관측가능우주 (Observable Universe)

천문학
한 줄 정의: 빛이 우주의 나이 동안 우리에게 도달할 수 있었던 범위 내의 우주 영역으로, 그 경계는 입자지평선으로 정의되며 지름은 약 930억 광년으로 추정된다.

쉽게 풀면

우주가 태어난 이후 지금까지 빛이 우리에게 도달할 수 있었던 범위까지의 우주로, 그 너머는 원리적으로 관측할 수 없다.

왜 중요한가

관측 가능한 우주는 빅뱅 이후 빛이 우리에게 도달할 수 있었던 영역으로, 우주론적 주장의 경험적 범위를 정합니다. 그 반지름이 공변거리로 약 460억 광년이라는 값은 팽창 역사를 적분한 것이며, 우주 분산과 우주론 원리의 검증 가능성이 모두 이 유한한 부피에 묶여 있습니다. 관측 가능한 우주 안의 은하 수 추정도 이 부피와 은하 밀도에서 나옵니다.

논문에서는 이렇게 쓰입니다

Ellis, G. F. R. (1971), "Relativistic Cosmology", in General Relativity and Cosmology, Proceedings of the International School of Physics 'Enrico Fermi'.

엘리스는 일반상대성이론에 기반해 관측 가능한 우주의 경계(입자지평선)를 엄밀하게 정의하고 그 우주론적 함의를 논의했다.

"우주배경복사 관측 자료를 이용해 계산된 입자지평선까지의 공변거리는 약 460억 광년으로 추정되었다."

우리가 원리적으로 볼 수 있는 가장 먼 지점까지의 거리를, 팽창하는 공간을 고려해 계산한 값이 약 460억 광년이라는 뜻이다.

조금 더 깊게 보면

반지름이 우주 나이에 광속을 곱한 138억 광년이 아닌 것은 빛이 오는 동안 공간이 팽창했기 때문이며, 이 차이는 흔한 혼동의 원인입니다. 관측 가능한 우주는 전체 우주의 경계가 아니라 우리 위치를 중심으로 한 지평선이라 다른 위치의 관측자는 다른 영역을 봅니다. 실제로 볼 수 있는 가장 먼 빛은 CMB이고 그 너머는 중성미자나 중력파로만 접근 가능하므로, 전자기파 기준의 관측 가능 영역은 입자 지평선보다 약간 작습니다. 관측 가능한 우주의 부피 안에도 아직 빛이 도달하지 않은 영역들이 시간이 지나면 새롭게 지평선 안으로 들어오므로, 이 경계는 고정된 것이 아니라 시간에 따라 계속 넓어진다.

주의할 점

관측가능우주는 우주 전체와 동일한 것이 아니며, 실제 우주는 관측가능우주보다 훨씬 크거나 무한할 수 있다는 점에 유의해야 한다.

가속 팽창이 계속되면 미래에는 지금 보이는 은하 상당수가 오히려 관측 가능한 우주 밖으로 멀어져 더 이상 신호를 주고받지 못하게 된다는 예측도 함께 논의된다.

개념 계통

하위 개념

분야 전체 개념 지도 보기 →

관련 용어