"우주가 팽창 중" 이 진짜 뭐야
1920 년대에 Edwin Hubble 이 거의 모든 멀리 있는 은하가 우리한테서 멀어지고 있고, 멀수록 더 빠르게 후퇴하는 걸 알아챘어. 첫 본능이 — 지구가 폭발 중심에 있구나, 인데. 아니야. 공간 자체가 늘어나고 있어. 모든 은하가 다른 은하한테서 멀어지는 건 둘 사이 공간이 커지니까. 중심이 없어; 팽창이 어디나 동시에 일어나.
그걸 시간 거꾸로 돌리면 팽창이 수축해. 은하들이 모여. 결국 우주의 모든 물질과 에너지가 상상하지 못할 밀도와 온도 상태로 붕괴해. 첫 순간의 물리는 없는데, 10⁻³² 초 이후부턴 가져. 그 상태가 빅뱅 이야. ~138 억 년 전.
이게 뭐고 뭐가 아니야
- 이건 가장 잘 검증된 우주 기원 과학 이론, 거대한 증거 망으로 뒷받침.
- 이건 아니야 — 에너지/물질이 "전에" 어디서 왔는지의 설명 — "빅뱅 전" 이 현재 물리에서 잘 정의되지 않아. 시간 자체가 (어떤 쓸 만한 의미에서) 빅뱅에 시작.
- 이건 아니야 — 종교나 철학과 강제된 어떤 의미로도 호환되지 않는 게. 우주가 초기 뜨거운 농밀 상태에서 어떻게 진화했는지 묘사, 왜 어떤 게 존재하는지에 대한 형이상학 주장이 아니야.
증거의 세 기둥
- Hubble 적색편이. 모든 멀리 있는 은하의 빛이 빨강 쪽으로 shift — 우리와 그들 사이 공간이 팽창하면서 파장이 늘어나. 멀수록 더 적색편이. 팽창을 매핑.
- 우주 마이크로파 배경. 빅뱅 후 약 38 만 년 후, 우주가 충분히 식어 원자가 형성, 빛이 자유롭게 운행 가능. 그 옛 빛이 여전히 있고, 마이크로파 파장으로 적색편이, 모든 공간을 채워, 거의 정확히 2.7 켈빈 (~-270°C). CMB 가 1940 년대에 예측, 1965 년 우연히 검출, 이후 어이없는 정밀도로 매핑. 우주의 아기 사진이지.
- 원소 풍부도. 빅뱅 핵합성 예측 — ~75% 수소, ~24% 헬륨, 미량 리튬. 가장 원시적이고 멀리 있는 가스 구름에서 정확히 그게 관측. 무거운 원소는 나중에, 별에서 (counting 트랙 lesson 4).
우주가 어떻게 보여
관측 가능 우주가 대략 1000-2000 억 은하를 포함해. 각 은하가 1000 억에서 1 조 별을 포함하고. 각 별이 평균 행성 몇을 가지고. 숫자는 어이없고; 구조는 layered 야 (은하가 초은하단에 클러스터, 거대한 빈 공간으로 분리된 필라멘트와 벽 형성). 가장 깊은 사진들이 이 구조가 기기가 볼 수 있는 한 멀리까지 뻗어 있는 걸 보여줘 — 그리고 빛 속도 한계로 시야 너머 더 있다고 생각할 이유도 있어.
당신은 138 억 년 된, 팽창하는 우주의 emergent layer, 1000 억 은하를 포함하는. 수학에 따르면 우주가 그 크기인 건 그동안 팽창해서; 은하가 그렇게 클러스터되는 건 초기 우주의 살짝의 밀도 변동이 수십억 년 동안 자라서; 이전 세대 별 안에서 단조된 원자로 만들어졌고 (counting). 다 맞아 떨어져.