[영상] 우주의 탄생을 설명한 빅뱅이론에 치명적인 결점이 있었다?

2017.01.27 10:30

지금으로부터 90년 전인 1927년, 벨기에의 천문학자 조르주 르메트르는 ‘팽창하는 우주’를 처음으로 주장했습니다. 물질과 에너지가 무한히 작은 점에 갇혀 있다가, 138억 년 전 거대한 폭발을 통해 팽창했다는 ‘빅뱅이론’의 시초였죠.

 

성공한 듯했던 빅뱅이론은 1970년대 세 가지 치명적인 결점을 드러냈습니다. 한 예로 뜨거운 초기 우주가 식을 때 극이 하나뿐인 자석 입자가 생겼는데, 이것을 현재 우주에서는 발견할 수 없었습니다.

 

이때 해결사로 등장한 것이 바로 ‘급팽창 이론’입니다. 초기 우주가 아주 짧은 시간 동안 급격하게 커졌다는 급팽창 이론만 있으면 빅뱅이론의 세 가지 문제를 한 번에 설명할 수 있었거든요. 그것이 어떻게 가능했냐고요? 모션그래픽 영상으로 준비했습니다.

 

 

 


1927년 벨기에의 천문학자 조르주 르메트르는 우주가 점점 커지고 있다는 ‘팽창우주론’을 주장했습니다.

 

시간을 거꾸로 돌리면, 우주가 작은 점에서 시작했다는 뜻이었죠. 우주의 탄생을 설명하는 빅뱅이론의 시초입니다.

 

빅뱅이론에 따르면, 138억 년 전 모든 물질과 에너지는 무한히 작은 점에 갇혀 있었습니다. 거대한 폭발을 통해 팽창하면서 지금의 우주를 형성했죠.

 

성공한 듯 했던 빅뱅이론은 1970년대 세 가지 치명적인 결점을 드러냈습니다.

 

뜨거운 초기 우주가 식으면서 극이 하나뿐인 자석 입자가 생겼습니다. 그러나 현재 우주에서 발견하지 못했죠.

 

우주가 너무 빨리 팽창해 찢어지거나 수축해 사라지지 않으려면 한치의 오차도 없이 정확한 밀도로 태어났어야 한다는 문제도 제기됐습니다.

 

이뿐만이 아닙니다. 1965년 미국 벨연구소 과학자들이 우주 초기의 빛, 즉 우주배경복사를 관측했는데요. 이상하게도 모든 지점의 온도가 정확히 2.7K으로 같았습니다. 심지어 빛의 속도로도 갈 수 없는 먼 양 끝 지점의 온도도 같았죠.

 

만약 초기 우주가 서서히 커진 게 아니라 아주 짧은 시간 동안 급격하게 커졌다면 이 세 가지 문제를 해결할 수 있었습니다. 바로 미국의 물리학자 앨런 구스가 1980년에 제안한 급팽창 이론입니다.

 

급팽창으로 원시입자가 멀리 퍼져 희석돼 버렸고, 서로 다른 두 입자들이 급팽창 동안 상호작용하게 되면서 온도가 같아졌던 겁니다.

 

급팽창 이론은 간접적으로 증명됐습니다. 우주배경복사에 아주 미세한 무늬가 있을 거라고 예측했는데, 위성 관측 결과 사실로 확인된 겁니다.

 

관측으로 검증할 수 있는 급팽창 이론 덕에 빅뱅우주론은 한층 더 정밀한 이론으로 발전할 수 있었습니다.

 

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