우주는 도대체 어디까지일까?
끝이 있는 걸까?
아니면 진짜 무한한 공간일까?
이거 한 번쯤은 다들 생각해본 적 있을걸요? 누워서 멍 때리다가 갑자기 그런 생각 들지 않아요?
"아니 우주의 끝엔 뭐가 있는데...?"
그걸 넘으면 또 뭐가 나와...? 진짜 무한한 거야...??
이런 질문은 단순한 호기심처럼 보이지만, 사실은 현대 과학에서 가장 깊고 철학적인 질문 중 하나예요.
그리고 여기에 연결되는 게 바로 ‘우주 팽창 이론’이에요.
오늘은 이 우주 팽창 이론을 중심으로 과학자들이 어떻게 우주의 끝을 정의하고 있는지,
진짜 우주에 ‘끝’이라는 개념이 있는지,
그리고 우리 은하계 바깥에는 과연 무엇이 존재하는지까지
쫙 정리해서 알려드릴게요.
준비되셨죠?
뇌가 살짝 얼얼해질 수 있으니까 각오하고 읽으셔야 돼요ㅋㅋ
우리가 보고 있는 우주는 사실 과거다
이거부터 먼저 이해하고 가야 해요.
밤하늘을 보면 별이 반짝이고, 은하가 보이고, 심지어 허블 망원경은 수십억 광년 떨어진 은하도 찍었죠.
근데 사실 그 모든 건 지금 모습이 아니에요. 다 과거예요.
왜냐면 빛은 속도가 있어요. 아무리 빠르다 해도, 이동하는 데 시간이 걸리죠.
예를 들어 태양빛이 지구에 도달하는 데 8분 20초 걸려요.
그 말은, 지금 우리가 보는 태양은 8분 전 태양이라는 거예요.
그럼 130억 광년 떨어진 은하는요?
그건 130억 년 전 모습이에요.
지금은 어떻게 변했는지 아무도 몰라요. 그냥 그 당시의 '흔적'만 볼 수 있는 거예요.
그래서 사람들이 흔히 말하는 ‘우주의 끝’이라는 건
사실 지금이 아니라 과거의 경계선이에요.
여기부터가 진짜 뇌 녹는 포인트ㅋㅋ
우주는 팽창 중이다. 그것도 가속하면서
여기서 가장 핵심적인 개념.
우주는 계속 커지고 있어요.
예전에는 정적인 우주라고 믿었지만, 1929년 에드윈 허블이 "우주가 팽창하고 있다"는 걸 발견했죠.
멀리 있는 은하일수록 우리로부터 빠르게 멀어지고 있었어요.
이게 바로 허블의 법칙이에요.
그 이후 과학자들은
"그렇다면 과거로 거슬러 올라가면 언젠가 모든 게 한 점에서 시작됐겠네?"
라는 결론에 도달했고,
그게 바로 우리가 알고 있는 빅뱅 이론이에요.
놀라운 건 여기서 끝이 아니에요.
팽창 속도가 점점 느려질 줄 알았거든요?
근데 1998년, 초신성 관측 결과를 분석해보니까
우주 팽창 속도가 가속되고 있었던 거예요.
이건 진짜 충격이었어요.
우주가 자체적으로 더 빠르게 커지고 있다는 뜻이니까요.
이걸 설명하기 위해 나온 개념이 바로 '암흑 에너지'예요.
근데 이건 아직까지 정체를 모름;; 이름만 지어놨어요.
우주는 유한할까? 무한할까?
이게 진짜 대망의 질문이에요.
우주에 끝이 있을까? 아니면 무한히 펼쳐져 있을까?
과학자들은 이 질문에 아직도 명확한 답을 내리지 못했어요.
왜냐면 우리가 관측할 수 있는 범위는 한정돼 있기 때문이에요.
이걸 '관측 가능한 우주'라고 해요.
현재 관측 가능한 우주의 반지름은 약 465억 광년이에요.
그 말은, 반지름이 465억 광년이니까 지름은 거의 930억 광년ㅋㅋㅋㅋㅋㅋ
근데 여기서 또 뇌 터지는 개념 등장해요.
왜냐면 빅뱅 이후 138억 년밖에 안 지났는데
어떻게 465억 광년이나 되는 거지?
이유는, 우주 자체가 팽창하고 있기 때문이에요.
그 사이 공간이 늘어나면서 빛보다 더 멀리 떨어진 은하들도 보이게 되는 거예요.
즉, 우주의 나이는 138억 년인데, 사이즈는 930억 광년 이상
이건 마치 아기인데 덩치가 고릴라인 느낌…
말이 안 되지만, 실제로 그런 일이 벌어지고 있어요.
우주의 끝에는 뭐가 있을까?
이 질문은 진짜 너무 철학적이라서 과학자들도 머리 싸매는 주제예요.
우선 전제부터 다시 짚어볼게요.
우주가 팽창 중이라는 건 우주가 '어딘가를 향해 커지고 있다'는 뜻일까요?
아니에요. 우주는 공간 자체가 늘어나는 거예요.
우주가 어딘가의 공간 안에서 커지는 게 아니라,
그 공간 자체가 늘어나고 있는 거예요.
예를 들자면, 풍선에 점을 찍고 풍선을 불면 점과 점 사이가 멀어지잖아요?
그런 느낌이에요.
근데 풍선이 공기 속에 있으니까 한계가 있잖아요?
우주는 그런 '외부 공간'조차 없어요.
그냥 자체적으로 공간이 확장되고 있는 구조예요.
그래서 우주의 끝이란 건
'어딘가의 벽이나 경계'가 아니라,
그저 우리가 도달하지 못하는 곳
혹은 관측이 불가능한 영역일 뿐이라는 거예요.
우주는 언젠가 끝날까?
여기서 또 핵심 질문 나옵니다.
우주는 계속 팽창하다가 언젠가 멈출까?
아니면 다시 수축할까?
아니면 그냥 영원히 팽창할까?
이걸 설명하는 시나리오가 여러 개 있어요.
빅 프리즈(Big Freeze)
가장 유력한 시나리오.
우주가 계속 팽창하고, 점점 밀도가 낮아지고, 별도 다 타버리고
결국 모든 게 차가운 암흑 상태로 변하는 거예요.
아무런 에너지 흐름도 없고, 생명도 없고,
그냥 고요한 냉각 우주가 되는 거죠.
생각만 해도 좀 슬프다ㅠㅠ
빅 크런치(Big Crunch)
우주가 언젠가는 팽창을 멈추고 다시 수축해서
모든 걸 하나의 점으로 압축시켜 버리는 시나리오.
근데 암흑 에너지 때문에 팽창 속도가 가속되는 걸 보면
이건 가능성이 점점 낮아지고 있어요.
빅 립(Big Rip)
이건 진짜 무서운 시나리오.
암흑 에너지가 너무 강력해져서
중력조차도 못 버티게 되면
은하, 별, 행성, 심지어 분자 구조까지 다 찢겨나가는 최후예요.
완전 파괴의 우주.
이거 상상하면 기절각임 ㄷㄷ
관측 불가능한 우주, 거기엔 뭐가 있을까?
우리가 현재 볼 수 있는 우주는 한정돼 있어요.
빛이 도달한 영역까지만 볼 수 있거든요.
근데 그 바깥은 어떻게 생겼을까?
과학자들 사이에서도 여러 가설이 있어요.
- 똑같은 구조의 우주가 계속 반복된다
- 전혀 다른 법칙의 우주가 존재한다
- 다중 우주(multiverse)가 존재할 수도 있다
- 아예 차원이 다른 공간이 펼쳐질 수도 있다
근데 문제는
이런 영역은 관측 자체가 불가능하다는 거
빛도 못 오고, 신호도 안 닿고
그냥 이론으로만 존재하는 거예요.
그럼에도 불구하고 과학자들은
수학적 모델, 시뮬레이션, 천문 관측을 통해
이 영역의 존재 가능성을 계속 추적하고 있어요.
ㄹㅇ 집요한 집념ㅋㅋ
지금까지 밝혀진 걸 정리해보자면
- 우주는 빅뱅 이후 계속 팽창 중이다
- 현재 우주의 나이는 약 138억 년
- 관측 가능한 우주의 크기는 지름 930억 광년 이상
- 팽창은 점점 빨라지고 있고, 암흑 에너지가 원인
- 우주의 끝은 경계가 아니라 관측 불가능한 영역
- 우주는 언젠가 냉각되거나 찢어질 수 있다
- 그 밖의 우주는 아직 가설로만 존재한다