우주는 왜 어두운가?

우주는 왜 어두운가?

우리가 우주를 바라볼 때 어둠으로 가득 찬 우주를 보게 됩니다. 우리 은하에만 수십억 개의 별이 있음에도 불구하고 밤하늘은 어둡고, 희미한 별은 약간의 빛만 제공합니다.

왜 은하의 모든 별에서 나오는 빛이 합쳐져 밤하늘을 밝히지 못하는 것일까요?우주는 왜 어두울까요?
https://youtu.be/CuriaRmVLWI

올버스의 역설.
우주가 왜 어둡냐는 질문이 이상하게 들릴지 모르지만, 우주의 어둠이 우주를 이해하는 데 문제가 되었던 때가 있었습니다. 1920년대까지 우주의 일반적인 생각은 정적이며 영원하다는 것이었습니다.

그러나 일부 천문학자들은 우주가 정적이고 영원하다면, 우주의 모든 별에서 나오는 빛이 지구에 도달하여 밤하늘이 균일한 광도를 가져야 할 것이라고 했습니다. 그러나 그렇지 않습니다.

우주가 끝이 없고, 무한한 별들로 가득 차 있다면 전체 하늘이 밝아야 할 것입니다. 이 역설을 이해하기 위해 우주의 나이와 크기, 공간의 팽창, 우주 마이크로파 배경 복사의 존재 등 다양한 설명이 제시 되었습니다.

이 역설은 1823년 독일의 천문학자 하인리히 올베르스의 이름을 따서 올베르스의 역설로 알려지게 되었습니다. 많은 과학자들이 이 문제를 확인했고, 수십 년 동안 우주가 어둡다는 사실은 인류가 우주 대해 옳다고 생각한 것과 모순되었습니다.

공간의 확장.
1920년대 천문학자 에드윈 허블이 우주 가 팽창하고 있다는 사실을 발견했을 때, 정적이고 영원한 우주에 대한 생각이 무너졌습니다. 우주는 더 이상 영원하고 변하지 않는 공허한 것으로 간주되지 않았습니다. 오히려 이제 우주는 유한하고 역동적인 것으로 이해되었습니다.

에드윈 허블은 먼 은하의 적색편이를 관찰함으로써 우주 팽창을 발견했습니다. 허블은 대부분의 은하가 적색편이 되어 엄청난 속도로  멀어지고 있다는 것을 알았습니다.  먼 은하의 적색 편이는 우주가 왜 그렇게 어두운지를 설명 할 수있었습니다. 빛이 적색편이 되면 마이크로파 복사 또는 라디오파 파장이 됩니다. 이 두 파장은 우리의 눈으로 볼수 없습니다. 만일 우리의 눈이  이 파장을 볼 수 있다면 밤하늘은 실제보다 더 밝게 보일 것입니다.

빅뱅.
먼 은하의 적색 편이는 우주가 어두운 이유를 설명 하기도 하지만, 우주 팽창 곧 우주를 거꾸로 돌리면 모든 것이 한 지점에서 시작된 다는 것을 알려 줍니다. 우주의 모든 물질과 에너지는 한 점에서 비롯된 것 입니다. 이 이론은 빅뱅으로 알려지게 되었습니다.  우주의 초기 순간에 대해 가장 널리 받아 들여지는 이론이 되었습니다.

빅뱅은 약 138억년 전에 일어났는데, 엄청난 시간처럼 보이지만 무한한 시간은 아닙니다. 우주는 한정된 시간 동안만 존재했기 때문에 별은 오랫동안 빛을 발산해 왔습니다. 어떤 별들은 너무 멀리 떨어져 있어서 그들의 빛이 아직 우리에게 도달하지 못했습니다. 너무 멀어서 볼 수 없는 수많은 별이 있기 때문에 우주는 어둡습니다.