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우주의 기원과 진화


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흡수선
별빛의 연속 스펙트럼위에 나타나는 검은 선
흡수선으로 알수 있는 것
별의 성분, 표면온도, 밀도
적색 편이
외부 은하의 빛 스펙트럼에 나타나는 흡수선들이 붉은 빛 쪽으로 치우치는 현상
적색 편이로 알수 있는 사실
외부 은하들이 멀어지고 있다
도플러 효과
파동을 일으키는 물체가 가까워지면 파장은 짧아지고 진동수가 커진다.
소리를 내는 물체가 멀어지면
파장이 길어지고 소리가 낮게 들린다.
소리를 내는 물체가 가까워지면
파장이 짧아지고 소리가 높게 들린다.
빛을 내는 물체가 멀어지면
파장이 길어지고 적색편이 현상
빛을 내는 물체가 가까워지면
파장이 짧아지고 청색편이 현상
외부 은하의 특징 1
은하의 대부분은 적색 편이가 나타난다.
외부 은하의 특징 2
멀리 있는 은하일수록 적색 편이가 크다. 후퇴속도가 빠르다
외부 은하의 특징 3
팽창에 중심은 없다
허블 법칙
은하의 후퇴 속도는 거리에 비례한다.
허블 법칙 공식
v = H x r (r:은하까지 거리, v:멀어지는 속도, H:허블 상수)
허블 상수
약 73 km/s/Mpc
허블 법칙으로 알수 있는 사실
우주 팽창의 증거, 은하까지 거리, 은하 나이
우주의 나이 (허블 시간)
약 137년 (허블 상수의 역수)
대폭발(bin bang) 우주론
모든 물질과 에너지가 고온, 고밀도 한 점에서 대폭발로 시작, 그 순간부터 지금까지 계속 팽창
대폭발 우주론 창시자
가모
기본 입자
6개의 쿼크, 6개의 렙톤
반입자
질량 등의 물리적 속성은 입자와 같고 전하가 반대인 입자 ->입자는 쌍으로 존재
물질의 생성
기본입자→양성자와중성자→원자핵→원자→별과은하
양성자
uud 전하를 띰
중성자
udd 전하를 띠지 않는 중성
수소원자핵 : 헬륨원자핵의 질량비
3 : 1
원소의 지문
각 원소마다 선 스펙트럼이 나타나는 위치가 모두 달라서 성분 원소를 정확히 구별
원자의 양자화
어떤 물리량이 띄엄띄엄 하게 불연속적인 값을 가질 때
파란색 별
별의 표면 온도가 높다
빨간색 별
별의 표면 온도가 낮다
우주 배경 복사
빅뱅 후 38만년 : 원자형성→우주전체로균일하게퍼져있는빛
복사파의 파장
약 7.3 cm
우주 배경 복사 발견한 사람
펜지어스와 윌슨
현재 우주의 온도
2.7 K (약 -270도) 차가운 우주
빅뱅 우주론의 증거
우주 배경 복사, 수소와 헬륨의 질량 비율이 현재 우주에 존재하는 비율과 일치
원소의 개수
자연 상태에서 발견되는 92가지, 인공적으로 만든 10여 가지
원시별
중력수축으로 성운 중심부의 밀도와 온도가 높아져 스스로 빛을 내는 별
별의 에너지원
원시별 - 중력 수축 에너지, 주계열성 - 수소 핵융합 에너지
주계열성
수소 핵융합 반응을 통하여 에너지를 방출하는 안정한 상태의 별
주계열성 크기
중력과 내부 압력이 평형을 이루어 별의 크기가 일정
별의 탄생
성운 - 원시별 - 주계열성
태양과 질량이 비슷한 별의 진화
주계열성→적색거성→행성상성운과 백색왜성
태양보다 질량이 더 큰 별의 진화
주계열성→적색초거성→초신성→중성자별과 블랙홀
우리 은하 구조와 구성
구조:막대 나선 은하, 구성:성단+성운+성간 물질
나선팔
젊고 밝은 별, 산개 성단, 성간 물질, 새로운 별의 탄생
헤일로
은하 원반 바깥을 공모양으로 감싸는 영역, 늙은 별들과 구상 성단
우리 은하 지름
30 kpc
우리 은하 원반의 평균 두께
1 kpc
우리 은하 질량
태양의 1000억 배
태양은 은하 중심으로부터 거리
약 8 kpc
우주의 구조
은하→국부 은하군→은하단→초은하단→우주거대구조(거품구조)
반응 속도를 높이려면?
농도↑, 온도↑, 표면적↑, 정촉매
태양계 성운설
태양계 성운 형성 → 원반 모양의 성운 형성 → 원시 태양과 미행성체 형성 → 원시 행성의 형성 → 태양계 행성
우주에 존재하는 원소의 비
수소 > 헬륨
지구에 존재하는 원소의 비
철 > 산소 > 규소
빅뱅 핵 합성 시간
3분
빅뱅 핵합성으로 생성된 원소
수소, 헬륨, 소량의 리듐
별 내부의 핵합성 :주계열성으로 생성된 원소
헬륨
별 내부의 핵합성 :적색거성으로 생성된 원소
탄소, 산소, ..철까지 가벼운 원소
초신성 폭발로 생성된 원소
철보다 무거운 원소