빅뱅 우주탄생의 비밀을 캔다

우주는 과연 언제,어떤 과정으로 생겼으며 끝이 있을까.있다면 어디며 그곳은 어떻게 생긴 것일까.
서울대 천문학과 박창범(朴昌範)교수는 『미국의 물리학자 조지가모프가 1946년 제창한 대폭발적 팽창 즉 「빅 뱅(Big Bang)」에 의해 시작됐다는 이론이 가장 유력한 학설로 인정받고 있다』고 했다.당시 가모프는 약 1백50억 년전 우주는 어떤 하나의 점에서 폭발하듯 갑자기 팽창,탄생했는데 초기는 불덩어리로 그 속에서 여러가지 원자가 만들어지고 차차 식어가면서오늘날의 우주로 진화,계속 팽창하고 있다고 설명했다.
그는 또 우주가 생성초기 불덩어리로 출발했는데 여기서 나온 잔광(殘光)의 전파가 지구까지 도달할 것이라고 예언했다.이 예언대로 64년과 92년 각각 이 전파가 포착돼 오늘날 빅뱅우주론이 가장 신빙성있는 우주탄생의 학설로 평가되고 있는 것이다.
64년 미국 벨 전화연구소의 아노 펜지아스.로버트 윌슨박사팀은 이 전파를 포착,이것이 우주배경복사(宇宙背景輻射)라는 사실을 알아내 노벨물리학상을 받았다.
이어 92년4월 미국 캘리포니아大의 조지 스무스 박사팀도 위성 코비(COBE)가 빅뱅의 잔여전파 즉 우주배경복사의 진동을포착했다.
코비는 우주배경복사의 관측을 위해 지난 89년11월 발사된 위성이며 이 위성이 포착한 우주배경복사는 우주탄생 30만년뒤 복사된 것으로 추측하고 있다.
그 이유는 그전까지 빛은 전자와 충돌해 산란됐으므로 오늘날처럼 직진할수 없었기 때문.
朴교수는 『빅뱅뒤 약 30만년이 지나 우주온도가 3천도K(K는 절대온도로 섭씨 영하 2백73도)에서 4천도K로 되자 전자와 양자가 결합해 수소원자를 만들기 시작했는데 이때부터 빛은 전자방해없이 직진,이 빛이 우주배경복사로 오늘날 관측된 것은 결국 1백49억 9천9백70만년전 복사된 빛인 셈』이라고 말했다. 이 빛은 우주팽창과 함께 파장이 늘어나 오늘날은 전파로만관측되고 있다.이렇게 생긴 우주는 팽창을 계속해 1천억개 이상의 별이 포함된 은하(銀河)가 계층구조로 만들어졌고 그 은하들이 모여 은하단(團)을,은하단이 모여 초(超)은하단 을 구성하고 있다.
이같은 구조는 도대체 어디까지 계속되고 있는 것일까.즉 우주는 끝이 있는 것일까.
이에 대해 천문대의 박석재(朴碩在)박사는 『우주전체의 크기가어느 정도일까 하는 것과 빛(전자파)으로 우주를 볼때 어디까지,어떤 구조를 볼수 있을까 하는 관점에서 해석할 수밖에 없다』고 말했다.
우선 우주크기와는 별도로 우리가 볼수있는 우주영역은 한정돼 있다.그것은 우주의 나이가 1백50억년이며 빛이 날아온 거리인1백50억광년 정도밖에 관측되고 있지 못하기 때문이다.
우주는 가모프 이후 플라즈마상태에서부터 중성물질로 변하면서 인플레이션과 빅뱅을 거쳐 탄생된 것으로 추측하고 있는데 그 이전은 빛으로 볼 수가 없다.인플레이션은 빅뱅전 급팽창한 시기로주변온도를 잠시 떨어뜨렸으나 빅뱅은 인플레이션뒤 10의23乘도K 이상의 高에너지를 동반한 폭발적 팽창을 했다는 것이다.
천문대의 문홍규(文弘圭)연구원도 『아득히 먼 1백50억년 전우주탄생 때의 높은 에너지를 가졌던 빛이 5만년뒤 4천도K,오늘날 절대온도로 3도K의 식은 에너지의 우주배경복사로 관측되고있다는 사실뿐 그 너머에는 어떤 세계가 있는지 현재로선 알수없어 이것이 한계』라고 말했다.
李起俊기자