안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
눈으로 직접 우주의 끝을 관찰할 수는 없지만, 먼 은하에서 날아오는 빛의 파장을 분석하여 우주가 팽창하고 있음을 밝혀냈습니다. 우주 팽창을 증명한 핵심 과학적 근거에 대해 말씀드릴게요.
먼저, 우주 팽창의 가장 직접적인 증거는 먼 은하의 빛이 붉은색 쪽으로 치우쳐 관측된다는 점입니다. 빛의 도플러 효과는 앰뷸런스가 나에게서 멀어질 때 사이렌 소리의 파장이 늘어나 음이 낮아지는 것처럼, 빛을 내는 물체가 나에게서 멀어지면 빛의 파장이 길어져 스펙트럼이 붉은색 쪽으로 이동하는데, 이를 적색편이라고 합니다. 천문학자 에드윈 허블은 먼 은하들의 빛을 분석한 결과, 몇몇 가까운 은하를 제외한 거의 모든 은하가 우리에게서 멀어지고 있으며, 거리가 멀수록 멀어지는 속도가 비례해서 빠르다는 사실을 알아냈습니다.
둘째로 1965년 펜지어스와 윌슨이 발견한 우주마이크로파배경은 우주 팽창의 결정적 증거입니다. 빅뱅 직후 우주는 초고온 상태였으며, 당시 방출된 빛은 매우 에너지가 높고 파장이 짧은 형태였지만, 우주가 138억 년 동안 끊임없이 팽창하면서 이 빛의 파장도 공간과 함께 늘어났습니다. 그 결과 오늘날에는 우주 전역에서 영하 3K에 해당하는 아주 미세한 마이크로파 형태로 관측됩니다. 이는 우주가 과거에 매우 좁고 뜨거웠으나 팽창을 거쳐 식어왔음을 보여주는 결정적 증거입니다.