박소영 <충주성남초 교사>

"선생님, 선생님!" 한 녀석이 나를 다급하게 불러 세웠다. "우주는 무한대로 크죠? 그쵸 근데요, 자꾸 얘가 우주는 유한하대요~" 우리반 발표대장이 확신에 차서 나에게 묻는다. "아니거든! 허블이란 사람이 알아냈거든! 우주지평선이 우주 끝이야, 알지도 못하면서!" 꽤 생소한 용어를 써 가며 우리반 만물박사가 반박했다. 아마도 주말에 부모님과 함께 과학관이나 천문관에 체험학습을 갔다가 들은 말일터! 다짜고짜 내기를 하듯 묻는 아이들의 질문에 나는 순간 당황했다. 지금도 진행 중인 우주 팽창과 우주 지평선에 대한 이야기를 어떻게 설명해 주어야 할지….

사람은 아주 오래 전부터 우주는 항상 변하지 않는다고 생각했다. 상대성 이론으로 유명한 아인슈타인도 처음에는 우주는 변하지 않고 항상 같은 모습이라고 생각했었다. 그러나 고성능의 망원경이 등장하여 우주를 좀 더 정밀하게 관측할 수 있게 되면서 영원불변할 것으로 생각했던 우주의 모습은 조금씩 다른 모습으로 보이기 시작했다. 이후 1920년대 망원경으로 정밀한 천체 관측이 계속되면서 마침내 에드윈 허블에 의해 우주가 팽창한다는 사실이 밝혀진 것이다.

허블 법칙에 따르면 우주는 계속 팽창하고 있다. 따라서 이렇게 팽창하는 우주에서 시간을 거꾸로 거슬러 올라가면 처음에는 우주가 아주 작았다고 생각할 수 있다. 이 작은 우주에는 현재 우주에 존재하는 모든 물질과 에너지가 모여 있었기 때문에, 초고온이며 초고밀도인 세계였다. 이처럼 초고온이며 초고밀도인 세계에서는 아직 우주가 탄생하지 않았으므로 시간도, 공간도 존재하지 않았다. 따라서 이러한 세계가 어떤 성질이었는지는 오늘날의 지식으로는 이해할 수 없다. 이와 같은 미지의 세계가 약 137억 년 전 어느 순간 거대한 폭발을 일으켜 지금의 우주가 탄생하였고 이를 빅뱅이라고 부른다. 우주의 탄생으로 물질이 생성되었고, 오늘날까지 우주는 계속 팽창하고 있는 것이다.(고등학교 과학·금성출판사)

또한 허블 법칙이 발견되면서 허블상수를 정확히 결정하면 우주의 끝에 있는 은하까지의 거리도 알아낼 수 있게 되었다. 이때 우주의 끝에 있는 은하까지의 거리가 바로 우주의 크기가 된다. 은하의 후퇴 속도가 광속과 같다고 가정하고 허블법칙으로 거리를 구하면 그때의 거리를 반지름으로 하는 구면이 우리에게는 우주의 지평선이 된다. 일반적으로 말하는 우주의 끝은 허블 법칙에서 얻은 이 우주의 지평선을 의미하여, 현재 그 거리는 약 137년억 광년으로 알려져 있다. 즉, 우주는 반지름이 약 137억 광년인 거대한 공간인 것이다.

우리 반 발표대장에게는 137억 광년이라는 수가 무한하게 보였을 것이요, 우리반 만물박사에게는 놀랍고 멋진 신세계의 우주와 이제 막 만났을 터! 오늘 밤엔 꼭 우리 반 똑똑이들을 위한 멋진 우주이야기 하나를 준비해야 겠다.