12.02.11 세미나질문 답변&보충

질문) 우주는 암흑에너지가 73%를 차지한다고 했는데 (보통물질 4%, 암흑물질 23%),

        어떻게 에너지가 공간을 차지할 수 있는가?




답변) 일단 빅뱅이론에 의한 태초의 우주를 생각한다면, 한 점에 많은 물질이 모여있게 됩니다.

근데 이때 이런 상태의 우주라면 (그저 물질로만 구성되어 있는 우주라면),

작용하는 힘이 인력(중력 등) 밖에 없을텐데 어떻게 팽창을 하게 되었을까요?

분명 그때의 우주에는 우주가 팽창하게 하는 에너지도 함께 존재했을 것입니다.

즉, 우주에 물질 뿐만 아니라 에너지도 '구성'될 수 있다는 것이죠

(공간을 차지한다는 개념보다 어떤 에너지가 우주에 구성되어있다는 말이 더 와닿을겁니다..)

그렇다면 어떻게 73%라는 것을 알게 되었느냐..

이것은 아무래도 E=mc^2 (질량-에너지 상호변환)을 사용한 것이 맞는 것 같습니다.

현재 우주가 팽창되어지고 있는 속도를 볼때 이 정도의 에너지가 필요하다라고 계산한 뒤,

그 에너지 값을 질량으로 환산하여 보통물질과 암흑물질을 비교해 73% 값이 나온 것으로 보입니다.

사실 이건 어디까지나 제 생각입니다.. 자료를 찾아도 잘 안나오더라구요.. 너무 최근 이론이라..

혹시 다른 별빛분들 중에 알고 계신분이나 자료가 있으시거나 혹은 다른 생각을 가지고 계시면

같이 공유해보는 것도 좋을것 같네요~




보충) 초기 우주의 상태를 설명하는 이론 중에

'인플레이션 우주론'이라는 것이 받아들여지고 있는데, 간단히 말하자면

"초기 우주의 진공이 상전이를 일으켰고 팽창(인플레이션)하게 되며 숨은열이 방출되었다.

(이때 상전이라는 것은 예를 들어 수증기가 물이 되고 물이 얼음이 되는 것과 같은 '상태변화'를 말합니다.

이때 상전이에 따라서 발생하는 열에너지를 '숨은열'이라고 합니다. 중고등학생 때 들어보셨을 겁니다..

그리고 양자역학에 따르면 진공도 에너지를 가지고 있고 상전이를 한다고 하네요....)

이 숨은열의 에너지에 의해, 전자 등의 물질이나 빛이 만들어지고 우주는 뜨거운 불덩이 상태가 되었다.

이것을 빅뱅 우주라고 한다." 라고 설명하는 이론입니다.

이때 팽창(인플레이션)하게 한 에너지를 진공에너지(진공이 가지고 있는 에너지)라고 하는데,

이 진공에너지가 최근에 알게 된 암흑에너지의 후보들 중 하나라고 합니다.


'암흑(dark)'이라는 말이 오해를 불러일으킬 수도 있는데,

이때 암흑(dark)은 '우리가 모르는, 알 수 없는, 밝혀지지 않은'이라는 뜻에서 쓰인 말입니다.



이번에 제가 발표한 내용이 잘 안와닿으실 겁니다

암흑물질과 암흑에너지가 발견되고 연구하기 시작한게 정말 얼마되지 않았기 때문이죠

암흑에너지에 관한 연구로 노벨상을 수상한 것이 바로 2011년 작년입니다..

게다가 오죽했으면 dark라는 말을 썻을까요..

언제 어떻게 바뀔 지 모르는 이론이니 재미삼아 들어주세요^^

감사합니다~!