[박종진의 과학 이야기] 우주 여행

박종진

불과 몇 백 년 전까지도 우리가 사는 이 땅은 편평하고, 그 끝이 낭떠러지일 것이라고 믿었다. 그리고 하늘은 마치 사발을 엎어놓은 것처럼 생겼고 그 둥근 면을 따라 태양과 달, 그리고 온갖 천체가 운행한다고 생각했다. 최근에 과학이 엄청나게 발달하여 우주의 기원은 물론 그 구조까지 거의 밝혀졌다. 우리는 우주가 너무 광대하므로 도저히 그 끝에 도달할 수 없다고 생각한다. 마치 몇 백 년 전에 이 땅이 너무 넓어서 가도 가도 끝이 없을 것으로 생각했던 사람들처럼.
 
아무리 과학 기술이 발달한다고 하더라도 연료를 태워서 빛의 속도를 내는 것도 불가능하지만, 설사 빛과 같은 속도로 이동한다고 하더라도 그렇게 해서 몇만 년, 몇억 년씩 걸리는 우주여행은 사실상 이래도 저래도 불가능하다.  
 
120년 전 아인슈타인은 특수상대성이론을 발표하여 시간의 개념을 새로 정리했다. 그 후 시공에 중력을 포함해 일반상대성이론으로 발전시켰다. 쉽게 이야기하자면 움직이는 속도에 의해 시간이 달라지고, 중력에 의해 공간이 휘고 시차가 생긴다는 사실을 수학 공식을 이용해서 증명했다.
 
우리는 태어나면서 우리가 볼 수 있는 주변에 익숙해서 그것을 기준으로 하여 크기, 무게, 부피, 속도 등을 구했다. 한 뼘, 한 발짝, 한 아름처럼 우리 신체의 일부를 측정 도구로 사용하기도 했고, 말이 끄는 힘을 기준으로 탈 것의 동력 단위로 쓰기도 했다. 산이나 바다처럼 눈 앞에 펼쳐진 대자연이 우리가 상상할 수 있는 가장 큰 규모였다.  
 

그러다 교통수단의 발달로 우리는 며칠씩 가야 하는 거리를 단 몇 시간에 갈 수 있게 되더니, 급기야 우주 공간을 여행하는 지경에 이르렀다. 더군다나 천체물리학의 발달은 우리가 기존 사용하던 단위를 훌쩍 넘어버렸다. 시속 800km는 감이 잡히는데, 시속 30만km라고 하면 굉장히 빠르다는 생각이 들 뿐 체감할 수 있는 속도는 아니다.  
 
우리 은하에 태양과 같은 별이 약 2천억 개에서 4천억 개나 된다고 하는데 참 많다고 하는 생각이 들지 그것이 얼마나 많은지 감을 잡을 수 없다. 게다가 우리 은하와 같은 은하가 이 우주에는 또 2천억에서 4천억 개 정도 있다고 한다. 그래서 엄청난 숫자를 가리켜 '천문학적 숫자'라고 한다.
 
우리는 빛의 속도로 1년을 가는 거리를 1광년이라고 정했다. 빛이 1년 간다면 도대체 얼마나 먼 거리일까? 태양 표면을 떠난 빛은 약 8분 후에 지구에 도착한다. 그리고 15시간 후에야 태양계가 끝나는 경계에 이른다. 태양의 자기장은 대체로 그곳까지 영향을 미친다.  
 
1977년에 지구를 떠난 보이저 1호는 최근에 태양계의 끝을 지났다. 빛이 약 17시간을 가야 하는 거리로, 우리 인류가 만든 탈 것 중 가장 먼 거리를 여행한 것이다. 태양계 가장 외곽인 오르트 구름까지는 1광년이 걸리는데 태양의 중력이 대체로 거기까지 미친다. 계속 3광년을 더 가면 태양에서 가장 가까운 별인 프록시마 센타우리 알파성에 도착하게 된다.  
 
태양과 프록시마 센타우리 알파성을 포함한 우리 은하는 그 지름이 10만 광년 정도 된다고 추측하고, 그런 은하 수천억 개 정도가 모여서 비로소 우주가 된다. 그리고 끝을 알 수 없는 우주에서 실제로 관측 가능한 부분의 지름은 약 930억 광년이라고 한다. 과연 이것이 끝일까?  (작가)  
 

박종진