적색이동 (Redshift)
쉽게 풀면
별이나 은하에서 나온 빛의 파장이 늘어나 붉은색 쪽으로 치우쳐 보이는 현상으로, 그 천체가 우리에게서 멀어지고 있다는 신호로 흔히 쓰입니다.
왜 중요한가
적색이동은 은하와 퀘이사의 거리와 우주 시간을 알려 주는 관측량이므로, 은하 탐사에서 3차원 지도를 만들고 허블 법칙과 바리온 음향 진동으로 우주론 변수를 결정하는 데 기본 자료가 됩니다. 스펙트럼 대신 여러 필터의 색으로 추정하는 측광 적색이동은 수억 개 은하를 다루는 약한 렌즈 탐사의 필수 요소입니다. 적색이동은 관측되는 스펙트럼선의 파장 변화율(z)로 정량화되며, z 값 자체는 관측량이지만 이를 거리나 시간으로 환산하려면 반드시 특정 우주론 모형을 가정해야 한다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
적색이동이 거리와 시간을 동시에 나타내는 우주론적 지표로 활용되는 방식을 설명한다.
정밀한 분광 관측이 어려운 수많은 은하를 다룰 때는 근사적인 측광 적색이동만으로도 유의미한 분석이 가능함을 보여준다.
조금 더 깊게 보면
적색이동은 관측량일 뿐 하나의 원인을 뜻하지 않으며, 우주론적 적색이동·도플러 적색이동·중력 적색이동이 모두 같은 파장 변화로 나타나므로 문맥에서 어느 것을 뜻하는지 구분해야 합니다. 먼 은하의 적색이동을 '멀어지는 속도'로 환산하여 광속을 넘는다고 말하는 것은 우주론적 적색이동을 도플러 효과로 오해한 것입니다. 적색이동은 거리에 단조 대응하지만 그 변환에 우주론 모형이 들어가며, 은하 자체의 특이속도가 수백 km/s의 오차를 더합니다. 매우 큰 적색이동(z>6)의 은하는 정지계의 자외선·가시광 방출이 적외선 영역으로 밀려나 관측되므로, JWST 같은 적외선 우주망원경의 등장이 초기 우주 은하 탐색의 한계를 크게 넓혔다. 적색이동 z와 척도인자 a의 관계식(1+z=1/a)은 국소적으로는 도플러 효과와, 우주론적 규모에서는 공간 팽창과 동일한 형태로 근사되어 두 해석이 매끄럽게 이어진다.
주의할 점
적색이동은 도플러효과에 의한 것, 우주 팽창에 의한 우주론적 적색이동, 강한 중력장에 의한 중력 적색이동 등 여러 원인으로 발생할 수 있어 원인을 구분해서 해석해야 한다.