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현 시점에서 우리가 관측할 수 있는 가장 멀리서 온 빛은 138억 년 전에 출발한 빛이다. 그 빛이 우리에게 오기까지 138억 년 동안 공간은 계속해서 팽창하는 중이었으므로 현재 그 빛이 출발한 지점에서 지구까지의 거리는 138억 광년보다 훨씬 큰 465억 광년으로 계산된다. 이 때문에 "관측 가능한 우주"의 반경은 138억 광년으로 표기하기도 하고 465억 광년으로 표기하기도 하는데 138억 광년으로 표기하는 방식을 빛이 실제로 여행한 거리라 하여 '광행거리(light travel distance)라 하고, 465억 광년으로 표기하는 것은 '동행거리(comoving distance)라 한다. 우주배경복사는 빅뱅 이후 약 38만 년이 지나서 광자가 분리되며 시작되었으며 배경복사 빛의 위치가 465억 광년의 위치에 있을때, 빛 방출 시점 우주의 크기가 약 4,200만 광년으로 추산된다. 현재 관측된 우주의 나이가 138억 년 이기 때문에 광행거리 기준 138억 광년보다 먼 거리에 있었던 광자는 아직 지구에 도달하지 못했으므로 우리가 관측할 수 없다. 우주가 나이를 먹어감에 따라 이보다 더 먼 거리에서 출발한 광자들도 관측할 수 있게 되어 관측 가능한 우주의 넓이는 어느 정도 넓어질 수 있다. 그러나 우주의 팽창 속도 때문에 지구에서 너무 먼 거리에 떨어진 우주의 지점은 멀어지는 속도가 빛의 속도보다 빠른 경우가 있을 것이다. 이 경우에는 해당 지점에서 출발한 광자가 우주의 팽창 속도가 느려지지 않는 이상 아무리 오랜 시간이 지나도 지구에 도달할 수 없으므로 영원히 관측할 수 없다. 반대로도 지구에서 출발한 광자또한 영원히 그 지점에 도달할 수 없을 것이다. 게다가 암흑에너지로 인해 우주의 팽창 속도가 빨리지고 있는 것으로 관측되어 점점 더 많은 우주의 영역이 관측 불가능한 영역으로 사라지고 있다. 이 거리는(약 160억 광년)는 먼 미래에 인류가 도달할 수 있는 한계 거리로 여겨지고 있고 우주의 사건의 지평선(cosmic event horizon)이라고 부른다. 매우 넓어 보이지만 관측 가능한 우주 전체의 6%에 불과하고 나머지 94%는 우리에게 과거의 모습만 보여줄 뿐 절대 갈 수 없을 것이다. 한편 과거에 출발했던 빛까지 포함하여 먼 미래에 어느 시점에 지구에 도달할 가능성이 있는 사건의 최대 동행거리는 약 620억 광년이다. 즉 관측 가능한 우주의 최대 영역은 현재 관측 가능한 우주 크기의 약 1.3배까지 확장될 것으로 예상된다. 이 거리를 '미래 가시성 한계(future visibillity limit)'라고 한다. 즉 이 너머에 있는 우주의 영역은 인류가 영원히 관측이 불가능할 것이라는 것이다. 다만 우주의 팽창 때문에 실제 먼 미래 시기의 관측 가능한 우주의 물리적 크기는 훨씬 더 넓어질 것이다. | 현 시점에서 우리가 관측할 수 있는 가장 멀리서 온 빛은 138억 년 전에 출발한 빛이다. 그 빛이 우리에게 오기까지 138억 년 동안 공간은 계속해서 팽창하는 중이었으므로 현재 그 빛이 출발한 지점에서 지구까지의 거리는 138억 광년보다 훨씬 큰 465억 광년으로 계산된다. 이 때문에 "관측 가능한 우주"의 반경은 138억 광년으로 표기하기도 하고 465억 광년으로 표기하기도 하는데 138억 광년으로 표기하는 방식을 빛이 실제로 여행한 거리라 하여 '광행거리(light travel distance)라 하고, 465억 광년으로 표기하는 것은 '동행거리(comoving distance)라 한다. 우주배경복사는 빅뱅 이후 약 38만 년이 지나서 광자가 분리되며 시작되었으며 배경복사 빛의 위치가 465억 광년의 위치에 있을때, 빛 방출 시점 우주의 크기가 약 4,200만 광년으로 추산된다. 현재 관측된 우주의 나이가 138억 년 이기 때문에 광행거리 기준 138억 광년보다 먼 거리에 있었던 광자는 아직 지구에 도달하지 못했으므로 우리가 관측할 수 없다. 우주가 나이를 먹어감에 따라 이보다 더 먼 거리에서 출발한 광자들도 관측할 수 있게 되어 관측 가능한 우주의 넓이는 어느 정도 넓어질 수 있다. 그러나 우주의 팽창 속도 때문에 지구에서 너무 먼 거리에 떨어진 우주의 지점은 멀어지는 속도가 빛의 속도보다 빠른 경우가 있을 것이다. 이 경우에는 해당 지점에서 출발한 광자가 우주의 팽창 속도가 느려지지 않는 이상 아무리 오랜 시간이 지나도 지구에 도달할 수 없으므로 영원히 관측할 수 없다. 반대로도 지구에서 출발한 광자또한 영원히 그 지점에 도달할 수 없을 것이다. 게다가 암흑에너지로 인해 우주의 팽창 속도가 빨리지고 있는 것으로 관측되어 점점 더 많은 우주의 영역이 관측 불가능한 영역으로 사라지고 있다. 이 거리는(약 160억 광년)는 먼 미래에 인류가 도달할 수 있는 한계 거리로 여겨지고 있고 우주의 사건의 지평선(cosmic event horizon)이라고 부른다. 매우 넓어 보이지만 관측 가능한 우주 전체의 6%에 불과하고 나머지 94%는 우리에게 과거의 모습만 보여줄 뿐 절대 갈 수 없을 것이다. 한편 과거에 출발했던 빛까지 포함하여 먼 미래에 어느 시점에 지구에 도달할 가능성이 있는 사건의 최대 동행거리는 약 620억 광년이다. 즉 관측 가능한 우주의 최대 영역은 현재 관측 가능한 우주 크기의 약 1.3배까지 확장될 것으로 예상된다. 이 거리를 '미래 가시성 한계(future visibillity limit)'라고 한다. 즉 이 너머에 있는 우주의 영역은 인류가 영원히 관측이 불가능할 것이라는 것이다. 다만 우주의 팽창 때문에 실제 먼 미래 시기의 관측 가능한 우주의 물리적 크기는 훨씬 더 넓어질 것이다. | ||
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2021년 7월 17일 (토) 13:21 판
우주는 코스모스(Cosmos), 유니버스(Universe), 스페이스(Space), 인터스텔라(Interstellar), 갤럭시(Galaxy)라고도 불리며 각각의 의미는 약간씩 다르다. 먼저 사전적인 의미는 코스모스는 질서있는 시스템으로서의 우주를 말하는 것이고 유니버스는 물질/현상의 총칭으로서의 우주, 스페이스는 물질이 존재하고 현상이 일어나는 무한한 공간으로서의 우주, 인터스텔라는 항성 간의, 성간 이라는 의미이고 갤럭시는 우주의 은하계 공간을 말한다. 정리하면 스페이스는 인간이 갈 수 있는 공간을 의미하고 유니버스는 별과 은하로 채워진 거대한 우주를 포괄하는 개념이고 코스모스는 유니버스에 추가적으로 주관적 개념이 첨가되는것으로 종교적으로 접근하는 우주개념이 코스모스이다. 인터스텔라는 별과 별 사이의 공간을 의미하고 갤럭시는 단어 뜻 자체로 은하계를 의미한다. 개념의 범주로 따지면 스페이스<갤럭시<유니버스<코스모스 의 순서이다. 영어로 우주를 말할 때 보통 유니버스(Universe)라고 한다.
개요
현재 과학계에서는 우주가 빅뱅을 통해 탄생했다고 설명하는 빅뱅이론이 가장 유력하다. 현재 우주의 나이는 우주배경복사, 중력렌즈 등의 관측을 종합하여 계산하여 약 137억 8700만 년 정도라고 한다. 최근 조사에 의하면 우주의 나이가 120억 년대 일 수도 있다고 한다. 세상에서 가장 빠른 속도의 빛의 속도는 초속 299,792,458m/s로 정해져 있기 때문에, 전체 우주의 크기에 비해 관측 가능한 우주의 범위는 너무나 좁다. 빅뱅의 여파와 암흑에너지로 인해 우주 공간은 현재도 계속해서 팽창하고 있을 것이라고 추정한다. 팽창 속도는 거리에 비례해서 늘어나기 때문에 특정 거리 이상의 은하들은 빛보다 빠른 속도로 멀어지고 있다. 그렇기 때문에 현재까지의 이론에 따르면 우리는 이 너머에 있는 우주는 영원히 관측할 수도, 인류과 상호작용도 할 수 없다. 관측 가능하다는 말은 특정한 물체가 내는 각종 파장 등의 신호가 '원리상'현재 지구에 닿을 수 있다는 뜻이다. 즉 관측 가능한 우주의 범위는 관측지인 지구를 중심으로 구 모양을 이루게 된다. 우리가 현재의 관측 가능한 우주의 경계면에 사는 외계인의 입장에서도 역시 똑같은 크기로 관측 가능한 우주가 펼쳐져 있을 뿐이다. 사실 관측 가능한 우주 외부의 '전체 우주'의 크기에 대해서는 추정할 방법조차 없다. 우주의 크기가 유한한지, 무한한지조차 알 수 없으며 그저 '전체 우주'가 무한하거나, 구의 형태처럼 유한하고 끝이 없거나, 유한하고 끝이 있다면 우리가 상상할 수 없을 정도로 크다는 것이다.
우주의 크기
현 시점에서 우리가 관측할 수 있는 가장 멀리서 온 빛은 138억 년 전에 출발한 빛이다. 그 빛이 우리에게 오기까지 138억 년 동안 공간은 계속해서 팽창하는 중이었으므로 현재 그 빛이 출발한 지점에서 지구까지의 거리는 138억 광년보다 훨씬 큰 465억 광년으로 계산된다. 이 때문에 "관측 가능한 우주"의 반경은 138억 광년으로 표기하기도 하고 465억 광년으로 표기하기도 하는데 138억 광년으로 표기하는 방식을 빛이 실제로 여행한 거리라 하여 '광행거리(light travel distance)라 하고, 465억 광년으로 표기하는 것은 '동행거리(comoving distance)라 한다. 우주배경복사는 빅뱅 이후 약 38만 년이 지나서 광자가 분리되며 시작되었으며 배경복사 빛의 위치가 465억 광년의 위치에 있을때, 빛 방출 시점 우주의 크기가 약 4,200만 광년으로 추산된다. 현재 관측된 우주의 나이가 138억 년 이기 때문에 광행거리 기준 138억 광년보다 먼 거리에 있었던 광자는 아직 지구에 도달하지 못했으므로 우리가 관측할 수 없다. 우주가 나이를 먹어감에 따라 이보다 더 먼 거리에서 출발한 광자들도 관측할 수 있게 되어 관측 가능한 우주의 넓이는 어느 정도 넓어질 수 있다. 그러나 우주의 팽창 속도 때문에 지구에서 너무 먼 거리에 떨어진 우주의 지점은 멀어지는 속도가 빛의 속도보다 빠른 경우가 있을 것이다. 이 경우에는 해당 지점에서 출발한 광자가 우주의 팽창 속도가 느려지지 않는 이상 아무리 오랜 시간이 지나도 지구에 도달할 수 없으므로 영원히 관측할 수 없다. 반대로도 지구에서 출발한 광자또한 영원히 그 지점에 도달할 수 없을 것이다. 게다가 암흑에너지로 인해 우주의 팽창 속도가 빨리지고 있는 것으로 관측되어 점점 더 많은 우주의 영역이 관측 불가능한 영역으로 사라지고 있다. 이 거리는(약 160억 광년)는 먼 미래에 인류가 도달할 수 있는 한계 거리로 여겨지고 있고 우주의 사건의 지평선(cosmic event horizon)이라고 부른다. 매우 넓어 보이지만 관측 가능한 우주 전체의 6%에 불과하고 나머지 94%는 우리에게 과거의 모습만 보여줄 뿐 절대 갈 수 없을 것이다. 한편 과거에 출발했던 빛까지 포함하여 먼 미래에 어느 시점에 지구에 도달할 가능성이 있는 사건의 최대 동행거리는 약 620억 광년이다. 즉 관측 가능한 우주의 최대 영역은 현재 관측 가능한 우주 크기의 약 1.3배까지 확장될 것으로 예상된다. 이 거리를 '미래 가시성 한계(future visibillity limit)'라고 한다. 즉 이 너머에 있는 우주의 영역은 인류가 영원히 관측이 불가능할 것이라는 것이다. 다만 우주의 팽창 때문에 실제 먼 미래 시기의 관측 가능한 우주의 물리적 크기는 훨씬 더 넓어질 것이다.
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