안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
우주가 눈으로 보이지 않는 거대한 공간이라 직관적으로 체감하긴 어렵지만, 현대 천문학은 여러 독립적인 관측을 통해 우주 팽창의 명확한 근거들을 확인했습니다.
구급차가 멀어질 때 사이렌 소리의 주파수가 낮아지는 도플러 효과처럼, 우리에게서 멀어지는 천체가 내뿜는 빛은 파장이 늘어나 스펙트럼이 붉은색 쪽으로 치우칩니다. 1929년 에드윈 허블은 먼 은하일수록 적색이동이 크게 일어난다는 사실을 밝혀냈는데, 이는 은하가 개별적으로 움직이는 것을 넘어, 은하 사이의 공간 자체가 늘어나고 있다는 직접적인 증거입니다. 그리고 우주가 초기의 뜨겁고 조밀한 상태에서 팽창하며 식어왔다면, 빅뱅 직후 태초의 빛이 식은 흔적이 온 우주에 남아있어야 합니다. 1965년 발견된 우주배경방사는 우주 전역에서 거의 동일하게 관측되는 약 2.7K의 마이코로파 신호로, 이론이 예측한 우주 팽창 과정과 정확히 일치합니다.
마지막으로 우주가 초기 고온·고밀도 상태에서 빠르게 팽창하며 식어가는 과정에서 가벼운 원소 핵융합이 일어났습니다. 이론적으로 계산된 우주 초기 수소와 헬륨의 질량 비율(약 3:1)은 현재 우주에 존재하는 실제 원소 비율과 정확하게 들어맞습니다. 그러므로 우주가 팽창한다는 증거가 될 수 있습니다.