다음 글로부터 추론할 수 없는 것은? 태초에 대폭발이 있었고 우주는 팽창해 왔다. 과학자들은 이 폭발을 우주의 시작이라고 보고 우주의 나이에 대한 연구를 해왔다. 허블은 은하가 우주의 중심에서 멀어지는 속도와 우주의 중심에서 이 은하까지의 거리와의 관계를 조사하였는데, 어떤 은하가 우주의 중심에서 멀어지는 속도는 우주의 중심에서 그 은하까지의 거리에 비례하였다. 이 비례상수를 허블상수라고 한다. 우주의 팽창 속도가 태초부터 현재까지 변하지 않았다면 허블상수의 역수는 우주의 나이가 되며, 이로부터 구한 우주의 나이는 115 ~ 125억 년이다. 우주의 나이에 대한 또 다른 정보는 우주에 있는 무엇 인가의 나이를 측정하는 것으로 얻을 수 있다. 우주 내에서 가장 오래된 천체로 밝혀진 구상성단의 나이는 140억 년이다. 우주가 태어나고 난 후 그 구상성단이 만들어졌을 것이 분명하므로 우주의 나이는 이 구상성단의 나이 이상이다. 그렇다면 지금까지 허블상수로 추정했던 우주의 나이가 잘못 이라는 결론이 나온다. 이를 ‘우주의 나이 문제’라고 한다. 이 문제를 해결하기 위해 우주의 팽창 속도가 일정하다는 가설은 포기되어야만 했다. 팽창 속도가 처음에는 느렸고 점차 증가하여 현재 우주가 팽창하는 속도에 이르렀다면 팽창 속도가 일정한 경우보다 현재 우주의 크기로 우주가 팽창하는 데 걸리는 시간이 더 오래 걸렸을 것이다. 과학자 들은 우주 팽창에 대한 정교한 이론인 ‘팽창 속도 이론’을 만들었다. 이에 따르면 우주의 나이는 145 ~ 155억 년으로 우주의 나이 문제는 해결되었다. 현대우주론의 또 다른 화두는 “우주 속에서 은하와 은하단과 같은 거대구조가 어떤 과정으로 만들어졌을까?”하는 질문 이다. 우주의 팽창에 대한 이론으로는 이 과정을 이해할 수 없기 때문이다. 연구자들은 관찰한 은하 중 가장 작은 은하를 구성하는 별들에 대한 모든 정보를 조사한 후 이 별들을 공간에 마구 흩어 놓아 초기 조건을 만들고 은하가 물리 법칙에 의해 생겨나는 것을 컴퓨터로 시뮬레이션 하였다. 그 결과 은하가 생기는 데 걸리는 시간은 우주의 나이의 약 100배나 되었다. 은하가 만들어지는 데 걸리는 시간이 우주의 나이보다 너무 길어 천문학자들을 당혹스럽게 하고 있다.
정답 5번‘팽창 속도 이론’은 은하의 생성 과정을 설명해 준다.
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오답 포인트
‘다음 글로부터 추론할 수 없는 것은? 태초에 대폭발이 있었고 우주는 팽창해 왔다. 과학자들은 이 폭발을 …’의 판단 기준은 ‘‘팽창 속도 이론’은 은하의 생성 과정을 설명해 준다.’입니다. 정답 문구와 해설의 조건을 함께 연결해 기억하세요.
공식 문제지와 최종정답을 문항별로 대조한 기출문제입니다. 공식 해설이 제공되지 않은 문항은 정답 근거만 표시합니다.