최근 천상(天象) 변화가 우리에게 주는 계시 (1)

막심해(莫心海)

【정견망】

1. 지난 10년 동안 관측된 수많은 천상 변화

지난 10년 동안 과학자들은 우주의 가속 팽창, 수많은 감마선 폭발, 초신성 폭발, 수많은 은하 또는 은하단의 격렬한 충돌과 재결합, 새로운 은하의 탄생, 그리고 셀 수 없이 많은 새로운 별의 탄생을 포함해 광활한 우주에서 셀 수 없이 많은 거대한 변화를 발견했다. 이는 우주가 엄청난 변화를 겪고 있음을 보여준다.

이 기간에 과거 어느 때보다 훨씬 많은 주요 천문학적 발견이 있었기 때문에 과학자들은 이 기간을 천문학의 “황금기”라 부른다. 여기서 제시된 자료들은 주로 NASA 웹사이트에서 가져온 것들이다.

(1) 우주의 가속 팽창

*우주의 가속 팽창 과학자들은 우주의 탄생과 진화에 ‘신(神)’의 참여가 필요하다고 믿는다.

1998년, 과학자들은 과학계에 충격을 준 현상을 발견했다. 바로 우리 우주가 가속 팽창하고 있다는 것이다! 당시 유행했던 빅뱅 이론에 따르면, 우주는 은하 사이의 중력 때문에 더 느린 속도로 수축하거나 팽창해야 한다. 과학자들은 알려지지 않은 힘이 우주 팽창을 주도하고 있다고 믿다. 과학자들은 이 에너지를 관측할 수 없기 때문에 이를 암흑 에너지라 부른다. 이 암흑 에너지는 우주 전체 물질의 70%를 차지한다.

연구에 따르면 이 신비로운 가속 팽창은 빅뱅과 함께 시작된 것이 아니라 수십억 년 전에 시작되었다. 이 가속 팽창은 먼 미래에 모든 별, 은하, 그리고 다른 물질들이 우리로부터 멀어져 우주가 거대한 공허로 남게 될 것임을 의미한다. 흥미롭게도, 과학자들은 우주가 팽창함에 따라 이러한 가속 팽창을 주도하는 더 많은 암흑 에너지가 지속적으로 생성되는 것처럼 보인다는 사실도 발견했다.

우주 가속 팽창의 발견은 우주의 형성과 진화에 대한 우리의 이해에 큰 영향을 끼쳤으며, 많은 물리학자들이 현재 널리 통용되는 우주론을 재검토하게 만들었다. 예를 들어, 스탠퍼드 대학교의 레너드 서스킨드 교수 연구팀은 기존의 통념에 따르면 우리 우주의 창조는 기적이나 “신”의 외부 개입을 필요로 한다고 믿는다. 프린스턴 대학교의 폴 스타인하르트 교수와 케임브리지 대학교의 닐 튜록 교수는 우주의 순환 모델을 제시하며, 우주에는 시작이나 끝이 없으며 끊임없이 성장하고 쇠퇴하는 과정 속에 있다고 주장했다.

* 은하들이 가속으로 멀어지면, 우리 은하는 우주의 ‘고혼야귀(孤魂野鬼)’가 될 것

2004년 2월, NASA는 “암흑 에너지”가 실제로 존재한다고 발표했다. 관측 결과 우주의 은하들은 우리로부터 가속적으로 멀어지고 있는 것으로 나타났다. 천문학자들은 이 모델을 바탕으로 은하계가 고혼야귀(孤魂野鬼)처럼 점점 더 외로워질 것이라고 믿는다.

1998년, 과학자들은 우주의 은하들이 가속적인 속도로 멀어지고 있다는 사실을 발견하고 우주가 가속적인 속도로 팽창하고 있다는 설명을 제시했다. 과학자들은 오랫동안 행성부터 은하단에 이르기까지 모든 천체 구조가 중력에 의해 연결되어 있다고 믿어 왔다. 그렇다면 “중력”을 극복하고 은하계를 가속적으로 멀어지게 하는 힘은 무엇일까? 과학자들은 이 강력하고 보이지 않는 에너지를 “암흑 에너지”라 부른다. 일부 과학자들은 모든 은하계가 점점 더 빠른 속도로 우리에게서 멀어진다면 결국 빛의 속도보다 더 빠르게 움직이게 될 것이라고 믿는다. 이 은하에서 나오는 빛의 속도가 은하가 멀어지는 속도를 따라잡을 수 없게 되어 우리는 더 이상 다른 은하를 볼 수 없게 될 것이다. 하늘을 올려다봐도 우리 은하 외에는 별이 하나도 보이지 않고, 망원경으로도 어둠만 볼 수 있을 것이다.

과학자들은 또한 이러한 추세가 계속된다면 결국 은하 자체도 속도를 견디지 못해 붕괴될 것으로 추측한다. 그다음에는 별과 원자마저도 붕괴되고 시간이 멈출 것이다. 과학자들은 암흑 에너지의 본질을 전혀 모른다. 현재 암흑 에너지의 기원에 대한 두 가지 가설이 있다. 하나는 암흑 에너지가 광활한 진공 속에 존재하며 불변한다는 가설이고, 다른 하나는 암흑 에너지가 가변적인 장과 연결되어 있다는 가설이다. 후자의 설명은 이 신비롭고 강력한 힘이 언젠가는 그 행동에 변화를 겪을 수 있음을 시사한다. 어떤 설명이든, 우주의 대부분을 구성하는 것으로 여겨지는 암흑 에너지는 눈에 보이지 않지만 우주의 미래를 좌우한다.

최근 몇 년간의 천문 관측 결과는 우주에 대한 사람들의 이해를 크게 바꾸어 놓았다. 새로운 발견에 적응하기 위해 새로운 이론들이 잇따라 등장했고, 따라서 우주의 미래에 대한 추측 또한 매우 다양해졌다. 핵심은 사람들이 암흑 에너지의 본질이 무엇인지, 그 작동 법칙이 무엇인지 전혀 모르기 때문에 우주의 미래 상태와 필요한 시간을 확실하게 예측하는 것이 불가능하다는 것이다. 아마도 이 모든 이론적 추측이 틀렸을 수도 있고, 어쩌면 가까운 미래에 사람들은 더 놀라운 변화를 볼 수 있을지도 모른다.

천문 관측은 인류에게 한창 변화하고 있는 우주를 실증하고 있다.

신비한 우주공간

(2) 은하와 은하단의 잦은 충돌과 재조합 및 은하 탄생과 훼멸

천문학자들은 광활한 우주에서 수많은 은하와 은하단이 충돌하고 재조합되는 것을 발견했다. 이러한 충돌과 합병과 함께 수많은 별이 생성된다. 다음 소식들은 NASA 허블 망원경 뉴스 웹사이트(http://hubblesite.org/newscenter/newsdesk/archive/releases)에서 발췌한 것이다. 보도 날짜는 왼쪽에 있다.

1992년 6월 29일: 허블 우주 망원경이 특이한 모양의 은하 여러 개를 발견했는데, 과학자들은 이 은하들을 미성숙한 “배아 은하”라고 추정한다.

1999년 5월 6일: 과학자들은 두 은하의 충돌로 형성된 것으로 추정되는 자이로스코프 은하 NGC 4650A를 관측했다.

1999년 7월 15일: 과학자들은 허블 우주 망원경을 이용하여 은하단 MS1054-03에 있는 81개의 은하 중 13개가 두 개 이상의 은하가 충돌하여 형성되었음을 발견했다.

MS1054-03 은하단에서 충돌하는 은하들

1999년 11월 22일: 천문학자들이 허블 우주 망원경을 이용해 지구에서 3억 광년 이내에 있는 123개의 초발광 적외선 은하(ULIRG)를 3년 동안 관측한 결과, 이 은하의 30%가 여러 은하의 합병을 통해 형성되었음을 발견했다고 발표했다. ULIRG 은하는 우리 은하의 유사 은하보다 100배 이상 빠른 속도로 적외선을 방출하는 특이한 모양의 은하다. 이러한 강렬한 적외선 방출은 은하 충돌로 촉발되는 거대한 별 형성과 관련이 있다. 이러한 은하계 중 하나는 현재 매년 우리 태양과 유사한 200개의 새로운 별을 생성하고 있다. 허블 우주 망원경의 이미지는 이러한 별들의 놀랍도록 복잡한 구조를 보여주는데, 여기에는 극도로 격렬한 충돌과 합병을 겪고 있는 3개, 4개, 심지어 5개의 은하가 형성되는 모습이 포함된다.

초발광 적외선 은하(ULIRG)의 복잡한 형태

2000년 11월 2일: 과학자들은 새 머리 모양의 은하 NGC 6745를 관측했다. 이 은하계는 나선 은하와 근처의 작은 은하가 충돌하여 형성되었다.

은하 NGC 6745

2001년 1월 9일: 두 은하 NGC 1409와 NGC 1410이 격렬하게 충돌했다. 그중 NGC 1410(왼쪽 은하)은 “파이프라인”(사진 속 어두운 띠)을 따라 물질을 NGC 1409로 끊임없이 이동시키고 있다.

2001년 1월 11일: 두 은하 UGC 06471과 UGC 06472가 격렬하게 충돌했다.
2001년 3월 7일: 메시에 81과 메시에 82가 충돌했다.

2002년 4월 30일: “올챙이”라는 은하와 “쥐”라는 또 다른 은하군이 충돌했다. 충돌한 두 은하는 결국 합쳐졌다.

‘올챙이’ 은하와 ‘쥐’ 은하

2002년 12월 12일: NASA 허블 우주 망원경이 세이퍼트 육중은하가 재결정화되는 모습을 관측했다.

세이퍼트 육중은하(Seyfert Sextet)

2003년 5월 1일: NASA 웹사이트에 나선 은하와 NGC 18이 보고되었다. 1,275개의 은하가 충돌하여 수많은 별이 형성되었다.

2004년 2월 5일: 과학자들은 이 충돌로 형성된 “검은 눈” 은하를 관측했다.

2004년 12월 1일: “아기” 은하 I-Zwicky 18이 발견되었다.

동시에 NASA의 또 다른 중요한 관측 장비인 찬드라 X선 천문대 역시 유사한 현상들을 다수 관측했다. 다음은 찬드라 X선 천문대의 관측 자료입니다. 해당 뉴스는 http://chandra.harvard.edu/press에서 발췌했으며, 왼쪽에 보고 날짜가 표시되어 있다.

2001년 12월 19일: 구형 은하 NGC 4636 폭발 잔해.

2002년 1월 8일: 은하단 아벨 2597에 여러 차례 폭발로 인해 남겨진 공동(cavity)이 관측되었다.

아벨 2597 은하단