역시 우주의 나이를 밝히는 주춧돌은 아인슈타인의 일반 상대성 이론이다.
1917년 이 이론을 우주에 적용했던 아인슈타인은 우주가 팽창했다가 줄어들었다는 사실을 주장했다.
그 뒤 많은 우주 과학자들이 아인슈타인의 이론을 근거로 우주 탄생의 신비를 밝히려는 연구를 펼쳤다.
1929년 미국의 천문학자 허블은 우주가 팽창한다는 사실을 알아냈고, 다시 가모브의 우주 대폭발 이론인 빅 뱅으로 연결되어, 우주의 나이가 200억 년으로 추정된 것이다.
1980년에 접어들어 미국의 우주 과학자들은 '인플레이션 우주론'으로 우주의 나이를 밝히고 있다. 우주 팽창의 원인은 진공의 에너지 때문이고, 우주 탄생의 원인은 양자의 역학적 효과라는 것이 가장 새로운 우주 탄생론이 되고 있다.
□허블(E. P. Hubble, 1889~1953년)
미국의 천문학자. 윌슨 산 천문대와 팔로마 산 천문대 주임 관측자로 있으면서 520m의 큰 망원경을 이용하여 성운의 우주를 개척하고, 은하계의 성운 스펙트럼을 정밀하게 조사했다.
그 후퇴 속도가 성운의 거리에 비례한다는 법칙을 발견했고, 우주 팽창설에 큰 기여를 했다. 허블의 정수는 천문 과학 분야에서 중요하게 여기고 있다.
우주의 크기와 넓이
광활한 우주, 과연 얼마나 클까.
태양계보다 크고 작은 수천억 개의 별들이 모여 은하계를 이루고, 은하계보다 크고 작은 수천억 개의 성운들이 모여 우주를 이루고 있다. 이렇게 엄청나게 크고 넓은 우주, 과연 그 끝이 어디일까. 끝이 있다면 우주 끝 밖에는 또 무엇이 있을까.
우주가 처음 생겨날 당시에는 10-34㎝였다는 것이다. 이를 다시 풀어보면 1㎝의 1조 분의 1에 다시 1조 분의 1에다가 100억 분의 1이 되는 작은 크기다. 1조 분의 1분이 2번씩 거듭되고 다시 100억 분의 1로 계산될 만큼 복잡하고도 작은 것이 그 끝을 헤아릴 수 없을 만큼 커진 것이다.
이러한 사실을 우리는 어떻게 설명하고, 또 어떻게 믿어야 할까. 그런데 이런 우주가 태어나자마자 고무풍선이 크게 늘어나듯이 팽창되었다는 것이 우주 나이에서 밝혀졌다. 우주의 크기를 천문학에서 설명할 때 모든 천체를 포함한 공간이라고 말한다.
우리가 살고 있는 지구도 우주의 극히 작은 일부의 하나이다. 그것도 아주 작은 조그마한 외딴집 한 채와 같은 존재이다. 은하계라고 하는 커다란 조직에서는 한 점의 동그라미에 지나지 않는다.
은하계에는 적어도 1000억 개 이상의 항성들이 몰려 있다. 그 가운데는 태양보다 몇 천 배나 더 큰 항성들이 얼마든지 있다. 은하계는 우리가 밤하늘에서 볼 수 있는 은하수이다.
그 은하수의 큰 별들이 모두 태양의 몇 천 배나 되고, 작은 별들이 태양과 비슷하다는 것이다. 별과 별 사이의 거리가 너무 떨어져 있어서 거리를 km로 쓰지 않고 광년으로 쓴다. 1광년은빛이 1년 동안 가는 거리인데, km로 환산하면 약 10조㎞에 이른다.
그런데 별과 별 사이가 보통 3~4광년씩 걸리는 거리이니까, km로 보면 30~40 조 km라는 엄청난 거리가 된다. 그래서 천문학적인 수치라고 하는 것이다. 서울~부산이 425km이니까, 40 조 km라면 서울~부산 거리의 약 100억 배나 되는 멀고 먼 거리이다. 그러니까 지금 우리가 보고 있는 은하수의 별빛은 적어도 3~4년 전에 그 별에서 나온 셈이 된다.
그러면 이렇게 광활한 우주의 넓이는 과연 얼마나 될까. 은하계의 지름이 약 10만 광년이라고 한다. 이것을 km로 환산하면 10조의 10만 배에 이른다. 그런데 우주에서는 이 은하계도 작은 일부 조직에 지나지 않는다.
은하계 밖에는 몇 억 개나 되는 은하계와 똑같은 성운 조직이 또 있다. 은하계에서 가장 가까운 성운은 안드로메다자리의 대성운이다. 그러나 이것조차도 은하계로부터 약 200만 광년이나 떨어져 있다.
가장 먼 성운은 수십억 광년이나 되는 아득하게 먼 저쪽에 떨어져 있다. 우주는 정말 어마어마하게 큰 것이어서, 그 끝을 추정할 수가 없을 정도이다.
우리가 생각하는 우주는 천체 망원경으로 확인하고, 밤하늘의 별들을 관측하는 아주 제한된 우주 공간뿐이다. 인공위성이 띄워지면서 우주의 공간은 한없이 넓어져 가고 있다.
우주 과학자들은 우주가 점점 부풀어 가고 있다고 믿는다. 몇 십억 년이 지나면 성운과 성운 사이의 거리는 지금의 2배로 늘어날 것이라고 보고 있다.
우주가 커지고 있다는 대폭발을 가모브가 주장, 그것이 사실로 받아들여지고 있는 것이다.
과거에는 보이지 않던 우주가 지금은 조금씩 나타나고 있다. 보이지 않던, 숨겨진 우주를 찾아내는 것이 현대 최신 천문학의 새로운 과제가 되었다.
스페이스 셔틀이 일상화되고, 우주 기지라든가 태양 발전 위성이 현실적으로 생각되고, 우주 식민지 문제까지 등장한 오늘날에 와서는 우주의 개념과 크기 등에 대한 생각도 달라졌다.
우주는 인류에게 있어서 단순한 신비의 존재, 광활한 공간만을 의미하지 않고 실용적인 공간, 개척의 경쟁 대상 공간으로 바뀌었다.
우주의 구조와 짜임을 알고, 그 탄생의 신비를 파헤치며, 진화의 역사를 규명하려던 과거의 천문 과학 분야에서 우주를 알고, 개척하여 새로운 생활공간으로 삼으려는 욕망의 대상이 되고 있다.
미지의 세계, 보이지 않던 세계가 조금씩 조금씩 우리 앞에 다가서고 있는 것이다.
□가모브(G. Gamov, 1904년 ~ 1981년)
러시아 태생의 미국 물리학자, 천문학자. 레닌그라드 대학을 나와 파리와 런던 등에서 대학 교수로 있다가 미국으로 이민했다.
원자핵 알파의 붕괴, 양자 역학을 발표하고 초기의 원자핵이론에 공헌했다. 원자핵 반응의 지식을 기초로 성운을 연구하고, 최초로 우주의 대폭발을 주장, 우주의 팽창설을 확인하였다.
댓글