천체의 기원


(1) 밀도의 요동

현재의 우주 구조는 1억 광년 이상의 큰 규모로 평균하여 보면 거의 균일하지만, 그 이하의 규모로 보면 천체가 형성되어 있어서 균일하지 못한 밀도분포를 갖는다. 이러한 천체 구조는 우주의 초기에 존재했던 미소한 밀도의 불균형이 원인이 되어 ＜맑게 갠＞ 시기 이후에 형성되었다고 본다. 만약 중성미자가 10eV 이상의 질량을 가지면 그것들이 우선 초은하단(超銀河團;은하를 수천개 포함한 집단)을 형성하고, 그 속에서 핵자물질이 개개의 은하로 분열되어간다고 생각된다. 이로써 은하의 집단에 포함되는 ＜관측할 수 없는 질량＞이 중성미자의 질량에 의해 설명된다. 이들 중성미자는 그 전에는 흑체복사와 열평형을 이루고 있었는데, 그 밀도는 현재 1㎝³당 10개 정도로 커서 흑체복사광자의 밀도 1㎝³당 400개에 필적한다. 따라서 중성미자의 질량이 작아도 핵자에 비해서 수가 많기 때문에 전체로서는 큰 질량이 된다.

(2) 가스운의 탄생

핵자물질은 ＜맑게 갠＞ 시기까지는 빛의 큰 압력을 받고 있어서 수축되지 않았으나, 그 시기 이후에는 태양의 100만 배보다 무거운 것은 수축되게 되었다. 이들 가스운은 다시 집단을 만들어 서로 부착해서 큰 가스운으로 성장하는데, 만약 회전하면 원반모양으로 진화한다. 가스운 속에서는 별이 형성되기 시작하고, 또 회전원반은 소용돌이모양의 외관을 나타내게 된다. 이렇게 하여 우주의 여기저기에 에너지를 생성하는 천체가 형성되어간다. 에너지 형성의 메커니즘으로는 별에서의 핵융합반응 외에도 블랙홀(black hole)의 중력에너지에 의한 것이 있다고 생각된다. 이러한 에너지를 방출하는 천체는 우주의 크기가 오늘날의 1/4이었던 시기 이후부터 존재하게 되었고, 그 초기에 존재했던 것은 주로 퀘이사였으리라고 추정하고 있다.

(3) 노화현상의 시작

별의 형성이 시작된 은하에서는 원소의 형성과 성간가스의 감소라는 노화현상이 진행된다. 이와 더불어 무거운 원소가 증가하고 백색왜성(白色矮星)·중성자별·블랙홀 같은 죽은 별이 증대한다. 이처럼 은하는 노화를 계속하여, 결국에는 활성을 잃은 은하가 된다고 생각되는데, 이런 의미에서 현재의 은하는 아직 완전히 노화하지는 않았다. 이러한 사실은 우리들이 우주가 팽창하기 시작한 때부터 아직 충분한 시간이 경과되지 않은 시대에 살고 있다는 것을 뜻한다. 우주의 모습을 상정할 경우, 우리는 현상을 고정시켜 생각해서는 안된다. 우주는 진화를 계속하고 있으며, 현재는 그 진화 과정의 한 순간에 지나지 않는다. 이전에는 은하나 별이 존재하지 않는 우주가 있었고, 장래에도 다시 은하나 별이 없는 상태가 될 것으로 본다. 즉 우주의 평균밀도가 임계밀도보다 충분히 크게 되면 우주는 닫힌 우주가 되어 언젠가는 팽창을 정지하고 수축으로 들어서게 되며, 팽창의 과정에 형성된 천체·원자핵·강입자(hardron) 등은 파괴되어 원래의 모습으로 되돌아갈 것으로 본다. 한편 임계밀도보다 밀도가 작게 되면 우주는 열린 우주가 되어 팽창이 끝없이 계속되어 천체가 뿔뿔이 흩어지게 되고, 모든 핵자도 다른 소립자로 붕괴될 가능성이 있으며, 물질도 원시의 모습으로 되돌아갈 것으로 보고 있다. 그리나 임계밀도는 허블상수값에 따라 달라지며, 또 우주에는 아직도 미지의 대상들이 많기 때문에 우주의 미래를 속단하기는 어려운 상태이다.

출처: Daum