우주가 진공인 이유는 무엇인가요?

 

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멀리서 보면 우주는 수많은 물질들로 가득차 있는 것처럼 보입니다.

하지만 실제로 대부분의 공간은 아무런 물질도 존재하지 않는 진공 상태라고 할 수 있죠.

그렇다면 어째서 우주 공간은 지금의 상태가 되어버린 걸까요?

원래부터 그랬던 걸까요? 아니면 어떠한 계기가 있었던 걸까요?

그 비밀은 바로 중력에 있습니다.

 

 

진공이라는 단어의 사전적 의미는 물질이 없는 비어있는 상태를 의미합니다.

그런면에서 우주 공간은 거의 완벽에 가까운 진공 상태라고 할 수 있죠.

말 그대로 대부분의 우주 공간에는 물질이 거의 없기 때문입니다.

그래서 우주 공간의 기압은 0에 가까울 정도로 매우 낮습니다.

반면 지구에는 공기가 있기 때문에 일정 수준의 기압이 유지되고 있는데요.

공기는 물질이고 이 물질은 중력에 의해 무게가 생기게 되어 압력이 발생하게 됩니다.

하지만 우주에는 물질이 없기 때문이 이러한 압력이 발생될 이유가 전혀 없는 거죠.

그렇다면 우주에 물질이 거의 없는 이유는 무엇일까요?

가장 결정적인 이유는 바로 중력입니다.

중력이 대부분의 물질들을 끌어 당겨 우주 공간을 텅비게 만들어놨기 때문입니다.

중력의 가장 기본적인 성질은, 질량이 있는 모든 물체들을 서로 이끌리게 한다는 겁니다.

이러한 특성은 우주의 모든 물질들이 근처의 다른 물질들을 자신쪽으로 끌어당기게 만듭니다.

이렇게 중력에 의해 모이게된 물질들은 질량이 점점 커지게 되어 더 많은 물질들을 끌어 당기게 되죠.

 

사실 빅뱅 직후의 우주는 다양한 물질들이 안개와 비슷한 형태로 균일하게 분산되어 있었습니다.

그러나 중력이 수십억 년 동안 우주의 작은 물질에서 부터 소행성, 행성, 항성 등을 끌어모아 지금의 태양계와 은하를 만들어냈습니다.

이 과정에서 행성간 그리고 성간 및 은하간의 물질들이 서서히 사라지게 되었는데요.

이러한 과정은 무한히 반복되었고, 우주는 결국 지금의 진공 상태가 될 수 있었습니다.

그런데 사실, 엄밀히 말하면 우주 공간을 완벽한 진공 상태라고 말하기는 어렵습니다.

은하간의 공간을 자세히 살펴보면, 1세제곱미터 당 1개 미만의 원자가 존재하고 있는데요.

물질이 적긴 해도, 이는 은하간의 공간이 완전히 비어있지 않다는 것을 의미하는 겁니다.

즉 진공의 사전적 의미인, 물질이 전혀 없는 상태가 아니라는 거죠.

여기에 모든 공간에는 아원자 입자들이 생겨났다가 사라진다는 양자 요동(Quantum fluctuation)의 개념이나 암흑 물질 등까지 고려하면 더욱 그렇습니다.

다만 우리가 지구에서 만들 수 있는 진공에 비해 훨씬 더 완벽에 가까운 진공이라고 말할 수는 있을 겁니다.

어쨋든 중력은 우주의 모든 물질들을 한 지점으로 모이게 함으로써 우주의 진공 상태를 더욱 증폭시켜주는 역할을 했다고 할 수 있습니다.

물론 중력이 없더라도 대부분의 우주 공간은 지금 수준으로 비어지게 되었을 가능성이 높습니다.

그 이유는 우주가 아주 빠르게 팽창하고 있기 때문인데요.

우주 초기의 물질들은 팽창에 의해 서서히 흩어지게 되어 대부분의 공간이 비어지게 되었을 겁니다.

그리고 이러한 일은 지금의 우주에서도 일어나고 있는 일입니다.

어쩌면 먼 미래에는 완전히 진공 상태인 우주의 공간이 생겨나게 될지도 모릅니다.

 

https://youtu.be/Hy4XgPaU4IE?si=m1jdHFx_yIEwB3bm

 

 

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