우주의 끝을 찾아서

제목 : 우주의 끝을 찾아서

52분짜리 다큐먼터리 내용 중에서 32분 35초쯤에서부터 시작됨. 먼저 우주의 확장이 점점 더 빨라지고 있다는 것을 말하면서 이야기가 진행되어 왔다,,

“우주가 속도를 더하고 있다는 걸 정말 발견하게 되었어요”

이 발견은 중력과 중력이 은하와 별들에 주는 영향에 대한 우리의 생각에 반하는 것이다.

“우리 발견이 정확하다면 우주가 점점 빨라지기 위해 확장의 속도를 높이고 있는 겁니다.

작은 파편으로 존재한 순간에 우주가 겪었을 거라 생각되는 그런 것을 환기시켜 주는 거죠.

어떻게든 우주는 창조되었고, 아주 빠르게 확 없어지는 겁니다.“

“뭔가가 우주를 밀고 있다가 뭔가가 멈추었고 우주는 타성에 의해 계속 움직입니다.

이제 다음은 다시 빨라질 차례라고 생각했어요. 그리 빠르지 않더라도 어쨌든 사라지게 됩니다.“

왜 이런 일이 일어날까?

뭔가가 중력과 반대로 모든 은하를 떼어 놓고 있다. 신비로운 밀치는 힘으로 지구에서 만나본 것과는 다르다. 그러한 형식의 에너지는 이상하지만 새로운 것은 아니다.

아인슈타인이 ‘최대의 실수’로 부른 우주상수와 비슷하다. 이제는 아인슈타인이 결국 맞았던 것 같다.

“만일 그가 이 결과를 들으면 그는 ‘야호’할 겁니다. 그렇게 이상한 것이 존재할 수 있다는 자신의 원래의 예측이 진실로 밝혀진다면 기뻐하겠죠.”

그런데 이 이상한 것은 무엇인가?

과학자들은 서로 다르게 부른다.

진공에너지, 암흑에너지, 제5원소.....

그러나 무엇으로 구성되어 있는지와 어디서 왔는지는 잘 모른다.

매우 회의적인 이론 중 하나는 이 힘이 문자 그대로 무에서 온다는 것이다.

“이것은 무척 신비롭습니다. 우주공간 어디에나 있는 에너지인데 우린 대개 모르고 있고 상상할 수도 없죠. 빈 공간이 정말 비어 있지는 않습니다. 빈 공간 안에서는 계속해서 물질과 반 물질의 입자가 생기죠. 계속 한 쌍으로 만들어지고 또 파괴됩니다. 입자와 방사선으로 펄펄 끓는 냄비 같은데 그 효과를 때때로 우리가 관찰하게 되는 겁니다.”

빈 공간에서 미세한 이원자 입자가 생겼다 없어졌다 한다는 것이다. 우주 전체적인 단위에서 이렇게 나타나는 입자들이 더해져 특별한 형태의 에너지를 만들어 공간을 늘이고 밖으로 향하게 하는 것이다.

“우리가 생각하는 우주상수는 우주가 속력을 내는 이유가 약간의 에너지 때문이라는 겁니다. 그리고 우리도 그것이 어떻게 우주의 속도를 늘이는지 궁금해요. 그러나 이 에너지는 어디에나 있고 은하계에 집중되어 우리를 구성하는 물질과 달리 우주 상수는 어디에나 있습니다.”

“기본 생각은 이런 에너지가 공간 전체에 침투하며 우리를 구성하는 것과는 성분이 매우 다르다는 것이다. 그건 원자가 아니고 우리가 전혀 상상할 수 없는 것이다. 그러나 우주 전체에 매우 깊은 영향을 주는데 그것은 공간이 자신으로부터 점점 멀어지게 한다는 것이다.”

이상하게 들리지만 과학자들은 이전에도 증거를 찾은 바 있다. 우리에게 보이는 우주의 성질 뒤에 안 보이면서 매우 신비로운 힘이 도사리고 있다는 것이다. 허블과 아인슈타인 이후 천문학자들은 우주 외곽을 탐구했고 중력의 힘으로 형성된 공간의 구조를 파악했다. 중력은 우리가 은하계라고 부르는 은하에서 우리 태양을 먼지와 가스 주머니가 흩어져 있는 다른 수백억개의 별들과 연결시킨다. 하지만 보이는 것이 항상 진실만은 아니다. 은하는 빠르게 회전하며 원심력으로 별을 우주 공간으로 내던진다. 보이는 모든 물질이 은하를 붙들만큼 큰 중력을 행사하지는 않는다. 뭔가가 다른게 있어야 한다. 그러나 그것은 완전히 보이지 않는다. 우리 은하를 넘어서면 신비는 깊어만 간다. 우주에서 우리 이웃인 3백만 광년 거리 안에서는 중력이 우리 은하를 30개의 다른 그룹에 묶어준다. 이런 ‘국지그룹’은 더 큰 지역에 묶여 있기도 하다. 5천만 광년 밖에는 1만 개의 은하가 처녀좌 초은하단을 이루고 있다. 너무 빨리 움직여 안 보이는 존재가 은하를 붙잡고 있을 것이다. 과학자들은 이것을 ‘암흑물질’이라 부른다. 중력이 있는 이상한 형태의 물질로 빛을 발하거나 반사하진 않는다. ‘암흑물질’에 대해 알려진 건 수가 많다는 것 밖엔 없다. 우리가 볼 수 있는 공간의 지역 안에서 일반 물질보다 암흑 물질이 10배 더 있는 것 같다. 이제 우주에는 또 다른 신비한 성분이 있다. 바로 암흑 에너지다.

“알지 못하는 물질이 있을 가능성 외에 우리에게 도전이 되는 것은 우리가 전혀 모르는 종류의 다른 에너지가 있다는 것이다. 최고의 이론도 이런 것이 있을 것을 예측하지 못했고 다음 세기에는 암흑물질과 암흑에너지를 이해하는 것이 도전 과제가 될 것이다. 현재 진행되는 실험들은 암흑물질과 암흑 에너지의 양이 어떻게 되는지 그리고 있다면 궁극적으로 무엇인지 이해하도록 도와 줄 것이다.”

아직 어둠의 에너지의 정확한 성질을 밝히진 못하지만 그 존재를 확인할 방법은 있을 것이다. 현재 수십 개의 팀들이 현장으로 나가 우주의 구성물질을 해부하기 위해 광범위한 국제 경쟁을 벌이고 있다.