*@:.. 볼꺼냐 말꺼냐, (( 대폭발 (Big Bang) )) --^^-- [우주의 탄생 1] > 행 성

1842년에 오스트리아의 물리학자인 크리스티안 도플러(Christian Doppler)는 빛, 소리, 물결 등 파의 형태로 전파되는 것은 파원(波源)이 관측자에 대하여 상대적으로 멀어지거나 가까워질 때 파장이 변한다는 것을 지적하였다. 즉 소리를 내는 음원과 관측자의 상대적 운동에 따라 음파의 진동수가 다르게 관측된다는 것이다. 되는 현상을 말합니다.

파원이 다가오는 경우 주파수가 높아지는 것을 느낄 수 있다. 이것을 ‘도플러 효과’라고 한다. 예컨대 기차가 관측자 쪽으로 다가올 때는 기적 소리가 높게 들리다가 관측자를 지나친 직후에는 갑자기 낮게 들리는 것이 도플러 효과를 보여주는 대표적인 예이다.

빛 또한 음파와 마찬가지인 파장이므로 이와 똑같은 현상이 일어난다. 빛의 경우 광원이 관측자로부터 멀어지면 둘 사이의 거리가 넓어지기 때문에 그 사이에 있는 파장의 길이가 늘어나서 붉게 보이고 그 반대는 거리가 짧아지기 때문에 파장의 길이가 압축되어 청색으로 보인다.

이것을 이용하면 적색이동의 정도로부터 성운이 지구로부터 멀어져 가는 속도를 산출할 수 있다. 1912년에 미국의 멜빈 슬라이퍼(V. Melvin Slipher)는 멀리 떨어진 곳의 성운의 스펙트럼을 측정하다 스펙트럼이 적색 쪽으로 쏠리고 있는 것을 발견했다. 적색이동이라고 하는 이 현상은 성운이 지구로부터 멀어져 가고 있기 때문에 생기는 도플러 효과 때문이다. 1929년 미국의 천문학자 에드윈 허블(Edwin Powell Hubble)은 수십 개 성운의 스펙트럼을 관측한 결과 먼 성운일수록 적색 이동이 더 크다는 것, 즉 지구로부터 빠르게 멀어지고 있다는 것을 발견했다. 이것은 우주가 팽창하고 있다는 것을 의미한다.

우주가 팽창하고 있다는 것은 과거에는 우주가 현재보다 작았다는 것을 의미한다. 즉 우리의 우주에는 분명히 ‘시초’가 있었다는 것이다. 여기에서 조지 가모프(George Gamow)는 빅뱅 이론을 끌어낸다. 즉 우주가 백 수십 억 년 전에 큰 폭발을 일으켜 팽창해 나가는 과정 속에 우리가 존재한다는 것이다.
빅뱅 이론의 방정식은 생성의 ‘순간’ 이후 10-43초 후에만 의미가 있다. ‘플랑크 시간’이라고 불리는 이 시간 전에는 우리가 갖고 있는 물리 법칙들이 의미가 없다. 플랑크 시간 직후의 우주에는 자연의 네 종류의 힘인 중력, 전자기력, 약한 핵력(약력), 강한 핵력(강력)이 하나로 통합되어 있었으나, 이때 이후 네 힘들은 분리된 존재가 된다.

빅뱅 모형에 따르면 우주는 10-36초 이내에 원자 크기보다 훨씬 작은 크기에서 테니스 공 크기의 물체로 팽창했다. 우주의 나이가 10-12초였을 때 우주의 직경은 수 미터까지 팽창했다. 팽창률의 정도는 10-9초 후에야 그 크기로부터 알 수 있다. 이때에 우주의 크기는 거의 지구의 25만 배로 우리의 태양계만한 크기다.
우주의 나이가 1초였을 때 우주의 온도가 100억 도 정도로 식었고 이때 새로운 입자들이 나타나기 시작했다. 이들 입자는 뉴트리노(중성미자)와 양성자와 중성자였다. 다시 1분 30초가 지나자 이번에는 양성자와 중성자들이 결합하여 원자핵을 만들기 시작했다. 3분 후에는 우주의 온도가 10억 도로 떨어졌으며 우주의 나이가 100만 년이 되었을 때, 그 온도는 3천 도로 떨어졌다. 이후 팽창하는 우주 속에서 은하가 탄생했고, 별이 태어났으며, 우리의 태양계가 형성되었다.

우주의 나이가 1백만 년이 되어서야 비로소 원자가 형성되기 시작했다. 그 이전에 아원자 입자들은 복사 광자들과 계속해서 충돌하고 있었으며 50만 년 이후부터 1백만 년까지의 사이에 광자들은 우주 도처로 움직이기 시작한 것이다.

(사진 = 조지 가모프 )

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