우주의 특성

광활한 우주

◆ 우주의 구성 요소

• 물질 : 물질은 우주의 기본 구성 요소 중 하나입니다. 그것은 원자와 분자를 형성하기 위해 결합하는 양성자, 중성자, 그리고 전자와 같은 입자들을 포함합니다. 별, 행성, 은하를 구성하는 가시 물질은 우주 전체 구성의 극히 일부에 불과합니다.
• 에너지 : 에너지는 우주 전체에 다양한 형태로 존재합니다. 에너지는 전자기 복사(빛과 전파), 운동 에너지, 전위 에너지(저장된 에너지) 및 기타 형태를 포함하며 우주 내의 과정과 상호작용을 촉진하는 데 중요한 역할을 합니다.
• 암흑 물질 : 암흑 물질은 빛이나 전자기 복사와 상호 작용하지 않는 신비하고 보이지 않는 물질의 형태입니다. 눈에 보이는 물질에 대한 중력 효과와 우주의 대규모 구조를 바탕으로 존재한다는 가설입니다.
• 암흑 에너지 : 암흑 에너지는 우주의 또 다른 수수께끼 같은 구성 요소입니다. 그것은 우주의 가속화된 팽창의 원인이라고 믿어집니다. 물질과 에너지와 달리 암흑 에너지는 다른 구성 요소와 같은 방식으로 군집화 되거나 상호 작용하지 않습니다.
• 공간과 시간 : 공간과 시간은 우주의 모든 현상의 배경을 형성하는 서로 얽혀 있는 차원입니다. 공간은 물질과 에너지가 존재하고 상호작용하는 3차원의 틀을 제공하는 반면, 시간은 사건의 순서와 과정의 흐름을 허용하는 차원의 역할을 합니다.
• 중력 : 중력은 우주에서 물질과 에너지의 행동을 지배하는 기본적인 힘입니다. 그것은 천체 사이의 인력, 은하의 형성, 그리고 소규모와 대규모 구조의 형성을 담당합니다. 중력은 아인슈타인에 의해 개발된 일반 상대성 이론에 의해 설명됩니다.

 

◆ 구조와 규모

우주는 가장 작은 수준의 물질인 양성자, 중성자, 전자와 같은 아원자 입자가 결합하여 원자를 형성하고, 많은 원자가 응축되어 별들이 되고, 대부분의 별은 은하가 되고, 대부분의 은하는 모여서 은하단, 초은하단, 그리고 마지막으로 대규모 은하 필라멘트가 됩니다.

상대적으로 낮은 물질 밀도를 가진 거대한 지역인 우주의 빈 공간 또한 우주의 구조에 포함됩니다. 관측 가능한 우주에는 2000억 개의 은하가 있으며, 우리 은하에만 1,000억에서 4,000억 개의 별이 있는 것으로 추정됩니다. 하지만, 우리 은하는 관측 가능한 우주에 있는 수십억 개의 은하 중 하나일 뿐입니다.

각 은하는 수백만 개의 별을 가진 작은 외소 은하에서부터 수조 개의 별을 가진 거대한 타원 은하에 이르기까지 다양한 수의 별을 포함할 수 있습니다. 방대한 은하수를 고려하면 관측 가능한 우주에는 수조 개의 은하가 있을 수 있다고 추정됩니다.

 

◆ 크기

망원경으로 관측할 수 있는 공간 영역을 관측 가능한 우주라고 하며 이는 관측자의 위치에 따라 다릅니다. 지구와 관측 가능한 우주의 가장자리 사이의 고유거리는 현재를 포함하여 특정 시간에 측정할 수 있는 거리는 460억 광년이며 관측 가능한 우주의 지름은 약 930억 광년입니다.

관측 가능한 우주의 가장자리에서 빛이 이동한 거리는 우주의 나이 곱하기 빛의 속도인 138억 광년에 매우 가깝지만 이것은 주어진 거리를 나타내는 것은 아닙니다. 관측 가능한 우주의 가장자리와 지구가 그 이후로 더 멀어졌기 때문이다.

일반적인 은하의 지름은 3만 광년이고 두 개의 인접한 은하 사이의 일반적인 거리는 300만 광년입니다. 예를 들어, 우리 은하의 지름은 대략 100,000 ~ 180,000 광년이며 우리 은하와 가장 가까운 자매 은하인 안드로메다은하는 대략 250만 광년 떨어져 있습니다.

 

◆ 우주의 팽창

천문학자들은 멀리 떨어진 은하에서 온 빛이 더 긴 파장으로 이동할 때 나타나는 적색편이라고 불리는 현상을 관찰했습니다. 적색편이는 우주가 팽창함에 따라 공간 자체가 확장된 결과로 해석됩니다. 적색편이가 클수록 은하는 더 멀리 떨어져 있고 우리로부터 더 빨리 멀어지고 있습니다. 우주의 팽창은 무한히 계속될 것이며 우주는 빛이 통과할 수 있는 것보다 더 빠르게 팽창하고 있습니다.