1.3 허블 법칙과 우주팽창

3. 허블 법칙과 우주의 팽창

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학습목표

1. 허블법칙을 알고 그 의미를 설명할 수 있다.

2. 허블법칙을 이용하여 우주의 나이를 구하는 방법을 설명할 수 있다.

빅뱅

허블의 발견

슬라이퍼의 외부 은하 스펙트럼 관측

관측된 대부분의 은하에서 스펙트럼 흡수선이 붉은색 쪽으로 치우친다는 사실(적색편이)을 발견

허블의 법칙

우주의 나이 구하기

우주의 크기

우주의 팽창

우주의 크기

가장 멀리 있는 은하까지의 거리를 우주의 크기로 정하는데,

가장 멀리 있는 은하의 후퇴속도는 빛의 속도와 같다.

따라서 허블상수가 커지면 우주의 크기는 작아진다.

r = v / H

r = c / H

Ω<1이면 우주의 밀도는 임계밀도보다 작아서 우주는 끝없이 팽창하는 열린 우주(open universe)

Ω>1이면 중력이 충분히 커서 우주는 어느 시점에서 팽창을 멈추고 다시 수축하는 닫힌 우주(closed universe)

허블의 법칙

허블 법칙 : V = H X r

(은하의 후퇴 속도는 거리와 정비례한다.)

V = 은하의 후퇴 속도

r = 은하까지의 거리

H = 허블 상수(약 73Km/s/Mpc)

cf. Mpc = 1,000,000pc

pc : 연주시차가 1”인 거리

1pc = 3.26광년 = 3.09×1013km

1. 외부 은하의 스펙트럼에서 적색편이가 나타남.

즉, 거의 모든 은하가 우리 은하로부터 멀어져가고 있다.

2. 멀리 있는 은하일수록 더 빠른 속도로 우리 은하에서 멀어진다.

우주 팽창 속도가 일정하다고 가정할 때

어떤 은하가 현재의 멀어지는 속도로 우리 은하와 현재의 거리까지 멀어지는데 걸린 시간

우리 은하에서 R 만큼 떨어진 곳에 있는 외부 은하가 V의 속도로 멀어지고 있다면 다음과 같은 식이 성립한다.

T= R / V = R / H X R = 1 / H

T = 1 / H 즉, 허블 상수의 역수는 우주의 나이!!!!

우주의 임계밀도는 여러 연구를 통해 10^(-29)g/cm3로 알려졌다. 이 값은 1세제곱미터의 우주공간 안에 겨우 6개의 수소 원자가 있는 것에 불과하다.

우주의 운명은 Ω 값이 1보다 큰지 작은지에 따라 결정된다.

그러면 우주의 평균밀도는 얼마나 될까? 우주학자들은 흔히 평균밀도 대신 Ω(오메가)라는 값을 정의하여 사용한다.

Ω = (우주의 밀도) / (우주의 임계 밀도)

1. 허블법칙= 우주팽창증거

2.은하들이 공간을 가로질러 움직이는 것이 아니라 공간이 팽창하면서 은하들 사이의 거리가 멀어진다.

3.팽창우주의 중심은 없다.

Edwin Powell Hubble (1889~1953 )