우주가 팽창하고 있다는 증거

우주가 팽창하고 있다는 사실은 여러 관측을 통해 알게 되었습니다. 주요 증거는 다음과 같습니다.

1929년, 천문학자 에드윈 허블은 멀리 있는 은하일수록 더 빠르게 멀어지고 있다는 것을 발견했습니다.

→ 은하들이 멀어지고 있다는 것은, 우주 자체가 커지고 있다는 의미입니다.

1965년, 펜지어스와 윌슨은 우주 어디를 보든 약한 전파가 균일하게 들려오는 것을 발견했습니다.

→ 이 발견은 빅뱅 이론(우주가 한 점에서 출발해 팽창했다는 이론)을 강하게 지지합니다.

우주에는 은하들이 아무렇게나 있는 것이 아니라, 거대한 거미줄처럼 퍼져 있는 구조를 보입니다.

→ 우주가 정적인 것이 아니라, 팽창하면서 구조를 만들어갔다는 것을 보여줍니다.

요약하면,
멀리 있는 은하들이 빨리 멀어지고 있고,
초기의 뜨거운 흔적이 우주 전체에 남아 있으며,
은하들이 팽창하며 퍼진 패턴을 보인다는 것들이
우주 팽창의 강력한 증거입니다.

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우주 팽창의 증거 - 더 깊은 설명

관측 방법: 별이나 은하에서 나오는 빛을 스펙트럼(빛의 색깔 분포)으로 분석합니다.
적색편이(Redshift): 빛이 우리 쪽으로 올 때보다, 반대방향(멀어질 때) 파장이 길어져 붉어집니다.
허블은 여러 은하를 관측해서 거리와 후퇴 속도를 비교했습니다.
- 결과는 "거리가 멀수록 빨리 멀어진다"는 선형 관계였습니다.
- 수식으로 표현하면:
  v = H₀ × d
  (v: 은하의 후퇴 속도, H₀: 허블 상수, d: 거리)
의미: 우주 전체가 풍선처럼 팽창하고 있다는 뜻입니다. 은하들은 자체적으로 움직이는 것이 아니라, 공간 자체가 늘어나면서 멀어지고 있습니다.

빅뱅 직후: 우주는 뜨겁고 밀도가 매우 높았습니다. 입자와 빛이 서로 막 부딪히던 상태였어요.
38만 년 후: 우주가 식으면서 입자들이 원자를 이루기 시작했고, 빛이 자유롭게 움직일 수 있게 됐습니다. 이때 방출된 빛이 지금도 존재하는데, 바로 CMB입니다.
현재 관측: 이 빛은 마이크로파 영역에 해당하며, 우주 전체에 거의 균일하게 퍼져 있습니다.
온도 불균일성: 미세한 온도 차이(10만 분의 1도 정도)가 있으며, 이 차이가 나중에 은하나 별처럼 구조를 만드는 씨앗이 되었습니다.

지금부터 간단한 그림도 같이 보여드릴게요.

[1] 우주 팽창 그림
(빨간 점: 은하, 화살표: 멀어지는 방향)

처음(초기 우주) -> 나중(팽창한 우주)

* * * * * * * * * *

(서로 가까움) (서로 멀어짐)

→ 시간이 지날수록 모든 은하가 서로 멀어지는 것을 보여줍니다.

우주 팽창 그림입니다. 빨간 점은 은하를 나타내며, 초기 우주일 때는 서로 가까웠고, 나중에 팽창한 우주에서는 서로 멀어진 모습을 보여줍니다.

[2] 적색편이 설명

지구 관측자 은하
👀 <--- 🔴 (적색으로 변한 빛)

→ 은하가 멀어지면 빛의 파장이 늘어나서 빨갛게 보입니다.

[3] 우주배경복사

처음: 뜨거운 플라즈마 --> 지금: 차가운 전파

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우주는 마치 풍선에 점을 찍고 불었을 때 점과 점이 멀어지는 것처럼,
공간 자체가 팽창하며 모든 은하들이 서로 멀어지고 있다는 것을,
빛의 적색편이, 우주배경복사, 은하 구조를 통해 알 수 있습니다.