게 활동을 하며, 주변 물질과 상호작용하는 은하입니다.
모든 은하의 중심에는 블랙홀이 존재하는데요, 그 중에서도 거대한 질량을 가지며 은하의 위-아래 방향으로 거대한 에너지를 방출하는 것이 바로 퀘이사들입니다.
이러 저러한 사정이 있지만, 현재는 활동성은하핵(Active Galactic Nuclei, AGN)이라고 부릅니다.
마무리하며…
이번 챕터에서도 정말!! 하고 싶은 말이 많았지만, 코스모스 책 읽는 게 우리의 메인 목표이기 때문에 참았습니다 ㅠㅠ
은하나 블랙홀은 현대 우주론에서 가장 중요하게 다루고 있는 부분 중 하나입니다.
조금 더 관심이 있으신 분들은 최근 JWST가 관측하며 내놓는 결과들을 함께 참고하시면 좋을 거 같아요 �
그럼 다음에 또 만나요~ �