edubun
한국어
English한국어EspañolPortuguêsFrançaisDeutschItalianoNederlandsРусскийBahasa Indonesia日本語
홈›천문·우주›은하

팽창하는 우주

1995년 허블 딥 필드는 보름달 너비의 약 13분의 1인 하늘 조각을 찍었고, 그 안에서 은하 약 3,000개를 찾았습니다.

  • 1923: 에드윈 허블, 안드로메다에서 세페이드 V1 발견, 은하는 우리은하 훨씬 바깥에 있음
  • 1927: 조르주 르메트르, 허블과 슬라이퍼의 자료로 우주가 팽창한다고 결론
  • 1929: 허블, 은하의 거리와 적색 이동의 관계 발표
  • 1990: 허블 우주 망원경 발사
  • 1995: 허블 딥 필드: 10일 동안 찍어 아주 작은 하늘 조각에서 은하 약 3,000개
  • 2016: 관측 가능한 우주의 은하를 약 2조 개로 추정, 이전 추정의 10배

서로 멀어지는 은하

은하에서 온 빛을 스펙트럼으로 펼치면 수소, 칼슘 같은 원소들이 만드는 익숙한 검은 선이 보입니다. 그런데 거의 모든 은하에서 이 선들이 빨간색 쪽 끝으로 밀려 있습니다. 이것을 적색 이동이라고 하며, 은하가 우리에게서 멀어지고 있다는 뜻입니다. NASA에 따르면 허블은 세페이드 변광성으로 잰 은하의 거리를 이 적색 이동과 이어 보았습니다. 그리고 선이 밀린 정도가 거리에 비례해서 커진다는 것을 알아냈습니다. 두 배 멀리 있는 은하는 두 배 빠르게 멀어진다는 것입니다. 그런데 허블이 이 결과를 발표하기 2년 전에, 벨기에의 물리학자 조르주 르메트르가 이미 허블과 베스토 슬라이퍼의 관측을 분석해서 우주가 팽창하고 있다고 결론을 내렸습니다. 그래서 이 관계를 지금은 허블-르메트르 법칙이라고 부릅니다.

이 관계를 식으로 쓰면 속도 = H0 × 거리입니다. H0은 허블 상수라고 부르며, 단위는 메가파섹당 초속 km입니다. 1메가파섹은 326만 광년입니다. H0 = 70이라고 하면, 100메가파섹 떨어진 은하는 초속 약 7,000 km로 멀어집니다. 이것은 은하들이 하필 우리에게서만 도망치며 우주 공간을 날아간다는 뜻이 아닙니다. 공간 자체가 늘어나고 있기 때문에, 어느 은하에서 보든 다른 은하들이 멀어지는 것으로 보입니다. 부풀어 오르는 빵 반죽 속에 박힌 건포도들이 모두 서로에게서 멀어지는 것과 같습니다. 가까운 은하는 이 흐름을 거스를 수도 있습니다. 중력으로 우리와 묶여 있는 안드로메다는 오히려 다가오고 있습니다.

0 Mpc100 Mpc200 Mpc300 Mpc010,00020,0007367.4distance (1 Mpc = 3.26 million light-years); speed in km/s
측정된 허블 상수 두 값에 따른 거리와 후퇴 속도입니다. 67.4(초기 우주, 플랑크 위성)와 약 73(세페이드와 초신성). 멀어질수록 두 선의 차이가 커집니다.

허블 긴장

이 팽창을 거꾸로 되돌려 보면 우주의 나이를 어림할 수 있습니다. 1 ÷ H0은 시간의 단위를 가집니다. H0 = 70이라면 이 값은 약 140억 년이 되는데, 이것은 NASA가 정밀한 모형으로 내놓는 138억 년과 가깝습니다. 그런데 두 갈래의 측정 결과가 서로 맞지 않습니다. ESA의 플랑크 위성이 잰 우주 배경 복사의 무늬에 모형을 맞추면 67.4 ± 0.5 km/s/Mpc가 나옵니다. 반면 허블 망원경으로 세페이드 변광성과 Ia형 초신성까지의 거리를 직접 재면 약 73이 나옵니다. 두 값의 차이는 약 8%로, 두 연구진이 각자 밝힌 오차보다 훨씬 큽니다. 그리고 자료가 더 좋아졌는데도 이 차이는 사라지지 않았습니다. 천문학자들은 이것을 허블 긴장이라고 부릅니다. 그리고 우리가 아직 이해하지 못한 물리 법칙이 있다는 실마리일 수도 있다고 봅니다.

은하는 몇 개일까요

배경1995년 우주망원경과학연구소의 소장이었던 로버트 윌리엄스는 자신에게 주어진 재량 관측 시간을 쓰기로 했습니다. 그는 허블을 10일 동안 텅 빈 것처럼 보이는 하늘의 한 조각에 겨누었습니다. 그 조각의 너비는 보름달 너비의 약 13분의 1이었습니다. 몇몇 동료들은 허블이 거기서 새로 찾을 것이 없을 것이라고 의심했습니다. 하지만 그렇게 해서 나온 허블 딥 필드에는 여러 성장 단계에 있는 은하 약 3,000개가 찍혀 있었습니다. 그리고 이 자료는 모든 사람에게 한꺼번에 공개되었습니다. NASA가 인용한 천문학자 줄리앤 돌캔턴은 이렇게 자료를 함께 나누는 방식이 그 뒤 대부분의 대형 천문 연구가 따르는 본보기가 되었다고 말합니다. 딥 필드에 찍힌 은하를 세고 그 수에 하늘 전체의 넓이를 곱해서, 은하가 약 2,000억 개라는 추정이 나왔습니다.

2016년 크리스토퍼 콘셀리스가 이끈 연구진은 허블과 다른 관측 자료를 쓰고, 여기에 너무 희미해서 보이지 않는 은하의 모형까지 더했습니다. 그리고 관측 가능한 우주에 지금 존재하거나 예전에 존재했던 은하가 적어도 10배 더 많은, 약 2조 개라고 결론을 내렸습니다. 그 은하들은 대부분 작았고, 오래전에 서로 합쳐져서 더 큰 은하가 되었습니다. 2021년에는 NASA의 뉴허라이즌스 탐사선을 이용한 연구가 나왔습니다. 이 탐사선은 태양 빛에서 멀리 떨어져 있어서, 우주가 실제로 얼마나 어두운지를 잴 수 있었습니다. NASA는 나중에 발표문을 고쳤습니다. 이 측정은 은하의 수가 아니라 은하들이 내는 빛 전체를 제한하는 것이라고 바로잡은 것입니다. 그래서 정직하게 정리하면, 은하의 수는 희미한 은하를 어떻게 세느냐에 따라 수천억 개에서 약 2조 개 사이입니다.

적색 이동스펙트럼 선이 긴 파장으로 밀림, 멀어지는 중
허블-르메트르 법칙속도 = H₀ × 거리
허블 긴장플랑크 약 67.4, 세페이드와 초신성 약 73
우주의 나이(NASA)약 138억 년
허블 딥 필드1995년, 10일, 은하 약 3,000개
  1. 은하 스펙트럼의 적색 이동은 무엇을 보여 줄까요?
    • 은하가 우리에게서 멀어지고 있다
    • 은하가 아주 뜨겁다
    • 은하가 다가오고 있다
    • 은하가 철로 되어 있다
  2. H₀ = 70 km/s/Mpc일 때 50 Mpc 떨어진 은하는 초속 몇 km로 멀어질까요?
  3. 초속 14,000 km로 멀어지는 은하는 H₀ = 70일 때 몇 Mpc 떨어져 있을까요?
  4. 1927년 우주가 팽창한다고 처음 결론 내린 사람은 누구일까요?
    • 조르주 르메트르
    • 아이작 뉴턴
    • 헨리에타 스완 리빗
    • 튀코 브라헤
  5. 먼 은하가 모두 우리에게서 멀어지는 것처럼 보이는 이유는 무엇일까요?
    • 공간 자체가 늘어나서 어느 은하에서 보든 다른 은하가 멀어짐
    • 지구가 우주의 중심이라서
    • 은하들이 우리은하를 피해서
    • 빛이 멀리 갈수록 느려져서
  6. 허블 긴장은 73과 67.4를 비교합니다. 73은 몇 % 더 클까요? (소수 첫째 자리)
  7. 멀어지지 않고 다가오는 은하는 무엇일까요?
    • 안드로메다
    • 허블 딥 필드의 모든 은하
    • M87
    • 마카리안 231
  8. 1995년 허블 딥 필드에는 은하가 약 몇 개 찍혔을까요?
    • 약 3,000개
    • 약 30개
    • 약 300만 개
    • 하나뿐
  9. 뉴허라이즌스 측정에 대한 NASA의 정정 내용은 무엇일까요?
    • 은하의 수가 아니라 은하가 내는 빛 전체를 제한한다
    • 은하가 정확히 2,000억 개임을 증명했다
    • 은하를 하나도 찾지 못했다
    • 허블 상수를 쟀다
  10. H₀ = 70 km/s/Mpc일 때 1 ÷ H₀은 약 몇십억 년일까요? (정수)
핵심 정리
  • 거의 모든 은하에 적색 이동: 멀어지는 중.
  • 허블-르메트르 법칙: 속도 = H₀ × 거리(르메트르 1927, 허블 1929).
  • 공간 자체가 팽창, 가까운 안드로메다는 예외로 다가옴.
  • H₀ 약 67.4(플랑크) 또는 약 73(세페이드와 초신성): 허블 긴장.
  • 은하의 수: 수천억 개에서 약 2조 개.
이 과정의 출처 (17)
  • NASA Galaxies (science.nasa.gov/universe/galaxies)
  • NASA Galaxy types (science.nasa.gov/universe/galaxies/types)
  • NASA Hubble's Galaxies (science.nasa.gov/mission/hubble/science/universe-uncovered/hubble-galaxies)
  • ESA/Hubble tuning fork (esahubble.org/images/heic9902o)
  • NASA Sun facts (science.nasa.gov/sun/facts)
  • NASA Stars (science.nasa.gov/universe/stars)
  • NASA/JPL Milky Way spiral arms (science.nasa.gov/resource/the-milky-way-galaxy)
  • JPL Large Magellanic Cloud (jpl.nasa.gov/images/pia07137-whats-old-is-new-in-the-large-magellanic-cloud)
  • NASA APOD Magellanic Clouds and Leavitt, NASA Hubble V1 asset (science.nasa.gov/asset/hubble/cepheid-variable-star-v1-in-andromeda-galaxy)
  • NASA Edwin Hubble (science.nasa.gov/people/edwin-hubble)
  • NASA Hubble 100 years (science.nasa.gov/missions/hubble/nasa-celebrates-edwin-hubbles-discovery-of-a-new-universe)
  • NASA and ESA Andromeda collision 2025 (science.nasa.gov/missions/hubble/apocalypse-when-hubble-casts-doubt-on-certainty-of-galactic-collision, esahubble.org/news/heic2508)
  • JPL Event Horizon Telescope Sagittarius A* (jpl.nasa.gov/edu/resources/teachable-moment/telescopes-get-extraordinary-view-of-milky-ways-black-hole)
  • NASA Hubble Deep Fields (science.nasa.gov/mission/hubble/science/universe-uncovered/hubble-deep-fields)
  • NASA 2016 galaxy census (science.nasa.gov/missions/hubble/hubble-reveals-observable-universe-contains-10-times-more-galaxies-than-previously-thought)
  • NASA New Horizons cosmic background with correction (science.nasa.gov/missions/hubble/new-horizons-spacecraft-answers-question-how-dark-is-space)
  • CERN Courier Hubble tension (cerncourier.com/a/the-hubble-tension).

확인한 날: 2026-10-17