안녕하세요. 준트래블입니다.
우주는 한마디로 정의하기에는 어려움이 있는
무한하고 광대한 공간인 만큼 우주 크기를
가름하기는 그리 단순한 문제가 아닙니다.
그 이유는 현재도 계속해서 팽창하고 있으며,
단순한 공간적 규모뿐만 아니라
시간과 연관이 되어 복잡합니다.
기본적으로 우주가 어떻게 탄생되었는지에
대해서조차 정확하게 알기 어렵고
탄생에 대한 이론은 여러 학자에 따라
다양하게 구분되지만, 대표적으로
우리가 흔히 알고 있는 빅뱅 이론,
즉 대폭발 이론이라고 부르는
학설을 바탕으로 이야기되고 있습니다.
빅뱅 이론은 우주의 모든 물질과 에너지가
원자의 사이즈보다 지극히 작은 공간에
중심이 되어 있다가 한순간 폭발하듯
일으키면서 팽창을 시작하여 지금과
같이 거대하게 되었다고 이야기합니다.
다시 말해 우주가 폭발하여 약 3분이 지나자
지금의 태양만 해지고, 온도 역시 태양과
비슷했지만 이때부터 수소와 헬륨과
같은 가볍고 간단한 원소가 탄생되면서
서로 합쳐지고 더 무거운 원소들이
차례로 만들어졌다는 이론입니다.
행성 구현 가설
이렇게 생겨난 원소들이 여기저기 뭉쳐
별이 되고 그 별 중에 하나가 태양이며,
그 주변에는 이와 같은 방법으로
지구와 같은 수많은 행성이
구현되었다는 가설이 있습니다.
더불어 현재에도 별, 행성, 가스,
먼지 등으로 가득한 우주는 어딘가에서
새로운 별을 만들고 있다는 것입니다.
빅뱅 이론으로 짐작하여 본다면
우주는 얼마나 클지에 대한
내용에 대해 먼저 두 가지 전제에
따라 분석해볼 수 있습니다.
다시 대폭발 이전으로 돌아가면
시간도 존재하지 않았다고
해석할 수 있습니다.
우주의 나이
따라서 정확하게 언제 탄생되었는지
알기는 어렵고, 여러 과학자들에 의해
우주의 나이는 약 137억년 전이라고 추정됩니다.
우주 크기를 측정하기 위해서는
시간의 개입이 필요한데 빛은
초속 30만 km이며, 대략적으로 환산하면
1초에 지구를 7바퀴 도는
빠른 속도로 움직입니다.
이는 별의 수명과 천문학적 지식으로
추정이 가능하며 빛이 그만한 거리를
달려오는데 걸리는 시간에 따라
별이나 은하들이 탄생되고 소멸되는 것을
예측하고 반복할 만큼 아주 긴
세월이라는 것을 짐작할 수 있습니다.
더불어 우주는 현재도 팽창하고 있기 때문에
일상적인 공간의 확장이 아닌,
'바탕의 팽창'이라는 기준을 둔다는 점에서
기준이 되는 공간이 커나가고 있기에
'서로 변화하면서 움직이는 거리'
라는 용어를 사용합니다.
따라서 흔히 우리가 생각하는
'고유의 거리'와는 다르며, 때문에
우주의 크키는 오늘과 내일이 다릅니다.
그렇기에 크기를 말할 때 언제 시점을
기준에 두고 몇백 년 전. 후로 대략적인
측정한다는 말이 틀린 이론은 아닌 셈입니다.
이러한 전제 이론을 두고 여러 관측
결과를 바탕으로 가늠할 수 있습니다.
먼저 관측할 수 있는 먼 끝은
약 465억 광년 밖에 있다는 것을 기준으로
이 거리를 상하좌우 연결하게 되면
지구를 중심으로 반지름이 약 465억
광년인 큰 구가 연상됩니다.
다시 말해 한쪽과 다른 반대쪽 끝 거리를
930억 광년인 큰 공 모양이고,
이 원 안을 '관측이 가능한 우주'로 불리게 됩니다.
그 밖에 공간은 우리가 관측할 수 없는
공간이며 물론 관측이 불가능할지라도
분명히 다른 공간은
존재한다는 추론이 상충됩니다.
그렇기 때문에 관측 가능한 우주가
전체라고 단정 지을 수는 없고,
단지 지름 930억 광년을 킬로미터로
환산하면 8.8 x1026km, 즉 관측 가능한
부피는 약 3.5x 1080입방미터로 어마어마한
수임을 짐작할 수 있으며, 나이와
팽창 속도를 알면 공간의 크기를
계산할 수 있는 것입니다.
앞서 설명드린 우주의 나이 137 억년은
2015년 유럽우주국 ESA의
플랑크 참사 위성으로부터 얻은 값입니다.
이에 따라 다시 정리하자면 1광년은
9.4608E +12km이고, 500억년은
500*1E+8 = 5E +10년이므로 500억광년이라는
우주의 직경을 계산해보면 다음과 같습니다.
공식에 대입하면 9.4608E +12*5E
+10 = 4.7304E+23km이고,
다시 우리가 사용하는 십진법으로 바꾸면
우주 크기는 4천7백 30해 km이며,
서양식으로 표기하면 4백7십3제타 km로
측정해 볼 수 있습니다.