허블법칙 (Hubble's Law)
쉽게 풀면
멀리 있는 은하일수록 우리에게서 더 빨리 멀어진다는 규칙이다.
왜 중요한가
허블 법칙은 은하의 후퇴 속도가 거리에 비례한다는 관계로, 우주 팽창의 첫 증거이자 적색편이를 거리로 바꾸는 실용적 도구입니다. 비례상수인 허블 상수는 우주의 나이와 크기의 척도를 정하고, 그 값을 정밀하게 재는 거리 사다리 작업이 세페이드와 Ia형 초신성 관측의 주요 목표입니다. 르메트르가 먼저 유도해 최근에는 허블-르메트르 법칙으로 부르기도 합니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
허블은 자신이 관측한 은하들의 거리와 속도 자료를 분석하여 이 둘 사이의 선형 관계를 처음으로 정량적으로 제시했다.
허블법칙이 국소 우주를 넘어 더 넓은 범위에서도 성립하는지를 검증하려는 관측적 시도를 설명한다.
조금 더 깊게 보면
법칙은 가까운 우주에서만 선형이며, 먼 거리에서는 팽창 역사에 따라 관계가 휘어 그 휨 자체가 암흑에너지의 증거가 되었습니다. 은하의 고유운동이 팽창 흐름에 겹쳐 있어 가까운 은하에서는 법칙이 잘 맞지 않고, 안드로메다처럼 접근하는 은하도 있습니다. 허블이 처음 얻은 상수는 거리 척도 오류로 지금 값의 약 7배였고, 현재도 측정 계열에 따라 값이 어긋나는 허블 긴장이 미해결로 남아 있습니다. 허블 상수의 역수(허블 시간)는 우주 나이의 대략적인 눈금이 되지만, 물질과 암흑에너지의 비율에 따라 실제 나이는 이 값과 정확히 같지 않고 보정 인자가 붙는다. 허블 법칙을 적색편이가 아주 작은 범위에서 검증할 때는 가까운 은하들의 특이속도(초속 수백 킬로미터)가 팽창에 의한 후퇴속도와 비슷한 크기여서, 이를 분리하지 않으면 허블 상수 추정 자체가 편향된다.
주의할 점
허블법칙은 비교적 가까운 우주(저적색편이)에서 근사적으로 성립하며, 매우 먼 거리에서는 우주 팽창의 가속·감속을 반영한 보다 정교한 프리드만 방정식이 필요하다.
허블 법칙에서 말하는 후퇴속도는 실제 공간 운동이 아니라 팽창하는 공간 속 거리 증가율이므로, 특수상대론의 속도 합성 공식을 그대로 적용해서는 안 된다.