우주의 크기 (관측 가능한 우주, 우주 팽창, 허블 반지름)솔직히 저는 우주의 나이가 138억 년이라는 말을 듣고 "그럼 우주 크기도 138억 광년쯤 되겠구나" 하고 막연히 생각했습니다. 그런데 실제 숫자를 찾아보는 순간 그 논리가 완전히 틀렸다는 걸 깨달았습니다. 현재 관측 가능한 우주의 지름은 약 930억 광년으로 추정되고 있으며, 이 숫자 하나가 제가 가진 우주에 대한 감각을 송두리째 흔들어 놓았습니다.관측 가능한 우주: 138억 년인데 왜 930억 광년인가우주의 나이가 약 138억 년인데 어떻게 관측 범위가 930억 광년이냐는 질문, 저도 처음에 똑같이 막혔습니다. 일반적으로 빛의 속도가 일정하니까 138억 광년이 한계라고 생각하기 쉬운데, 실제로는 전혀 다릅니다.핵심은 우주 팽창(cosmic e..

블랙홀 내부 (특이점, 정보 역설, 호킹복사)저도 처음엔 블랙홀을 그냥 "우주에서 가장 강력한 진공청소기" 정도로 생각했습니다. 그런데 공부를 조금씩 이어가다 보니, 블랙홀은 단순히 무서운 천체가 아니었습니다. 현대 물리학이 가진 지식의 한계가 가장 선명하게 드러나는 장소였습니다. 그 안에서 무슨 일이 벌어지는지, 사실 우리는 아직 제대로 모릅니다.특이점과 사건의 지평선: 물리학이 멈추는 곳일반적으로 블랙홀 하면 "모든 걸 빨아들인다"는 이미지가 먼저 떠오릅니다. 저도 처음엔 그 이상으로 생각하지 않았습니다. 그런데 실제로 파고들어 보니, 블랙홀의 구조 자체가 이미 상식을 완전히 벗어납니다.블랙홀 중심에는 특이점(Singularity)이 있다고 예측됩니다. 여기서 특이점이란, 질량이 한없이 작은 공간에 ..

우주 팽창 가속 (초신성 관측, 암흑에너지, 우주론)우주가 점점 빠르게 커지고 있다는 사실, 알고 계셨습니까? 저도 처음 이 이야기를 접했을 때 직관적으로 이해가 되지 않았습니다. 뭔가를 던지면 느려지다가 결국 떨어지듯, 우주도 중력 때문에 팽창 속도가 줄어들어야 한다고 생각했기 때문입니다. 그런데 실제 관측 결과는 완전히 달랐습니다.초신성 관측이 뒤집어 놓은 상식우주가 팽창하고 있다는 건 오래전부터 알려진 사실입니다. 하지만 그 팽창이 가속되고 있다는 건 전혀 다른 이야기입니다. 1990년대에 천문학자들이 Ia형 초신성(Type Ia Supernova)을 관측하면서 이 사실이 처음 드러났습니다. 여기서 Ia형 초신성이란 백색왜성이 동반성으로부터 물질을 흡수하다가 일정한 질량에 도달해 폭발하는 현상으로,..

암흑물질 찾기 (은하 회전, 중력렌즈, 지하 실험)솔직히 처음엔 "보이지도 않는 걸 어떻게 연구한다는 건지" 이해가 안 됐습니다. 그런데 은하 회전 속도 데이터를 접하고 나서 생각이 완전히 바뀌었습니다. 과학자들이 암흑물질을 추적하는 방식은 단순한 추측이 아니라, 수십 년간 쌓인 관측 증거의 집합체였습니다.은하 회전 곡선이 드러낸 이상한 신호제가 처음 이 주제에 빠진 건 은하 회전 곡선(Galaxy Rotation Curve) 때문이었습니다. 여기서 은하 회전 곡선이란 은하 중심에서 멀어질수록 별들의 공전 속도가 어떻게 변하는지 보여주는 그래프입니다. 뉴턴 역학에 따르면 중심에서 멀어질수록 공전 속도는 느려져야 합니다. 태양계에서 해왕성이 지구보다 훨씬 느리게 도는 것과 같은 원리입니다.그런데 실제 관측..

우주 거대구조 (밀도 차이, 암흑물질, 코스믹 웹)은하가 우주에 무작위로 흩어져 있다고 생각하셨나요? 저도 그렇게 생각했습니다. 그런데 실제 우주 지도를 보면 은하들이 마치 거미줄처럼 연결된 거대한 구조를 이루고 있습니다. 이걸 처음 알았을 때 꽤 당황스러웠습니다. 무질서해 보이는 우주가 사실은 거대한 질서 위에 놓여 있었으니까요.밀도 차이가 시작이었습니다우주 거대구조의 출발점은 사실 굉장히 소소합니다. 빅뱅 직후 우주 전체가 거의 균일했는데, "거의"라는 말이 핵심입니다. 아주 미세한 밀도 차이, 즉 어떤 영역은 물질이 조금 더 많고 어떤 영역은 조금 더 적은 상태가 존재했습니다.이 흔적이 실제로 측정된 것이 바로 CMB입니다. CMB란 우주배경복사(Cosmic Microwave Background)를..

열적 죽음 (엔트로피, 호킹복사, 우주팽창)우주의 마지막 순간을 상상할 때, 대부분 거대한 폭발이나 충돌을 떠올립니다. 저도 한동안 그렇게 생각했습니다. 그런데 실제로 현재 가장 유력하게 논의되는 시나리오는 완전히 반대였습니다. 소리도, 빛도, 움직임도 없는 상태. 그것이 열적 죽음(Heat Death)이라 불리는 우주의 마지막 모습입니다.엔트로피가 결국 우주를 멈춘다일반적으로 우주의 종말은 무언가 극적인 사건으로 끝날 거라고 알려져 있지만, 저는 열적 죽음 이론을 처음 접하고 나서 그 생각이 완전히 바뀌었습니다. 열적 죽음의 핵심 근거는 열역학 제2법칙입니다. 여기서 열역학 제2법칙이란, 고립된 계 안에서 엔트로피는 시간이 지날수록 항상 증가한다는 법칙입니다.엔트로피(Entropy)란 쉽게 말해 '무질..