우주는 얼마나 클까?

우주의 거리를 재는 자, 광년

밤하늘을 올려다보며 '우주의 끝은 어디일까?' 생각해 본 적 있나요? 서울에서 부산까지 거리를 잴 때는 킬로미터(km)를 쓰지만, 우주에서는 이 단위가 너무 작아서 쓸 수 없어요. 숫자의 동그라미가 끝도 없이 붙거든요. 그래서 과학자들은 우주에서 가장 빠른 '빛'을 기준으로 삼았어요.

빛은 1초에 약 30만 km를 달려요. 눈을 한 번 깜빡하는 1초 동안 지구를 일곱 바퀴 반이나 돌 수 있는 엄청난 속도지요. 이 빛이 1년 동안 쉬지 않고 달린 거리를 1광년(약 9조 4,600억 km)이라고 불러요. 만약 우리가 시속 100km로 달리는 자동차를 타고 1광년을 가려면, 휴게소도 들르지 않고 꼬박 1,000만 년 넘게 달려야 해요. 태양 다음으로 지구에서 가장 가까운 별인 '프록시마 센타우리'조차 약 4.2광년 떨어져 있답니다.

우리가 볼 수 있는 우주는 930억 광년

그렇다면 우주는 몇 광년이나 될까요? 과학자들은 우주의 나이를 약 138억 년으로 계산해요. 우주가 탄생한 순간부터 출발한 빛이 지금까지 달려왔다면, 우리가 볼 수 있는 가장 먼 곳은 138억 광년 떨어져 있어야 할 것 같아요. 하지만 실제 답은 훨씬 더 커요. 우리가 볼 수 있는 영역인 관측 가능한 우주의 지름은 약 930억 광년에 달해요.

왜 우주의 나이보다 우주의 크기가 훨씬 더 큰 걸까요? 그 비밀은 우주가 가만히 멈춰 있지 않고, 고무풍선이 부풀어 오르듯 계속 커지고 있기 때문이에요. 빛이 우리를 향해 달려오는 138억 년 동안, 빛이 출발했던 원래 자리와 우리 사이의 공간 자체가 엄청나게 늘어난 것이지요.

부풀어 오르는 우주와 허블의 발견

우주가 커지고 있다는 사실을 처음 밝혀낸 사람은 미국의 천문학자 에드윈 허블이에요. 1929년, 허블은 당대 가장 큰 망원경으로 멀리 있는 은하들을 관측하다가 놀라운 사실을 발견했어요. 거의 모든 은하가 우리에게서 멀어지고 있었고, 심지어 멀리 있는 은하일수록 더 빠른 속도로 도망가고 있었던 거예요.

이것을 이해하려면 건포도가 박힌 빵 반죽을 떠올리면 쉬워요. 오븐에 넣은 빵 반죽이 부풀어 오르면, 건포도들이 스스로 움직이지 않아도 반죽 자체가 늘어나면서 건포도 사이의 거리가 멀어지지요. 우주도 마찬가지예요. 우주 공간 자체가 팽창하고 있어서 은하들이 서로 멀어지는 것이랍니다. 너무 멀리 있는 우주는 공간이 늘어나는 속도가 빛의 속도보다 빨라서, 그곳에서 출발한 빛은 영원히 지구에 닿을 수 없어요.

우주 너머에는 끝이 있을까?

930억 광년이라는 크기는 '우주 전체'가 아니라, 지구까지 빛이 도달할 수 있는 '관측 가능한 우주'의 크기예요. 이 경계선 너머에도 별과 은하가 가득한 우주가 계속 이어져 있어요.

그렇다면 진짜 우주의 끝에는 벽이라도 서 있을까요? 아직 과학자들도 전체 우주의 정확한 크기나 끝이 있는지는 알지 못해요. 우주가 끝없이 펼쳐진 무한한 공간일 수도 있고, 지구 표면을 계속 걸으면 출발점으로 돌아오는 것처럼 거대하게 휘어져 있어 '끝은 없지만 크기는 정해진' 공간일 수도 있어요. 분명한 것은 우리가 밤하늘에서 보는 모든 별과 은하는 거대한 우주에서 아주 작은 일부에 불과하다는 점이에요.

한 줄로 정리하면

우리가 볼 수 있는 우주의 지름은 약 930억 광년이며, 우주는 지금 이 순간에도 계속 팽창하고 있어 그 진짜 끝이 어디인지는 아무도 몰라요.