우리 우주의 첫 순간

우리 우주의 첫 순간 - 빅뱅의 발견부터 암흑물질까지 현대 우주론의 중요한 문제들
댄 후퍼 지음, 배지은 옮김 / 해나무 / 2023년 10월

지구와 달만 보면 작은 달이 지구 주위를 공전하고 있어서 지구가 커 보입니다. 하지만 태양계로 확장해보면 태양이나 목성과 비교했을때 지구는 무척 작네요. 그런데 태양계도 우리 은하 크기에 비하면 극히 일부분일 뿐이고 우리 은하 역시 우주에서 셀 수도 없을 만큼 많은 은하 중 하나에 불과합니다. 우주에 비하면 지구는 먼지보다 작을텐데 이렇게 작은 지구 안에서 우주의 비밀을 밝혀내고 있는 것을 보면 신기하네요.

우주는 138억년 전에 생겨났으며 지극히 작은 크기의 물질에서 빅뱅이 일어나 현재와 같은 우주가 되었다고 합니다. 이성적으로는 이해를 한다고 해도 감정적으로는 잘 와닿지 않는데 '우리 우주의 첫 순간' 의 저자는 우주가 어떻게 탄생하였고 성장해 왔는지 알기 쉽게 설명하고 있습니다.

빅뱅 이론은 우주의 탄생에 대한 이론입니다. 태초에 매우 작은 크기에 모든 물질들이 들어가 있었는데 눈깜짝할 사이보다 더 짧은 순간에 폭발하면서 팽창하기 시작했고 1초도 되지 않아 끝이 보이지 않을 정도로 커졌네요. 각종 입자들은 서로 충돌하거나 붕괴하였고 빠르게 식으면서 현재와 같은 형태를 갖춰가기 시작했습니다. 우주의 나이나 크기 등은 어떻게 해서 나온 것인지 궁금하였는데 우주가 탄생한 시점에 나온 중력파를 분석한 결과라고 합니다. 138억년 전의 중력파가 아직도 있다는 것이 신기한데 우주에서 직접 중력파를 관측할 수 있도록 준비하고 있다고 하니 정말 우주에 대한 모든 비밀이 풀릴 수 있을지 궁금해집니다.

최초의 우주가 어떤 상태였는지 재현하기 위한 방법 중 하나로 가속기에서 입자를 충돌시켜서 결과를 관찰하는 방법이 있습니다. 가장 큰 가속기는 스위스와 프랑스 사이에 건설된 직경 27km 규모의 LHC 라고 합니다. LHC 에서는 거대한 자석을 이용해 두 개의 양성자를 반대 방향으로 가속시킨 후 서로 충돌시켜서 그 결과를 분석하네요. 실제로 가속기는 2012년에 힉스 입자의 존재를 밝혀내는 등 성과를 내고 있습니다. 한번 실험을 할때마다 나오는 데이터는 전세계 과학자들이 분석할 수 있도록 공개하고 있는데 27km 에 달하는 직경에서 눈에 보이지도 않는 작은 양성자들을 발사해 서로 충돌시킨다니 신기합니다.

우주의 역사는 무척 오래되었고 측정이나 실험을 하기도 쉽지 않습니다. 그래서 우주에 대한 가설을 세우고 이를 검증하는 실험을 하면서 조금씩 이론을 보완해 나가고 있습니다. 최근 우주를 설명하는 유력한 이론 중 하나로 다중우주를 들 수 있습니다. 다중우주에서는 시간과 공간에 따라 우주가 무한하게 존재한다고 하는데 아직은 논란의 여지가 있네요. 만약 다중우주가 맞다면 서로 다른 우주 사이에 시간 여행도 가능해질지 기대됩니다.

수십년 전에 발사한 보이저호는 이제 막 태양계를 벗어났으며 앞으로 몇 년 동안은 우주에 대한 새로운 정보를 보내올 것입니다. 얼마전 발사한 제임스웹 망원경은 허블 망원경보다 훨씬 선명한 사진들을 보내오면서 우주를 더 많이 이해하게 되었네요. 이런 과정들을 거치다보면 언젠가는 우주의 모든 것을 알게되지 않을까요. 우주에 대한 흥미진진한 이야기들을 읽어볼 수 있어서 재미있었습니다.
* 출판사에서 보내준 책을 읽고 서평을 썼습니다.