안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.
Q. 암흑 에너지가 무엇인지 궁금합니다!
암흑에너지는 1920년대 에드윈 허블이 우주가 팽창하고 있따는 사실을 발견했고 이들이 서로 멀어지는것이 가속팽창하고 있따는것을 설명하기 위해 암흑에너지를 도입하면서 나타나게 됩니다! 암흑에너지는 중력과 반대되는 성질을 가지며 점점더 빠르게 팽창시=키는 효과를 나타내는데 우주 전체에 균일하고 분포하는것으로 보고 있습니다. 물질이나 복사와 달리 특정 장소에 집중되지 않고 전체 공간에 고르게 퍼져 있는것으로 보고 있으며 암흑에너지가 무엇인지 여러 학자들이 이야기를 하는데 아이슡아ㅣㄴ의 경우 우주 상수라고 이야기를 햇으며 스칼라 필드(시간에 따라 변화하는 동적인 에너지 필드),양자 진공에너지(진공 상태조차도 완전히 비어있지 않으며 입자와 반입자가 생성되고 소멸하는 양자 요동의 존재) 등으로 이야기를 해 나가고 있습니다! 이에따라 암흑에너지는 우주의 운명을 결정할수 있다고 알려져있죠!
Q. 암흑에너지를 인류는 어떠한 방식으로 활용할수있을가요?
암흑에너지는 현재 우주 팽창을 가속화하는 미지의 에너지로서 아직까지 명확한 본질이 밝혀지지는 않았지만 암흑에너지를 구체적으로 이해하고 제어 간으한 형태로 활용될수 있따면 인간에게는 혁신적인 기술의 발전을 이룩할 수 잇겠지요! 암흑에너지는 우주 전체에 균일하게 퍼져 있는데 우주의 에너지 밀도의 약 68%를 차지한다고 알려져 있지요! 그러므로 이를 활용하면 무한의 에너지가 사용되게 된다는 것을 의미합니다! 암흑에너지가 우주의 팽창을 주도할만큼 강력한 에너지원이기에 이를 추출해 무한한 에너지 공급원으로 사용할수 있따는 것을 이야기하는것이지요! 암흑에너지가 우주의 팽창을 가속화하는 힘이므로 이를 이용하면 우주 여행과 탐사가 크게 발전하게 될것입니다! 암흑에너지는 시공간의 구조를 직접적으로 변화시킬수 있으며 다양한 과학적, 공학적 혁신이 가능하게 될수도 있ㅅ브니다!
Q. 만약에 우주가 팽창을 멈추고 수축하게 된다면?
우주의 팽창이 멈추고 수축을 이룩하게 되는것을 빅크런치라고 합니다. 빅크런치는 우주의 종말 시나리오중 하나로서 우주가 팽창을 멈추고 중력의지배를 받아 모든 물질이 한점으로 붕괴되는 현상인데요 우주가 수축하려면 현재 우주의 팽창을 주도하는 암흑에너지가 소멸하거나 암흑에너지가 음의 압력에서 양의 압력으로 전환되거나 우주의 밀도가 특정 임계값을 초과하는 과정을 거치게 되었을때 나타나게 됩니다. 수축이 일어나게 되면 팽창하는 우주가 멈추고 은하와 은하단 간의 거리가 점차 줄어들게 되고 중력의 영향으로 물질이 더 밀집하게 되고 거대한 구조들이 붕괴하기 시작하였고 수축이 진해왿면서 우주의 온도와 밀도가 극도로 높아지며 과거 빅뱅 초기에 발생했떤 고온 고밀도 상태로 되돌아가게 되지요. 모든 물질과 에너지가 한 점으로 압축되면서 빛과 물질 간 상호작용이 호라발해지고 광자, 전자, 양성자 등의 기본 입자들이 결합과 재결합을 반복하며 일반상대성이론에 따르면 우주가 한점으로 수축할수록 시공간이 극도로 왜곡되게 되어 시간이 느려지거나 멈추는 현상이 발생하 가능성이 제기 될것입니다! 이에 따라 최종적으로 우주가 한점으로 붕괴하면서 모든 물질, 에너지, 시공간이 사라지거나 새로운 상태로 전환되게 될수 잇겠지요!
Q. 지구에 날아오는 빛만으로 행성의 거리를 어떻게 측정할수 있나요?
지구에 돋라하는 빛만을 이용해 행성의 거리를 측정하는 방법은 천문학적 거리 측정법에 의해서 형성되며레이더반사법(전파를 지구에서 특정행성으로 발사한 뒤 반사되어 돌아오는 시간을 측정하며), 연주시차법(지구의 공전 운동을 이용해 가까운 행성이나 별의 위치 변화를 관찰하며 6개월 ㅏㄴ격으로 별이나 행성을 바라보며 위치가 배경 별들에 대해 약간 이동하는 것처럼 보이는 방법), 빛의 속력과 공전주기를 이용하는 방법, 도플러 효과, 광도거리법, 태양풍 도달 시간 측정 등을 사용하게 됩니다!
Q. 초거대 블랙홀의 나이는 어떻게 알수잇나요?
초거대질량 블랙홀의 경우 천문학적인 시간을 통해 성장해 나가기에 우리는 그의 형성과정이나 진화과정을 이해하여 나일 추정하게 됩니다. 은하의 나이는 은하의 형성과 함꼐 생성되거나 은하 진화의 초기 단계에 형성된다고 보기에 이들과 비슷한 낭를 가지고 이들과 비슷하게 최후를 맞이하게 될것으로 보고 있습니다. 또한 퀘이사를 통해 알수도 있는데요. 퀘이사는 초거대지랼ㅇ 블랙홀의 일종이며 먼 과거인 초기 우주의 블랙홀 활동을 보게 됩니다. 가장 오래된 퀘이사는 130억년 전에 형성된것으로 관측하게 됩니다. 또한 블랙홀 주변의 환경을 분석하여 초거대질량 블랙홀 주변의 별들은 블랙홀 형성 이후에 형성되어을 가능성이 높으며 이 별들의 나이를 측정하면 블랙홀의 최소 나이를 추정하게 됩니다!이에 따라 이론적으로는 초거대질량 블랙홀은 초기 우주에 형성된 작은 블랙홀에서 빅뱅이후 1억~10억년 이내에 형성된것으로 보고 있습니다!