빛은 언제부터 있었을까?

이 우주는 약 137억년 전에 탄생한 것으로 여겨집니다. 막 태어난 우주는 초고온이자 초고밀도의 극히 작은 공간이었지만, 곧바로 팽창을 시작했습니다. 이러한 우주의 초기 상태를 빅뱅이라고 합니다. 초기 우주에서는 물리법칙도 현재 우리가 아는 것과는 다르다고 여겨진다. 우주가 탄생하자 광자를 포함한 소립자가 태어났습니다. 그리고 쿼크라고 불리는 소입자가 모여 양자나 중성자가 생겼습니다. 이 양성자와 중성자가 모여 수소와 헬륨의 원자핵이 생겼습니다. 우주 공간은 매우 고온이었고 대량의 전자가 우주 공간을 자유롭게 날아 다녔습니다. 광자는 전자에 강하게 산란되어 우주 공간을 똑바로 진행할 수없는 상태였습니다. 다른 말로 하면 광자가 우주 공간을 투과할 수 없는 상태, 즉 우주는 불투명했던 것 입니다. 이 때의 광자의 행동은 우리가 잘 아는 빛의 행동과는 상당히 다르다고 생각됩니다. 우주가 탄생하고 약 38만년 후 우주의 온도가 떨어지면 전자가 원자핵에 포착되어 원자가 생겼습니다. 이것에 의해 광자가 우주 공간을 똑바로 진행할 수 있게 되었습니다. 빛이 우주 공간을 멀리까지 진행할 수 있게 되어, 우주가 투명해진 것 입니다. 이것을 재결합(recombination)이라고 합니다. 우리가 일상에서 보고 느끼고 있는 빛은 우주가 재결합하면서 생겨났다고 생각할 수 있습니다. 재결합으로 자유로워진 광자는 현재도 관측할 수 있습니다. 이 빛을 우주 마이크로파 배경(우주 배경 복사)라고 합니다. 우주 마이크로파 배경은 우주의 모든 방향에서 동일하게 오는 전자파입니다. 이 전자기파의 스펙트럼은 2.725K의 흑체 방사선의 스펙트럼과 잘 일치하며, 이 빛을 조사함으로써 우주의 탄생과 성장을 조사하거나 추측할 수 있습니다. 우주 마이크로파 배경은 우리가 만날 수 있는 가장 오래된 빛입니다.