며칠 후면 시험이라 전공과목 내용 복습할겸 적어봤습니다.(그러나 오유를 끄고 공부하는게 더 좋겠지...)

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빅뱅이론이란, 우주가 최초의 한 점에서 시작되었다는 것입니다.

사실, 우주론 모델에는 여러 가지가 있으나 천문학자들은 조화 우주론을 가장 선호합니다.

그럴 수밖에 없는게, 조화 우주론의 정의가 "현재까지의 모든 관측사실을 설명할 수 있는 우주 모델"이기

때문이죠. 현재 조화 우주론에 해당되는 것은 암흑에너지와 인플레이션 이론이 고려된 빅뱅이론입니다.


빅뱅의 증거로는 세가지가 있는데,

첫번째는 허블의 법칙으로, 먼 거리에 있는 은하들은 서로 멀어지고 있다는 겁니다.

은하 자체의 중력이 있는데도 서로 멀어져 가고 있고, 멀어져 가는 속력이 거리에 비례한다면

우주 자체가 팽창한다고 보는 것이 가장 타당하다는 것이죠.(팽창하는 건포도 케잌을 생각해 보면 됩니다)

그런데 우주가 팽창하고 있다면 최초에는 한 점에서 시작하지 않았을까 하는 의문이 빅뱅이론의 시작입니다.

두번째는 우주배경복사(CMB)입니다.

펜지어스와 윌슨이 우연히 발견한 우주배경복사는 2.7K의 흑체가 내는 스펙트럼과 정확하게 일치하는 스펙트럼을

가지고 있는데, 모든 방향에서 수만분의 1의 차이만을 가지고 관측됩니다.(지금 TV를 켜고 안나오는 채널을

틀어보면 지지직거리는 영상이 나올텐데, 그 영상 중 3~10%정도는 CMB광자입니다)

CMB는 우주가 최초에는 아주 뜨겁고 밀도가 큰 상태였다는 것을 증명합니다. 왜냐하면 최초의 광자가 튀어나올

때의 스펙트럼(약 3000K흑체복사 스펙트럼)을 현재의 우주 나이를 고려해 적색편이를 결정하면 정확히 CMB관측사실과 일치하기 때문이죠.

CMB는 빅뱅의 증거 뿐만이 아니라 더 중요한 의미가 있습니다.

우선 CMB에는 수천, 수만분의 1정도의 미세한 온도차이가 있는데, 이것은 초기 우주의 물질 분포를 보여줍니다.

천문학자들이 우주 거대구조를 연구할 때 N-body Simulation이란 걸 돌리는데, 시뮬레이션의 초기값을 줄 수

있는 것도 다 CMB가 초기 우주의 밀도 분포를 알려주기 때문이죠.

또한, CMB에는 더 중요한 사실이 숨어 있는데, CMB는 우주가 편평하다는 것을 알려줍니다. 이 말이 무슨 뜻이냐 하면,

웜홀 이론을 들어보신 적이 있으신가요? 웜홀 이론에서는 우주 공간이 굽어져 있어서 그 굽은 사이를 웜홀로

지나가면 우주 여행 시간을 단축시킬 수 있다고 주장하죠. 그런데 우주 공간은 굽어져 있지 않고 편평하기

때문에 웜홀같은 것은 없다는 거죠.

이것을 알 수 있는 이유는 CMB의 fluctuation을 보면 fluctuation의 스케일이 정확히 1도이기 때문입니다.

만약 우주가 닫혀 있다면(positively curved), 삼각형의 내각의 합이 180도가 넘기 때문에 CMB fluctuation의 스케일은

1도보다 커지게 되고, 우주가 열려 있다면(negatively curved), 삼각형의 내각의 합은 180보다 작아져서 CMB

fluctuation의 스케일이 1도보다 작아지게 되기 때문이죠.(정확히 무슨소리를 하고 있는 건지는 저도 잘 모릅니다)

그래서 최소한 우주는 편평하거나 매우 그에 가까운 상태라고 볼 수 있겠죠.

세번째 증거는 초기 우주의 헬륨 농도입니다.

현재 우주에서 헬륨은 별의 수소 핵융합 과정에서 공급되고 있습니다. 그런데 초기 우주를 보면 분명

별과 은하가 충분히 탄생하기 전 시점일 때도 헬륨 농도는 25%나 됩니다.

이것은 초기 우주가 수소 핵융합을 일으킬 만큼 충분히 뜨거운 상태였다는 것을 증명하죠.

이상이 '뜨거운' 빅뱅 이론의 관측적 증거들입니다.



태클 환영합니다. 제가 잘못 알고 있는 거면 시험이 망하거든요(ㄷㄷ..)