빅뱅우주론과 우주 배경 복사

빅뱅우주론이 사실이라면 빅뱅 직후 초기 우주는 굉장히 초고온 초고밀도의 상황이어야 했습니다.

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하지만 이렇게 초고온의 상태에서는 '원자핵'과 '전자'가 결합할 수 없습니다(입자가 큰 에너지를 갖고 날뛰고 있음). 그래서 전자는 원자핵과 결합하지 못한 전자는 자기 마음대로 떠돌아다니죠.

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문제는 이렇게 날뛰고 있는 자유전자들에 의해서 '빛'이 직진하지 못하고 산란한 합니다. 빛이 전자의 방해(전자와 빛 사이의 산란현상)로 똑바로 나아가지 못하니 우주가 '불투명' 할 수밖에 없죠.(불투명한 우주)

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그러던 중 빅뱅 후 약 38만 년이 지나 우주의 온도가 3000K까지 충분히 식었을 때 드디어 원자핵과 전자가 결합할 수 있을 정도가 됩니다.

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그 과정에 의해서 원자핵과 자유전자가 결합하여 '중성원자'가 만들어지자 더 이상 전자의 방해를 받지 않고 빛이 자유롭게 직진해서 나아갈 수 있게 되었고 이로써 물질과 복사가 분리되면서 '투명한 우주'가 됩니다.

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이 때가 바로, 빅뱅 후 38년 뒤. 3000K일 때 우주가 투명해 지면서 방출된 복사가 바로 '우주 배경 복사'입니다. 빅뱅 우주론을 주장했던 가모프를 비롯한 학자들은 이런 '우주 배경 복사'의 존재를 예견하고 그 온도를 3~5K정도라고 계산해 냅니다.

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그리고 이론적으로 예측되어진 온도와 비슷한 우주배경복사가 관측이 실제로 이뤄지게 되는데요? 1964년에 펜지어스와 윌슨에 의해서 우주 전반에서 관측되는 2.7K정도의 우주배경복사가 실제로 관측이 되어 지면서 빅뱅우주론에 힘을 실어줍니다.

우주배경복사가 어디서나 일정하게 관측되는것은 아실겁니다

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쉽게 우주가 작은점에서 크게 폭발한게 아니라면 그 우주배경복사는 일정하게 관측될 필요가 없는거죠

예를들어 목욕탕 문을 열고 나오면 수증기가 밖으로 탈출하면서 일정해지는것과 같은원리..입니다

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대단한 과학지식을 빼고 설명하면 이정도로도 설명이 가능합니다

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아인슈타인의 일반 상대성이론의 기본식인 장방정식을 풀면 우주가 팽창한다는 풀이가 나오고

허블이 발견한 허블 법칙에 의하면 우주가 팽창하는 것이 분명한 것처럼 보이는데

허블 법칙에서 예언하는 우주의 나이가 들쭉 날쭉해서 확신을 하지 못하고 몇 십년이 지나갔지요.

그동안 학자들이 만일 빅뱅 이론이 옳다면 빅뱅과 함께 출현한 에너지가 우주 전 공간에 고르게 분포되어 있어야 한다고 이론적으로 예언을 해 놓았습니다. 그리고 그 에너지는 우주가 팽창하는 것을 고려하면 온도가 3K 정도의 흑체 복사파 (마이크로파) 형태로 존재해야 한다는 것까지 예언해 놓았지요.

그런데 그런 것을 알지 못하던 미국 벨 연구소의 펜지어스와 윌슨 두 사람이 우연히 우주 배경복사를 발견하게 됩니다. 그리고 빅뱅이론을 전공한 딕케라는 과학자가 그 소식을 듣고 두 사람이 발견한 것이 이미 예언된 우주 배경복사와 일치한다는 것을 확인하였지요.

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이런 이야기에 대해 더 자세히 알려면 다음 강의를 참고하세요.

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https://blog.naver.com/dcha/222156778984

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