[통합과학] 빅뱅 우주론

 

 

자, 오늘은 **“우주는 어떻게 시작되었을까?”**라는 질문에 답을 해주는
**빅뱅 우주론(Big Bang Theory)**에 대해 알아보자.

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1. 빅뱅 우주론이란?

처음 우주는,
상상할 수 없을 만큼 고온·고밀도의 에너지 상태였다고 해.

그런데 이 상태가 **대폭발(Big Bang)**을 일으키면서
엄청난 속도로 팽창하기 시작했어.

그리고 지금도 계속해서 우주는 팽창 중이야.

이게 바로 빅뱅 우주론의 핵심이지.
"우주는 한 점에서 시작해서 계속 팽창하고 있다."

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2. 입자의 탄생

우주가 팽창하면서 온도가 천천히 낮아지자,
먼저 기본 입자, 즉 쿼크와 전자가 만들어졌어.

이 쿼크들이 결합해서
→ 양성자와 중성자가 되고,
양성자는 그대로 수소 원자핵이 되었어.

그리고 양성자와 중성자가 만나
→ 헬륨 원자핵이 만들어졌지.

마지막으로,
원자핵과 전자가 결합하면서 원자가 만들어졌어.

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3. 우주가 ‘투명해지는’ 순간

여기서 중요한 포인트!

원자가 생성되면서,
그동안 막혀 있던 빛이 자유롭게 우주 공간을 떠돌 수 있게 되었어.

이 순간부터 우주는 더 이상 ‘불투명한 플라즈마 상태’가 아니라
빛이 퍼질 수 있는 투명한 우주가 된 거야.

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4. 그럼 이건 언제 일어난 일일까?

• 빅뱅 이후 약 3분 후 → 헬륨 원자핵 생성
• 38만 년 후, 온도 약 3000K → 원자 생성 → 우주 투명화

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5. 빅뱅 이론을 뒷받침하는 증거들

첫 번째 증거: 수소와 헬륨의 비율

현재 우주를 구성하는
수소와 헬륨의 질량비는 약 3:1.

즉, 수소가 75%, 헬륨이 25% 정도라는 거야.

이 비율은 빅뱅 이론이 예측한 값과 실제 관측값이 완벽히 일치해.
이게 첫 번째 강력한 증거야.

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두 번째 증거: 우주 배경 복사 (CMB)

두 번째는 바로
우주 배경 복사(Cosmic Microwave Background).

이건 원자가 만들어지면서
우주 전역으로 퍼져나간 빛의 흔적이야.

이 빛은 펜지어스와 윌슨이라는 과학자들에 의해 처음 관측되었고,
처음엔 모든 방향에서 거의 동일한 세기로 관측됐어.

그런데 이후 연구에서
아주 미세한 온도 차이가 있다는 사실이 밝혀졌지.

이 온도 차이가 바로,
별과 은하가 만들어지는 밀도 차이를 설명해주는 중요한 단서가 된 거야.

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6. 우주 배경 복사의 변화

우주 배경 복사가 처음 나왔을 때는
약 3000K의 고온 에너지를 가진 빛이었어.

하지만 지금은 우주의 팽창으로 인해
파장이 길어져서,
약 3K 정도의 아주 차가운 빛으로 관측되고 있어.

이 빛은 지금도 우주 전역에서 전파(마이크로파) 형태로 계속 감지되고 있어.

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자, 정리해볼까?

• 빅뱅 이론은 우주의 시작과 팽창을 설명하는 이론이다.
• 쿼크 → 양성자·중성자 → 원자핵 → 원자 순서로 입자가 생성됐다.
• 원자 생성시 방출된 빛이 우주 배경 복사로 남아 있다.
• 수소·헬륨의 비율(3:1)과 우주 배경 복사는
  빅뱅 이론을 지지하는 가장 강력한 증거다.

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다음 시간엔 이 빅뱅 이론을 바탕으로
은하와 별이 어떻게 만들어졌는지도 이어서 다뤄볼게!

 

 

*** 빅뱅 우주론 백지테스트

016_004_빅뱅우주론_백지테스트.pdf