정용환 기자
우주는 광활하며 현대 과학 기술로도 관측 가능한 우주는 우주 전체 중 극히 일부에 지나지 않는다. 우주 전체상을 모른다는 건 우주가 무한인지 유한인지 모르겠다는 것으로 과학자 사이에서도 다양한 논의가 있다. 호주연구기관 전문가 5명에게 우주가 무한한지 물었다.
호주국립대학 천문학자인 안나 무어 교수 답변은 모른다는 것. 적어도 관측 가능한 우주는 지금으로부터 138억 년 전 빅뱅으로 시작된 것으로 알려져 있으며 이는 적어도 우주 나이가 유한하다는 걸 의미한다. 하지만 빅뱅에 의해 태어난 우주는 이후로 모든 방향으로 점점 커지고 있으며 속도도 가속화되고 있다. 따라서 지금까지 얻은 관측 기록으로 우주가 무한인지 유한인지 단정할 수 없다는 것이다.
다만 힌트가 없는 건 아니다. 우주 시작인 빅뱅 흔적은 우주 마이크로파 배경 CMB(cosmic microwave background)로 다양하게 관측되고 있으며 이에 대한 이해는 우주 유무한 여부를 하는데 중요하다는 설명이다.
스윈번 기술공대 천체 물리학자인 사라 웹은 우주가 무한하다고 확신하는 입장. 지금까지 관측을 통해 우주 나이는 138억 년인 반면 관측 가능한 우주 크기는 460억 광년으로 알려져 있다. 웹에 따르면 이 차이는 인플레이션 다중우주(Eternal inflation)로 설명된다는 것이다. 인플레이션 다중우주는 우주를 기하급수적으로 팽창시키는 인플레이션은 우주 대부분에서 영원히 계속되고 있어 인류가 보고 있는 우주는 우연히 인플레이션이 침착한 부분에 불과하다는 학설이다. 또 이 이론은 인류가 있는 우주 이외에도 다수 우주가 생겨난다는 다중 우주론으로 이어진다. 우주가 영원히 계속 펼쳐진다는 생각에 대해 사라 웹은 인플레이션은 우주 어딘가에서 항상 깨어 있고 우주가 무수히 존재한다는 설이라고 밝혔다.
멜버른 대학 천문학자인 타나 힐 역시 사라 웹과 마찬가지로 우주는 무수히 존재하고 확산도 무한하다는 생각을 지지하고 있다. 그는 우주 본연의 자세에 대해 우리가 살고 있는 건 무한하게 평평한 우주 공간이라면서 우주가 평평하게 된 건 우주가 탄생했을 때 발생하는 급팽창 이른바 인플레이션에 의한 것으로 생각되지만 인플레이션은 우리 우주가 탄생했을 때 뿐 아니라 다른 우주에서 끊임없이 일어나고 있을 가능성이 있다고 말한다. 이렇게 되면 우주 전체 그러니까 다중 우주가 얼마나 크기가 될지 상상이 되지 않지만 다른 말로 바꾸면 유한한 우주보다 무한한 우주 쪽을 상상하기 쉬울지 모른다고 말했다.
호주 카톨릭대학 천문학자인 샘 바론 교수는 우주가 무한하다는 생각은 매력적이지만 자신은 아니라고 생각한다고 말한다. 우주 어딘가에서 중단되어 있다고 생각하는 건 아니다. 대신 그는 우주는 도넛 같은 토러스 모양을 하고 있는게 아닐까 생각하고 있다. 다시 말해 우주선으로 어디까지 가도 우주 가장자리에 부딪치는 건 아니지만 공간적으론 유한하다는 것이다.
그는 만일 우주가 도넛 모양이라면 어떤 별에서 발산되어 다른 방향으로 빛이 우주 모양에 맞게 곡선으로 어떤 장소에서 교차할 것이라며 이 교차로에 서면 다른 방향으로 같은 별이 떠있는 걸 볼 수 있을 것이며 이를 확인하기 위해 천문학자들은 이미 빅뱅 흔적 속에서 같은 패턴을 찾아내는 연구를 시작하고 있다고 말했다. 우주가 유한하다는 걸 나타내는 결정적 증거는 아직 발견되지 않았지만 새로운 발견이 있을지 모른다고 덧붙였다.
멜버른대학 과학사 연구자인 케빈 오르만-로시스터는 우주는 언젠가 끝을 맞을 것으로 보고 있다. 시간적으로 유한하며 우주 크기도 유한하다는 입장인 것. 그는 우주는 138억 년에 시작하고 팽창을 계속하고 있다며 팽창이 지속될 것인지 또는 수축으로 변할 것인지 의문은 우주론에서 중요한 과제라고 말한다. 이에 대한 해명은 암흑물질과 암흑 에너지 본질을 이해하지 않으면 안 될 것이라고 앞으로의 발견을 기대했다. 이에 따라 전문가 5명 답변은 우주 유무한에 대해 갈리는 걸 알 수 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.
이석원 기자
이원영 기자
