안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.
Q. 우주의 팽창이 은하 간 거리에 어떤 영향을 미치나요?
우주의 팽창은 은하간 거리에 직접적으로 영향을 미치며 시간이 지남에 따라 은하들이 서로 멀어지게 합니다. 허블의 법칙에 따르면 은하들은 우주 팽창으로 인해 서로 멀얼지고 있으며 멀리 있는 은하일수록 더 빠른 속도로 멀어지며 이는 V=H*D로 쓰여지게 됩니다. v는 은하의 후퇴속도고 H는 허블상수이며 d는 은하까지의 거리를 의미합니다. 즉 은하간 거리가 증가할수록 후퇴속도가 증가하며 우주 팽창이 은하간 거리를 비례적으로 늘리는 효과를 가져오게 합니다. 우주 팽창은 시공간자체가 확장되는 현상이며 은하가 우주공간에서 우밎ㄱ이는 것이 아니라 시공간이 늘어나면서 은하들이 서로 멀어지는 것을 의미하게 합니다. 우주팽창은 은하 내부나 은하단처럼 중력이 강하게 작용하는 지역에서는 느껴지지 않게 됩니다. 중력으로 묶인 은하나 은하단 사이의 거리는 팽창에 영향을 받지 않고 일정하게 유지되는것이지요. 허블의 법칙에 따라 멀리 있는 은하일수록 후퇴 속도가 빠르며 은하간 거리가 더 빠르게 늘어납니다. 매우 먼 은하는 후퇴 속도가 빛으 ㅣ속도보다 빠를수 잇으며 특수상대성이론의 제한을 위반하지 않으며 시공간 자체의 팽창 대문입니다. 암흑에너지로 인해 우주 팽창이 가속되고 있으며 이는 시간이 지남에 따라 은하 간 거리가 점점 더 빠르게 증가함을 의미합니다. 먼 미래에는 은하들이 서로 너무 멀어져 관측하기 어려운 상태가 될수 있ㅅ브니다. 또한 가까운 은하들은 중력 상호작용에 의해 팽창의 영향을 덜 받으며 우주의 팽창은 관측가능한 우주의 크기와 관측 가능한 은하의 수에도 영향을 주게 합니다. 우주의 팽창이 계속 가속된다면 암흑에너지와 우주 가속팽창, 열적죽음 형태가 될수 있을것입니다!
Q. 수정중력이론은 어떤것을 말하는 건가요?
수정중력이론은 뉴턴의 고전역학이나 아이슈타인의 일반상대성이론이 설명하지 못하는 현상을 설명하기 위해 중력 법칙을 수정하거나 호가장한 이론들로서 암흑물질과 암흑에너지의 역할 없이 관측 데이터를 설명하려는 시도로 발전되었습니다~ 일반상대성이론은 대부분의 천체물리학적 현상을 성공적으로 설명하지만 은하 회전곡선문제, 우주가속팽창, 대규모구조 등을 이해하지 못하는 특징을 가지게 합니다. 따라서 이러한것들을 설명하기 위해서 대안적인 이론을 가지게 하는것이지요!
Q. 지구 면적과 태풍의 세기 사이에는 어떤 관계가 있을까요?
지구의 면적과 태풍의 세기 사이엔 직접적인 인간관곈 없습니다! 하지만 지구의 면적이 태풍의 형성과 발달에 영향을 ㅣ칠수 있는 여러 간접적인 ㅇ ㅛ소들을 가지게 하지요~지구의 면적은 육지와 바다로 나뉘는데 태풍은 따뜼한 바다에서 형성되며 지구 표면은 약 71%를 바다로 가지게 하여 대부분 열대 및 아열대 바다에서 형성하게 하지요. 열대 바다는 태양 에너지가 집중되는 지역으로 바닷물이 태풍의 에너지원을 제공하게 합니다. 바다의 면적이 크고 따뜼한 해역이 넓을수록 태풍이 형성될 가능성이 높으며 태풍은 해수 온도가 섭씨 26.5도 이상일때 형성되며 더 높은 온도는 더 강한 태풍을 만들게 하여 지구의 면적이 크고 해양의 면적이 넓다면 더 많은 지역에서 따뜼한 바닷물이 발생하여 태풍의 발달을 촉진시키게 하는것이지요! 태풍은 열대수렴대 근처에서 주로 발생하며 지구의 크기와 면적은 대기 순환 패턴에 영향을 미치게 합니다~ 현대 지구에서 태풍의 세기와 빈도는 기후 변화와도 밀접한 관련을 가지기에 지구의 해양 면적과 지구 온난화가 복합적으로 영향을 주게 될것입니다!
Q. 우주가속팽창의 진공에너지의 치명적 문제점은 무엇인가요?
우주 가속 팽창의 원인으로 제안된 진공에너지 그리고 암흑에너지의 개념은 현대 우주론의 핵심 주제중 하나이며 암흑에너지의 크기에 대해서 큰 문제적인 계산이 나오는데요 이론적으로 양자자론에 의해 진공사태의 에너지는 모든 양자장에 기여하는 에너지의 총합으로서 계산 결과 10^129배 더 큰 값으로 나오는데 실제 관측값은 10^-9정도로 매우 작게 되어 이를 설명할수 있는 물리적인 매커니즘이 없다는 난제를 가지고 있습니다. 또한 진공에너지가 실제로 존재하는 물리적 실체인지 아니면 우리가 모르는 새로운 물리법칙의 결과인지 불분명하고 우주가 현재는 가속화되고 있지만 미래에도 이렇게 가속화 된다는 불확실성이 존재하게 되지요!
Q. 시간이 중력의 영향을 받아 지표면과 높은 곳에서 다르게 흐른다는 것이 사실인가요?
시간이 중력의 영향을 받아 다르게 흐른다는 것은 일반상대성이론에 의해서 설명하고 있으며 이를 중력시간지연이라고 합니다! 중력은 공간과 시간을 구부리는 시공간의 왜곡을 하게 되는데 중력이 강한 곳에선 시공간이 더 많이 휘어지며 시간의 흐름이 느려집니다. 반대로 중력이 약하 ㄴ곳에선 시공간이 덜 휘어져 시간의 흐름이 더 빨라지게 되는것이죠. 지구의 중력장은 지표면에서 가장 강하고 높은 고도로 갈수록 약해지게 됩니다. 이로 인하여 지표면에선 시간이 더 느리게 흐르고 높은 고도에선 시간이 더 빠르게 흐르게 됩니다. 이를 1971년 해프레-키팅이 실험을 통해 원자 시계를 이용해 비행기로 세계를 돌며 시간을 측정하여 고도 차이오 ㅏ운동에 의해서 생기는 시간지연현상을 검증하기도 하였지요~