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138억 년 전 빅뱅이 지구를 만들었다?

  • 2014.04.10.
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얼마 전 경상남도 진주에 정체불명의 돌덩이 하나가 하늘에서 떨어졌습니다. 그리고 잇달아 3점의 돌덩이가 더 발견됐습니다. 모두 하늘에서 떨어진 운석입니다. 이 운석의 값어치가 천문학적인 액수가 될 것이라는 보도가 나오자 사람들이 너도나도 운석 사냥에 나서는 해프닝이 벌어지기도 했습니다. 서울대 운석연구실에 의하면 발견된 4점의 운석은 하나의 유성체가 대기권에서 부서져 낙하한 파편들로 구성 광물의 종류, 함량비, 조직 등 모든 암석학적 특징이 ‘오디너리 콘드라이트 H그룹’과 일치한다고 합니다. 그런데 최근에 이 운석보다 우리를 더욱 놀라게 한 과학적 사건이 벌어졌습니다. 지난 3월 17일 남극에 설치해둔 망원경에서 우주가 급팽창할 때 생긴 중력파 패턴이 발견된 것입니다. 중력파 패턴은 우리가 살고 있는 지구가 138억 년 전 빅뱅(우주 대폭발)으로 만들어진 사실을 입증하는 결정적인 증거가 된다고 합니다. 중력파 패턴 발견을 계기로 우주 빅뱅은 무엇이고 지구의 탄생은 언제 어떻게 시작된 것인지 알아보겠습니다.

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초기 우주 탄생에 대한 이론은 두 가지로 갈립니다. 하나는 태초의 우주는 밀도가 엄청 크고 뜨거워 모든 물질이 한 점에 모여 있었고, 그 상태에서 빅뱅이 일어나 우주가 팽창되었기 때문에 초기의 우주 모습과 현재의 우주 모습이 완전히 다르다는 것입니다. 그리고 다른 하나는 과거로 거슬러 올라갈수록 은하가 줄어들기 때문에 태초에 우주는 빅뱅을 피할 수 있었을 것이며, 따라서 초기 우주와 현재 우주의 모습이 변하지 않았을 거라는 이론입니다. 이 두 이론은 1960년대까지 과학사의 쟁점으로 논란을 빚어오다가, 1980년 앨런 구스의 인플레이션 이론으로 극적인 해결점을 찾았습니다. 문득 영화 아마겟돈의 행성 폭발이 생각나는 군요.. -,-a

매사추세츠 공과대학(MIT)에서 입자물리학으로 박사 학위를 받은 앨런 구스 교수는 자신이 발표한 ‘인플레이션 이론’에서 우주가 빅뱅 직후 10의 마이너스 34승(초)에서 10의 마이너스 32승(초) 사이에 지름이 10의 43승(배), 부피가 10의 129승(배)만큼 커졌다고 주장했습니다. 뭐가 뭔지 모를 복잡하기만한 수학의 세계…@@
이를 쉽게 말하면 우주는 어느 한 순간의 대폭발로 만들어졌는데, 이는 우주가 빅뱅 직후 그 크기가 순식간에 무한대로 팽창한 것이며, 현재도 지속적으로 팽창 하고 있다는 것입니다.

최근 하버드 스미스소니언 천체물리센터의 존 코벡 교수가 우주배경복사를 발견했는데, 이를 뒷받침 해주는 것도 구스의 인플레이션 이론입니다. 우주배경복사는 현재까지 남아 있는 우주 빅뱅의 흔적을 말하는 용어입니다. 즉, 빅뱅 이후 대혼란기를 겪던 우주가 밀도, 온도 등이 적정 수준으로 내려가면서 빛이 빠져 나왔고, 이때 빠져 나온 빛이 바로 ‘우주배경복사’입니다. 구스의 인플레이션 이론이 이렇듯 우주 빅뱅의 원리를 시원하게 설명하고 있지만 안타까운 것은 이 원리는 지금까지 ‘가설’로만 인정받아왔다는 사실입니다. @.@ 음… ‘가설’ 과학시간에 배운 용어로군요!

 

Antarctica: South Pole Telescope

그런데 지금까지 가설로만 받아들여져 왔던 구스의 이론이 확실하다는 증거가 나타났습니다. 바로 미국 연구팀이 극지인 남극에 설치해둔 바이셉2 망원경이 중력파를 관측함으로써 그 가설을 증명하는 쾌거를 기록한 것입니다. 망원경에 찍힌 것은 ‘B-모드’라 불리는 중력파 패턴인데, 바로 이 중력파 패턴이 우주배경복사에 있다는 것은 빅뱅 직후 나타난 급팽창에 의해 중력이 격렬하게 요동쳤다는 증거가 된다고 합니다. 중력파는 마치 고요한 수면에 돌을 던지면 원형 파동이 퍼져나가는 것과 비슷하다고 합니다. 예를 들어 전기를 띤 물체가 움직일 때 전자기파를 방출하는 것과 같은 이치인 것이죠. ㅇvㅇ+ 눈에 보이는 것이 전부가 아니라는 말씀!
중력파 패턴은 굉장히 미미하기 때문에 초정밀기기로도 찾아내기가 쉽지 않은데, 남극은 온도 및 습도가 낮고 대기가 안정돼 있어 이런 정밀한 관측에 성공할 수 있었다고 합니다.

보도에 따르면 중력파 패턴의 발견은 앞으로 우주배경복사에 대한 후속 관측으로 이어질 것이며, 또 향후 10년 안에 급팽창이 일어난 과정도 밝혀낼 수 있을 것이라고 합니다. 물론 이는 전문가들의 영역이기 때문에 굉장히 어렵고 복잡하지만, 할 수만 있다면 하루빨리 우주 탄생의 비밀이 밝혀져 우리가 살고 있는 지구가 어떻게 생겨났고 세상은 어떻게 만들어졌는지 깨닫고 배울 수 있는 날이 오길 기대해 봅니다.

 

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코멘트(2)

  • 스파이더 2 년 전에

    사실이 아닌 해프닝으로 끝났다. 2015년 중력파 오류 라고 검색해 보세요

  • 우동짱 4 년 전에

    우주 정말 신기해요. 진짜 비밀을 다 알아내고싶어요

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