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▲ NGC 5426은하에 있는 초신성 SN1994D(네이버)
지금 이 순간에도 우주가 팽창중이라는 것은 알려진 사실이다. 하지만 우주가 등속팽창이 아니라 가속팽창을 하고 있다는 새로운 사실을 이번 공동 수상자들이 증명해 냈다. 물리학계와 천문학계를 요동치게 한 대발견이다.
사울 펄뮤터(Saul Perlmutter·52세·미국) 캘리포니아대 교수, 브라이언 슈미트(Brian P. Schmidt·44세·호주) 호주 국립대 교수, 아담 리스(Adam G. Riess·42세·미국) 존스홉킨스대 교수 3명의 물리학상 공동수상은 물리학과 천문학 역사에 한 획을 그은 것이 분명하다.
펄무터 연구팀은 1988년부터, 슈미트와 리스는 1994년부터 ‘초신성’을 각각 경쟁적으로 연구했다. 이들은 무게가 태양 정도로 무겁지만 크기는 지구만큼 작은 작은 별(초신성,태양과 같은 별이 수명을 다해 폭발한 직후 밝기가 낮아지는 현상으로 우주탄생의 비밀을 풀 열쇠로 간주)의 폭발을 통해 우주의 가속팽창을 증명해 냈다.
등속팽창과 가속팽창이 무엇 때문에 그렇게 중요한지 웬만한 사람들은 이해하기 어렵다. 물리학자들이 밝혀내는 것 자체가 어려웠지만 그것을 굳이 밝혀내야 하는 이유에 대해 의아해 하는 일반인들이 많다.
하지만 우리 모두가 거주하는 우주가 신비함의 극치라는 것을 알게 되면 생각이 달라진다. 지구와 태양계 등의 정교한 움직임(극초정밀)은 곧 힘의 원리다. 너무나 정교해 신의 영역으로 간주되는 것이 천체의 움직임이자 속도다.
우주의 팽창속도가 왜 중요한지도 그 연장선에서 이해하면 된다. 태양·지구와 같은 천체의 움직임(자전 또는 공전)과 우주 팽창속도가 어떤 관계가 있는지는 밝혀지지 않았지만 중력 보다 더 큰 모종의 힘이 이 천체를 에워싸고 있다면 엄청난 발견임은 두말할 나위가 없다.
그런데 이번에 가속팽창의 발견으로 그 힘의 원인인 ‘암흑에너지’가 확고하게 증명된 것이다.
세 명의 물리학자가 우주팽창이 가속도라고 규명한 것은 우리가 평소 생활에서 전혀 속도감(상상을 초월한 속도)을 못 느끼지만 ‘속도 그 이상의 무엇을’ 증명해냈다는데 의미가 크다.
그것은 힘이다. 중력 이외의 힘이다. 그 힘으로 속도가 발생한다. 그 속도는 초정밀 시계 수천만개, 수억개, 수조개 등 보다 더 정확한 것 이상으로 정교함의 극치다. 도대체 인류에게 시간이라는 선물을 줄 정도로 정교하기 그지없는 그 힘의 원리가 도무지 무엇이고 어디서 왔을까.
팽창속도의 원인을 규명하면 우주의 원리가 상당부분 밝혀진다. 그 중심에 암흑에너지라는 것이 있기 때문이다. 암흑에너지가 미치는 힘의 원리를 규명하는 것은 곧 우주의 섭리에 가깝게 간다는 의미다.
우주가 가속팽창을 하려면 애초 빅뱅 이외에 다른 모종의 힘이 계속 작용해야 한다. 더구나 중력을 넘어서야 하는 힘이 있어야 한다. 물리학자들은 그 원천을 암흑에너지로 추정하고, 그 에너지를 찾는데 심혈을 기울여온 것이다.
우주에는 인간이 인지하는 물질인 행성, 가스 등의 물질이 4%에 불과하다. 암흑물질이 23%를 차지하고 있고, 나머지 73%는 미지의 암흑에너지다. 암흑에너지는 우리가 인지하는 물질이나 빛 등과 전혀 반응하지 않으면서 우주를 가속 팽창시키는 유령 그 이상의 유령 같은 그 무엇이다.
천체들의 운행속도에 미치는 힘은 지금까지 중력이 그것을 지배한다고 알았지만 암흑에너지가 그 너머에 더 크고 광범위하게 존재한다. 우주의 가속팽창은 그 암흑에너지가 존재하고 있음을 증명해낸 것이다. 나아가 그 힘의 원리를 밝히면 우주를 창조한 신의 영역 가까이에 가는 것으로 비유된다.
이를 기점으로 물리학은 아마도 우리가 인지하지 못하는 다른 차원의 시간과 공간을 인지하게 되는 새로운 영역으로 진입하게 될 공산이 있다. 올 노벨 물리학상 수상자들이 초신성을 통해 밝혀낸 공로는 우리가 인지하는 물질 영역 이외의 다른 문을 들어가기 위해 노크할 문(실마리) 하나를 찾아낸 것이다. 소름이 끼치는 대발견이다.
[첨언] 현재 시속 100만km(초속 280km) 속도 이동중
지구는 하루 24시간 정확히 시간당 1674km(초당 465m)를 자전하고, 또 1초당 약 29.76km의 속도로 태양궤도를 1년에 거의 수초 단위도 어긋남 없이 정확하게 한 바퀴를 공전한다. 신기의 극치인 ‘케플러의 법칙’(지구 이동거리와 태양간 삼각점에서의 면적 동일의 법칙:행성과 태양을 연결하는 가상적인 선분이 같은 시간 동안 쓸고 지나가는 면적은 항상 같다)대로 지구는 수십억 년을 그렇게 돌아 왔고, 그 태양계는 또 은하의 중심을 향해 1초에 무려 250km를 돌고 있다. 이렇게 정교한 움직임을 모두 합치면(0.465 + 29.76 + 250) 우리 모두는 초속 280km(평균, 시속 100만km) 정도를 계속 이동하고 있다.
<네이버 사전 : 인류가 살고 있는 지구의 평균 공전속도는 29.76 km/s 이다. 또한 태양이 은하계의 중심에 대하여 가지는 공전속도는 약 250 km/s 이다>
우리는 자동차의 시속 100km는 빠르다고 느끼지만 지금 이 순간에도 100km의 1만배에 달하는 시속 약 100만km의 이동속도를 전혀 못 느끼고 사는 것이다. 그런데 놀라운 것은 그 속도가 빠르고 느림을 무수히 반복하면서도 결과적으로는 거의 수초(상징적 정확성)의 오차없이, 그것도 수억년 동안 일정하게 정교하기 그지없이 자전과 공전을 반복해 왔다. 하지만 이 정도의 속도조차 아무것도 아닌 근거가 이번에 나왔다. 이처럼 정밀한 속도를 지배(에너지)하는 힘의 원리로 추정되는 단초가 발견(증명)된 것이다.
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