천문우주도

관측 가능한 우주(Observable Universe)

풍수명인 2020. 12. 2. 09:40

120 X 111 cm, 관측 가능한 우주(Observable Universe) - 우리 은하가 속한 “A"의 모든 은하는 ”B"로 끌려가고 다시 “C"는 ”A"와 ”B"를 포함한 모든 은하를 끌어당긴다. 반대로 “E"는 우리 은하를 포함한 ”A"를 밀쳐내는 공동(空洞, Void)이다. <라니아케이아 초은하단(Laniakea supercluster)- 중앙의 녹색을 띤 둥그런 모양. "A"> <거대 인력체(Great Attractor)- 라니아케이아 중앙의 청색 C자 형태. "B"> <섀플리 밀집지역(Shapley Concentration)- 작품의 맨 좌측 부분. "C"> <남극 장벽(South Pole Wall)- 작품 하부의 역 八字 모양의 백색 바탕과 붉은 부분. "D"<> 쌍극자 밀개 공동(Dipole Repeller Void)- 작품 우측 상단에 표현. "E"> <헤라클레스 자리-북쪽 왕관자리 장성- 작품 상부의 청색 영역. "F"> <우주 한냉지(Cold spot repeller)- 작품 우측 하단 영역. "G"> <조각가의 벽(Sculptor Wall)- 작품 중앙 황록색 부분. "H"> <페르세우스-물고기 초은하단(Perseus-Pisces Supercluster)- 조각가 벽 밑 보라색 영역. "I"> <우리 은하(Milky Way)- 작품 중앙의 청록색 영역의 작은 점. “J">

 

우주(宇宙, Universe)

과학적 방법에 의한 관측 가능한 우주는 직경 약 930억 광년이다. 나이는 138억 년이며, 질량(보통 물질)은 1053 ㎏, 부피는 4 × 1080 ㎥, 보통(중입자) 물질 4.9%; 암흑물질 26.8%; 암흑에너지 (68.3%), 밀도는 9.9 × 10-30 g/cm^3이라 한다.

그러나 우주 팽창에 의한 관측 가능 우주의 크기는 138억 년이 아닌 465억 년이라는 주장이 보다 더 합리적이지만 실증되지 못한 한계가 있다.

허블 법칙을 따르면 관측 가능 우주를 포함하는 전체 우주의 진정한 크기는 최소 1,600억 광년 이상이라는 결론이다.

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아마도 머지않은 미래의 후손들은 우주의 기원과 구조와 같은 기초 상식에 대하여 우리가 심한 무지 상태에 있었음을 측은하게 여길 것이다. 그토록 고군분투하는 과학의 태도에 비하면 빠를 것 같은 진보가 너무 더디게 이루어지고 있으니 말이다.

그 이유는 우주가 모든 지혜를 모으고 총력을 기울여도 밝혀내기 어려운 대상임을 알고 있으면서도, 입증되지 않은 지식을 극히 꺼리는 과학의 속성에 기인하리라 본다. 또한, 불확실성을 못 견디게 싫어하는 사람들의 기형적 정서도 한 원인이다.

 

우리는 ‘우주 가속 팽창 현상’의 엄청난 팽창 속도를 보며 그 끝은 어떠한지 불안감 내지는 당혹감을 느끼고 있다. 과학은 골머리를 앓으며 그 현상을 무리하게 끼워 맞추려 한다. 여기서 세상의 모든 지식과 스토리를 총동원해보자.

 

진화생물학자인 J.B.S. 홀데인(John Burdon Sanderson Haldane, 1892~1964)의 “지혜로운 사람은 과학과 종교의 양쪽 이론을 좇아 행동한다.”라는 충고가 절실하게 느껴진다. 웬만한 분야들은 과학에서도 흥미 있게 보지만, 과학과 종교 이 둘은 아직도 극렬하게 서로를 배척하고 있다. 그러나 이런 이유로 형이상학적인 신(神)으로부터의 스토리텔링까지도 들을 필요가 있다.

 

우주가 창조되고 파괴되는 한 주기를 불교에서는 성주괴공(成住壞空)이라 한다. 성겁(成劫)은 우주가 생성되는 시기를 말하고, 괴겁(壞劫)은 파괴되어 가는 기간을 의미한다. 이 지식으로 보면 지금의 우리 우주는 성주(成住)의 단계로 또 다른 우주를 낳기 위한 체적 키우기 중이다. 따라서 우주는 팽창을 할 뿐이다. 괴공(壞空)은 출산 후의 심하게 축소된 우주를 표현하였을 것이다.

 

우주의 출산을 설명하려면 ‘만물은 생명체이다’라는 전제가 앞서야겠지만, 이 또한 아주 많은 자료와 설명을 필요로 하니 다른 장에서 설명하기로 하자.

 

팽창의 끝은 다른 우주의 출산이다. 다만 그 출산 방법은 원시 아메바처럼 이분법이다. 이와 비슷한 과학이론이 평행이론 내지는 다중우주론인데, 우리 우주 밖에는 수십조억 년 동안 번식해온 수십 개의 우주가 포도송이 모양을 하고 있다.

 

인간의 시간으로는 알아채지 못하는 한계가 있듯이, 우주에 관한 한 과학도 실증을 하지못하는 한계가 수두룩하다. 모든 자연현상은 질서 정연한 방향에서 무질서한 방향으로 흐른다는 것을 과학이 알게 되었고, 연속되는 생명 현상의 찰나마다 과학 이론을 대입하고 규명하려는 처절한 노력을 기울이고 있을 뿐이다. 그러나 생명체는 자율기능이 있음을 깨달아야 한다.

 

따라서 우주는 우리가 ‘우주’라고 부르는 생명체의 의도에 따라 생명활동을 하는 하나의 생물(生物, Living Thing)이다.

 

실제 우주

하나의 우주가 탄생하여 팽창하고 출산하는 기간은 수조억 년이다.

지구의 나이만 해도 800억 년 이상이다. 과학에 의한 나이는 46억 년이라 하지만, 달에서 가져온 암석의 나이 등을 비교 연구한 결과일 뿐이다.

다른 경로에 의한 지구 나이는 800억 년 이상이다. 그동안 지구는 수차례의 극심한 자연재해로 모든 것이 파괴된 후, 원시상태로 돌아가 새롭게 이룩하는 과정을 반복하는 역사를 가지고 있었다. 따라서 철저히 파괴된 자연환경에서 다시 반복하는 하나의 발전 과정을 지구의 나이로 추측하여 46억 년- 대폭발로 태양계 행성들이 동시에 만들어지고, 달의 월석을 분석한 결과 46억 년 전의 것이라는 과학적 사고에 근거함- 이라는 과학적인 연구 결과를 내놓았을 뿐, 나머지 760억 년의 역사는 과학의 힘으로 밝히지 못하는 시간이다.

 

아마도 우리가 관측하는 이 우주 크기는 실제 우주의 몇 % 일까?

원자보다 더 작은 알갱이가 폭발한 후 수많은 우연으로 우주가 진행하고 있다는 ‘빅뱅이론’을 바이블처럼 신봉하는 천체물리학이 과연 타당한가?

더하여 우리 우주와 닮은 우주가 수십 개임을 상상이나 할 수 있을까?

 

관측 가능한 우주(Observable Universe)

우리 은하(Milky Way)로부터 약 1억 5천만 광년 거리의 거대 인력체(Great Attractor) 다섯 개의 은하군에서 우리 은하를 비롯한 라니아케이아 전체를 끌어당기고, 다시 그 너머 6억 광년 더 멀리 있는 스무 개 이상의 은하군이 밀집된 섀플리 밀집지역(Shapley Concentration)으로 당겨지고 있다. 반면, 우리 은하가 밀도가 낮은 하나의 거대한 지역인 쌍극자 밀개(Dipole Repeller) 지역으로부터 빠르게 멀어지고 있다. 즉 섀플리 밀집지역으로 당겨질 뿐 아니라 새롭게 발견된 쌍극자 밀개로부터 밀쳐지고 있다.

 

라니아케이아 초은하단(Laniakea supercluster) - 작품 중앙의 녹색을 띤 둥그런 모양이다. 지름이 무려 5.2억 광년에 이르고, 우리 은하를 포함해 10만 개의 은하를 거느리고 있다. 이는 태양 질량의 10경 배에 이른다. 하와이 방언으로 ‘헤아릴 수 없는 하늘(immense heaven)’이라는 뜻이다.

 

우리 은하(Milky Way) - 우리 은하는 처녀자리 은하단 가장자리에 있고, 처녀자리 은하단은 라니아케이아 초은하단에 속해 있다. 처녀자리 은하단은 더 큰 은하단인 거대 인력체(Great Attractor)와 연결됐다. 작품 중앙의 청록색 영역의 작은 점으로 우리 은하를 표현하였다.

 

거대 인력체(Great Attractor) - 라니아케이아 중앙의 청색 C자 형태이다. 질량은 2억 5000만 광년의 공간에 흩어져 있다. 라니아케이아 전체를 끌어당기고 있으나 블랙홀과는 다르다. 우리 은하 총질량의 1,000배 정도이다.

 

섀플리 밀집지역(Shapley Concentration) - 라니아케이아 전체 은하들이 거대인력체로 끌려가고, 또 다시 거대 인력체를 포함한 모든 것이 새플리 밀집지역으로 당겨지고 있다. 약 6 억 5 천만 광년 거리이며, 작품의 맨 좌측 부분이다.

 

남극 장벽(South Pole Wall) - 수십만 개의 은하가 포함된 14 억 광년에 걸쳐 펼쳐진 거대한 벽이다. 작품 하부의 역 八字 모양의 백색 바탕과 붉은 부분이다.

 

쌍극자 밀개 공동(Dipole Repeller Void) - 우리를 밀어내고 있는 Dipole Repeller라고 불리는 거대한 은하계 외 공간이다. 우리 은하는 거대 인력체와 섀플리 초은하단의 반대편에 있다. 작품 우측 상단에 표현하였다.

 

헤라클레스 자리-북쪽 왕관자리 장성 - 관측 가능한 우주에서 가장 거대한 구조로 100억 광년 이상의 초거대 공간이다. 관측 가능한 우주 직경의 약 11%, 태양 질량의 약 1,000경 배에 달하며, ‘거대함의 끝’이라는 호칭이 있다. 작품 상부의 청색 영역이다.

 

우주 한냉지(Cold spot repeller) - 우주 한냉지는 우리 우주와 평행 우주 사이의 "충돌"의 증거 일 가능성이 있다는 주장이 있다. 이것은 우리 우주가 때때로 서로 충돌하거나 상호 작용하는 많은 우주 중 하나라는 다중 우주 이론에 속한다. 평행 우주는 우주 팽창에 의해 분리되기 전에 우주 간의 양자 얽힘 덕분에 우리와 상호 작용할 수 있었고 상호 작용은 우주 마이크로파 배경(CMB)에 흔적을 남겼을 것이라는 가설이 있다. 작품 우측 하단 영역이다.

 

조각가의 벽(Sculptor Wall) - 조각가 초은하단은 거의 10 억 광년의 공간을 가로질러 있다. 지구에서 약 4 억 광년 이상 떨어진 은하의 벽 모양 구조를 따라 분포한 뜨겁고 확산된 방대한 가스 저장소로, 작품 중앙 황록색 부분이다.

 

페르세우스-물고기 초은하단(Perseus-Pisces Supercluster) - 거의 3 억 광년 길이의 길고 밀도가 높은 은하의 벽이다. 이 초은하단의 왼쪽 끝에는 거대한 페르세우스 성단(A426)이 있다. 페르세우스 성단은 수천 개의 은하를 포함하는 풍부한 은하단으로 많은 나선 은하를 포함한다. 작품에서 조각가 벽 밑 보라색 영역이다.