우주의 끝에서 보내온 태초의 소리
鄭宇東
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2014.09.07 14:50
우주의 끝에서 보내온 태초의 소리
아르노 펜치아스는 나치스가 권력을 장악한 해인
1933년 4월 26일 독일 뮌헨의 유태인 가정에서 태어났습니다.
수백만명에 이르는 유태인 대학살을 피하기 위하여 펜치아스는 동
생과 함께 부모 없이 영국으로 보내졌습니다. 온 가족이 다시 만나
1940년에 미국 뉴욕에 이주했습니다. 그는 컬럼비아 대학에서 물
리학을 전공하여 1961년 박사학위를 획득하였습니다.
그는 뉴저지 주에 있는 벨 연구소에서 윌슨과 전파 천문학 관측을 위
한 새로운 종류의 안테나에 대해서 연구하다가 1964년 가장 민감한
안테나로 라디오 노이즈로는 설명될 수 없는 등방성의 신호를 포착하
하였습니다. 어떤 방법으로도 신호를 제거할 수 없었고, 결국 그들은
그 발견을 논문에 발표했습니다. 나중에 천문학자들에 의해 그 신호가
대폭발 빅뱅의 잔재신호인 우주배경 마이크로파라고 밝혀졌습니다.
펜치아스와 로버트 우드로 윌슨은 1978년 이 우주배경 방사선을 발
견한 공로로 노벨 물리학상을 수상하였고 또 두 사람은 1977년에는
헨리 드레이퍼 메달(Henry Draper Medal)을 공동 수상했습니다.
우리는 우주에서 발사되어 지구에 도달하는 전파를 우주전파(宇宙電波 :
cosmic radio noise)라고 하며, 우주의 다양한 물질의 운동은 여러 파장역
(波長域)의 전자기파를 생성하고 있는데, 전자기파 중에서 가장 장파장
(長波長) 영역인 전파는 필연적으로 우주의 저(低)에너지 현상, 일반적으
로는 극저온의 물질영역에서 나타납니다. 1931년 C. 잔스키에 의해 발견
된 우주전파는 그 후의 전파관측의 발전과 함께 우주상을 일변시켰습니다.
그 때까지 가시광선에만 의존하던 우주관측은 비교적 고온의 천제, 주로
항성에 의해 구성되는 우주상을 만들었습니다. 이에 비해 전파는 빛으로
볼 수 없었던 극저온의 성간물질이나 가시광선 영역에서는 완전히 소멸해
버린 이전의 대폭발(초신성, 은하 폭발)의 흔적을 밝혀냈습니다.
이러한 전파들 중의 하나인
우주배경 복사선(宇宙背景輻射線 : cosmic background radiation)은
특정한 천체가 아니라, 우주 공간의 배경을 이루며 모든 방향에서 같은
강도로 들어오는 전파입니다. 0.1㎜~20㎝의 마이크로파로, 2.7K의 흑
체복사를 나타내며 우주의 팽창이 대폭발(Big bang)에서 시작되었다는
우주론에 의해 예언되었던 것입니다. 등방성이 문제가 되기도 했으나
이는 인플레이션 이론으로 해결되었습니다.
우주가 태초의 대폭발로 시작되었다는 빅뱅우주론에 따르면
우주는 오래전 거대한 폭발로 생겨났습니다. 처음에 우주는 상상할 수
없을 만큼 작고 밝고 뜨겁고 높은 밀도에서 시작했으나 폭발 이후 계속
팽창해 나가고 있습니다. 이 팽창과정에서 우주 질량의 일부가 뭉쳐서
별들을 만들었고 이들 별들이 거대한 별의 집단인 은하를 이룹니다.
또한 팽창 우주는 생성되고부터 유한한 시간밖에 지나지 않았으며,
우주의 평균밀도는 끊임없이 감소하여 현재와 같은 희박한 상태가 되
었다고 합니다. 이 우주론은 멀리 떨어진 은하일수록 우리 은하계로부
터 빠른 속도로 멀어지고 있다는 사실과 3 K라는 ‘우주배경복사’에 근
거합니다. 이 설은 그 이전의 우주상태를 제대로 설명하지 못하는 문제
가 있지만, 1981년 앨런 구스가 제안한 ‘인플레이션 우주론’은 이 점을
다소나마 해결하고 있습니다.
우주는 높은 밀도의 물질과 매우 높은 기온, 강렬한 광선과 함께 탄생
했습니다. 우주에는 오늘날까지도 불타는 빛들이 남아 있습니다.
좀 더 정확히 말하자면 우주의 시공간 속에서 균일한 잡음의 형태로
여파가 남아 있다고 하는 편이 나을 것입니다. 말하자면 대폭발의
메아리인 셈입니다.
우리의 사고체계 안에서는 우주를 완벽하게 묘사할 수 없습니다.
이것이 우리 지식문화의 한계라 할 것입니다.
우주의 탄생나이라고 할 150억년의 시간은 상상하기 어렵습니다.
예전에 존재했던 無를 상상하는 것은 더욱 어렵습니다. 공간도 시간
도 은하계도 세계도 없고 진공만이 있었다는 것입니다.
또한 점점 더 커지지만 터지지 않는 풍선처럼 우주가 끊임없이 무한
정으로 팽창해 간다는 것도 이해하기 쉽지 않습니다.
아마도 상상하기가 가장 어려운 것은, 공간과 시간과 물질이 독립적
으로 존재했던 것이 아니라 우주와 함께 비로소 생겨났고 서로 불가
분의 관계로 결합되어 있다는 점일 것입니다.
아르노 펜치아스는 나치스가 권력을 장악한 해인
1933년 4월 26일 독일 뮌헨의 유태인 가정에서 태어났습니다.
수백만명에 이르는 유태인 대학살을 피하기 위하여 펜치아스는 동
생과 함께 부모 없이 영국으로 보내졌습니다. 온 가족이 다시 만나
1940년에 미국 뉴욕에 이주했습니다. 그는 컬럼비아 대학에서 물
리학을 전공하여 1961년 박사학위를 획득하였습니다.
그는 뉴저지 주에 있는 벨 연구소에서 윌슨과 전파 천문학 관측을 위
한 새로운 종류의 안테나에 대해서 연구하다가 1964년 가장 민감한
안테나로 라디오 노이즈로는 설명될 수 없는 등방성의 신호를 포착하
하였습니다. 어떤 방법으로도 신호를 제거할 수 없었고, 결국 그들은
그 발견을 논문에 발표했습니다. 나중에 천문학자들에 의해 그 신호가
대폭발 빅뱅의 잔재신호인 우주배경 마이크로파라고 밝혀졌습니다.
펜치아스와 로버트 우드로 윌슨은 1978년 이 우주배경 방사선을 발
견한 공로로 노벨 물리학상을 수상하였고 또 두 사람은 1977년에는
헨리 드레이퍼 메달(Henry Draper Medal)을 공동 수상했습니다.
우리는 우주에서 발사되어 지구에 도달하는 전파를 우주전파(宇宙電波 :
cosmic radio noise)라고 하며, 우주의 다양한 물질의 운동은 여러 파장역
(波長域)의 전자기파를 생성하고 있는데, 전자기파 중에서 가장 장파장
(長波長) 영역인 전파는 필연적으로 우주의 저(低)에너지 현상, 일반적으
로는 극저온의 물질영역에서 나타납니다. 1931년 C. 잔스키에 의해 발견
된 우주전파는 그 후의 전파관측의 발전과 함께 우주상을 일변시켰습니다.
그 때까지 가시광선에만 의존하던 우주관측은 비교적 고온의 천제, 주로
항성에 의해 구성되는 우주상을 만들었습니다. 이에 비해 전파는 빛으로
볼 수 없었던 극저온의 성간물질이나 가시광선 영역에서는 완전히 소멸해
버린 이전의 대폭발(초신성, 은하 폭발)의 흔적을 밝혀냈습니다.
이러한 전파들 중의 하나인
우주배경 복사선(宇宙背景輻射線 : cosmic background radiation)은
특정한 천체가 아니라, 우주 공간의 배경을 이루며 모든 방향에서 같은
강도로 들어오는 전파입니다. 0.1㎜~20㎝의 마이크로파로, 2.7K의 흑
체복사를 나타내며 우주의 팽창이 대폭발(Big bang)에서 시작되었다는
우주론에 의해 예언되었던 것입니다. 등방성이 문제가 되기도 했으나
이는 인플레이션 이론으로 해결되었습니다.
우주가 태초의 대폭발로 시작되었다는 빅뱅우주론에 따르면
우주는 오래전 거대한 폭발로 생겨났습니다. 처음에 우주는 상상할 수
없을 만큼 작고 밝고 뜨겁고 높은 밀도에서 시작했으나 폭발 이후 계속
팽창해 나가고 있습니다. 이 팽창과정에서 우주 질량의 일부가 뭉쳐서
별들을 만들었고 이들 별들이 거대한 별의 집단인 은하를 이룹니다.
또한 팽창 우주는 생성되고부터 유한한 시간밖에 지나지 않았으며,
우주의 평균밀도는 끊임없이 감소하여 현재와 같은 희박한 상태가 되
었다고 합니다. 이 우주론은 멀리 떨어진 은하일수록 우리 은하계로부
터 빠른 속도로 멀어지고 있다는 사실과 3 K라는 ‘우주배경복사’에 근
거합니다. 이 설은 그 이전의 우주상태를 제대로 설명하지 못하는 문제
가 있지만, 1981년 앨런 구스가 제안한 ‘인플레이션 우주론’은 이 점을
다소나마 해결하고 있습니다.
우주는 높은 밀도의 물질과 매우 높은 기온, 강렬한 광선과 함께 탄생
했습니다. 우주에는 오늘날까지도 불타는 빛들이 남아 있습니다.
좀 더 정확히 말하자면 우주의 시공간 속에서 균일한 잡음의 형태로
여파가 남아 있다고 하는 편이 나을 것입니다. 말하자면 대폭발의
메아리인 셈입니다.
우리의 사고체계 안에서는 우주를 완벽하게 묘사할 수 없습니다.
이것이 우리 지식문화의 한계라 할 것입니다.
우주의 탄생나이라고 할 150억년의 시간은 상상하기 어렵습니다.
예전에 존재했던 無를 상상하는 것은 더욱 어렵습니다. 공간도 시간
도 은하계도 세계도 없고 진공만이 있었다는 것입니다.
또한 점점 더 커지지만 터지지 않는 풍선처럼 우주가 끊임없이 무한
정으로 팽창해 간다는 것도 이해하기 쉽지 않습니다.
아마도 상상하기가 가장 어려운 것은, 공간과 시간과 물질이 독립적
으로 존재했던 것이 아니라 우주와 함께 비로소 생겨났고 서로 불가
분의 관계로 결합되어 있다는 점일 것입니다.
