과거 뜨거웠던 우주로부터 온 복사가 전파 형태로 남아있는 것. 1948년 조지 가모프, 랄프 앨퍼, 로버트 허만에 의해 처음 예견되었다.
우주가 과거에 뜨거웠고, 매우 균일한 상태였다는 것을 직접적으로 보여주는 증거로서 빅뱅 우주론이 정설로 자리잡는 데 가장 결정적인 역할을 했다. 위 사진은 우주배경복사 탐지위성인 Planck가 찍은 영상을 바탕으로 만든 지도이다.
발견
1964년 벨 연구소에서 일하던 펜지어스와 윌슨은 에코 위성에서 보내오는 약한 신호를 좀 더 잘 잡기 위해 안테나 수신기에 들어오는 잡음을 해결하려 하고 있었다.
이 잡음은 하늘의 모든 부분에서 수신되었기 때문에 그들은 이것이 안테나 문제일 것이라 생각하고 안테나를 깨끗이 청소했다.
일단은 안테나에 비둘기가 둥지를 치고 있었고, 비둘기 똥도 있어서 미안하지만 둥지를 부수고 비둘기를 쫓아내기도 하면서 안테나를 깨끗이 청소했다고 한다.
귀소본능 때문에 비둘기는 안테나로 돌아왔고, 결국 비둘기를 죽이기까지 했는데도 안테나 잡음은 사라지지 않았다.
이 둘은 잡음의 원인을 찾던 도중 이것이 우주론에서 그토록 찾아 헤매던 빅뱅의 흔적이라는 것을 알아차리게 되고 이론물리학자들의 도움을 받아 이를 논문으로 발표한다.
우주배경복사가 발견됨으로써 대폭발 이론과 대립하고 있던 정상우주론은 종말을 고했고, 대폭발 이론이 우주론의 정설로 자리잡는 데 계기가 되었다.
즉, 우주가 영원하고 그 밀도가 일정하다는 정상우주론은 과거에 우주가 현재보다 더 뜨거웠다는 증거인 우주배경복사를 설명하지 못했다. 펜지어스와 윌슨은 우주배경복사를 발견한 공로로 1978년 노벨물리학상을 수상한다.
우주배경복사에 대한 정밀한 관측이 시작되면서 우주론은 몇 가지 문제점에 시달리게 되었다.
첫 번째는 우주의 나이 문제인데, 현재 속도로 팽창 중인 우주가 평탄하려면 상당한 밀도의 물질이 존재해야 하고, 이 물질들의 중력으로 우주의 팽창 속도는 더 빠른 속도로 느려져야 하기 때문에 우주의 나이가 93억 년 정도로 측정된다.
하지만 항성 진화 이론에서 예견되는 구상성단의 나이는 적어도 110억 년 이상인 것으로 추정되기 때문에 모순이 발생한다.
이는 우주 전체의 에너지가 물질만으로는 이루어져 있지 않다는 것을 의미하며, 우주의 팽창을 도와주는 암흑에너지의 존재 가능성을 높여준다.
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