빅뱅 우주론에서 밀도와 온도가 감소할 때 궁금한 점들(+다른 궁금한 점들

Question

오늘 빅뱅 우주론에 대해 배웠는데 빅뱅 우주론에 따르면 우주의 밀도와 온도가 감소한다고 하는데

1. 우주의 밀도가 감소하는 이유가 처음 빅뱅이 터지고 거의 모든 물질이 다 만들어지고 부피가 증가해서 라고 하는데 물질이 다 만들어졌다는 말이 무슨 뜻인가요? 말 그대로 수소 원자, 헬륨 원자 만들어진 후에 자연계 원소들이 거의 우주 상에 만들어진 것인가요?

2.또 온도가 감소한다고 하는데 만약 시간이 엄청나게 더 흐른 후에 온도가 거의 절대 영도에 가까워지면 어떻게 되나요?(이론적으로 가까워 질 수 는 있나요?) 다시 빅뱅 전 처럼 다시 고온 고밀도의 한 점으로 모일 수 도 있나요? 아니면 어떻게 되나요?

3.빅뱅이 터지고 난 후에 빛이 어떻게 생겨났나요? 빛은 원자로 이루어진 물질도 아닌 것 같은데 어떻게 생겼나요?

4.양성자,중성자를 이루고 있는 위(up)쿼크와 아래(down)쿼크만 배웠는데 다른 4개의 쿼크는 어디에 쓰이고 있나요?

5.우주가 가속하면서 팽창하고 있다고 하는데 그러다가 그 속도가 빛의 속도와 거의 비슷해지면 어떻게 되나요?(상대성이론을 안배워서 잘 모르겠어요)

쉽게 설명해주시면 감사하겠습니다

Answer 1

안녕하세요! 손성민 과학전문가입니다.

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1. 빅뱅 우주론에서 우주의 밀도가 감소하는 이유는 우주가 팽창하면서 부피가 증가하기 때문입니다. 처음 빅뱅이 터지고 우주가 형성되면서 거의 모든 물질이 만들어졌습니다. 이때 만들어진 물질은 수소 원자와 헬륨 원자 등이었습니다. 이후에도 우주에서 새로운 원소가 만들어지지만 그 수는 매우 적습니다.

2. 온도가 감소한다고 하면서 시간이 흐른 후에 온도가 절대 영도에 가까워진다는 것은 이론적으로 가능합니다. 하지만 현재까지는 그렇게까지 시간이 흐르지 않았기 때문에 정확한 예측은 어렵습니다. 만약 온도가 절대 영도에 가까워진다면 다시 고온 고밀도의 한 점으로 모일 수도 있지만 이는 또 다른 이론적인 가능성입니다.

3. 빅뱅 이후에 빛이 생겨났는데 이는 전자와 양성자가 결합하여 원자를 이루면서 생겨났습니다. 이후에도 빛은 우주에서 다양한 과정을 거쳐 생겨날 수 있습니다.

4. 양성자와 중성자를 이루는 위쿼크와 아래쿼크 외에도 차이쿼크와 매우 무거운 탑쿼크 등 총 6개의 쿼크가 있습니다. 이들은 우주에서 다양한 물질을 이루는데 사용됩니다.

5. 우주가 가속하면서 팽창하는 것은 상대성 이론에 따라 이해할 수 있습니다. 이는 우주의 모든 물질이 서로 멀어지면서 우주가 팽창하는 것을 의미합니다. 만약 우주의 팽창 속도가 빛의 속도와 비슷해진다면 우주의 팽창 속도는 더 이상 빠르지 않아지고 안정적으로 팽창하게 됩니다. 감사합니다.

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