허블-르메트레 법칙

허블-르메트레 법칙(Hubble-Lemaître’s Law)은 천문학자 에드윈 허블이[1] 발표한 법칙으로, "은하의 후퇴 속도는 그 은하까지의 거리에 비례한다."는 것이다. 이에 따르면, 우주에 있는 각 은하 사이는 점점 멀어지고 있으며,[2] 멀리 떨어져 있는 은하일수록 더 빠르게 멀어지므로, 우주는 전 방향으로 똑같이 팽창한다는 결론이 나온다. 허블의 법칙을 수식으로 나타내면 'V=Hr (단, V=후퇴 속도, H=허블 상수, r=은하까지의 거리)'이 된다. 이를 이용하면 무려 우주의 크기와 나이를 추정할 수 있으므로 허블 상수를 정확하게 구하는 것이 중요하다.

1 우주의 크기[편집]

실제로 관측한 은하들의 후퇴 속도와 거리를 위 식에 대입하면 허블 상수를 구할 수 있다. 그다음, V 대신 빛의 속도 c를 넣어서 광속으로 멀어지고 있는 은하까지의 거리를 구해보면, r=c/H가 나온다. 그런데 우리 우주에서는 아무리 빠른 것도 빛의 속도는 넘지 못한다고 알려졌으므로, 멀어지는 속도가 광속인 은하는 우주의 끝에 도달한 것으로 볼 수 있다. 즉, 위에서 구한 은하까지의 거리가 우주의 크기인 것이다.

그러나 허블 상수는 엄밀한 계산 값이 아니므로 관측 기술이 발달함에 따라 조금씩 달라지고 있다. 따라서 허블 상수가 커지면 우주의 크기는 작아지고, 허블 상수가 작아지면 우주의 크기가 커지는 문제가 있다. 아무튼, 2015년 기준으로 알려진 허블 상수로 계산해 보면 우리 우주의 크기는 약 137억 광년이 나온다.

2 우주의 나이[편집]

'시간=거리/속력'이므로 어떤 은하와 우리 은하가 현재 얼마나 빨리 멀어지는지와 얼마나 멀리 떨어져 있는지를 알면 대폭발 이후 현재까지 흐른 시간, 즉 우주의 나이를 구할 수 있다. V=Hr을 변형하면 r/V=1/H이므로 허블 상수의 역수가 곧 우주의 나이인 것이다.

그러나 여기에는 허블 상수가 정확하지 않다는 점 말고도 문제가 하나 더 있다. 은하가 멀어지는 속도가 예전에나 지금이나 똑같다고 가정하고 있는 부분인데, 실제로는 우주가 가속 팽창하고 있음이 밝혀졌다. 결국, 위에서 구한 수치에는 상당한 오차가 있을 수밖에 없다. 이렇게 말하면 허블의 법칙이 허점투성이라 쓸모없는 이론으로 느껴질 수도 있다. 그러나 우주가 팽창한다는 대폭발 우주론의 근거가 되어준 것이 바로 허블의 법칙이며, 다른 은하는커녕 고작 까지밖에 가보지 못한 인류가 까마득한 우주의 끝을 대략적으로나마 가늠해볼 수 있게 해주었다는 점에서 천문학적인 의의가 큰 이론이라 할 수 있다.

3 각주

  1. 허블 우주 망원경으로 유명하다.
  2. 은하끼리 멀어지는 것이지, 은하 안에 있는 별들 사이까지 멀어진다는 것은 아니다.