최종 업데이트: 2026-06-16

허블–르메트르 법칙

1920년대에 조르주 르메트르와 에드윈 허블은 은하들이 우리에게서 멀어지고 있으며, 더 멀리 있는 은하일수록 더 빠르게 멀어진다는 사실을 발견했다. 그 관계는 놀랄 만큼 단순하다:

$v = H_0 \, d$

여기서 $v$는 후퇴 속도, $d$는 거리, $H_0$는 허블 상수, 즉 현재 우주의 팽창률이다. 이 선형 법칙은 우주가 팽창하고 있다는 근본적인 관측 증거이다.

허블 상수

$H_0$는 관례적으로 메가파섹당 초속 킬로미터(km/s/Mpc)로 표현한다. 거리가 1메가파섹 늘어날 때마다 후퇴 속도가 $H_0$ km/s씩 커진다는 뜻이다.

현재 두 가지 주요 측정 방법이 서로 어긋난다. 우주 마이크로파 배경은 $H_0 \approx 67$ km/s/Mpc를, 국부적인 초신성 거리 사다리는 $H_0 \approx 73$ km/s/Mpc를 준다. 해결되지 않은 이 불일치를 허블 긴장이라 부른다. 어림수 70 km/s/Mpc는 그 사이에 편리하게 자리한다.

계산 예시

은하가 100 Mpc 떨어져 있다. $H_0 = 70$ km/s/Mpc를 사용하면:

$v = H_0 d = 70 \times 100 = 7{,}000\ \text{km/s}$

이는 빛의 속도의 약 2.3 %이다. 계산을 거꾸로 하여 측정된 속도로부터 거리를 구하려면 $d = v / H_0$로 정리한다.

우주 역사의 창

허블 상수의 역수 $1/H_0$는 시간의 차원을 가지며, 우주의 나이에 대한 대략적인 추정값인 허블 시간을 준다. 그 값은 대략 140억 년이다. 팽창률이 우주 역사에 걸쳐 변해 왔기 때문에 이것은 근사일 뿐이지만, 자릿수 규모는 올바르게 잡아낸다.

선형 법칙이 깨질 때

가까운 거리에서는 법칙이 잘 들어맞지만, 매우 먼 거리에서는 단순 계산이 빛의 속도보다 큰 후퇴 속도를 줄 수 있다. 이것은 상대성 이론의 위반이 아니다. 은하들이 공간을 통과해 빛보다 빠르게 움직이는 것이 아니라, 우리와 그들 사이의 공간이 팽창하고 있는 것이다. 높은 적색편이 천체에 대해 천문학자들은 선형 법칙을 우주론의 완전한 방정식으로 대체하는데, 이는 팽창률이 시간에 따라 어떻게 변하는지를 고려한다. 짝이 되는 적색편이 계산기는 관측된 적색편이와 속도 사이의 상대론적 관계를 다룬다.