안데스산맥의 은하수를 보며 우주를 생각해보다
2018년 3월 14일 스티븐 호킹(Stephen Hawking, 1942~2018)이 세상을 떠났다. 스티븐 호킹(Stephen Hawking, 1942~2018)은 한 말은 내가 우주에 대한 책을 쓰게 된 동기였다. “고개를 들어 별을 보자…무엇이 우주가 존재하게끔 만들었는지 궁금해 하라.…내가 우주에 대한 인류의 지식에 무언가 보탠 거라면, 나는 너무나 행복하다.” 필자 자신이 우주의 기원을 학문적으로 연구하는 학자는 아니지만 인류가 이룬 과학을 이해하고 또한 누군가에게도 의미가 되는 지식이 되기를 바라는 마음이었다. 스티븐 호킹의 사후 그의 세 자녀는 성명서를 통해 슬픔을 전했다. “사랑하는 아버지가 오늘 돌아가셨습니다. 아버지는 위대한 과학자였습니다. 아버지는 언젠가 ‘당신이 사랑하는 사람들이 살고 있는 곳이 아니었다면, 우주도 별 의미가 없었을 것(It would not be much of a universe if it wasn't home to the people you love.)’이라고 말했습니다. 우리는 그를 영원히 그리워 할 것입니다.”
잠시 도시를 떠나 한적한 산속이나 시골로 가보자. 그곳에서 하늘을 올려다보면 별들이 가득하다. 북극성과 북두칠성을 찾아보며 낭만에 젖기도 한다. 2024년 남미를 여행하면서, 볼리비아 안데스산맥의 밤하늘에서 서울에서는 볼 수 없는 많은 별과 은하수를 오랜만에 보면 오랜만에 낭만에 젖었다. 하늘에는 별이 천억 개가 모여 있는 은하도 있지만 그것이 별인지 은하인지는 우리 눈으로 알 알 수 없다. 하지만 우주의 크기와 광대함을 알고 나면 으스스하다. 우리가 살고 있는 지구가 포함된 태양계는 우리 은하의 한 귀퉁이 있는 작은 별이다. 우리 은하에만 태양과 같은 별이 ‘수’ 천억 개가 있다.
우리 은하에 있는 별은 1000억에서 4000억 개 사이로 추정된다. 추정치의 범위가 무려 3천억 개이다. 왜 이런 추정 수치의 오차가 나는 걸까. 우리 은하는 지름이 약 10만 광년이다. 우리 은하의 별들 중 대부분은 볼 수가 없다. 은하 중심에는 별, 가스와 먼지로 가득 차 있고 은하 중심에는 초거대질량 블랙홀이 있어 우리의 관측을 방해하고 있다. 적색왜성은 우주에서 가장 흔한 별이지만 너무나 어둡기 때문에 식별이 어렵다. 갈색왜성은 더 어두워 훨씬 더 어렵다. 관측으로는 숫자를 추정할 수가 없다. 은하에 있는 별의 수를 추정하는 주된 방법은 은하의 질량을 측정하여 추정하는 것이다. 은하의 질량이 결정되면 그 질량 중에 얼마가 별들로 이루어져 있는지 추정한다. 일반적인 은하에서 90%가 암흑물질이다. 은하계의 대부분 물질이 가스와 먼지로 구성되어 있기 때문에 별의 비중은 전체 은하계 질량의 약 3%를 차지할 것으로 추정한다. 하지만 이것도 확실하지 않다. 또한 별 자체의 크기는 모두 다양하여 쉽게 숫자를 확정할 수 없다.
오랜 세월 우리 인간은 우주가 어떻게 시작했는지(우주의 기원), 우주는 얼마나 큰지(우주의 크기), 그리고 도대체 우주란 무엇인지(우주의 본질)에 대하여 탐구해 왔다. 지금도 우주의 기원은 인류에게 주어진 가진 가장 큰 숙제이다. 2010년 과학전문 웹 사이트인 ‘라이브사이언스닷컴’이 일반인을 대상으로 투표를 실시한 결과 과학의 미스터리 1위는 단연 ‘우주의 기원’으로 나타났듯이 모든 사람들이 궁금해 하는 주제이다. 지금도 아이들의 질문으로 계속되고 있다. “우주는 어떻게 만들어졌어요?” “빅뱅이 뭐지요?” “빅뱅 이전에는 무엇이 있었어요?” “누가 만들었어요?” 설명을 시도하지만 늘 아이들의 이어지는 질문에 말문이 막힌다. 아이들이 하는 질문은 묘하게 정곡을 찌른다. 오늘날 우주의 기원을 빅뱅으로 설명하지만 무엇이 팽창을 하게 한 것인지에 대해서는 여전히 잘 모른다. “과학은 모르는 걸 인정하는 것이다.” 영화 ‘인터스텔라’에서 스쳐지나가듯 내뱉은 어린 머피의 이 대사 한마디는 인간이 어떤 자세를 가져야 하는지 정곡을 찌르는 말이다.
