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힘차게 달려라 물리열차 999 [943544] · MS 2019 (수정됨) · 쪽지

2020-05-08 14:21:27
조회수 3,433

[천체특강 1]Q&A

게시글 주소: https://dev.orbi.kr/00029960375

지1 천체 단원을 공부하시면서 천체 단원에 나오는 식이나 개념이 헷갈렸거나, 이 개념이 도대체 왜 이러냐!! 싶은 걸 질문 받아서 정리하는 곳입니다. 교육과정 내 지구과학에서 나오는 천체 부분이 극히 일부분인 만큼 부분적으로는 전공자의 시각이 들어갈 수 있고, 이로 인해 우주덕분들이 보기도 좋겠네요.


첫 번째 시간 시작합니다.




Q1)급팽창 이론이 해결한 문제 중 하나로 우주의 평탄성 문제가 왜 들어가 있는가?


A1) 이 때 물질이 생성되면서 생긴 초기 우주의 밀도는 우주론 방정식을 풀어서 나온 임계 밀도(우주가 팽창하느냐, 수축하느냐를 결정짓는 밀도입니다)와 차이가 납니다. 분명히 이론 상으로는 우주가 휘어진 정도(이걸 곡률이라고 하죠)에 따라 부호가 달라지지만, 멀리 있는 천체를 관측해보니까 그게 0으로 나와서 거의 휘어지지 않았다는 얘기가 됩니다. 이게 왜 그럴까라는 의문을 제기하면서 급팽창 이론이 이 의문을 해결했죠. 여기서는 한 가지 예를 들어보겠습니다. 우리가 헬스장에서 쓰는 큰 공 위에 서 있으면 이 공이 휘어져 있다고 느끼고 제대로 서 있지 못합니다. 하지만 같은 공 모양인 지구 위에서는 평평하도고 생각하고 휘어져 있음을 겉보기에는 느끼지 못 합니다. 즉 팽창을 하면 관측하기에 우주가 평평하게 보이는 것이고 곡률이 0이 되는 것이죠. 그렇기에 우주가 휘어져 있더라도 급팽창을 해서 엄청나게 커졌기에 위에서 말한 지구와 공의 예시처럼 평탄성 문제를 해결할 수 있었다고 얘기할 수 있습니다.



Q2)대폭발우주론으로는 우주의 곡률이 0이라는 사실을 설명하지 못 했는가?


A2)빅 뱅 우주론에서 제시된 방정식을 풀어보면 우주의 곡률은 크게 세 가지가 나옵니다. 양의 곡률(바깥쪽으로 휘어진 모양), 0의 곡률(평평한 상태), 음의 곡률(안쪽으로 휘어진 모양)이 되죠. 하지만 관측을 해 보니까 곡률이 0이 나왔지만, 정상적으로 팽창하는 대폭발우주론에 대한 방정식을 풀었을 때 곡률이 0이 된다고 이론적으로 단정짓기 어려웠습니다.



Q3)대폭발우주론에서 우주의 밀도가 임계 밀도와 같았다면 문제가 되지 않지 않나?


A3)처음 대폭발우주론이 제시되었을 때는 모델이 정상적인 팽창 모델이었습니다만 우주가 팽창하면서 밀도가 계속 줄어들고 있습니다. 하지만 우주가 팽창하면서 예측되는 임계 밀도와 실제로 계산한 우주의 밀도가 다르게 나왔습니다. 이게 우주 가속 팽창의 근거가 될 수 있겠네요. 기존 모형에서 예측한 우주의 크기와 관측한 우주의 크기 변화가 너무 다르게 나왔습니다.



사실 우주론은 지금도 세계 곳곳의 물리학자와 천문학자들이 연구하고 있기에 어려운 부분이 많습니다. 충분히 답변이 되었기를 바라며 좀 더 궁금한 것은 댓글로 질문 달아주세요!!


그리고 지구과학1 천체에 관해 좀 더 알고 싶은 점, 어려운 부분, 헷갈리는 부분은 댓글을 달아두시면 다음 [천체특강] 자료로 활용할 수 있기에 많은 질문 부탁드립니다.


다시 한 번 더 금테 감사해요.

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