우주의 나이 측정법, 우주는 몇살일까?

나이는 숫자일 뿐이지만, 우주의 나이에 관해서라면, 꽤나 중요한 숫자가 된다. 연구에 따르면, 우주의 나이는 약 138억년 되었다. 과학자들은 우주의 생일 케이크에 몇개의 초를 꽂을지 어떻게 결정했을까? 그들은 두가지 다른 방법을 사용하여 우주의 나이를 측정할 수 있다. 우주에서 가장 오래된 물체를 연구하고 그것이 얼마나 빨리 팽창하는지를 측정하는 것입니다.

우주의 나이 결정 원칙 2, 나이의 제한

우주는 그 안에 들어 있는 물체보다 어릴 수 없다. 가장 오래된 별의 나이를 결정함으로써, 과학자들은 나이를 제한할 수 있다.

별의 수명 주기는 질량에 기초한다. 더 많은 거대한 별들이 그들의 덜 큰 형제 자매들보다 더 빨리 탄다. 태양보다 10배 큰 별은 2천만년 안에 연료 공급을 통해 연소되는 반면, 태양 질량의 절반을 가진 별은 200억년 이상 지속될 것이다. 질량은 또한 별의 밝기 또는 발광에 영향을 미친다;더 큰 별들은 더 밝다. 

제3모집단으로 알려진 첫번째 별은 거대하고 짧았다. 그들은 수소와 헬륨만을 포함하고 있었지만, 핵 융합을 통해 차세대 별을 만드는데 도움이 될 원소들을 만들기 시작했다. 과학자들은 수십년 동안 최초의 별들의 자취를 찾아 왔다.

 

 

초기의 별들은 우주의 나이를 제한할 수 있는 유일한 방법이 아니다. 입상 성단이라고 알려진 별들의 밀집 집합은 유사한 특징을 가지고 있습니다. 가장 오래된 것으로 알려진 구상 성단에는 110억년에서 180억년 된 것으로 보이는 나이의 별들이 있습니다. 광범위한 범위는 클러스터까지의 거리를 정확히 파악하는 데 있어 문제로 인해 발생하며, 이는 밝기 및 따라서 질량의 추정치에 영향을 미칩니다. 만약 성단이 과학자들이 측정한 것보다 멀리 떨어져 있다면, 별들은 더 밝을 것이고, 따라서 계산된 것보다 더 클 것이고, 따라서 더 젊을 것입니다.

 

고고학자들이 지구의 역사를 재구성하기 위해 화석을 사용하는 것처럼, 천문학자들은 은하의 역사를 재구성하기 위해 구상 성단을 사용하며, 은하수에는 약 150개의 구상 성단만 있습니다. 그래서 이러한 구상 성단 각각은 은하계의 후광과 은하계의 형성을 보여 주는 중요한 자취입니다.

불확실성은 여전히 우주의 나이에 대한 한계를 만들어 낸다. 그것은 최소한 110억살임에 틀림 없다. 나이는 더 들어도 젊지 않다.

 

우주의 나이 결정 원칙 2, 우주의 팽창

우리가 살고 있는 우주는 평평하지 않고 불변하는 것이 아니라 끊임없이 팽창한다. 만약 팽창률이 알려져 있다면, 과학자들은 우주의 나이를 결정하기 위해 과거로 거슬러 올라갈 수 있다. 따라서 허블 상수라고 알려진 숫자의 우주 팽창 속도를 찾는 것이 중요합니다.

여러 요인이 이 상수의 값을 결정합니다. 첫번째는 우주를 지배하는 물질의 종류이다. 과학자들은 암흑 에너지에 대한 규칙적이고 암흑적인 물질의 비율을 결정해야 한다. 밀도도 역할을 한다. 물질의 밀도가 낮은 우주는 물질이 지배하는 우주보다 오래 되었다.

 

우주의 밀도와 구성을 결정하기 위해, 과학자들은 나사의 윌킨슨 마이크로파 애니 스트로피 탐사선과 유럽 우주국의 플랭크 우주선과 같은 임무에 의존하고 있다. 빅뱅 이후 남은 열 복사를 측정함으로써, 이와 같은 임무들은 우주의 밀도, 구성, 팽창율을 결정할 수 있다. 남은 방사선은 우주 배경 전자파로 알려져 있으며, WMAP와 플랭크 모두 방사능의 지도를 만들었다.

 

우주의 나이 측정법

2012년 WMAP는 5천 9백만년의 불확실성을 가진 우주의 나이를 137 억 7천년으로 추정했습니다. 2013년에 플랭크는 우주의 나이를 138 억년으로 측정했다. 이 두가지 모두 구형 클러스터에서 독립적으로 파생된 110억년의 하한 안에 들어가며, 둘 다 그 숫자보다 불확실성이 작습니다.

나사의 스피처 우주 망원경 또한 허블 상수의 불확실성을 줄임으로써 우주의 나이를 줄이는데 기여했다. WMAP측정과 함께 과학자들은 암흑 에너지의 끌어당김을 독립적으로 계산할 수 있었다.