[궁금해요!] 우주는 도대체 얼마나 큰 걸까요?

평생을 돌아다녀도 지구조차 다 가 보지 못할 것 같은데, 지구 밖 세상인 우주 공간은 얼마나 큰 걸까요? 이번 주에 질문을 보내 준 친구와 마찬가지로, 역사 속에 이름을 남긴 여러 과학자도 우주의 크기를 궁금해했답니다. 과학자들이 우주의 크기에 대해 고민하고, 연구한 발자취를 함께 살펴봅시다.

먼저 ‘우주’라는 공간을 알기 이전에 사람들이 생각했던 세상에 대해 이야기해 보죠. 그리스, 로마 신화를 읽어 봤나요? 당시 사람들은 지구 밖 공간에 대해 잘 알지 못했답니다. 그래서 하루 동안 태양이 움직이는 모습을 보고 태양 마차를 탄 신의 모습이라고 생각하거나, 지구가 평평하다고 말하기도 했어요. 하지만 당시 과학자들도 우리와 마찬가지로 세상의 크기에 대해 고민했습니다. 고대 그리스의 수학자인 에라토스테네스는 같은 날, 같은 시간 이집트의 두 도시인 시에네와 알렉산드리아에서 측정한 태양의 그림자 길이 차이와 두 도시 사이의 거리를 이용해 지구 둘레를 측정했답니다. 이때 측정한 지구 둘레는 4만6000㎞ 정도로, 실제 지구 둘레인 4만㎞와 크게 차이 나지 않아요. 오차가 좀 있긴 하지만 2000년 전의 기술로 한 계산임을 생각하면 훌륭하죠?

이제 우주에 대해 탐구했던 과학자들의 노력을 살펴볼까요? 우주의 크기는 정해져 있지 않아서 구하기 더 어렵답니다. 1927년 벨기에의 천문학자이자 가톨릭 신부였던 르메트르와 1929년 미
국 천문학자 에드윈 허블은 우주가 팽창하고 있다는 이론을 폈어요. 당시 많은 천문학자가 우주의 크기는 고정돼 있다고 믿었기에 이들의 이론은 많은 비판을 받았답니다. 하지만 망원경 기술이 발달하면서 지구에서 먼 거리에 있는 은하들이 점점 멀어지고 있고, 지구와 멀리 떨어져 있는 은하일수록 빨리 멀어진다는 사실이 확인됐어요. 결국 우주가 팽창하고 있다는 주장은 모두가 인정하는 사실이 되었고, 우주가 팽창한다는 사실을 거꾸로 돌이켜 우주가 처음에 한 점에서 시작됐다는 ‘빅뱅 이론’도 인정받게 되었답니다.

그렇다면 과학자들이 계산한 우주의 크기는 얼마나 될까요? 우주의 거리 단위는 ‘광년(光年·light
year)’으로 나타낸답니다. 광년은 말 그대로 빛이 1년 동안 가는 거리인데요. 빛의 속도는 초속 30만㎞로, 지구를 1초에 7바퀴 반 정도 돌 수 있어요. 그 빛이 1년 동안 움직이는 거리가 1광년이니, 약 9조4600억㎞가 된답니다. 지금 과학자들이 생각하는 우주의 나이는 약 138억 살이고, 우리가 관측할 수 있는 우주의 가장 먼 거리는 460억 광년 정도 된다고 해요. 빛이 138억 년 가는 거리보다 멀리 관측할 수 있는 이유는 138억 년 전 별빛이 이동하는 사이에 우주가 더 팽창했기 때문이랍니다.

최근 제임스 웹 우주망원경의 사진이 공개되고, 우리나라가 누리호 발사에 성공하면서 우주에 대한 학생들의 관심이 커지는 것을 느낍니다. 과학이 발전하다 보면 언젠가는 우리가 우주의 기원을 이해하고 외계 문명과 교류하는 날도 오지 않을까요?