우주의 시작과 끝

소개글

우주의 시작과 끝에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 들어가기 - 우주에 대한 생각들

2. 우주의 과거 - 1) 천동설과 지동설
2) 우주의 탄생
3) 빅뱅설

3. 우주의 현재 - 1) 우주 팽창설
2) 빅뱅이론의 문제점
3) 인플레이션 이론의 등장

3. 우주의 미래 - 1) S.T.[space technology]
2) 미래의 우주

본문내용

로 하는 시스템 기술로 기술개발 결과가 타 분야에 미치는 파급효과가 매 우 큰 종합기술로 인정받고 있다.
IT, NT 등 각 산업분야의 첨단기술을 주 도해 나갈 미래유망 핵심기술 분야인 것이다. ST기술은 국내의 관련된 기술 분야의 수준을 높이는 데 기여할 수 있는 반면 선진국의 기술장벽이 높아 산업화와 관련된 신기술 개발을 육성할 필요성이 크다.
2. 미래의 우주 - 미래의 우주 가상 시나리오
1) 50억년 후에 태양
적색거성→백생왜성으로 진화한다. 이 시점 안드로메다는 이미 우리 은하에게로 향하고, 은하수와 합병될 것이다. 은하가 더욱 더 가까워지면 서로 충돌하고 합체하게 된다. 그러나 은하 내의 별들은 각각 대단히 멀리 떨어져 있으므로 별의 충돌은 극히 드물 것이다. 충돌할 확률은 두 명의 병사가 총으로 쏜 탄환이 도중에서 서로 충돌할 가능성보다도 적을 것이다. 그러나 모든 별들의 운동은 심하게 동요되고 은하 원반과 나선 팔은 부서진다. 그 결과 부풀어오른 타원은하를 닮은 모양이 될 것이다.
2) 우리 우주가 현재보다 10배 더 나이 먹었을 때, 우리 전체 우주는 어떻게 될까?
* 우주의 밀도가 임계 밀도보다 크면 : 중력의 영향으로 팽창은 점차 느려지다가 나중에는 수축으로 돌아서게 된다. 모든 물질이 한 지점에서 만나 빅 뱅과는 정반대인 대파국(Big Crunch)을 맞이하게 된다.
* 한편 우주의 밀도가 임계 밀도보다 작다면(오메가가 1 이하이면) : 물질들 간의 중력은 충분히 세지 못하여 우주는 계속 팽창해 나갈 것이다.
대다수 우주론자들은 우주 우주가 천억년간은 계속 팽창할 것이라 생각했다. 그 당시에는 임계 밀도에 이르게 할 만큼 우주에 많은 물질이 존재하지 않는 것으로 생각해 왔다. 그러나 최근의 관측 결과는 이러한 생각을 뒤집어 놓고 있다. 우리 은하나 다른 나선 은하의 회전 속도를 연구한 결과, 사진으로 파악된 물질의 양보다 2배쯤 되는 물질이 더 존재해야 한다는 것이 밝혀졌다. 최근에 우리 은하에서 희미하고 질량이 작은 별들이 발견되어, 숨어 있는 질량이 어딘가 존재하고 있음을 알려 주었다.
또한, 은하단을 이루고 있는 은하들은 대부분 가시 광선 밖의 영역에서 관측되는 은하 간 물질 속에 잠겨 있는 것으로 밝혀졌다. 이러한 물질의 존재는 우주를 닫히게 하기에 충분한 양이다. 은하단 속에는 이전에 생각했던 것보다 5배나 더 많은 양의 물질이 존재하고 있다. 게다가 질량도 개수도 알 수 없는 블랙 홀들이 은하들 안에 존재하는 것으로 생각된다. 또한 WIMPs(weakly interacting massive particles:약하게 반응하는 질량이 큰 입자들)와 같이 아직 발견되지 않은 입자들이 우주 공간을 채우고 있는지도 모른다. 그리고 전 우주 공간에 존재하는 뉴트리노 입자가 질량을 지니고 있을 가능성도 있다.
3) 현재 밀도가 임계 밀도의 2배라면 은하들이 현재보다 2배 간격으로 떨어졌을 때 팽창은 멈춘다. 그 후 은하들은 청색편이를 한다. 은하단들을 서로 섞이기 시작하여 대파국에서 수억년 전에는 은하들이 서로 충돌하여 합쳐지기 시작한다. 거기서 100만년이 못 되어서 수축이 진행됨에 따라 별들은 서로 매우 촘촘하게 접근하여 밤 하늘은 태양처럼 밝게 빛나게 된다. 우주 공간의 온도는 점점 올라가 나중에는 별들의 온도보다 높아지고 별들은 폭발을 일으킨다.
4) 수축기(crunch)는 팽창기(big bang)의 시간을 거꾸로 한 상태와 다르다.
블랙홀에 떨어진 모든 물질들은 final crunch를 겪게 된다. 수축 단계동안 더 많은 블랙홀이 만들어진다. 우리 우주는 매끈하고 질서 있는 상태에서 시작하여 시간이 지남에 따라 울퉁불퉁하고 무질서하게 되었다.
5) 열역학적인 시간의 화살이라는 것은 우주는 매우 질서 있는 상태에서 시작되어 시간이 지남에 따라 점차 무질서하게 된다는 것이다. 심리적인 시간의 화살은 열역학적인 시간의 화살과 같은 방향을 향하고 있다. 따라서 우리들이 주관적으로 느끼는 시간은 우주가 팽창하는 시간이며 수축하는 방향의 시간은 아닌 것이다.
6) 수축하는 우주는 불사조같이 새로운 Cycle에 의해서 다시 팽창할 수 있을까?
* 특이점(=밀도무한대)없는 시작: 뉴턴에 의하면 중력에 의해 별들은 모두 중앙으로 충돌하게 된다. 그러나 은하는 서로 접근하든가 멀어져 갈 방향의 속도 이외에 옆방향으로의 작은 속도를 가지고 한점으로 수렴하는 것을 막는다. 따라서 우주는 수축기 이후 밀도가 무한대인 상태를 거치지 않고 다시 팽창을 시작했다는 가설이 성립된다.
* 필연적인 특이점의 발생 : 호킹과 펜로스는 일반 상대성 이론이 올바르다면 붕괴되어 가는 우주에는 특이점(혹은 블랙홀)이 반드시 발생된다는 것을 나타내는 일련의 정리를 이끌어 냈다. 특이점 속에 떨어져 가는 물질의 단편은 모두 서로 <분리>되는 경우도 불가능하고 또다시 바깥으로 뛰쳐나갈 수도 없다 모든 것이 무한대의 밀도를 가진 한점에 압축되어 부서져 버리고 마는 것이다.
* 특이점이 있다면 그곳에서의 물리적 상태는 우리가 이해하는 물리의 법칙을 초월한다. 그렇기 때문에 rebound에서 새로운 cycle에의 가능성에 대해서는 말할 수 없다. 시간의 화살이란 개념이 극단적인 상태에서는 통하지 않기 때문이다.
→우주의 바운스: t 가 마이너스인 수축 우주가 마치 바닥에 떨어진 고무공이 튕겨 오르는 것 같이, 수축하고 있는 우주가 팽창우주에 자연스럽게 접속하는 것을 우주의 바운스라고 부른다.
7) 우주 밀도가 임계 밀도보다 작을 경우, 우리 우주는 계속 팽창해 마지막 열 죽음(heat death) 상태로 갈 것이다. 별, 은하, 성단들이 수축됨에 따라 중력 에너지는 방출된다. 이 수축 작용은 회전이나 핵에너지에 의해 느려진다.
8) 은하가 팽창해짐에 따라 하늘은 점점 어두워질 것이다. 이외에도 어두워지는 데는 또 다른 이유가 있다. 원자는 별들의 연속적인 생성으로 재순환을 계속하면서 어두워진다.
9) 은하수가 안드로메다에 충돌하듯이 대다수 은하들은 같은 성단 내의 다른 은하들과 합쳐질 것이다. 각각의 super cluster는 하나로 합쳐져서 거대해 질 것이다.
10) 바리온 수가 보존

키워드

우주의 시작과 끝,   천동설,   지동설,   빅뱅설,   인플레이션 이론,   우주,   블랙홀