우주가 어두운 이유, 검은 이유, 올베르스의 역설 포스팅

 

이번 글은 우리가 어렸을 때 한 번쯤은 생각해 봤을 문제, 바로 우주가 어두운 이유에 대한 내용을 포스팅으로 준비해 보았습니다.

 

우주가 어두운 이유, 검은 이유, 올베르스의 역설

 

우주는 무한하고 별들이 가득 차 있습니다. 그리고 태양도 존재하지요. 태양은 우리에게 밝음을 선물해 줍니다. 그렇다면 수많은 별들과 태양이 있는 우주는 도대체 왜 어두운 것일까요? 이 질문에 대합 답은 '올베르스의 역설'에서 찾을 수 있습니다.

 

 

올베르스의 역설이란?

 

올베르스의 역설은 1823년 독일의 천문학자 하인리히 올베르스에 의해서 제기되었습니다. 이 역설은 우주가 무한하고 별들이 고르게 분포되어 있다면, 밤하늘은 별빛으로 가득 차 있어야 하지만 , 실제로는 그렇지 않고 어둡다는 것을 지적합니다. 이 역설은 두 가지 주요  요소로 설명될 수 있습니다.

 

우주의 나이

 

우리 우주의 나이는 약 138억 년입니다. 빛은 이동하는 데 시간이 걸리므로 , 138억 광년 떨어져 있는 물체만 관찰할 수 있습니다. 우주는 크기가 무난하기 때문에 많은 별과 은하는 단순히 빛이 아직 우리에게 도달하지 않았기 때문에 우리에게 보이지 않습니다.

 

 

우주의 팽창

 

1929년에 에드윈 허블이 우주의 팽창을 발견했습니다. 멀리 있는 별과 은하에서 오는 빛이 우리에게서 빠르게 멀어지면서 "늘어나는 것"으로 보았습니다. 이 현상을 "적색 이동"이;라고 합니다.

 

빛이 파장을 증가시키고 전자기 스펙트럼의 적색 쪽으로 이동할 때 발생니다. 아주 먼 물체에서 오는 빛의 파장은 너무 늘어나 적외선이 되며, 인간의 눈은 적외선을 볼 수 없으므로 아주 먼 별과 은하계는 우리에게 보이지 않습니다. 이 두 가지 요소로 인해서 밤하늘의 별 사이에 빈 공간이 보이며, 사람의 눈에는 밤하늘이 어둡게 보입니다.

 

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적색이동이란?

 

적색 이동 또는 적색 편이는 천체에서 나오는 빛의 파장이 늘어나는 현상을 말합니다. 이 현상은 전자기파의 가시광선 영역에서 파장이 길수록 (즉, 진동수가 작을수록) 붉게 보이기 때문에, 천체의 스펙트럼이 붉은색 쪽으로 치우친다는 의미에서 '적색 편이'라고 불립니다.

 

적색 이동은 여러 원인에 의해 일어나느데, 가장 대표적인 것은 도플러 효과에 의한 것입니다. 예를 들어, 사이렌을 울리는 소바창가 관측자에게 다가올 때는, 사이렌의 음높이가 높게 들리지만, 옆을 지나쳐서 멀어져 갈 때는 반대로 소리가 낮게 들리는 것을 느낄 수 있습니다. 이처럼 빛을 내는 천체가 관측자로부터 멀어지는 경우, 빛의 파장이 길어지게 됩니다.

 

또한, 우주론적 적색 이동은 공간의 팽창 자체 때문에 빛의 파장이 길어지는 현상을 말하므로, 지구에서 수 백만 - 수십억 광년만큼 아주 멀리 떨어져 잇는 천체들로부터 관측됩니다.

 

마지막으로 중력 적색 이동 현상은 일반 상대론적 효과로서, 빛이 강한 중력장에서 빠져나오면서 에너지를 잃기 때문에 파장이 길어지는 현상입니다. 적색 이동의 반대 현상으로는 청색 이동이 있습니다. 이는 빛을 내는 물체가 관측자에게 가까워지거나, 빛이 중력장 안으로 들어갈 때 발생합니다.

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우리가 밤하늘을 보면 별들이 가득 차 있어야 할 것 같지만, 실제로는 어둡게 보입니다. 이는 우주의 무한함과 팽창, 그리고 빛의 이동 속도 등 여러 요소들이 복합적으로 작용하기 때문입니다. 이러한 현상을 이해하면 우리는 우주의 광대함과 복잡성을 더욱 깊이 이해할 수 있습니다. 물론, 우주의 대한 호기심도 그만큼 깊어지게 될 것입니다.

 

 

 

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