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  • 우주의 첫 빛과 가속 팽창: 안테나 잡음이 알려 준 시작과 암흑 에너지

    우주의 첫 빛과 가속 팽창: 안테나 잡음이 알려 준 시작과 암흑 에너지

    우주가 찬양한다 · 우주과학의 역사 11/12 · 1965~2011년

    깊도다 하나님의 지혜와 지식의 부요함이여

    — 롬 11:33

    안테나에서 사라지지 않는 잡음이 노벨상으로 이어졌습니다. 그 잡음은 우주가 어린 시절에 내보낸 빛이었습니다.

    핵심만 먼저
    1965년 펜지어스와 윌슨은 안테나 잡음에서 우주배경복사를 발견했고, COBE는 그 미세한 요동을 측정했으며, 1998년 초신성 관측은 우주 팽창이 가속된다는 사실과 암흑 에너지를 드러냈다.

    이야기 속으로: 우주배경복사와 암흑 에너지

    1964년 미국 뉴저지의 벨 연구소에서 아노 펜지어스와 로버트 윌슨은 통신용 뿔 안테나를 조정하다가 아무리 해도 사라지지 않는 잡음을 만났습니다. 안테나 속 비둘기 둥지와 배설물까지 치워 봤지만 잡음은 그대로였습니다. 마침 가까운 프린스턴 대학의 연구자들은 ‘초기 우주의 뜨거운 빛이 식어서 지금 마이크로파로 남아 있을 것’이라 예측하고 있었고, 두 이야기가 맞물렸습니다. 이 우주배경복사 발견으로 펜지어스와 윌슨은 1978년 노벨 물리학상을 받았습니다.

    뉴저지 홈델에 있는 벨 연구소의 뿔 안테나
    우주배경복사를 발견한 홈델의 뿔 안테나. 이미지: NASA · 출처: Wikimedia Commons · 퍼블릭 도메인 (NASA)

    이 빛은 우주가 약 38만 년 되었을 때 풀려난 빛으로, 지금은 약 2.7켈빈(영하 270도)의 온도를 가집니다. 1989년 발사된 COBE 위성은 이 빛의 온도 차이가 십만 분의 일 수준으로 미세하게 요동하는 것을 확인했습니다(2006년 노벨상). 이 작은 요동이 훗날 은하와 별이 생기는 씨앗으로 이해됩니다.

    플랑크 위성이 관측한 우주배경복사의 편광 지도
    플랑크 위성이 관측한 우주배경복사의 편광. 이미지: ESA/NASA/JPL-Caltech · 출처: ESA/NASA/JPL-Caltech

    1998년에는 먼 초신성을 관측하던 두 연구팀이 놀라운 결과를 얻었습니다. 우주의 팽창이 느려지기는커녕 빨라지고 있었던 것입니다(2011년 노벨상). 이 가속을 일으키는 원인에 ‘암흑 에너지’라는 이름이 붙었습니다. 오늘의 표준 모형으로는 우주 에너지의 약 68%가 암흑 에너지, 27%가 암흑 물질, 보통 물질은 5% 정도로 추정되지만, 앞의 둘이 무엇인지는 아직 모릅니다.

    허블이 관측한 이웃 은하 M82의 초신성
    허블이 관측한 은하 M82의 초신성. 같은 종류의 초신성이 우주 가속 팽창 발견에 쓰였습니다. 이미지: NASA/ESA · 출처: NASA/ESA

    정리하면, 인류는 우주가 시작된 뜨거운 시기의 빛을 보았고, 동시에 우주 대부분이 무엇인지 모른다는 사실도 알게 되었습니다.

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    믿음의 눈으로 보면

    우주의 첫 빛을 보았다고 해서 ‘빛이 있으라’와 곧바로 같다고 말하는 것은 조심해야 합니다. 그러나 우주에 뜨거운 시작이 있었다는 증거는 창세기 1:1의 ‘태초’와 충돌하지 않습니다. 또 우주의 95%가 정체불명이라는 겸손한 고백은 로마서 11:33의 고백을 닮았습니다. 알면 알수록 모르는 영역이 더 커집니다.

    생각해 볼 질문

    ‘모른다’는 사실을 인정하는 것이 신앙과 과학 모두에 왜 중요할까요? 댓글로 생각을 나눠 주세요.


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    * 성경 본문은 개역개정 / 연도와 수치는 일반적으로 알려진 내용을 요약한 것으로 인용 시 출처를 확인하세요 / 이미지는 NASA·Wikimedia Commons의 퍼블릭 도메인(또는 표기된 라이선스) 자료이며 영상은 각 채널의 저작물입니다.