우주는 왜 어두운가?
우리가 우주를 볼 때 우리는 우주가 어둠으로 가득 차 있음을 봅니다. 우리은하에만 있는 수십억 개의 별에도 불구하고 밤하늘은 대부분 어둡고 희미한 별은 희미한 빛만을 제공합니다. 우리은하의 모든 별과 그 너머의 모든 별의 결합된 빛이 우리 밤하늘을 밝힐 수 없는 이유는 무엇일까요? 다시 말해, 우주는 왜 그렇게 어두울까요?
올버스의 역설
우주가 왜 어두운지 묻는 것은 이상한 질문처럼 보일 수 있지만 우주의 어둠이 우주에 대한 우리의 이해에 심각한 문제를 제기했던 때가 있었습니다. 1920년대까지 우리 우주의 지배적 모델은 정적이고 영원하다는 것이었습니다. 그러나 일부 천문학자들은 우주가 정지하고 영원하다면 우주의 모든 별에서 나오는 빛이 지구에 도달하고 밤하늘이 균일하게 밝게 보일 것이라고 지적했습니다. 밤하늘은 우주의 모든 별들의 빛과 결합하여 태양처럼 밝을 것입니다. 이것은 1823년 독일 천문학자 하인리히 오브스의 이름을 따서 올버스의 역설로 알려지게 되었습니다. 역설의 이름은 올버스의 이름을 따서 명명되었지만 그는 우주의 영원한 모델에서 문제를 발견한 최초의 천문학자는 아닙니다. 많은 과학자들이 문제를 확인했기 때문에 우주가 수십 년 동안 어두웠다는 사실은 우리 우주에 대한 올바른 인간의 견해와 직접적으로 모순됩니다.
공간 확장
1920년대에 천문학자 에드윈 허블이 우주가 팽창하고 있다는 것을 발견했을 때, 우주에 대한 대부분의 정적이고 영원한 모델은 사라졌습니다. 우주는 더 이상 영원하고 불변하는 무(無)로 간주되지 않습니다. 그 대신 우주는 이제 유한하고 역동적인 것으로 이해됩니다. 에드윈 허블은 먼 은하의 적색편이를 관찰하여 우주의 팽창을 발견했습니다. 허블은 대부분의 은하가 적색편이라는 사실을 발견했습니다. 이는 은하가 놀라운 속도로 우리에게서 멀어지고 있음을 의미합니다. 즉, 빛이 늘어나거나 적색편이된다는 의미입니다. 먼 은하의 적색편이는 우주가 왜 그렇게 어두운지를 설명하는 한 가지 요인입니다. 빛이 적색편이되면 우리의 육안으로는 볼 수 없는 두 파장의 빛인 마이크로파 복사 또는 전파가 됩니다. 우리의 눈이 이 파장을 볼 수 있다면 밤하늘은 그보다 더 밝게 보일 것입니다.
빅뱅
먼 은하의 적색편이는 우주가 어두운 이유 중 하나지만 곧 또 다른 요인이 발견될 것입니다. 우주가 팽창하고 있다는 허블의 발견은 사람들로 하여금 단순히 우주를 역전시키면 언젠가는 모든 것이 끝날 것임을 깨닫게 했습니다. 따라서 우주에 포함된 모든 물질과 에너지는 한 점에서 비롯된 것입니다. 이 모델은 빅뱅으로 알려지게 되었고 이후 우주의 가장 초기 순간에 대한 가장 널리 받아들여진 모델이 되었습니다. 빅뱅은 약 138억 년 전에 발생했으며, 이는 엄청난 시간처럼 보이지만 무한한 것은 아닙니다. 우주는 유한한 시간 동안만 존재했기 때문에 별은 오랜 시간 동안만 빛을 발합니다. 어떤 별들은 너무 멀리 떨어져 있어 그들의 빛이 아직 우리에게 도달하지 못했습니다. 너무 멀리 떨어져서 볼 수 없기 때문에 우주는 어둡습니다.
