우주의 상태에 대한 이론(정상 우주론)

우주의 상태에 대한 이론

정상우주론

우주는 어떤 상태일까요? 가만히 있는 것일까요 아니면 움직이고 있을까요? 우주가 대폭발로 인해 계속해서 팽창하고 있다는 것이 현재의 잠정적인 사실입니다. 그 대폭발은 바로 우주의 탄생과도 관련 있는 빅뱅입니다. 폭발로 인해 팽창하고 있기 때문에 우주에 있는 물질에 밀도는 점점 낮아지고 있습니다. 팝콘을 생각해 보세요. 팝콘이 터지기 전 옥수수 알갱이는 작고 단단합니다. 하지만 일단 옥수수가 터지게 되면 부풀어 오르면서 부피가 커지고 팝콘 안에 공기가 들어가 밀도는 낮아집니다. 우주 역시 점점 팽창하면서 물질들 사이의 거리가 점점 멀어지고 있는 것입니다. 그런데 일부 과학자들은 이렇게 물질의 밀도가 내려가는 만큼 우주에서 수소 원자 물질이 저절로 생겨나 우주 전체 밀도는 변하지 않는다고 주장했습니다. 이것을 정상우주론이라고 합니다. 정상우주론에서는 우주가 시작도 끝도 없이 항상 정해진 상태로 있다고 보았습니다. 또한 반물질과 중성자가 꾸준히 생성 되며 주기적인 전멸과 중성자 붕괴가 일어나며 감마선과 뜨거운 엑스선 가스가 우주 전역에 퍼져 있을 것이라고 생각했습니다. 정상 우주론은 1948년에 프레드 호일, 토마스 골드, 헤르만 본디 등의 과학자들에 의해서 생겨났습니다.

정상 우주론의 근거는 허블 상수라고 하는 우주 팽창 속도에 대한 시간 척도 문제도 포함됩니다. 허블이 근처 은하들을 관측했을 때 우주의 거리에 따라 팽창하는 속도가 증가하고 있다고 보았습니다. 이것은 우주가 훨씬 더 작은 부피에서 팽창했기 때문이라고 보았습니다. 허블 상수에 따르면 모든 물질이 약 20억 년 동안 팽창해 왔다고 합니다. 그런데 방사성 연대 측정은 다른 결과를 가리켰습니다. 과학자들은 달의 있는 암석 샘플에서 우라늄과 플루토늄의 퇴적물을 분석했습니다. 그 결과 달에서 가장 오래된 암석은 약 46년 정도 된 것으로 추정되었습니다 .이것은 구상 성단에 수소가 헬륨을 만들기 위해서는 100억 년 이상이 걸린다는 뜻이었습니다. 게다가 정상우주론대로라면 먼 우주에서는 어떠한 진화도 일어나기 힘듭니다. 퀘이사 또는 활동은하핵이라고 불리는 전파원이 우주 전체에 균일하게 있다고 보았기 때문입니다. 이는 허블 상수가 일정하게 유지된다는 것을 의미합니다.

정상 우주론을 지지하는 과학자들은 점점 줄어 들었습니다. 1950년대와 60년대에는 정상우주론을 지지하는 과학자들이 많았지만, 시간이 흐르고 정상우주론에 반하는 증거들이 나오기 시작했습니다. 대표적인 것은 우주복사배경의 발견입니다. 우주복사배경은 멀리 떨어진 은하에서는 발견되지만 우리와 가장 가까운 은하에서는 발견되지 않는 전파입니다. 또한 망원경의 발달하여 최신 관측 결과 우주의 팽창이 시간이 지나면서 일정하지 않은 것을 발견했습니다. 지금은 받아들여지지 않는 이론이지만, 정상우주론은 다른 우주론의 바탕이 되기도 했다는 점에서 의의가 있습니다. 빅뱅 이론과 비교되며 천문학이 발달하는데 긍정적인 영향을 주기도 했습니다.