우주 과학 8편 빅뱅이 일어날때 무슨일이 있었나요?

우주 과학

우주 과학 우주는 어떻게 생겨났을까요? 이 세상 모든것들이 처음엔 아주 작은 점이었겠죠? 그렇다면 우주의 나이는 얼마나 될까요? 지금으로부터 약 138억년전 대폭발로부터 현재까지의 시간인 137억년이라는 숫자가 나오는데요, 이렇게 오랜시간동안 팽창하면서 점점 커져온 우주에서는 어떤 일이 일어났을까요?

빅뱅 이전에는 뭐가 있었을까요?
우주 탄생 직후 초기 우주는 매우 뜨거웠으며 수소와 헬륨같은 가벼운 원소만이 존재했습니다. 하지만 10억년쯤 지난 후 온도가 내려가면서 무거운 원소들이 만들어지기 시작했고, 점차 안정화되면서 별과 은하가 생성되기 시작했어요. 그리고 오늘날 우리가 살고있는 지구 역시 이때 만들어진 행성이랍니다.

빅뱅이 일어날때 무슨일이 있었나요?

빅뱅 이론이란 태초에 한 점이었던 물질이 폭발하며 엄청난 에너지를 방출하였고, 이로 인해 우주가 형성되었다는 이론입니다. 즉, 큰 폭발 이후 입자들이 서로 충돌하게 되면서 다양한 종류의 원자핵과 전자가 만들어지고, 양성자와 중성자가 결합해서 최초의 원시별이 되었다는거죠. 그래서 태양계 안에서도 초신성이 발견되는 경우가 종종 있답니다.

 블랙홀은 왜 검은색인가요?
블랙홀은 빛조차 빠져나올 수 없을만큼 강한 중력을 가지고 있어서 주변의 모든걸 빨아들이기 때문에 검게 보인다고 해요. 실제로 사진을 봐도 엄청나게 어두운 모습이죠? 만약 여러분이 블랙홀 근처에 있다면 어떨까요? 상상만으로도 너무 무섭네요..

우주는 우리에게 많은 궁금증을 가져다 줍니다. 우주의 탄생과 끝이라는 거대한 주제에서부터 별들이 움직이는 원리, 블랙홀 등 다양한 분야에서의 호기심을 불러일으키는데요. 특히 최근 개봉한 영화 <인터스텔라>나 드라마 <빅뱅이론>등에서는 이러한 우주과학분야들을 다루면서 대중들에게도 더욱 친숙하게 다가가고 있습니다. 

우주탄생설인 빅뱅이론이란 무엇인가요?
우리가 살고있는 지구뿐만 아니라 태양계, 그리고 은하계 모두 약 138억년 전 한 점에서 폭발하면서 생겨났다는 이론입니다. 이 때 생긴 빛이 지금까지도 남아있어 이를 연구하면 초기 우주의 모습을 알 수 있다고 하는데요. 그렇다면 왜 하필이면 작은점에서 대폭발이 일어났을까요? 그것은 아직 아무도 모릅니다. 다만 현재까지의 추측으로는 여러 가지 가설이 존재하는데요. 첫 번째로는 공간 자체가 팽창해서 생겼다는 인플레이션 설이고, 두 번째로는 중력파라는 에너지가 퍼져나가 큰 폭발이 일어났다는 중력파설 입니다. 마지막으로 세 번째는 암흑에너지라고 불리는 미지의 힘이 작용했다는 주장이죠. 하지만 확실한건 여전히 모른다는 겁니다.

그렇다면 빅뱅이 일어나기 전에는 어떤 일이 있었나요?
빅뱅 이전에는 시간과 공간조차 없었습니다. 따라서 어떠한 물질도 없었죠. 이것을 무(無)의 상태라고 부릅니다. 즉, 모든 것이 0이었던 셈이죠. 그러다가 갑자기 엄청난 양의 에너지가 터져 나오면서 시공간과 물질이 만들어졌습니다. 이때 만들어진 시공간이 뒤틀리면서 밀도가 높은 곳은 압축되고, 밀도가 낮은 곳은 부풀어 오르면서 최초의 천체가 생성되었습니다. 이후 계속해서 새로운 천체가 만들어지고 소멸되면서 오늘날의 우주가 된 것이죠.

현재 밝혀진 바에 따르면 앞으로의 우주는 어떻게 될까요?

최근 천문학자들은 기존의 물리학 법칙만으로는 설명되지 않는 현상을 발견했습니다. 대표적인 예로 초신성폭발 후 중성자별이 만들어지는 과정에서 발생하는 감마선 버스트 인데요. 만약 이대로라면 향후 100억 년 안에 인류 문명이 사라질지도 모른다고 합니다. 물론 그때쯤이면 인간 대신 기계문명이 자리 잡고 있겠지만 말이죠. 아무튼 그래서 학자들은 아인슈타인의 특수상대성이론을 수정해야 한다고 주장하기도 합니다.

우주과학하면 어떤것들이 떠오르시나요? 저는 블랙홀과 화이트홀이 제일 먼저 떠올라요. 우주는 끝이 없이 넓고 무한하다는 말처럼 우리 눈에 보이는 이 지구라는 행성 역시 아주 작은 점같은 존재라고 해요. 하지만 이렇게 작고 연약한 별인 지구에서도 생명체가 살고 있고, 인간이라는 종 자체만으로도 너무나 신비로운 존재이죠. 그래서 많은 사람들이 우주여행을 꿈꾸는데요, 과연 인류는 우주여행을 할 수 있을까요?

우주의 크기는 얼마나 될까요?
우리가 알고있는 우주의 크기는 약 150억 광년입니다. 빛의 속도로 150억년을 가야지만 도달할 수 있는 크기죠. 태양계 안에서는 모든 천체들을 다 합쳐도 겨우 지름 10km밖에 되지 않는다고 하니 상상조차 가지 않는 크기네요. 그리고 현재 관측되는 은하 중 가장 큰 은하는 안드로메다 은하이고, 두번째로는 대마젤란 은하, 세번째로는 소마젤란 은하 순이에요. 참고로 달까지의 거리는 38만 4400km랍니다.

블랙홀은 어떻게 만들어질까요?
흔히 영화나 드라마에서 나오는 검은 구멍 같은 곳이 바로 블랙홀인데요, 실제로 그런 모습인지 궁금증을 가지신 분들이 많을 꺼 같아요. 결론부터 말씀드리면 실제로도 그렇습니다. 다만 너무 작아서 보이지 않을 뿐이죠. 그렇다면 왜 검은색이냐면, 중력이 너무 강해서 주변의 모든 물질을 흡수하기 때문에 검게 보인다고 합니다. 또한 다른 이름으로는 사건의 지평선이라고 하는데, 이것은 시간과 공간이 왜곡되어 마치 경계 너머엔 아무 것도 없을 것 처럼 보이기 때문이래요.

화이트홀은 뭘까요?
반대로 밝은 색을 띄는 천체가 있다면 어떨까요? 아마 엄청 밝게 빛날텐데요, 그것이 바로 화이트홀입니다. 쉽게 말하면 '빛나는 구멍' 이라고 보시면 될 듯 하네요. 아직까지는 이론상으로만 존재한다고 알려져있지만, 만약 발견된다면 엄청난 파급효과를 가져올거라고 예상됩니다. 왜냐하면 웜홀을 이용해서 시공간을 뛰어넘을 수 있게 되기 때문이죠.