우주의 크기 끝모를 이야기

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우주삼라만상2021-2, 150x200㎝, 한지에 먹과 유채 ⓒ하정열

인터뷰365 하정열 칼럼니스트 = 우리는 하늘을 바라보며 소원을 빌고, 무한한 꿈을 꾼다. 인간이 만든 거의 모든 종교는 우주의 신비에 그 바탕을 두고 있다. 인간은 하늘을 보며 신화와 종교 등 끝모를 이야기를 만들어 내며 살아오고 있다. 과학이 발달한 지금도 우주는 우리 지구의 생명체에게 신비스러운 절대자이다.

나는 우주여행을 처음 시작하면서, 우주의 5개의 보편적인 원리와 5개의 일반적인 섭리를 이야기하였다. 우리는 우주가 약 138억년 전의 빅뱅으로부터 시작하여 지금도 빛보다 빠른 속도로 끝없이 팽창하고 있다는 것과 지구의 주군인 태양계의 모습 정도만 알고 있을 뿐이다. 즉 우리는 아직도 우주의 실체에 대해 1% 정도 밖에 알지 못하고 있다. 앞으로 많은 과학자와 천체물리학자 및 탐험가들이 우주의 끝모를 이야기를 밝혀내고 써내려가야 할 것이다.

우리는 최근에 빅뱅의 증거로 우주 전역에서 발견되고 있는 약 160GHz의 주파수를 가진 전자기파복사, 즉 과거 뜨거웠던 우주에서 발생된 흑체복사를 관측함으로서 과거에 우주가 지금보다 더 균일했다는 증거를 발견하였다.

빅뱅에 의해 우주가 처음 생성되었을 때 우주는 별의 내부처럼 고밀도의 뜨거운 플라즈마로 완전히 채워져 있었다. 그동안 발달된 과학기술의 힘으로 지구에서 관측되는 ‘우주배경복사(Cosmic Microwave Background Radiation)’는 빅뱅 직후 우주로부터 온 빛임이 밝혀졌다.

윗 그림 '우주삼라만상2021-2'는 지금까지 밝혀진 우주의 비밀 중 빅뱅을 증명할 수 있는 우주배경복사에 대한 것을 그림으로 그린 것이다.

우주는 끝모를 공간을 갖고 있다. 즉 우리가 밤하늘에서 볼 수 있는 것은 우리은하가 대부분이다. 하늘에는 은하가 약 1조 개가 있을 것으로 추정되고 있다. 지금도 쉴새 없이 팽창하고 있는 우주의 지름이 약 980억 광년에 이른다고 하니, 인간의 머리로는 그 크기를 가늠하기 힘들다.

우리 태양계에서 가장 가까운 별은 적색왜성인 프록시마 센타우리인데 지구에서 약 4.3광년 떨어져 있다. 지금까지 발견된 별 가운데 가장 큰 별은 스티븐슨2-18이라는 별인데, 지름이 28억9260만km로 그 부피가 태양보다 약 100억배 큰 것으로 알려져 있다.

그러나 우주에는 크고 광활한 것만 있는 것이 아니다. 우주는 분자, 원자, 전자와 중성자, 그리고 쿼크 같은 소립자 등으로 구성되어 있다. 즉 우주는 무한히 큰 것과 작은 것이 서로 조화를 이루며 존재하고 있다. 우리 인간은 무한공간에서 티끌만한 존재로 찰나를 살다가 고향인 하늘로 돌아갈 뿐이다.

우주에는 지구의 모래알보다 많은 약 10해가 넘는 별들이 있는데, 이러한 별들은 저마다 식구들을 거느리고 있다. 행성과 소행성 및 혜성과 오르트구름 등이 있는데, 그 중 가장 중요한 식구는 행성일 것이다.

태양이 8개의 행성을 거느리고 있는 것처럼 별은 수 개에서 수백 개에 이르는 행성을 갖고 있는 것으로 관측되거나 추정되고 있다. 이러한 행성 중에는 지구처럼 생명체가 살고 있는 행성들이 수십억 개 있을 것이라고 상상하고 있다. 또한 다이아몬드나 루비보석으로 이루어진 행성과 가스로만 이루어진 목성형행성 등 행성의 종류도 각양각색이다.

요즈음은 ‘우주가 하나가 아니고 여러 개일 것이다’라고 주장하는 다중우주론이 등장하였다. 또한 무한히 팽창하고 있는 우주가 언젠가는 다시 수축할 수 있다는 주장도 제기되었다. 초신성폭발은 별의 마지막 순간으로 남은 연료를 다 태우고 순간적으로 대폭발을 일으키며 자신의 물질을 폭풍처럼 우주공간으로 방출하는데, 이 과정을 통해 수 많은 별들이 생겨나기 때문에 초신성폭발은 별의 종말이자 또 다른 별의 탄생이라고 알려져있다.

약 46억년 동안 지구의 주군으로서 성실하게 역할을 해 온 태양도 약 50억년 후가 되면 생명을 다하고 팽창하여 적색거성이 될 것이라고 예측되고 있다. 핵연료를 다 소모한 적색거성이 되면 태양의 크기는 지금보다 약 50배 정도 팽창하는데, 이 팽창된 열 때문에 지구는 소멸할 것이라는게 지배적인 예측이다. 즉 태양의 팽창속도가 가속되면 수성과 금성을 삼키고 태양열 때문에 모든 것이 타버려 지구는 물도 공기도 없는 행성으로 변해갈 것이다.

우리가 알고 있는 이러한 이야기들도 우주신비의 1%밖에 안된다고 생각한다. 우주의 끝모를 이야기는 앞으로 우리가 우주여행을 하면서 함께 한꺼풀씩 벗겨나가야 할 것이다.

우주의 끝모를 이야기

글쎄,
나이는 138억 년이요
지름은 980억 광년이라네요

영겁의 세월 속에 별들이 태어나 또 사라지고
그 속에는 우리의 우상인 태양보다 
100억 배나 더 큰 별들도 산다네요

놀라지 마세요!
45억년이 지나면 우리의 주군인 태양이 
1억여년이나 어린 지구라는 귀여운 자식을 
털하나 뽑지 않고 통째로 잡아먹는다고 하네요

지구상의 모래알보다 더 많은 10해 개의 별들 속에는 
생명체가 살 수 있는 행성들이 수십억 개가 있다니
지구가 멸망할 거라는 걱정일랑 접어두고
끝모를 하늘속으로 꿈의 나래를 펼쳐야겠네요