미세 블랙홀 (원시 블랙홀, 호킹 복사, 암흑물질) 블랙홀은 반드시 거대해야 한다고 생각하셨나요? 저도 한동안 그렇게 알고 있었습니다. 그런데 이론 물리학에서는 원자 크기에 가까운 극소형 블랙홀의 존재 가능성을 진지하게 다루고 있습니다. 이 가능성이 현대 물리학의 가장 큰 난제 중 하나와 맞닿아 있다는 사실이, 솔직히 처음 접했을 때 꽤 강한 인상을 남겼습니다.원시 블랙홀과 미세 블랙홀, 어떻게 만들어졌을까 블랙홀이 만들어지는 방식은 하나가 아닙니다. 우리가 흔히 떠올리는 경로는 항성 붕괴, 즉 태양보다 훨씬 무거운 별이 수명을 다하고 폭발하면서 중심핵이 극한으로 압축되는 과정입니다. 그런데 여기서 한 가지 질문이 생깁니다. 별이 아니어도 블랙홀이 생길 수 있을까요?이론적으로는 가능합니다. 우주가 탄생하..

우주의 27%를 찾아서 (은하회전, WIMP, 액시온)솔직히 저는 암흑물질이라는 단어를 처음 들었을 때 그냥 어두운 공간 어딘가에 있는 돌덩이 같은 거라고 생각했습니다. 이름이 암흑물질이니까요. 그런데 파고들수록 이건 단순한 천문학 용어가 아니라 현대 물리학 전체를 흔들 수 있는 질문이었습니다. 우주 전체 물질 중 우리가 실제로 보고 있는 것은 고작 5%에 불과합니다. 나머지 27%가 암흑물질로 추정되고 있습니다.은하 회전 속도가 보내는 이상한 신호저는 처음에 "계산이 틀린 게 아닐까"라는 생각을 했습니다. 과학이라는 게 워낙 정교한 분야니까, 혹시 측정 오류나 모델 오류일 수도 있다고요. 그런데 이 의문은 오래가지 않았습니다.은하 내 별들의 공전 속도를 계산하면, 은하 중심부에서 멀어질수록 속도가 줄어..

양자컴퓨터와 우주 연구 (양자 중첩, 시뮬레이션, 암흑물질)망원경 하나가 하루에 쏟아내는 데이터가 수 테라바이트에 달한다는 사실, 알고 계셨습니까? 처음 이 수치를 접했을 때 저는 솔직히 계산 문제가 관측 문제보다 더 어렵겠다는 생각이 먼저 들었습니다. 우주를 보는 눈은 이미 충분히 발전했는데, 그것을 해석할 두뇌가 따라가지 못하고 있다는 뜻이니까요. 양자컴퓨터가 그 간극을 메울 수 있다는 이야기가 요즘 자주 나오고 있습니다.양자 중첩과 양자 얽힘, 실제로 뭐가 다른가일반적으로 양자컴퓨터는 "기존 컴퓨터보다 무조건 빠르다"라고 알려져 있지만, 제 경험상 이 설명은 절반만 맞습니다. 정확히는 특정 유형의 계산에서만 극적으로 유리합니다. 그 핵심에 있는 개념이 바로 양자 중첩(Quantum Superposi..

우주 이해의 현주소 (성과, 미해결 문제, 전망)솔직히 저도 처음엔 인류가 우주를 꽤 많이 알고 있다고 생각했습니다. 우주 나이가 138억 년이라는 것도 알고, 블랙홀 사진도 찍었으니까요. 그런데 공부를 하면 할수록 오히려 모르는 것이 더 많다는 사실에 당황하게 됩니다. 우리가 설명할 수 있는 물질은 전체 우주의 5%에 불과합니다. 이 글은 그 5%와 나머지 95% 사이 어딘가에 서 있는 인류의 현재 위치를 짚어봅니다.인류가 쌓아온 우주과학의 성과저도 처음엔 수백 년 만에 이 정도 알아냈다는 사실 자체가 놀라웠습니다. 불과 400여 년 전만 해도 지구가 우주의 중심이라는 천동설이 정설이었습니다. 지금은 허블 상수(Hubble Constant)를 통해 우주가 팽창하고 있다는 사실을 수치로 계산합니다. 여기..

우주 이해 (우주론, 암흑물질, 과학의 한계)밤하늘을 올려다보며 "저 별이 얼마나 멀리 있을까"라고 생각해 본 적 있으신지요. 저도 어릴 때부터 그런 질문을 자주 했는데, 막상 우주 관련 글을 찾아 읽으면 읽을수록 안다는 확신보다 모른다는 실감이 더 강하게 들었습니다. 인간이 우주를 얼마나 이해하고 있는지, 직접 자료를 파고들며 정리해 봤습니다.우리가 알고 있다고 믿는 것들 — 우주론의 현재우주가 약 138억 년 전 빅뱅(Big Bang)으로 시작되었다는 것은 현재 과학계의 표준 모델로 자리 잡고 있습니다. 빅뱅이란 극도로 고온·고밀도 상태에서 우주 전체가 팽창하기 시작한 사건을 말합니다. 1929년 에드윈 허블이 은하들의 후퇴 속도를 관측한 이후, 이 팽창 우주의 개념은 현대 우주론의 핵심 기둥이 되었..

미래 우주 연구 (차세대 망원경, 중력파, 외계 생명체)솔직히 저는 우주 연구가 이렇게 빠르게 바뀔 줄 몰랐습니다. 불과 100년 전에는 다른 은하의 존재조차 확인하지 못했는데, 지금은 블랙홀 사진을 찍고 외계행성의 대기 성분까지 분석하는 시대가 됐습니다. 앞으로의 우주 과학은 차세대 망원경과 중력파 관측, 외계 생명체 탐사를 중심으로 완전히 다른 국면에 접어들 가능성이 큽니다.차세대 망원경이 바꾸는 우주 관측의 한계일반적으로 우주를 더 잘 보려면 더 큰 망원경이 필요하다고 알려져 있는데, 제 경험상 그보다 중요한 건 어떤 파장으로 관측하느냐였습니다. 가시광선만으로는 볼 수 없는 것들이 적외선이나 자외선 영역에서 뚜렷하게 드러나는 경우가 많습니다.제임스 웹 우주망원경(JWST)은 바로 이 지점을 파고든 ..