여기가 과학 게시판도 아닌데 우주 나이 이야기가 나와서...
누구나 다 아는 이야기 이지만 막연하게 아는 사람이 많은거 같아 몇자 적어 봅니다.
군데 군데 틀리더라도 교정해서 보시고.. 일단 중고등학생 과학 가르칠 때 너무 어렵게 가르칩니다. 저는 물리학 혹은 천문학전공자는 아닙니다. 그래서 오류가 있더라도 그냥 대충의 개념은 될듯하네요..
*일단 도플러 효과를 봅시다
우리가 일정거리에 있는 사람에게 소리를 지르는데 서로 달려오면서 지르는 소리랑 서로 멀어지면서 지르는 소리는 다르게 들릴겁니다. 이론이 아니라도 일상 생활에서 느껴본것이죠.
이론적으로 보자면
왜 다르게 들리냐 하면 소리 지르는 사람이 낸 주파수가 전파되어 들리는 가만히 있다면 그주파수 그대로 인데 멀어지면서 들어오는 주파수는 길어지고 가까워지면 들리는 주파수가 짧아 집니다. 즉 1초간격으로 소리를 질렀는데 멀어지면 늘어지게 가까워지면 1초 이하 간격으로 소리가 들리는 것이죠.
그런데 빛도 그런 현상이 있습니다.
멀어지면서 보는 빛이 적색으로 편이가 일어납니다.
** 그럼 이제 적색편이를 알아야 합니다.
몇 개의 은하에서 들어오는 빛을 스펙트럼에 투과해서 보았습니다.
(설명을 돕기 위해 인터넷 아무 그림이나 땡겨 왔습니다.)
위에서부터 은하 abc라 하면 중간 흡수선(검은줄)을 보면 같은 주파수 인데 현저히 붉은색 계통으로 쏠려 있음을 알수 있습니다. 이게 적색편이입니다.
그런데.. 멀리 있는 별일수록 적색편이가 심했습니다. 이말은 멀리 있는 별일수록 더 빨리 멀어진다는 말이죠... 멀리 있다고 편이가 일어나는게 아니고 서로 멀어지고 있어서 편이가 일어나는 겁니다. 가까워지면 나타나는 현상을 청색 편이라 하죠
*** 자 이제 우리는 관측으로 알아낸 것이.. 멀리 있는 별 빛일수록 적색면이가 일어나더라.. 그리고 관측을 하니.. 서로 멀어지고 있더라.. 그럼 시간을 역행시키면 한점으로 모이게 됩니다. 빅뱅을 고려할 수밖에 없었겠죠..
이제 우주의 나이를 고려하는데... 최소한 한점에 모여있던 시점부터의 나이 그때부터 우주의 나이라 생각하는 거죠... (폭팔전부터 고려된게 아닙니다. 고려대상도 아닐뿐더러)
**** 그런데 허블이란 사람이 멀어지는 것도 비율이 있을거다.. 더 먼별은 더빨리 멀어지고 있고 가까운 별은 천천히 멀어지니.. 비율이 있을 거다. 해서 관측을 통해 멀어지는 속도와 거리 상관 관계를 공식으로 만드는데.. 이것이 허블의 법칙이고 여기 상수가 허블 상수입니다.
즉, 관측을 수식화 한겁니다.
멀어지는 속도(후퇴속도) = 허블상수(멀어지는 비율) * 거리 (은하간 거리)
허블상수는 이제 관측으로 구할수 있습니다. 거리 구하고 후퇴속도 구하면 되죠.. 이제 관측을 했죠. 속도와 거리를 구하기 위해서.. 그래서 나온 상수가 77㎞/s/Mpc입니다. 관측하면서 이 상수는 조금씩 변해 왔는데.. 관측 능력이 좋아지면서 정확도가 높아진겁니다.
77㎞/s/Mpc 의 의미는 메가(10^6)파섹(3.26광년) 거리에서 초당 77키로씩 멀어진다는 겁니다.
자 이제 상수를 구했습니다.
****** 그런데 여기서 말하려는 나이..
“멀어진 시간 = 우주의나이 = 거리(은하간 거리) / 멀어지는 속도(후퇴속도) = 허블상수의 역수”
그래서 나온 숫자가 기억이 안나는데 130억년인가 나올겁니다. 여기 다시 가까운곳에 만유인력으로 멀어지는 비율이 낮아 지는 것 까지 적용하면 137억년 정도 나온다는 것인데..
상수가 바뀌면 또 바뀌겠죠.. 아무튼 그래서 이것 저것 어림잡아 140, 150 이야기를 하는 겁니다.
20조만년이니 뭐니... 위에 이론도 언제가 틀렸다 할지 모릅니다. 그러나 현재로선 논리적이죠.
논리적인 설명이 뒷받침 되어야 이론이나 새로운 가설이라 하겠습니다.