은하탈주: 우주는 팽창한다.

은하탈주(Galaxienflucht)는 다른 모든 은하단들이 우리가 속한은하단으로부터 멀어져가는 현상을 말한다. 다시 말해서 그들은 우리가 보는 앞에서 도망가고 있는 셈이다. 은하단이 우리에게서 멀면멀수록 더 빨리 멀어지게 된다. 앞서 예를 든 건포도 빵을 다시 한번 떠올려보자. 건포도 빵의 반죽 부분이 부풀어 오르면 어떤 일이일어날까? 당신이 만약 빵 안에 있는 건포도에 실제로 살고 있다고상상해보라. 빵이 부풀어 오르면 건포도에서 살고 있는 당신은 다른건포도와 거리가 점점 멀어지는 것을 목격하게 될 것이다. 그리고 거리가 멀면 멀수록 더 빨리 멀어질 것이다. 예를 들어 어느 한 건포도가 당신이 살고 있는 건포도에서 2배만큼 멀리 있게 되면 그 건포도는 빵이 팽창할 때도 2배 빠르게 팽창할 것이다. 은하탈주에서도 우주 공간은 위에서 예를 든 것과 같이 진행된다. 우주가 팽창하면서은하단은 서로 멀어지게 된다. 앞서 잠깐 설명했듯이 은하탈주는 은하가 아니라 은하단이 공간의 팽창을 통해서 서로 멀어지는 현상이기 때문에 정확히 표현하자면 '은하단 탈주이다. 하지만 학계에서는통상 '은하탈주라는 용어가 사용된다.

그렇다면 ;마치 ;우리에게서 ;도망치는 ;것처럼 ;보이는 ;이 ;은하탈주가실제로 ;일어난다는 ;것을 ;어떻게 ;알 ;수 ;있을까? ;이것은 ;적색이동(적색편이)이라고 ;불리는 ;물리 ;효과로 ;관찰할 ;수 ;있다. ;우리 ;태양을 ;포함한 ;거의 ;대부분의 ;별들과 ;이러한 ;별들로 ;이루어진 ;은하 ;및 ;은하단은 ;주로 ;노란 ;파장대에서 ;빛을 ;발산한다. ;하지만 ;은하에 ;있는 ;별들의 ;노란파장대에서 ;발사된 ;최초의 ;빛이 ;우리에게 ;도착할 ;때는 ;빨간 ;파장대에 ;속하게 ;된다. ;이것은 ;어떻게 ;설명될 ;수 ;있을까?

우주를 ;향해 ;있는 ;모든 ;망원경은 ;흥미롭게도 ;타임머신이기도 ;하다. ;우주의 ;천체를 ;관찰한다는 ;것은 ;사실 ;우주의 ;과거를 ;바라보는 ;것이다. ;왜냐하면 ;빛이 ;지구에 ;도달하기까지는 ;일정 ;시간이 ;소요되기때문이다. ;일테면 ;우리에게서 ;10억 ;광년 ;떨어져 ;있는 ;은하단의 ;별빛을 ;볼 ;때, ;우리는 ;현재가 ;아니라 ;그 ;별빛이 ;최초로 ;지구를 ;향해 ;항해하기 ;시작한 ;10억 ;년 ;전의 ;별을 ;보고 ;있는 ;것이다. ;그 ;별빛이 ;저 ;멀리에 ;있는 ;은하단에서 ;우리 ;지구에 ;도달하기까지 ;10억 ;년의 ;시간이 ;필요했던 ;것이다. ;나중에 ;다시 ;설명하겠지만 ;이런 ;사실은 ;우주의 ;아주먼 ;과거, ;심지어 ;빅뱅의 ;순간까지도 ;관측 ;가능하게 ;해준다. ;빅뱅을 ;목격함으로써 ;우주 ;최초의 ;탄생 ;순간인 ;빅뱅에서부터 ;오늘날에 ;이르기까지 ;숨 ;가쁘게 ;진행되었던 ;우주의 ;발전이 ;관찰될 ;수 ;있었고 ;그와 ;더불어 ;그 ;발전 ;과정에 ;있었던 ;다른 ;사건들도 ;이해할 ;수 ;있었던 ;것이다.

우리는 ;원칙적으로 ;어느 ;정도 ;일정한 ;거리에 ;있는 ;우주만을 ;관찰할 ;수 ;있다. ;이 ;무한히 ;넓은 ;우주의 ;아주 ;작은 ;단면만 ;볼 ;수 ;있는셈이다. ;우리들이 ;볼 ;수 ;있는 ;우주는 ;하나의 ;구인데 ;이 ;구는 ;중심과수과140억 ;광년이나 ;되는 ;반경을 ;갖는다. ;이 ;반경 ;밖에서 ;오는 ;빛은 ;빅뱅이후 ;오늘날까지 ;우리에게 ;아직 ;도달하지 ;못하고 ;있다.

아주 ;멀리 ;떨어져 ;있는 ;은하단에 ;있는 ;별이 ;과거 ;어느 ;때인가 ;빛을 ;비추었고 ;그 ;빛이 ;10억 ;년 ;후에 ;우리 ;지구에 ;도달한다고 ;하자. ;하지만 ;이 ;기간 ;동안에 ;우주의 ;전체 ;공간은 ;건포도 ;빵의 ;예에서처럼 ;계속해서 ;팽창했다. ;공간이 ;팽창한다는 ;것은 ;광파의 ;길이가, ;즉 ;파장이점점 ;커진다는 ;의미다. ;멀리 ;떨어져 ;있는 ;은하단에서 ;우리 ;지구까지오기까지 ;시간이 ;많이 ;걸릴수록 ;공간도 ;팽창하고 ;빛의 ;파장도 ;커진다. ;파장이 ;커진다는 ;것은 ;빛의 ;색이 ;노란 ;영역에서 ;빨간 ;영역으로 ;이동한다는 ;것을 ;뜻한다. ;빨간색 ;빛은 ;노란색 ;빛보다 ;파장이 ;더 ;크기 ;때문이다. ;이러한 ;빛의 ;적색이동을 ;통해서 ;은하단이 ;우리에게서 ;멀어지는 ;속도와, ;그와 ;아울러 ;우주의 ;팽창 ;속도가 ;규명될 ;수 ;있는 ;것이다.

그렇다면 ;우리에게서 ;점점 ;멀어지는 ;은하의 ;적색이동을 ;통해서 ;관찰되는 ;은하탈주는 ;왜 ;빅뱅의 ;근거가 ;될 ;수 ;있을까? ;만약 ;우주가 ;계속해서 ;팽창하고 ;우주의 ;모든 ;물질들이 ;서로 ;멀어진다면 ;우리는 ;다음과 ;같은 ;사실을 ;가정해야 ;한다. ;즉, ;과거 ;우주에는 ;모든 ;것이 ;오늘날보다 ;더 ;가깝게 ;응축되어 ;있었다는 ;것이다. ;우리가 ;더 ;먼 ;과거를 ;볼수록 ;우주는 ;그만큼 ;더 ;조밀했다. ;결국 ;137억 ;년 ;전의 ;빅뱅 ;때 ;우주의 ;물질들은 ;극도의 ;높은 ;밀도와 ;온도에서 ;압축되어 ;있었던 ;것이다.