우주의 끝은 어디일까, 또 우주는 어떻게 만들어졌을까? 과학자들은 오래 전부터 이 물음에 답을 찾기 위해 끊임없이 연구하고, 우주망원경이나 탐사선을 이용해 자신의 생각을 증명해왔다.
현재 우주탄생의 표준으로 받아들여지는 ‘빅뱅이론’을 알아보자.
빅뱅 이론은 우주가 대폭발에서 시작됐다고 설명한다.
137억년 전 무한히 작은 점 하나에 모든 물질이 모였었는데, 대폭발을 거치면서 지금의 우주가 됐다는 것.
빅뱅이 시작된 시기에 존재했던 ‘점’은 엄청난 온도와 밀도를 가지며, 지금 우주를 지배하는 물리 법칙에 전혀 맞지 않았다.
그래서 이 점을 ‘특이점(singularity)’이라고 부른다.
우주가 점 하나에서 시작됐다는 생각은 미국 천문학자, 에드윈 허블의 관측 결과에서 나왔다.
1929년 허블이 망원경으로 여러 은하를 관측해보니, 지구와 멀리 있는 은하들이 가까이 있는 은하들보다 더 빨리 멀어지고 있었다.
우주가 팽창하고 있다는 사실을 확인한 것이다.
시간이 지날수록 우주가 팽창하고 있다면, 시간을 거꾸로 돌렸을 때 우주가 수축된다고 말할 수 있다.
지구와 태양, 은하 같은 모든 물질이 과거로 돌아가면 결국 어마어마하게 높은 온도와 밀도를 가진 ‘특이점’이 된다는 이야기다.
대폭발 이후 특이점은 급격하게 부풀었고, 이때 물질이 만들어졌다.
또 점이 팽창할 때 생긴 밀도 차이가 중력의 영향으로 커지면서 별과 은하계 같은 거대우주구조가 형성됐다.
이 우주는 지금도 계속 팽창하고 있다는 게 빅뱅이론의 설명이다.
과학자들은 빅뱅이론을 증명하기 위해 이론적인 연구뿐 아니라 망원경을 이용한 관측활동도 하고 있다.
2009년 5월에 발사된 유럽우주국(ESA)의 플랑크와 허셸 망원경이 대표적이다.
이 망원경들은 우주의 가장 먼 영역을 탐사해 우주 탄생의 비밀을 추적하고 있다.
플랑크 망원경은 빅뱅의 흔적으로 남은 광선을 상세하게 분석해 우주가 찰나의 순간에 급격하게 팽창했는지 밝히는 임무를 받았다.
허셸 망원경은 은하들의 별 탄생 구역에서 방출되는 적외선 광선을 연구해 태양과 지구 같은 천체가 어떻게 만들어지는지 탐색하고 있다.
글 : 박태진 과학칼럼니스트