우주의 크기와 무게

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우주의 크기와 무게에 대한 연구

오늘날 우주에 대해 밝혀지지 않은 것은 거의 없다. 우주의 나이와 우주의 팽창 속도, 별들이 빛을 내는 원리, 우주 안에 있는 은하의 개수까지 현대 과학은 모든 수단과 방법을 동원하여 우주의 정확한 크기와 무게를 제외한 대부분의 실마리를 풀어냈다.

물리학자들을 비롯해 수많은 사람들을 궁금하게 만들었던 '별들은 과연 어떻게 빛을 내는가'를 처음으로 알아낸 사람은 Arthur Eddington이다. Arthur Eddington은 핵융합을 제대로 알면 별들이 빛을 내는 원리 또한 알 수 있다는 것을 알고 있었기 때문이다.

그리고 우주에는 은하만 무려 1000억 개가 넘으며, 그 은하들에게는 각각 약 1000억 개의 별들이 있다. 그중 지구에서 관찰할 수 있는 별은 수천 개 정도인데, 이 또한 매우 큰 숫자이지만 우주 전체와 비교한다면 운동장의 모래알 크기일 뿐이다.

별들이 어떻게 빛을 내는지, 우리 우주의 별과 은하의 개수는 몇 개인지는 모두 아직 실마리를 풀지 못한 우주의 크기와 무게를 알아내는 데 도움을 준다. 우주의 크기와 무게를 알기 위해서는 먼저 우주의 대략적인 크기와 밀도를 알아야 하며, 밀도, 즉 우리 우주에 살고 있는 물질들은 별들이 뿜어내는 빛을 통해 알 수 있는 것이기 때문이다.

물론 목성과 토성, 그리고 현재 우리가 살고 있는 지구처럼 스스로 빛을 내지 않는 행성들도 있지만 별들의 빛에 대한 연구는 매우 중요하다. 빛 또한 에너지이므로 무게가 분명히 존재하기 때문이다.

현대 과학으로 현재까지 얻어낸 우주의 무게는 약 10의 56승 그램이다. 하지만 관측 가능한 우주 밖의 빛은 아직까지도 태양계에 도달하지 않았으므로 우린 대략적인 우주의 크기가 아닌, 우주 전체의 크기에 대해서는 정확하게 알지 못하며, 때문에 질량 역시도 아직은 가설일 뿐이다.

현재 물리학자들은 전체 우주의 무게는 앞서 언급한 10의 56승 그램의 약 3배일 것으로 예상하고 있다. 이는 바로 '암흑 에너지'때문인데, 쉽게 말해 우리가 알고 있는 물질, 그리고 암흑 물질들은 모두 합해도 고작 우주 전체의 약 27퍼센트에 지나지 않으며, 남은 73퍼센트의 우주에는 새로운 무언가가 더 존재한다는 것이다.

하지만 암흑 물질 또한 매우 빠른 속도로 공전을 하는 별들이 궤도 밖으로 날아가지 않고 안정적으로 공전하는 모습을 보고 우리 눈으로는 볼 수 없는 무언가에서 나오는 중력이 별들을 잡아주고 있다는 결론을 얻게 된 것일 뿐, 우리가 확인할 수 있는 방법은 없다. 참고로 물질과 암흑 물질을 모두 합한 27퍼센트 중 우리가 확인할 수 있는 물질은 겨우 5퍼센트다. 그 말인즉슨 현재 우리는 전체 우주의 단 5퍼센트만 알고 있다는 것이다.

정확한 전체 우주의 크기와 무게에 대해 현재로서는 알 길이 없다. 하지만 우주가 팽창을 한다는 사실이 알려진 1920년대부터 현재까지 현대 과학은 많은 것을 밝혀냈고, 아직은 정체를 알 수 없는 암흑 물질과 암흑 에너지에 대한 실험 관측도 계속되고 있어 언젠가는 관측 가능한 우주 안의 모든 물질과 에너지의 정체를 알게 될 것이다.