안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.
Q. 우리 은하와 안드로메다 은하와 충돌할 가능성이 없다고 하던데 사실인가요?
우리은하와 안드로메다는 거의 충돌할 예정이며 40억년 후 충돌할 것으로 알려져 있으며 우리은하와 안드로메다는 약 250만 광년이 떨어져 있고 매초 110~120km로 가까워지고 있다고 합니다.예전엔 안드로메다 은하가 우리 은하를 지나치기만 할수도 있따고 보았지만 현재 기술이 발전함에 따라 가이아 위성등이 정밀 관측해 본 결과 츠겸ㄴ 속도가 너무 작기에 충돌 가능성이 매우 높은것으로 알려져 있으며 충돌이 일어나면 은하의 나선형 구조가 파괴되고 거대한 타원 은하로 합병될것으로 보고 있으며 별들은 직접 적으로 충돌하기엔 너무 멀어서 직접 충돌은 안할것으로 보나 궤도는 완전히 바뀔것으로 보고 있습니다.
Q. 브라질에 있는 사막 렌소이스관련 질문입니다.
브라질의 사막인데 물이 있는 지역인 렌소이스 마라년시스는 브라질 마라냥주에 위치하며 하얀모래 언덕과 에메랄드빛 호수가 존재하는데 연평균 강수량이 1,200mm로 많다고 알려져 있습니다. 모래언덕은 바람에 의해서 퇴적된 해안 모래가 형성되고 이 지역은 대서양 연안으로 해변에서 바람이 육지 쪽으로 지속적으로 불어와 모래를 내륙 쪽으로 운반시키게 하고 수백 년 동안 이런 작용이 계쏙되며 거대한 사구 지형이 형성되게 됩니다. 석호의 형성은 계쩔성 폭우로 인하여 비가 모래 언덕 사이의 움푹한 지형에 고이면서 석호가 생기게 되며 지하수로 빠지지 않고 모래층 아래에 불투수성 점토층이 존재하면서 나타나게 됩니다. 하지만 건기가 되면 석호가 증발하고 사라지게 되어 다음 우기까지 순환이 이루어지게 됩니다.
Q. 중력이 시간을 느리게 만드는건가요 아니면 공간을 늘리는 건가요?
중력은 시간을 느리게 만들며 이를 중력시간 지연이라고 합니다. 아이슈타인의 일반상대성이론에 의하면 더 강한 중력장안에 있는 시계는 더 느리게 간다고 이야기 하는데 이는 중력이 힘이 아닌 시공간의 곡률이라고 해석하기 때문입니다. 질량은 주변의 시공간을 휘게 만들고 이 휘어진 시공간에서는 시간도 공간도 다르게 흐르게 되고 블랙홀처럼 중력이 극단적인 곳에선 시간의 흐름이 매우 느려진다고 보고 있습니다. 이를 설명하는것이 인터스텔라의 가르강튀아라는 블랙홀이지요. 중력이 시간을 지연시킨다는 극단적인 예로 보여줍니다. 공간을 늘린다는 것은 중력에 의해 공간 좌표계의 구조를 바뀌거나 어떤 관찰자에게 거리가 늘어난 것처럼 보이거나 블랙홀 안에서 사실상 모든 방향이 시간 방향처럼 휘어진다고 보게 되어 공간도 왜곡하게 합니다.
Q. 현재 천문학에서 말하는 다중우주론이 무엇인가요
다중우주론이란 우리 우주가 유일하지 않을수 있따. 여러개의 우주가 존재하며 그 우주들은 서로 다른 법칙, 상수, 구조를 가질수 있으며 이러한 우주들이 물리적으로 분리되어 있기에 우리가 직접 관측할수는 없다는 관점에서 시작되게 됩니다. 물리학에서보는 다중우주는 이론물리학적으로 가능한 모든 우주의 법칙을 설명하는 이론을 구축하고자 하였고 양자 다중세계 해석과 급팽창 우주론에 따른 버블우주 등으로 가설적 접근을 하게 되지요. 천문학적으로는 관측우주론에서 현재 우주의 구조에서 다른 우주의 흔적을 찾는 관측을 하게 되며 거대 구조에서의 특이성등의 가설을 바탕으로 이루어지게 됩니다. 양자역학적으로 모든 가능한 결과가 실제로 발생하여 각각의 결과가 독립된 우주를 형성하게 되고 초기 우주의 급팽창이 여러 버블 우주를 생성했을것이라고 보게 됩니다. 다중우주론은 이론적으로 매우 매혹적이고 다양한 버젼이 있찌만 현재로선 직접적인 증거나 관측은 존재하지 않습니다!
Q. 천문학과 물리학에서 이야기하는 우주상수가 무엇인가요
우주상수란 아이슈타인이 일반상대성 이론의 방정식에 인위적으로 추가한 항으로서 우주 공간 자체가 갖는 고유의 에너지 밀도 또는 반중력효과를 설명하는 것으로 수식적으론 일반 상대성 방정식에서 Λ로 나타내게 되며 이 값이 0이 아니면 우주는 정지하거나 수축하지 않고 팽창하거나 가속될수 있다고 봅니다. 아이슈타인은 정적인 우주를 만들고 싶어했는데 우주가 정적인 상태가 되기 위해서 자연적인 중력 수축을 상쇄할 항을 방정식에 추가할 필요가 있었지요. 이후 허블이 1929년 우주 팽창을관측하면서 아이슈타인은 우주상수를 본인의 인생에 최대 실수라고 이야기하기도 하였다지요. 하지만 1998년 초신성 거리 관측 실험을 통해 우주의 팽창이 느려지는 게 아니라 점점 빨라진다는 것을 확인한 결과 이 가속팽창을 설명하기 위하여 다시 물리학의 중심으로 우주상수가 부활하게 되었고 단순한 수학적인 장치가 아니라 실제 물리적인 효과인 암흑에너지로 해석하고 있습니다. 현재 관측 한 우주의 우주상수값은 매우 작지만 0은 아니며 이 값은 우주의 전체 에너지 밀도 중 약 68%를 차지하는 암흑에너지의 효과와 일치하게됩니다. 하지만 이 값이 이론적으로 예측되는 값과 어마어마한 차이가 나기에 물리학에선 최대의 미해결 문제중 하나로 알려져 있습니다!