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우주는 여전히 수 많은 비밀들로 가득차 있습니다.
오랜 시간 수 많은 과학자들의 노력과 기술의 발전에도 불구하고 말이죠.
그 만큼 우주는 우리의 상상을 초월할 정도로 매우 방대합니다.
어쩌면 몇몇 우주의 미스터리들은 영원히 알아낼 수 없을지도 모릅니다.
1. 우주는 얼마나 큰가요?
우리는 우주가 얼마나 거대한지 정확히 측정할 수 없습니다.
다만 관측 가능한 우주의 크기가 약 465억 광년 정도 될 것으로 추정은 하고 있죠.
이는 지구를 중심으로 했을 때 모든 방향으로 약 465억 광년이라는 의미입니다.
사실 과학자들은 지구가 우주의 어느 지점에 위치해 있는지 전혀 알지 못합니다.
우주의 끝에 쪽에 치우쳐져 있을 수도 있고, 아니면 비교적 가운데 쪽에 자리잡고 있을 수 있겠죠.
중요한 것은 지구의 모든 방향에서 아주 오래된 빛이 균등하게 들어오고 있다는 겁니다.
그리고 이 빛을 분석해 보니까 대략 465억 년 정도가 되었다는 것을 알아낼 수 있었죠.
즉, 관측 가능한 우주의 크기는, 실제로 전체 우주의 크기를 의미하는 것이 아닙니다.
실제로 우리는 465억 광년 바깥쪽의 우주에 대해서 알아낼 수 있는 방법이 전혀 없습니다.
심지어 우주는 빛보다도 빠르게 팽창하고 있기 때문에, 전체 우주의 크기를 측정하기는 커녕 추측하는 것 조차 불가능 합니다.
또한 우주의 크기만이 문제가 아닙니다. 과연 우주는 어떠한 모양으로 생겼을까요?
정말 우주는 모든 방향으로 균등하게 뻗어나가는 구의 형태를 하고 있을까요?
이 부분에 대해서도 명확히 증명해낼 수 있는 증거가 전혀 없습니다.
2. 은하의 중심에는 무엇이 있나요?
우리 은하의 중심에는 정말 신비한 천체들과 이상한 현상들이 많이 존재합니다.
그중 가장 대표적인 천체가 바로 궁수자리 A*(sgr A*)이라는 초대질량 블랙홀인데요.
사실 얼마전만 하더라도 궁수자리 A*이 블랙홀이 아니라고 믿는 과학자들이 많았습니다.
궁수자리 A*이 우리가 알 수 없는 전혀 다른 유형의 물질일 가능성이 있다는 거죠.
하지만 얼마전에 과학자들은 마침내 궁수자리 A*를 촬영하는데 성공했습니다.
이렇게 우리 은하 중심에 존재하고 있던 궁수자리 A*의 정체가 세상에 드러나게 되었습니다.
또한 우리 은하의 중심에는 이해할 수 없는 다양한 현상들이 계속 일어나고 있는데요.
그 중에 하나가 바로 은하 중심에서 발생되고 있는 은하중심과도전파(Galactic Center Radio Transient)입니다.
사실 과학자들은 이 전파에 대해서 아는 것이 거의 없습니다.
그나마 한가지 알고 있는 것은, 그동안 보던 것들과는 뭔가 좀 다르다는 것 뿐이죠.
뿐만 아니라, 은하의 중심에는 설명할 수 없는 이상한 구조도 존재하고 있습니다.
약 1000여개의 실같은 것들로 이루어진 이 구조들은 무려 150광년에 걸쳐 뻗어 있습니다.
이 외에도 페르미 거품을 비롯해서 정말 놀라운 현상들이 일어나고 있는데요.
도대체 우리 은하의 중심에는 무슨 일이 일어나고 있는 걸까요?
3. 초거시공동(Supervoid)은 무엇인가요?
초거시공동은 비어있는 아주 거대한 공간을 말합니다.
사실 완전히 비어있는 것은 아니지만, 다른 우주 공간에 비해 20% 정도 더 적죠.
놀라운 점은, 이러한 영역이 무려 18억 광년에 걸쳐 퍼져 있다는 겁니다.
가히 천체물리학의 한계를 넘어서는 아주 당혹스러운 현상이라고 할 수 있는데요.
과학자들은 이곳의 밀도가 이상할 정도로 낮은 이유에 대해서 전혀 설명하지 못하고 있습니다.
또한 이곳의 중심에는 빛이 에너지를 잃게 만드는 기이한 특성도 발견되고 있습니다.
(https://www.scientificamerican.com/podcast/episode/space-supervoid-sucks-energy-from-light/)
과학자들은 그 정체가 일단 블랙홀은 아닌 것으로 생각하고 있는데요.
블랙홀은 X선을 비롯해 고유의 전파를 방출하지만, 이곳에서는 그러한 흔적이 감지되지 않았기 때문입니다.
현재 대부분의 과학자들은 초거시공동이 암흑 물질과 관련되어 있을 것으로 보고 연구를 진행하고 있습니다.
참고로 예전에 한 과학자는, 이러한 초거시공동이 다른 우주와 충돌한 흔적이라고 주장하기도 했었습니다.
(https://astronomynow.com/2017/04/27/new-survey-hints-at-ancient-origin-for-cold-spot/)
과연 이 초거시공동의 정체는 무엇일까요?
4. 우주는 무엇으로 구성되어 있나요?
우주의 모든 구성 요소를 알아내는 것은 불가능합니다.
사실 태양계 내에 있는 작은 천체들의 성분을 알아낸 것 조차도 무척이나 힘든 일이죠.
그래도 과학자들은 포기하지 않고 힌트를 찾기 위해 많은 노력을 기울려 왔습니다.
그 결과 과학자들은, 우주의 구성 요소를 대략적으로라도 추정할 수 있었는데요.
현재 과학자들은 우주가 27%의 암흑 물질과 68% 암흑 에너지로 이루어져 있다고 생각하고 있습니다.
그리고 나머지 4~5% 정도는 우리가 눈으로 볼 수 있는 가시 물질로 추정하고 있죠.
사실 우리의 은하도, 눈에 보이지 않는 어떠한 물질이 계속 영향을 미치고 있는 것 처럼 보입니다.
또한 우주의 팽창에도 어떠한 에너지가 끊임없이 작용하고 있는 것 처럼 보이기도 하죠.
사실 이러한 힘들은 어떻게 보면 마치 중력에 반대되는 힘처럼 보이기도 하는데요.
하지만 관측상 그렇게 보일 뿐, 실제로 이것이 무엇인지 밝혀진 것은 아무것도 없습니다.
5. 중력은 무엇인가요?
중력은 우주를 이루는 네 가지 힘 중 가장 약한 힘입니다.
하지만 중력은 다른 힘들에 비해 뭔가 압도적인 느낌을 주는 힘이죠.
중력은 다른 힘들에 비해서 우리가 더 쉽게 느끼고 있기 때문일지도 모릅니다.
사실 아무나 붙잡고 물어보면 핵력은 몰라도 중력에 대해서는 설명할 수 있을 겁니다.
물론 그 설명이 과학적으로 정확하지 않더라도 말이죠.
그 만큼 중력은 우리에게 가장 익숙한 힘이고 또 세상을 지배하는 있는 힘이라고 할 수 있습니다.
중력은 간단히 말해서 질량을 가지고 있는 두 물체 사이에 작용하는 힘을 말합니다.
질량이 더 큰 물체는 주변의 공간을 휘게 만들어 상대 물체를 자신쪽으로 끌려오게 만들죠,
실제로 여러분들이 항상 들다니는 작은 스마트폰도 자체 중력을 가지고 있습니다.
다만, 그 힘이 너무 약해서 지구 중력에 의해 상쇄되고 있을 뿐입니다.
그런데 문제는 이러한 중력이 양자 수준에서 작동하는 방식을 전혀 모른다는 겁니다.
물질에 중력 속성을 부여하는 것은 무엇인지 그리고 중력이 시공간과 어떻게 상호 작용하는지를 알 수 없다는 거죠.
즉, 시공간이 휘어지는 것과 물질이 끌어당겨지는 것이 어떻게 관련이 있냐는 겁니다.
혹시 질량을 매개하는 입자처럼, 중력을 매개하는 어떠한 입자가(중력자) 따로 존재하는 걸까요?
몇 년 전에 과학자들은 오랫동안 가설로만 존재했왔던 중력파의 존재를 입증하는데 성공는데요.
언젠가는 중력도 이렇게 입증할 수 있는 날이 반드시 오게 될 겁니다.
https://youtu.be/W00RJnhbWV0?si=7hWD0nCH3CTH_T4f
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