우주의 개념과 팽창 속도

우주의 개념

우주

우주는 공간과 시간 혹은 공간과 시간의 총체를 의미하며 크게 좁은 의미의 우주(The space)와 넓은 의미의 우주(The universe) 두 가지 개념으로 나눌 수 있습니다.

• The space: 일반적으로 우리가 생각하는 지구 대기권 밖 고도 118km의 검은 공간의 우주를 떠올리는 공간입니다. 현재는 우주의 기준을 고도 118km로 기준하고 있지만 과거에는 고도 150km를 대기권 밖 우주로 인정하였습니다. 그 이유로는 150km 이상부터 인공위성이 지구를 중심으로 공전을 할 수 있기 때문입니다. 작은 공간의 우주를 지칭할 때는 보통 우주에 나가면 사람은 어떻게 될까? 혹은 우주에서의 생명체는 존재할까? 와 같은 지구를 포함하지 않은 지구 밖의 우주로 구별합니다.
• The universe: 세상 모든 생물체, 사물 등 모든 물질이 존재하는 공간 즉 세상 모두의 존재 공간을 의미하는 것입니다. 형이상학적 관점으로 보았을 때 우리가 생각하는 우주가 이런 광 이한 우주입니다. 우주의 일부, 부분집합을 포함하는데 여기에는 인간 또는 우주에 존재하는 모든 에너지와 물질이 어떠한 형태로 모여진 존재를 포함합니다. 소우주 역시 우주가 아닌 다른 미시 세계에서도 우주와 같은 연속적인 형태로 존재하는 것인데 이는 철학적 용어로 소우주라 명칭하고 있으며, 소우주를 사용할 때는 실제 우주를 대우주라고 구분하기도 합니다. 

현재 우주의 나이는 약 137억 년으로 추정하며 과거 그 무렵 우주가 빅뱅을 통해 생겨났다고 설명하고 있으며 이러한 관측은 중력렌즈, 우주 배경 복사 등의 관측을 통한 종합적인 판단입니다. 과거 120억 년, 200억 년, 240억 년 등 다양한 우주의 나이(빅뱅 시점)를 점치곤 했는데 현재 정립된 우주의 나이는 137억 년입니다. 그러나 최근 발견된 다양한 정보를 토대로 우주의 나이는 137억 년이 아닌 10억 년 더 젊은 120억 년대 일 수도 있다고 판단하고 있습니다. 

10억 년이라는 기간은 엄청나게 큰 기간이지만 우리들 입장에서 우주의 나이가 120억 년이던 137억 년이던 체감상 큰 차이는 없어 보입니다.

 

우주의 팽창 속도

우리가 과학적으로 우주의 크기를 증명할 수 있는 방법은 빛의 속도로 관측하는 것인데 빛의 속도는 299,792,458m/s이지만 이렇게 빠른 속도임에도 계속 팽창하고 있는 우주의 크기 변화 속도를 따라가지 못하고 있습니다. 이 말은 즉, 현존하는 가장 빠른 측정 속도(빛의 속도)보다 우주가 더 빠르게 커지고 있다는 의미입니다.

보통 팽창 속도는 거리에 비례하여 늘어나는데 이는 특정 거리의 별이나 은하 등은 빛보다 빠른 속도로 우리로부터 멀어지고 있다는 의미입니다. 이 말은 결국 그 특정 거리에 있는 별이나 은하들은 현재까지의 이론에 의하면 영원히 관측, 도달할 수 없다는 말이기도 합니다. 현시점에서 알큐 비에레 드라이브라는 이론적 내용은 그 우주의 팽창 속도를 따라잡아 특정 별에 도달할 수 있다고 하지만 이는 거의 SF에서나 나올법한 이야기라고 생각할 수 있습니다.

 

이렇게 별이나 은하는 너무나도 멀리 있기 때문에 지구에서 보이는 우주는 모두 과거의 형태입니다. 우주에서는 광년이라는 단위가 쓰이기 때문에 몇 광년 멀리 떨어진 곳에서 발견된 별이나 사건 등은 그 정보와 사건이 발생했던 시점이 빛의 속도로 우리 눈에 도달했을 때는 몇 광년 전에 발생한 사건이라 할 수 있습니다.

예를 들어 태양광은 우리 지구까지 도달하는데 걸리는 속도를 약 8분 정도가 소요되는데, 우리가 태양을 바라봤을 때 눈이 아픈 그 빛은 8분 전 태양으로 출발했던 빛이라 할 수 있습니다. 북극성의 경우 지구로부터 323광년 정도 떨어져 있는데 조선시대 때 시작된 빛을 현재 우리가 보고 있는 것입니다.

그만큼 우주의 범위, 크기는 어마어마하다고 생각할 수 있습니다.