지금 보는 햇빛은 언제 출발했을까?

눈 깜짝할 새 지구를 일곱 바퀴 반 도는 빛

방 안의 전등을 켜면 스위치를 누르는 것과 동시에 방이 환해져요. 그래서 옛날 사람들은 빛이 이동하는 데 시간이 전혀 걸리지 않는다고 생각했어요. 하지만 빛에게도 달리는 속도가 있답니다. 우주에서 가장 빠른 빛의 속도는 초속 약 30만 킬로미터예요. 1초에 지구를 일곱 바퀴 반이나 돌 수 있는 엄청난 빠르기지요.

빛에 속도가 있다는 사실을 처음으로 증명한 사람은 17세기 덴마크의 천문학자 올레 뢰머였어요. 1676년, 뢰머는 목성의 달인 '이오'가 목성 그림자 뒤로 숨는 시간을 꾸준히 기록하다가 이상한 점을 발견했어요. 지구가 목성에 가까워질 때는 예정보다 일찍 숨고, 멀어질 때는 늦게 숨었던 거예요. 뢰머는 지구가 멀어진 만큼 빛이 더 달려와야 해서 시간이 걸린다는 사실을 깨달았어요. 빛이 순간이동을 하는 것이 아니라, 정해진 속도로 우주를 달린다는 걸 알아낸 역사적인 순간이었답니다.

태양이 갑자기 꺼져도 8분 동안은 모른다?

빛이 아무리 빨라도 우주는 상상할 수 없을 만큼 넓어요. 지구에서 태양까지의 거리는 약 1억 5천만 킬로미터예요. 시속 300킬로미터로 달리는 고속열차를 타고 쉬지 않고 간다면 57년이나 걸리는 거리지요. 이 먼 거리를 빛의 속도로 달려오면 얼마나 걸릴까요? 정확히 약 8분 20초가 걸려요.

지금 창밖으로 쏟아지는 따뜻한 햇살은 사실 8분 20초 전에 태양 표면에서 출발한 빛이에요. 만약 지금 당장 태양이 마법처럼 뿅 하고 사라진다면 어떻게 될까요? 우리는 그 사실을 바로 알 수 없어요. 마지막으로 출발한 햇빛이 지구에 도착하는 8분 20초 동안은 평소처럼 하늘이 파랗고 해가 떠 있을 테니까요.

밤하늘의 별빛은 우주에서 날아온 타임캡슐

눈을 밤하늘로 돌려보면 이 시간 여행은 훨씬 더 길어져요. 태양 다음으로 지구에서 가장 가까운 별은 '프록시마 센타우리'인데, 여기서 출발한 빛이 지구에 오는 데만 약 4년 3개월이 걸려요. 겨울철 밤하늘에서 가장 밝게 빛나는 시리우스는 약 8년 6개월 전의 빛을 우리에게 보여주고 있답니다.

더 먼 우주로 나가 볼까요? 맑은 가을밤에 맨눈으로도 희미하게 보이는 안드로메다 은하는 약 250만 광년 떨어져 있어요. 지금 우리가 망원경으로 안드로메다 은하를 본다면, 인류의 조상이 주먹도끼를 쓰던 약 250만 년 전의 과거 모습을 보는 셈이에요. 밤하늘을 올려다보는 것은 거대한 타임머신을 타고 우주의 과거를 들여다보는 일과 같아요.

인류가 본 가장 오래된 빛은 언제 출발했을까?

그렇다면 우리가 볼 수 있는 가장 먼 과거의 빛은 언제 출발한 것일까요? 과학자들은 제임스 웹 우주망원경처럼 강력한 우주망원경을 이용해 약 134억 년 전에 출발한 초기 은하들의 빛을 관측하는 데 성공했어요. 지구가 탄생하기도 훨씬 전, 우주가 막 태어나 별들을 만들기 시작했을 무렵에 출발한 빛이 기나긴 세월 동안 우주를 가로질러 마침내 우리의 망원경에 닿은 거예요.

심지어 전파망원경을 이용하면 우주가 탄생한 대폭발 직후인 약 138억 년 전에 퍼져나간 태초의 빛(우주배경복사)까지 포착할 수 있어요. 빛이 유한한 속도로 달리는 덕분에, 과학자들은 화석을 캐지 않고도 우주가 어떻게 태어나고 자랐는지 그 역사를 생생하게 직접 눈으로 볼 수 있답니다.

한 줄로 정리하면

빛은 유한한 속도로 우주를 달리기 때문에, 우리가 보는 햇빛은 8분 20초 전의 과거이고 밤하늘의 별빛은 수년에서 수백억 년 전 우주의 모습이에요.