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인류 우주관의 혁명가 허블

우주는 폭발해 팽창하고 있다

 

인류 우주관의 혁명가 허블


16세기 코페르니쿠스는 천체가 지구가 아닌 태양을 중심으로 공전하고 있다는 태양중심설을 주장했다.이로부터 약 4백년이 흐른 20세기초 허블(Edwin Hubble,1889-1953)은 인류우주관에 '제2차 코페르니쿠스적 전환'이라 할 수 있는 혁명을 일으킨다.혁명의 내용은 간단하다.지구가 우주의 중심이 아님을 코페르니쿠스가 밝혔듯,허블은 '우리은하'가 우주의 중심이 아니라 수많은 다른 은하들 중 일부이며,더구나 우주가 팽창하고 있음을 입증했다.

허블은 탁월한 관측가이기도 했지만, 우주의 거리 측정 방법을 적용하거나 관측값을 결합해 의미를 찾아내는 등 놀라운 재능을 발휘했다. 먼저 허블은 밤하늘에 구름조각 모양으로 관측되는 성운이 우리은하에 속한 것이 아니라 훨씬 멀리 떨어져 있는 또다른 은하계임을 밝혀냈다. 또한 외부은하에서 나오는 빛의 스펙트럼이 빨간색 쪽으로 이동하는 ‘적색편이’ 현상을 관측했다. 적색편이 현상은 멀어지는 물체에서 보내는 빛이나 소리의 파장은 길어진다는 ‘도플러 효과’에 의한 것이다. 이로부터 은하들은 서로 떨어져 있는 거리에 비례해 멀어지는 속도가 늘어남을 밝혀냈다. 이러한 사실은 태초에 우주가 원래 뭉쳐있다가 폭발해 팽창하고 있다는 ‘대폭발(빅뱅)이론’을 낳게 된다.


허블의 논문에 실린 그래프


그래프는 허블의 논문(1929년)에 실린 것이다.가로축은 은하들이 지구에서 떨어져 있는 거리이며,세로축은 그 은하들이 멀어지는 속도를 가리킨다.이때 두관계를 직선으로 그어 기울기를 구할 수 있는데,이것이 바로 허블상수다.허블상수는 그림을 보면 알 수 있듯 관측값에서 조금만 차이가 발생해도 크기가 변한다.허블상수는 바로 빅뱅 이후 현재까지의 기간인 우주의 나이를 계산하는 근거가 된다.따라서 허블상수가 정확하지 않으면 계산된 우주의 나이도 정확하지 않게 된다.즉 허블상수는 정확한 관측을 통해 결정돼야 하는 값이다.실제로 허블은 당시 우주의 나이가 20억년이라고 계산했지만,오늘날에는 대체로 1백30억년으로 모아지고 있다.

허블은 그 당시 세계에서 가장 성능이 좋았던 미국 캘리포니아 윌슨산 천문대의 1백인치 망원경을 통해 관측(사진)했고,업적을 인정받아 팔로마산 천문대에 설치한 2백인치 망원경을 처음 사용할 수 있는 영예를 누렸다.오늘날에는 허블의 업적을 기리고 그가 했던 작업(우주지도 작성과 허블상수 발견)을 지속하기 위해 허블우주망원경이 지구 위를 돌고 있다.

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2000년 10월 과학동아 정보

  • 동아사이언스 편집부

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