정의
우주의 나이는 현재 관측된 우주가 빅뱅으로부터 팽창을 시작한 시점부터 현재까지 경과한 시간을 의미한다. 가장 널리 인용되는 값은 약 13.8 × 10⁹년(138억 년)이다.
측정 방법
- 우주 마이크로파 배경복사(CMB) 측정
- 플랑크 위성(Planck) 등에서 얻은 고정밀 CMB 온도와 편광 스펙트럼을 ΛCDM(람다 차원-냉각 물질) 모델에 적합시켜 우주 팽창역사를 추정한다. 플랑크 2018 결과는 $13.797 \pm 0.023$ Gyr(억 년)이다.
- 허블 상수(H₀)와 거리–거리 적색이동 관계
- 초신성 Ia, 바리온음향 진동(BAO) 등 거리 지표를 이용해 현재 팽창 속도인 허블 상수를 측정하고, 이를 이용해 역팽창 시점을 계산한다. 허블 상수 측정값에 따라 약간의 차이가 나타난다(예: SH0ES 팀은 $H₀ \approx 73$ km·s⁻¹·Mpc⁻¹, 플랑크는 $67.4$ km·s⁻¹·Mpc⁻¹).
- 천문학적 연대 측정
- 가장 오래된 별과 은하군, 은하단 형성 시기의 연대를 측정해 우주의 최소 연령을 제한한다. 현재까지 가장 오래된 별은 약 13.5 Gyr 정도로 추정된다.
불확실성 및 현재 논쟁
- 플랑크와 지역 은하계 거리 측정 간에 허블 상수 차이(‘H₀ tension’)가 존재한다. 이 차이는 우주의 나이 추정에 약 ±0.1 Gyr 정도의 변동을 야기할 수 있다.
- 모델 가정(ΛCDM)의 정확성에 따라 연령 값에 약간의 의존성이 있다. 그러나 대부분의 관측은 13.7 ~ 13.9 Gyr 범위 내에 머문다.
주요 참고 문헌
- Planck Collaboration (2018), “Planck 2018 results. VI. Cosmological parameters”, Astronomy & Astrophysics.
- Riess, A. G. et al. (2019), “Large Magellanic Cloud Cepheid Standards Provide a 1% Foundation for the Determination of the Hubble Constant”, The Astrophysical Journal.
- Freedman, W. L. et al. (2020), “The Carnegie-Chicago Hubble Program. I. An Independent Determination of the Hubble Constant”, The Astrophysical Journal.
요약
현재 과학적 합의에 따르면 우주의 나이는 약 13.8 billion years이며, 이는 주로 CMB 분석을 기반으로 한 ΛCDM 모델과 허블 상수 측정에 의해 뒷받침된다. 측정 방식에 따라 작은 차이는 존재하지만, 전체적인 범위는 13.7 ~ 13.9 Gyr로 평가된다.
