천문학에 대하여(제 5회)

물리 우주론에 대하여: 물리적 우주론이라고 알려진 분파인 우주의 대규모 구조에 대한 관찰은 우주의 형성과 진화에 대한 깊은 이해를 제공했다. 현대 우주론의 기본은 우리의 우주가 한 시점에서 시작되었고, 이후 138억 년 동안 현재의 상태로 확장되었다는 잘 받아들여진 빅뱅 이론이다. 빅뱅의 개념은 1965년 마이크로파 배경복사의 발견으로 거슬러 올라갈 수 있다. 이러한 팽창의 과정에서 우주는 몇 가지 진화 단계를 거쳤다.

 

초기 단계에서, 우주가 매우 빠른 우주 팽창을 경험했고, 이것은 시작 조건을 균일하게 만들었다는 이론이 있다. 그 후, 핵합성은 초기 우주의 풍부한 원소들을 만들어냈다. 최초의 중성 원자가 원시 이온의 바다에서 형성되었을 때, 공간은 방사선에 투명해졌고, 오늘날 마이크로파 배경 복사로 보이는 에너지를 방출했다. 팽창하는 우주는 항성 에너지원의 부족으로 암흑기를 겪었다.

 

물질의 계층 구조는 공간의 질량 밀도의 미세한 변화로부터 형성되기 시작했다. 가장 밀도가 높은 지역에 축적된 물질로, 가스 구름과 가장 초기의 별인 모집단 III 별들을 형성한다. 이 무거운 별들은 재이온화 과정을 촉발했고 초기 우주에서 많은 무거운 원소들을 만들어냈으며, 이 원소들은 핵 붕괴를 통해 더 가벼운 원소를 만들어 핵 합성의 주기를 더 오래 지속할 수 있게 했다. 중력 응집체가 필라멘트로 뭉쳐져 틈새에 빈 공간을 남겼다. 점차 가스와 먼지의 집단이 합쳐져 최초의 원시은하가 되었다.

 

시간이 지남에 따라, 이것들은 더 많은 물질을 끌어들였고, 종종 은하단과 은하단으로 구성되었다가 더 큰 규모의 초은하단으로 구성되었다. 물리학의 다양한 분야는 우주를 연구하는 데 매우 중요하다. 양자역학, 입자물리학, 플라스마물리학, 응집물질물리학, 통계역학, 광학, 핵물리학 등의 분야를 포괄한다. 우주의 구조에 근본적인 것은 암흑물질과 암흑에너지의 존재이다. 이들은 현재 우주 질량의 96%를 형성하는 주요 구성 요소로 여겨지고 있다. 이러한 이유로, 이러한 구성 요소의 물리학을 이해하는데 많은 노력을 들인다.

 

은하외 천문학에 대하여: 우리 은하 바깥에 있는 천체에 대한 연구는 은하의 형성과 진화, 은하 형태(설명)와 분류, 활동 은하의 관측, 그리고 더 큰 규모의 은하군과 성단에 관한 천문학 분야이다. 마지막으로, 후자는 우주의 대규모 구조에 대한 이해를 위해 중요하다. 대부분의 은하는 분류 체계를 허용하는 별개의 모양으로 구성되어 있다. 이들은 보통 나선은하, 타원은하, 불규칙은하로 나뉜다. 이름에서 알 수 있듯이, 타원은하는 타원의 단면 형상을 가지고 있다. 별들은 선호하는 방향이 없는 임의의 궤도를 따라 움직인다. 이 은하들은 성간 먼지를 거의 또는 전혀 포함하지 않으며, 별을 형성하는 영역은 거의 없으며, 오래된 별들을 포함하고 있다.

 

타원은하는 은하단의 중심부에서 더 흔하게 발견되며, 큰 은하의 합병을 통해 형성되었을 수 있다. 나선은하는 보통 중심에 돌출부나 막대가 있고 바깥쪽으로 나선하는 밝은 팔들을 따라가는 납작하고 회전하는 원반으로 구성되어 있다. 나선은하는 전형적으로 나이든 별들의 헤일로로 둘러싸여 있다. 우리은하와 가장 가까운 이웃인 안드로메다 은하는 둘 다 나선 은하이다. 불규칙은하는 겉모습이 무질서하고 나선은하도 타원은하도 아니다. 모든 은하의 약 4분의 1은 불규칙하며, 이러한 은하의 특이한 모양은 중력 상호작용의 결과일 수 있다.

 

활성은하는 항성, 먼지, 가스 이외의 다른 곳에서 상당한 양의 에너지를 방출하는 생성물이다. 이 블랙홀은 중심핵의 밀집된 영역에 의해 구동되며, 낙하하는 물질로부터 방사선을 방출하는 초대질량 블랙홀로 생각된다. 전파은하는 스펙트럼의 전파 부분에서 매우 밝은 활동 은하이며, 거대한 플룸이나 가스 덩어리를 방출하고 있다. 짧은 주파수의 고에너지 복사를 방출하는 활동은하로는 세이퍼트 은하, 퀘이사, 블레이저 등이 있다. 퀘이사는 우주에서 가장 지속적으로 밝은 천체로 알려져 있다. 우주의 대규모 구조는 은하단과 은하단으로 대표된다. 이 구조는 가장 큰 초은하단들로 이루어진 그룹들의 계층 구조로 이루어져 있다. 이 집합 물질은 필라멘트와 벽으로 형성되어 그 사이에 큰 빈 공간을 남긴다.