우주의 역사와 구조(인포그래픽)

우주의 구조와 역사

우주 밖을 들여다보고 어떻게 생겼는지 볼 수 있다면 무엇을 보겠습니까? (이미지 크레디트: 삽화: Karl Tate, 은하 M74의 사진(NASA, ESA, Hubble Heritage Collaboration)과 Camille Flammarion의 '대기: 인기 기상학'의 'Awakening of the Pilgrim', 1888년)

조명된 우주



우주의 본질을 이해하기 위한 우리의 여정은 수천 년 전에 시작되었으며 종교와 철학에 그 뿌리를 두고 있습니다.



삽화: Karl Tate, 은하 M74(NASA, ESA, Hubble Heritage Collaboration)의 사진과 Camille Flammarion의 '대기: 대중 기상학'의 'Awakening of the Pilgrim' 조각을 기반으로 함, 1888

우주의 본질을 이해하기 위한 우리의 여정은 수천 년 전에 시작되었으며 종교와 철학에 그 뿌리를 두고 있습니다. 약 2,300년 전 지중해의 주의 깊은 관찰자들은 지구가 둥글고 태양을 공전해야 한다고 추론했습니다.

그러나 이 초기 이론이 옳다는 것이 증명될 방법이 없었기 때문에 지구가 모든 것의 중심에 있고 우주가 인간의 삶과 운명을 지탱하기 위해 존재한다는 더 아첨하는 개념에 저항할 수 없었습니다.

약 1,900년 후 이탈리아의 천문학자 갈릴레오 갈릴레이가 천체 망원경을 발명했을 때 마침내 행성과 별에 대한 정확한 관측이 가능해졌습니다. 우주 전체의 구조와 역사를 연구하는 '우주론'이 등장했습니다.FIRST UP: 우리가 지금 알고 있는 것 >>

오늘날 우리가 알고 있는 우주를 창조하는 데 7일 이상이 걸렸습니다. demokratija.eu은 8부작 시리즈인 우주의 역사와 미래에서 하늘의 신비를 살펴봅니다. 이것은 그 시리즈의 4부입니다.

전체 엔칠라다



우주의 역사에 대한 우리의 현재 이해는 왼쪽에서 오른쪽으로 시간이 흐르면서 위에서 시각화되었습니다.

허블 우주 망원경 과학 연구소

우주의 역사에 대한 우리의 현재 이해는 왼쪽에서 오른쪽으로 시간이 흐르면서 위에서 시각화되었습니다. 우리는 빅뱅 당시 우주가 생성된 직후 우주가 극적으로 팽창했다고 생각합니다. 이를 인플레이션이라고 합니다.

우리의 지구는 우주의 나이가 약 92억 년 되었을 때 형성되었습니다. 우주의 팽창은 오늘날에도 계속되고 가속화되고 있습니다. 이 일련의 인포그래픽에서는 먼저 우주의 구조를 더 크고 더 큰 규모로 살펴보고 우리가 현재 이해하고 있는 방식에 대해 조금 알아볼 것입니다. 시퀀스의 두 번째 부분에서는 빅뱅으로 시작하여 우주가 현재까지 어떻게 진화했는지 알아보기 위해 시간을 거슬러 올라갈 것입니다.다음: 첫 번째 중지, 지구 >>

지구는 둥글다



우리의 첫 번째 목적지는 우리가 집이라고 부르는 행성입니다.

지구 이미지: NASA; 에라토스테네스 초상화: 무명의 예술가

우리의 첫 번째 목적지는 우리가 집이라고 부르는 행성입니다. 지구가 공 모양이라는 지식은 사실 꽤 오래된 것입니다.

약 2,500년 전에 그리스 여행자들은 하늘에서 별자리가 북쪽이나 남쪽으로 멀리 갈 때 볼 수 있다고 보고했습니다. 예리한 관찰자들은 또한 월식 동안 지구에 의해 드리워진 그림자가 둥근 모서리를 가지고 있다는 것을 알아차렸을 것입니다. 몇 세기 후, 학자 에라토스테네스는 수백 마일 떨어진 위치에서 태양에 의해 드리워진 그림자 길이의 차이에 주목하여 지구의 크기를 추정했습니다.

태양이 너무 멀리 떨어져 있어 광선이 평행하다고 가정함으로써 에라토스테네스는 간단한 기하학을 사용하여 지구의 둘레를 계산할 수 있었습니다. 그의 측정이 얼마나 정확했는지는 알려져 있지 않지만 실제 수치와 몇 퍼센트 포인트 이상 차이가 나지 않았을 수 있습니다.다음: 태양계 >>

지구는 행성이다



이제 우리는 내부 태양계의 맥락에서 지구를 보기 위해 뒤로 물러납니다.

칼 테이트, demokratija.eu; 요하네스 케플러 초상화: 무명의 예술가

이제 우리는 내부 태양계의 맥락에서 지구를 보기 위해 뒤로 물러납니다. 태양, 지구 및 행성의 움직임에 대한 초기 아이디어는 신이 어떻게 세계를 명령했는지에 대한 신학적, 점성학적, 철학적 개념에서 파생되었습니다.

폴란드 천문학자 니콜라우스 코페르니쿠스는 기독교 지도자들이 가르친 것처럼 태양이 지구 주위를 도는 것이 아니라 지구가 태양 주위를 돈다고 제안함으로써 1500년대 중반에 소란을 일으켰습니다. 수세기 동안 행성은 중심점을 중심으로 회전하는 중첩된 '수정 구'에 묻혀 있기 때문에 움직이는 것으로 생각되었습니다.

그러나 16세기에 혜성이 수정구를 통해 충돌하는 방식으로 움직인다는 사실이 기록되었습니다. 구체를 대체하는 것은 '주전원', 즉 원 위에 원이 겹쳐져 서로 수학적으로 영향을 주어 관측된 행성 운동의 결과라는 아이디어였습니다.

마지막으로, 1609년 독일 수학자 요하네스 케플러는 행성 운동 이론을 발표했는데, 이는 우리 태양계의 천체가 원이 아닌 타원 모양의 궤도에서 움직인다는 것을 확립했습니다.다음: 행성은 다른 세계입니다 >>

행성은 세계다

인류 선사시대 초기부터 우주 전체는 육안으로 볼 수 있는 요소만 포함하는 것으로 생각되었습니다.

칼 테이트, demokratija.eu; 갈릴레오 갈릴레이: Ottavio Leoni의 초상화

인류 선사시대 초기부터 우주 전체는 육안으로 볼 수 있는 요소, 즉 지구, 달과 태양, 이동하여 '행성'이라고 불리는 다섯 개의 빛 점, 그리고 멀리 떨어진 구체만 포함하는 것으로 생각되었습니다. 별과 은하수의 빛나는 띠가 박힌 곳.

이러한 천체의 움직임을 설명하기 위해 점성술과 이후 천문학에 대한 이론이 고안되었지만, 그 실체는 추측할 수 밖에 없었습니다. 1609년 이탈리아의 천문학자 갈릴레오는 마침내 조잡한 망원경을 하늘에서 훈련시켰을 때 행성이 다른 세계임을 발견했습니다. 이 세계들 중 몇몇은 자체 위성을 가지고 있는 것으로 밝혀졌습니다.

망원경의 도움으로 우리 태양계에서 이전에 알려지지 않은 행성이 발견되었습니다: 1781년 천왕성과 1846년 해왕성. 망원경을 사용하면 혜성, 소행성, 멀리 떨어진 별과 성운과 같은 더 작은 천체를 연구할 수 있게 되었습니다. 천구.다음: 별의 바다 >>

별은 태양이다

17세기에 갈릴레오가 망원경을 발명하고 케플러가 운동 법칙을 발견하면서 별이 태양과 같다는 것을 깨닫게 되었습니다.

지역 별 도표: 공개 도메인 데이터 플롯을 기반으로 한 Karl Tate; 프리드리히 베셀 초상화: 크리스티안 알브레히트 옌센

17세기에 갈릴레오가 망원경을 발명하고 케플러가 운동 법칙을 발견하면서 별은 모두 같은 물리 법칙을 따르는 태양과 같다는 사실을 깨닫게 되었습니다. 19세기에 분광학(물체에서 방출되는 빛의 파장에 대한 연구)을 통해 별을 구성하는 가스를 조사할 수 있었습니다.

과학자들은 또한 19세기에 별까지의 거리를 측정하는 방법을 알아냈습니다. 물체를 다른 시점에서 볼 때 물체는 더 먼 배경에 비해 상대적으로 이동하는 것처럼 보입니다. 시차를 '시차'라고 합니다. 지구가 태양을 공전함에 따라 별을 관찰하기 위한 변화하는 유리한 지점을 제공합니다. 별은 우리 태양계의 물체보다 훨씬 멀리 떨어져 있기 때문에 시차 이동은 매우 작고 측정하기 어렵습니다.

독일의 수학자이자 천문학자인 프리드리히 베셀은 백조자리 61번 별의 시차를 최초로 성공적으로 측정했으며 지구로부터의 거리를 10.4광년으로 추정했습니다. (나중에 추정에 따르면 이 거리를 11.4광년으로 조정했습니다.)다음: 은하계와 암흑 물질 >>

암흑물질이 함께 뭉친 은하

우리 은하의 배치는 우리의 관점에서 파악하기 어렵습니다.

은하수 지도: 로버트 허트; 버지니아 대학교 천문학과를 통한 Fritz Zwicky 사진

우리 은하의 배치는 그 안에 포함된 우리의 유리한 지점에서 파악하기 어렵습니다. 멀리 있는 은하의 모양을 연구하고 우리 은하에서 볼 수 있는 물체를 주의 깊게 측정함으로써 우리 은하가 막대나선 은하임을 추론했습니다.

별들로 구성된(그리고 매우 큰 블랙홀을 품고 있는) 막대 모양의 중심핵은 별과 가스, 먼지로 구성된 나선형 팔로 둘러싸여 있습니다. 우리는 주요 나선 팔 사이에 뻗어 있는 박차 또는 가지에 있습니다. 나선 팔의 정확한 구성은 천문학자들에 의해 여전히 논쟁거리지만, 최근 조사에 따르면 우리은하에는 바깥쪽으로 4개의 팔로 갈라지는 2개의 주요 팔이 있는 것으로 나타났습니다.

우리 은하의 나선 팔은 평평한 원반 주위를 이동하는 일종의 밀도 파동으로 생각됩니다. 재료가 뭉쳐지고 팔을 따라 별이 형성됩니다. 은하계의 모든 것은 중심을 중심으로 회전하며 팔은 단단한 구조가 아닙니다. 우리 태양계는 궤도를 도는 동안 나선 팔 안팎으로 이동합니다.

은하의 회전을 연구하는 동안 우리가 볼 수 있는 물질의 중력을 기반으로 예상한 대로 은하가 회전하지 않는다는 사실에 주목했습니다. 스위스 천문학자 프리츠 츠비키는 1934년에 많은 양의 보이지 않는 또는 '암흑' 물질이 존재하여 나선 은하를 보이는 것보다 더 무겁게 만들고 있음이 틀림없다고 제안했습니다.

그 이후로 천체 물리학자들은 이 암흑 물질을 찾아냈고, 종종 그것이 우리가 지구에서 알고 있는 것과는 다른 이국적인 입자로 구성되어 있을지도 모른다고 추측했습니다. 현재 추정에 따르면 우리 우주는 대부분 알려지지 않은 형태의 암흑 물질과 암흑 에너지로 구성되어 있으며 친숙한 원자는 전체의 아주 작은 부분에 불과합니다.NEXT: 별들로 가득한 은하들 >>

은하계는 별들로 이루어져 있다

하늘을 가로지르는 희미한 빛의 리본인 은하수는 역사를 통해 알려져 왔습니다.

은하수 지도: 로버트 허트; NASA를 통한 에드윈 허블 사진

하늘을 가로지르는 희미한 빛의 리본인 은하수는 역사를 통해 알려져 왔습니다. 그것의 진정한 본질은 갈릴레오 갈릴레이가 망원경으로 은하수를 연구하고 리본이 수많은 별들로 구성되어 있음을 결정한 17세기까지 발견되지 않았습니다. 하늘에서 작은 희미한 빛 조각을 볼 수 있습니다. 이것을 성운이라고 불렀다.

18세기까지 우리은하가 중력에 의해 결합된 거대한 별 체계라고 추측되었지만 성운의 본질은 알려지지 않았습니다. 그것들은 우리은하 내부의 작은 가스 구름일 수도 있고, 우리 은하의 외부에 있을 수도 있습니다. 은하수가 전체 우주를 구성했는지 여부는 증명할 수 없었습니다.

캘리포니아의 윌슨산 천문대에서 새로 건설된 100인치 망원경을 사용하여 미국 천문학자 에드윈 허블(Edwin Hubble)은 고유 밝기와 관련된 패턴으로 밝아지고 어두워지는 세페이드(Cepheids)라고 불리는 별을 연구하여 우주 거리를 추정하는 척도로 사용하기에 적합합니다. 1925년 논문에서 허블은 성운의 일부가 우리 은하의 외부에 있으며 그 자체로 거대한 은하이며 우리의 고향 은하보다 훨씬 더 큰 우주를 드러내고 있다고 결론지었습니다.다음: 우주가 조직화됩니다 >>

대규모 조직

19세기 후반에 처녀자리에 큰 무리의 성운이 있다는 것이 처음 발견되었습니다. 나중에 이 성운들이 우리 은하의 외부에 있는 별개의 은하라는 것이 밝혀졌습니다.

다이어그램: NASA 일러스트레이션을 기반으로 한 Karl Tate; 하와이 대학교 천문학 연구소를 통한 브렌트 툴리 사진

19세기 후반에 처녀자리에 많은 성운 그룹이 있다는 것이 처음 발견되었습니다. 나중에 이 성운들이 우리 은하의 외부에 있는 별개의 은하라는 것이 밝혀졌습니다.

100년 후, 천문학자들은 이 은하들의 명백한 정렬이 '메타은하' 또는 '초은하단'으로 다양하게 불리는 더 높은 수준의 우주 구조를 나타낼 수 있다고 추측했습니다. 1982년에 천문학자 R. Brent Tully는 초은하단 구성원 은하까지의 거리에 대한 분석을 발표하여 그들이 실제로 더 큰 조직의 일부임을 보여주었습니다.

거리는 은하들로부터의 빛 스펙트럼의 적색편이에 주목함으로써 결정되었다. (적색편이에 대한 자세한 설명은 이 갤러리 뒷부분의 'Time Zero: Big Bang'을 참조하세요.)NEXT: 우주에서 가장 큰 구조물 >>

우주에서 가장 큰 구조물

출처: 2dF Galaxy Redshift Survey, Anglo-Australian Observatory; 마가렛 겔러(Margaret Geller) 사진을 통해 하버드 대학교 천문학과

출처: 2dF Galaxy Redshift Survey, Anglo-Australian Observatory; 마가렛 겔러(Margaret Geller) 사진을 통해 하버드 대학교 천문학과

우리가 알고 있는 가장 큰 구조는 우주의 광대한 공극을 둘러싸고 있는 은하 필라멘트(초은하단 복합체라고도 함)입니다. 필라멘트의 은하는 중력에 의해 함께 묶여 있습니다.

1989년 마가렛 겔러(Margaret Geller)와 존 후크라(John Huchra)가 이러한 구조 중 첫 번째 구조물을 발견했을 때 '만리장성'이라고 불렸습니다. 훨씬 더 큰 구조물인 '슬론 만리장성'은 2003년 J. Richard Gott III와 Mario Jurić에 의해 발견되었습니다.

우주의 대규모 구조에 대한 현재 연구는 Sloan Digital Sky Survey와 같은 적색편이 조사로 수집된 데이터를 활용합니다. 이러한 노력은 디지털 카메라 센서를 사용하여 하늘의 영역을 촬영하고 수백만 개의 멀리 있는 물체를 3D 공간에서 매핑하는 데 필요한 데이터와 함께 캡처합니다.다음: 우리가 볼 수 있는 가장 멀리 >>

우리가 볼 수 있는 가장 멀리

관측 가능한 우주는 우리가 감지할 수 있는 모든 것입니다.

관측 가능한 우주 시뮬레이션: Karl Tate, demokratija.eu; Brookhaven 국립 연구소를 통한 Alan Guth 사진

관측 가능한 우주는 우리가 감지할 수 있는 모든 것입니다. 지구를 중심으로 하는 지름 930억 광년의 구이다. 우리는 우주의 광대한 규모에 비해 빛의 속도가 느리기 때문에 우주 전체를 한 번에 볼 수 없습니다.

우리가 우주를 내다볼 때 우리는 역사의 이전과 이전 시대의 물체를 봅니다. 또한 우주의 가속 팽창으로 인해 멀리 있는 물체는 우리가 생각하는 나이보다 훨씬 더 멀리 떨어져 있습니다. 예를 들어, 관측 가능한 우주의 가장자리는 우주 자체의 나이가 137억년에 불과하지만 약 460억 광년 떨어진 것으로 추정됩니다.

우주의 진정한 범위는 알려져 있지 않습니다. 그것은 관측 가능한 우주보다 훨씬 더 클 수 있습니다. 아마도 크기가 무한할 수도 있습니다. 그러나 가장 먼 지역의 빛은 결코 우리에게 도달할 수 없습니다. 통과해야 하는 공간이 너무 빠르게 확장되고 있습니다.

관측 가능한 우주에 대한 우리의 현재 그림은 1980년대에 우리와 유사한 우주가 그것을 만든 빅뱅 사건에서 어떻게 출현했는지를 알아낸 미국 물리학자 Alan Guth에게 많은 빚을 지고 있습니다. 다음으로 시계를 0으로 재설정하고 우주가 처음부터 오늘날까지 어떻게 진화했는지 살펴보겠습니다.다음: 빅뱅 >>