지역별 뉴스를 확인하세요.

많이 본 뉴스

광고닫기

[박종진의 과학 이야기] 우주 끝까지

금성 반대편으로 가장 가까운 행성이 화성인데 현대 로켓 기술로 편도 당 약 7달이나 걸린다. 1977년에 발사된 보이저호는 그렇게 화성을 거치고 목성, 토성, 천왕성, 해왕성을 지나 지금까지 47년 동안 날아서 태양계를 막 벗어나고 있다. 아직 태양인력이 미치는 곳을 완전히 벗어나지 못했지만, 그래도 보이저호는 현재 성간(星間)을 나는 중이다.     성간이란 별과 별 사이를 말하는데 우리가 잘 아는 별이 지구가 속한 태양이고 보이저호는 지금 태양이란 별의 가장 가까운 이웃 별인 프록시마 센타우리로 향해서 날고 있는데 태양 빛이 거기까지 도달하는 데 약 4년 3개월이 걸린다고 한다.     우리 은하라고 부르는 은하수 은하에 태양, 그리고 바로 곁에 프록시마 센타우리라는 별이 있다. 우리 은하 안에는 태양과 프록시마 센타우리를 포함하여 무려 4천억 개나 되는 별이 있고, 그런 은하가 약 2조 개쯤 모여 비로소 우주를 이룬다고 한다. 우주가 138억 년 전에 빅뱅이란 원인을 알 수 없는 이유로 시작하여 시간과 공간이 생겼고, 그 후 계속 가속 팽창하여 관측 가능한 우주의 크기는 그 지름이 약 930억 광년 정도 된다고 추측하기에 이르렀다. 굳이 관측 가능하다는 단서를 붙인 이유는 빛의 속도 때문이다.   하지만 우리가 접하는 우주는 빛을 통해서 보이거나 탐지되는 극히 일부분에 지나지 않는다. 우주 안에서의 이동은 빛의 속도로도 수억 년씩 걸리고 더군다나 우주를 이루는 대부분 물질이 빛과 상호작용을 하지 않아서 아직은 우리가 판단하기에 너무 부족하다. 우주의 시작과 끝을 가늠할 정도의 과학 기술로도 아직 우주 전체의 중력을 거스르는 척력을 밝히지 못했고, 어렵게 찾아낸 블랙홀도 현대 물리학으로 풀지 못한다. 무엇보다도 우주 바깥은 무엇인지, 있는지 없는지조차 알 수도 없다. 그런 우주를 어떻게 여행할 수 있을까?   개인적인 생각이긴 하지만 빛조차 수억 년 걸리는 우주여행을 우리가 직접 할 수는 없다. 지금은 여기저기서 인공지능 얘기지만, 얼마 전까지는 가상현실이 화두였다. 예를 들어 우리가 직접 루브르 박물관을 가지 않고도 컴퓨터 앞에 특수한 안경을 착용하고 마치 자신이 그 건물 안에 들어가서 직접 관람하는 효과를 느끼는 것이다. 천체물리학이 엄청나게 발달하여 우주 끝도 그렇게 가상현실에서 여행할 수는 있다고 생각한다. 그런 방법이 아니고서는 빛의 속도로도 수억 년씩 걸리는 우주 공간을 실제로 여행하기는 불가능하기 때문이다.   구구단을 줄줄 외는 초등학생에게도 인수분해는 급이 다른 산수다. 하지만 인수분해를 통달한 학생에게 미적분을 들이대면 그런 것도 수학이냐고 반문할 것이다. 마찬가지로 나무나 기름을 때서 불을 밝히던 시절에 살던 사람은 백열등을 행여 상상도 할 수 없었다.     지금 우리는 탈것을 통한 여행 시대에 산다. 하지만 미래의 여행은 지금 우리가 상상할 수도 없는 획기적인 방법이 있을 것이 분명하다. 언젠가는 수억 광년 떨어진 다른 은하 속의 별까지도 방문할 날이 올 것이다. 필자가 초등학생 시절에 우리 집에 처음으로 전화가 설치됐다. 그때는 지금처럼 전화를 가지고 다닐 수 있을지 상상조차 할 수 없었다. 하지만 지금 우리는 전화가 되는 작은 컴퓨터(스마트폰)를 주머니 속에 넣고 다니지 않는가! (작가)     박종진박종진의 과학 이야기 우주 우주 공간 우주 전체 우주 바깥

2024-07-26

[박종진의 과학 이야기] 관측 가능한 우주

우주는 무한히 커지고 있으며 관찰점에서 멀어질수록 더 빠른 속도로 팽창한다. 그런데 관찰점에서 어느 정도의 거리를 넘어서면 팽창 속도가 빛보다 빠르다. 물론 우리 우주에서 빛보다 빠른 것은 없다. 그러나 빛이 여행하는 공간 자체가 빛보다 빠른 속도로 팽창한다. 팽창하는 공간에서도 빛의 속도는 여전히 우주에서 가장 빠르다. 따라서 빛보다 빠른 속도로 후퇴하는 곳에 어떤 천체가 있다면 그곳에서 지구를 향해 출발한 빛은 아무리 날아도 우리에게 도달하지 못하게 되므로 그 천체는 영원히 우리 눈에 보이지 않는다. 그 경계를 우주 지평선이라고 한다. 그러므로 우주 지평선 바깥은 도무지 알 방법도 없고, 어떻게 보면 우리와는 아무런 관계가 없는 곳이다.   우리는 오랫동안 신이 창조했다고 믿는 우주의 중심에서 살았다. 그래서 우주의 중심에는 항상 지구가 있었다. 관측 가능한 우주 역시 그 중심에는 지구가 버티고 있다. 그러나 우리가 우주의 중심이어서가 아니라 관측자가 중심이 되기 때문이다. 만약 안드로메다은하에 사는 외계인이 관측 가능한 우주를 그린다면 안드로메다은하가 우주의 중심이 될 것이다. 그러므로 어디서 관측하느냐에 따라서 관측 가능한 우주의 영역이 달라진다.   빅뱅우주론에 의하면 지금부터 138억 년 전에 대폭발이 있었고, 그 후 우주는 계속 팽창했다. 그러므로 빛이 여행할 수 있는 최장 거리는 빅뱅의 시작부터인 138억 광년이다. 그런데 빅뱅 직후 우주는 인플레이션이라는 급팽창을 했기 때문에 계산보다 훨씬 더 커진 우주에서 실제로 빛이 여행한 거리는 138억 광년이 아니라 465억 광년이라고 한다. 그것이 관측 가능한 우주의 반지름이므로 전체 관측 가능한 우주의 규모는 그 지름인 930억 광년이다.   관측 가능한 우주 바깥에도 무엇인가 있겠지만 빛이 우리에게까지 올 수 없어서 볼 수 없으니 우리와 상관없다. 그런 경계인 우주 지평선은 지구를 중심으로 모든 방향으로 빛이 465억 년 걸려서 도착할 수 있는 지점을 잇는 큰 공처럼 그릴 수 있다. 그러므로 관측 가능한 우주란 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 빛의 속도로 930억 년 걸리는 상상 속 공의 안쪽이다.     그러나 빛의 속도를 내려면 우주선의 길이가 없고 무게도 없어야 하는데 설령 과학기술이 엄청나게 발달해서 그런 비행체를 만들 수 있다고 해도 930억 년은 우리가 다룰 수 있는 세월이 아니다.   아무리 천문학적인 숫자라고 해도 그 정도면 우리의 상상을 훨씬 뛰어넘는다. 다시 정리해 본다. 달은 지구를 돌고, 지구는 태양 주위를 공전한다. 태양과 같은 별이 수천억 개가 모여서 은하가 되고, 그런 은하가 다시 수천억 개가 모여서 우주를 이룬다. 그런데 가속 팽창하는 우주의 어떤 지점부터는 팽창 속도가 빛의 속도를 능가하게 되고 그곳을 우주 지평선이라고 부른다. 관찰점인 지구에서 사방팔방으로 우주 지평선을 연결하면 둥근 공 모양이 되는데, 이 거대한 공의 안쪽을 관측 가능한 우주라고 부르며 이것이 우리의 실제 우주다. 설령 그 바깥에 무엇이 있다고 해도 우리와는 상관없으니 알 필요가 없다. 관측 가능한 우주에는 적게는 수천억에서 많게는 2조 개 정도의 은하가 있을 것으로 추측한다. (작가)       박종진박종진의 과학 이야기 관측 우주 우주 지평선 직후 우주 우주 바깥

2023-06-16

많이 본 뉴스




실시간 뉴스