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인간은 우주 어디까지 갈 수 있을까
  • 윤신철 칼럼니스트
  • 승인 2016.07.11 12:00
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영화 인터스텔라는 행성 사이를 이동, 지구의 대안이 될 2번째 행성을 찾기 위한 여행을 다룬다. 우주에서 인간이 도달할 수 있는 건 어디까지일까. 인간이 결코 도달할 수 없는 곳이 실제로 존재할까? 간단하게 답하자면 그렇다는 것이다.

인간은 직경 10만 광년에 달하는 평균 크기를 갖춘 은하계에 존재하고 있다. 은하계 안에는 행성과 블랙홀, 가스운과 암흑물질, 중성자별 등 수많은 물질이 존재한다. 또 은하 중심에는 엄청나게 거대한 블랙홀이 자리잡고 있다.

멀리에서 보면 은하의 밀도는 상당히 높은 것처럼 보이지만 실제로는 별과 별 사이 평균 거리는 47조km에 달한다. 현재 기술로는 인간을 보내려면 수천 년이 걸리는 별도 있다.

또 은하는 여러 개가 있다. 안드로메다 은하 등 직경 1,000만 광년 범위 안에 존재하는 곳이 로컬 그룹이다. 이들 로컬 그룹은 라니아케아 초은하단(Laniakea Supercluster)에 위치하고 있는데 이 안에는 이런 로컬 그룹이 수백 개가 있다.

라니아케아 초은하단은 인식할 수 있는 우주 안에 수백 만개나 존재하는 대형 은하 중 하나다. 만일 인류가 지구 뿐 아니라 은하 전체 에너지를 얻을 수 있게 되고 현재 물리학을 기초로 행성간 여행을 실현했다고 가정해보자. 이럴 경우 인간은 얼마나 멀리 갈 수 있을까.





대답은 바로 앞서 설명한 로컬 그룹까지다. 로컬 그룹은 인식 가능한 우주 가운데 0.00000000001%에 지나지 않는다. 우리가 여행하려는 우주는 이렇게 거대하고 두려움조차 느끼게 할 만한 수준이다.

그렇다면 이렇게 도달할 수 없는 곳이 왜 우주에 있을까. 이를 이해하려면 무(無)에 대한 본질을 이해할 필요가 있다. 예를 들어 빈 상자가 존재한다면 실제로 상자 안에는 에너지가 채워져 있다. 이를 양자요동이라고 한다.

더 작은 규모로 보면 입자와 반입자가 항상 돌아다니고 나타나거나 사라질 수 있다. 다시 말해 양자이론의 진공은 밀도가 다른 부분이 있다는 것이다. 지금부터 138억 년 전 우주에선 빅뱅이라고 불리는 대폭발이 일어난 뒤 우주는 급팽창을 일으킨 것으로 알려져 있다. 단시간에 급격하게 우주가 팽창하면서 양자 요동에도 영향이 생겼다. 진공이 지연되면서 밀도 차이가 있는 상태에서 양자간 거리가 은하 규모로 떨어져 버린 것이다. 이 때 밀도가 높은 부분이 바로 우리가 살고 있는 은하가 소속된 로컬 그룹이 됐다.

그렇다면 로컬 그룹 중에 하나에서 바로 옆에 있는 로컬 그룹까지는 갈 수 있을까. 이는 암흑 에너지와 관계가 있다. 암흑 에너지는 우주 전체에 침투해 우주의 확장을 가속화하는 것으로 여겨지는 에너지로 아직까지 암흑 에너지가 무엇인지는 해명되지 않았지만 영향에 대한 관측을 계속하고 있다.

초기 우주에선 로컬 그룹에 다른 곳보다 차가운 장소가 존재하고 있었다. 이 장소를 집단화한 게 수천 개에 이르는 은하다. 그룹 외부에 있는 건 그룹 내부에 있는 것보다 중력 간섭이 없다. 따라서 우주가 확장될수록 당기는 힘이 없는 그룹 사이의 거리는 멀어진다. 다시 말해 우주의 확장이란 우리가 결코 도착할 수 없는 장소를 만들고 있는 것이다.





이미 우리가 존재하는 로컬 그룹 바로 옆에 있는 로컬 그룹까지의 거리는 수백만 광년에 이르지만 이 거리는 믿을 수 없는 속도로 늘어나고 있다. 따라서 만일 우리가 다른 그룹에 도달하는 건 불가능하다. 어디에도 도착하지 못하고 우주를 방황하게 되는 것이다.

한편 은하계와 안드로메다 은하는 40억 년 이내에 충돌한다고 한다. 충돌에 의해 형성될 은하는 밀크드로메다(Milkdromeda)라고 불리기도 한다. 물론 은하계와 안드로메다 은하가 충돌해도 별은 서로 떨어져 있기 때문에 별이 충돌할 확률은 거의 없다. 하지만 중력 혼란이 일어나 태양계에 위치 관계가 변화할 가능성은 있다. 또 광자 파동이 변화하는 빛을 감지할 수 없을 뿐 아니라 로컬 그룹 외부에서 일어난 정보가 닿지 않는 우주에서 시야가 사라지게 될 것이다.

이렇게 어둠에 싸여 방향마저 잃은 텅빈 우주에서 태어난 사람은 암흑 너머로 우주 마이크로파 배경을 볼 수 없고 빅뱅에 대해 알 수 없게 된다. 우주를 관측해 우리가 지금 알고 있는 지식을 얻을 수 없게 되는 것. 이런 세계에서 태어난 인간은 우주는 영원한 정적이라고 생각할 것이다. 밀크드로메다는 어둠 속에서 천천히 빛을 잃어가는 하나의 섬이라고 볼 수 있다. 물론 이런 밀크드로메다가 태어나려면 아직도 40억 년이 남았다. 인류는 지금 우주의 미래와 과거를 모두 응시할 수 있는 시기에 살고 있는 건 분명하다.

https://www.youtube.com/watch?v=ZL4yYHdDSWs

윤신철 칼럼니스트  creact17@gmail.com

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