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빅뱅 이론은 과학자들이 우주의 기원과 후속 진화를 설명하는 데 사용하는 개념적 모델입니다. 우주는 약 140 억년 전에 작고 폭력적인 폭발로 시작되었다고 합니다. 이로 인해 수소와 헬륨을 포함하여 우주의 모든 물질과 에너지가 생겨났습니다. 이 빛 원자 중 일부는 수십억 년에 걸쳐 별의 핵에서 원자를 포함하여 오늘날 존재하는 더 무거운 원소의 원자가 되었습니다. 빅뱅으로 인해 유한한 양의 물질을 포함하는 우주는 팽창하게 되었습니다. 사실 빅뱅의 발생에 대한 이론은 원래 우주가 팽창한다는 사실로부터 추론되었습니다. 최근 몇 년 동안 천문학자들은 빅뱅 이론의 예측을 입증하는 많은 관찰을 했습니다.
우주에 관한 연구
사람들은 항상 우주의 기원에 대해 궁금해했습니다. 지구와 하늘이 언제 어떻게 형성되었는지에 대한 질문은 부족민, 철학자, 종교 사상가 및 과학자들에 의해 숙고되었습니다. 우주의 기원과 구조에 대한 현대적이고 과학적인 연구는 우주론으로 알려져 있습니다. 수세기 동안 우주 론적 사고는 대부분 추측으로 제한되었습니다. 예를 들어, 태양과 별이 같은 종류의 물체라는 것이 고대인에게는 분명하지 않았습니다. 태양은 다른 별들과 매우 비슷하고 더 가까워서 더 밝을 뿐이지만 밤하늘에 보이는 대부분의 물체까지의 거리를 측정하기가 어렵기 때문에 이 사실을 확인하는 데 수세기가 걸렸습니다.
과학 시대의 초기 천문학자들은 별들도 태양이라는 것을 알고 있었지만 모든 별이 동일한 고유 밝기를 가지고 있으므로 지구로부터의 거리가 밝기를 결정한다고 가정했습니다. 이는 올바르지 않습니다. 개별 별들 사이에 엄청난 밝기 변화가 존재합니다. 쌍성 별 (서로 궤도를 도는 쌍성)을 조사한 결과 이러한 차이가 입증되었습니다. 두 별이 같은 밝기를 갖지 않는 쌍성계를 관찰했을 때, 주어진 별에서 받는 빛의 양이 그 이상에 의존한다는 것이 분명해졌습니다. 천체의 위치를 측정하는 연구를 체계적으로 추진할 수 있을 때까지 우주 전체의 구조와 역사에 대한 많은 내용이 미스터리로 남아있었습니다.
천체 측정 기법
별에 대한 모든 측정은 지구 근처에서 이루어져야 합니다. 우주선이 몇 년 이내에 도달할 수있는 거리는 여전히 "지구 근처"에 해당되기 때문입니다. 태양 이외의 가장 가까운 별은 4 광년 이상 떨어져 있으며, 육안으로도 지구에서 보는 대부분의 물체는 훨씬 더 멀리 떨어져 있습니다.
가장 가까운 별까지의 거리를 결정하는 방법은 크게 두 가지 입니다. 첫 번째는 연중 시차 또는 위치의 명백한 변화를 측정하는 것입니다. 지구가 태양을 돌고 있을 때, 별은 유리한 지점에서 보입니다. 지구 위치의 변화가 너무 작아서 우리 시야에 영향을 주지 못하기 때문에 가장 먼 물체는 움직이지 않는 것처럼 보이지만 가장 가까운 별은 1년 동안 약간 앞뒤로 움직이는 것처럼 보입니다.
별의 거리를 결정하는 또 다른 기술은 별의 적절한 움직임을 측정하는 것입니다. 이는 별이 하늘을 통과하는 실제 움직임으로 인해 나타나는 다른 별에 대한 별의 겉보기 움직임입니다. 멀리 떨어진 별들의 움직임은 감지하기에는 너무 작지만, 더 가까운 별들은 수년에 걸쳐 더 먼 별들에 대해 위치가 바뀌는 것을 볼 수 있습니다.
그러나 이러한 기술은 가장 가까운 별 몇 개에만 적용되며, 우주의 대규모 구조에 대해서는 많은 정보를 알아낼 수 없습니다. 이 작업을 위해 더 정교한 방법을 개발해야 했으며 다른 종류와 기술의 천문 관측이 필요했습니다. 그러한 방법 중 하나는 별 (또는 다른 천체)의 스펙트럼, 즉 다양한 파장에서 방사의 강도를 조사하는 데 달려 있습니다. 별의 빛이 프리즘을 사용하여 구성 파장으로 나뉘면 여러 개의 어두운 선으로 구분되는 파장의 연속적인 확산을 볼 수 있습니다. 이러한 흡수선은 특정 파장의 빛을 흡수하는 별의 외부 대기 요소에 의해 발생합니다. 별의 스펙트럼에 있는 각 어두운 선은 특정 요소에 해당합니다. 따라서 별 스펙트럼의 흡수선은 외부 층에 있는 물질 목록을 제공합니다.
또한 이러한 선은 모든 진행파 (광파 포함)의 기본 속성 인 도플러 효과를 사용하여 별이 지구에 얼마나 빨리 접근하는지 또는 지구에서 멀어지는지를 나타낼 수 있습니다. 지구에서 멀어지는 물체의 스펙트럼의 흡수선은 더 긴 파장으로 이동하는 반면 지구를 향해 이동하는 물체의 스펙트럼의 흡수선은 더 짧은 파장으로 이동합니다. 적색광이 가시 스펙트럼의 장파장 끝 근처에 나타나기 때문에 더 긴 파장으로의 이동을 적색 편이라고하며, 더 짧은 파장으로의 이동을 청색 편이라고 합니다. 분 광선의 도플러 이동을 측정하여 우주의 대규모 구조를 매핑할 수 있게 되었으며, 빅뱅 이론과 일반 상대성 이론이 설명하는 것이 바로 이 구조입니다.