베일에 싸인 ‘암흑 에너지’
지금까지 알아낸 바에 의하면 우주는 암흑 에너지 68.3%, 암흑 물질 26.8%, 보통 물질 4.9%로
구성되어 있다고 합니다.
보통 물질은 원자로 구성된 물질 즉, 은하를 말하는데요, 겨우 5%도 채 안됩니다.
과학이 발전하면서 인간은 그런대로 우주에 대해서 많이 안다고 생각했는데, 그게 고작 5%였습니다.
나머지 95%는 말 그대로 암흑입니다. 존재만 확인 되었지 실체가 무엇인지 전혀 모릅니다.
뉴턴의 과학에서 아인슈타인의 과학으로 혁명이 일어났듯이 암흑 에너지와 암흑 물질을 알기 위해서는 새로운 혁명이 필요한가요?
아니면 두 존재를 찾는 과정에서 새로운 과학의 혁명이 일어날지도 모릅니다.
이번에는 베일에 싸인 ‘암흑 에너지’에 대해서 이야기를 좀 할까 합니다.
암흑 물질은 은하의 회전 속도를 통해 그것이 존재한다는 사실을 알려졌지만, 암흑 에너지를 등장하게 한 것은 초신성입니다.
초신성은 태양보다도 아주 큰 별이 생을 다하게 되면 적색 초거성으로 부풀어 올랐다가
엄청난 폭발을 일으키는 별입니다. 폭발 후에는 중성자성이나 블랙홀이 돼죠.
하나의 은하에서 100년에 한 번 폭발할 정도로 자주 있는 것은 아닙니다.
이 초신성 폭발이 암흑 에너지의 존재를 알려주는 열쇄가 됐습니다.
1990년대 중반 두 연구팀은 우주가 영원히 팽창해나갈지 아니면 언젠가 팽창을 멈추고 결국 붕괴할 것인지, 이것을 확인하기 위해 아주 먼 거리에 있는 초신성을 관측하고 있었습니다.
그들은 우주 팽창이 감속한다고 예상했지만 관측 자료를 분석해본 결과는 전혀 뜻밖이었습니다.
그 자료에 의하면 우주는 점점 더 빠르게 팽창하고 있었기 때문이죠.
한마디로 우주는 감속 팽창을 하는 것이 아니라 가속 팽창을 하고 있었던 겁니다.
빅뱅에 의해 탄생한 우주는 팽창을 하지만, 물질들은 중력에 의해 서로 잡아당기므로
시간이 지나면서 팽창 속도가 점점 작아져야 합니다.
하지만 팽창 속도가 점점 더 커지는 가속 팽창을 한다는 것은 중력과 반대로 척력으로 작용하는
다른 어떤 존재가 있다는 것을 의미합니다.
여기에서 우주를 가속 팽창케 하는 미지의 힘인 암흑 에너지가 등장하게 된 것입니다.
우주는 단순히 물질과 복사 에너지로만 채워진 공간이 아니라
미지의 에너지로 가득찬 신비로운 곳임을 알려주는 순간이죠.
암흑 에너지의 존재를 알기 전에는 “우주는 어떻게 끝날 것인가?”에 대한 대답은 딱 둘로 나뉘었습니다.
하나는 우주 밀도가 충분히 높아져 팽창을 멈추고 다시 쪼그라든다는 빅크런치(Big Crunch)입니다.
그리고 다른 하나는 우주 팽창을 멈추기에는 밀도가 부족해 우주만물이 천천히 밖을 향해 밀려나고
우주가 결국 차갑게 식은 암흑천지가 된다는 겁니다.
그 중에서도 두 번째 시나리오가 더 많은 지지를 얻는 듯 보였는데,
암흑 에너지가 느닷없이 등장하면서 ‘우주의 끝에 대한 이야기’는 많이 복잡해졌습니다.
암흑 에너지의 정체는 무엇일까요?
암흑 에너지 등장 이후 수많은 과학자들이 정체를 밝히기 위해서 노력하고 있지만 아직 오리무중입니다.
좀처럼 그 정체를 잘 드러내지 않는다는 것은 그만큼 엄청난 비밀이 숨겨있다고 볼 수도 있겠죠.
암흑 에너지의 존재는 아인슈타인이 언급한 우주상수의 증거일 수도 있고 제5원소와 같은 새로운 에너지 형태의 신호일 수도 있습니다.
어쨌던 암흑 에너지와 암흑 물질의 베일을 완전히 벗기기 위해서는 아인슈타인과 같은 획기적인 발상의 전환이 필요하지 않을까요?