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우주 이야기 365 - 점점 빛을 잃어가는 우주

 인간은 5분 후 자신의 미래도 알 수 없습니다. 하지만 인간이 가진 지성은 우주의 미래를 연구하게 만드는 힘이죠. 현재 우주는 점점 팽창하고 있습니다. 동시에 우주의 밀도는 낮아지고 있습니다. 논리적으로 생각해보면 미래의 우주는 지금보다 은하와 별의 밀도가 낮은 어두운 공간이 되고 말 것입니다. 


 최근 국제 천문학자팀은 은하를 추적 관측하는 대규모 연구인 Galaxy And Mass Assembly (GAMA) 프로젝트의 일부로 우리 주변의 20만 개의 은하를 관측했습니다. 물론 그렇다고는 해도 전체 은하 중 극히 일부만 관측한 것이지만, 이 연구를 통해서 우리가 생각했던 것과 같은 결론을 얻을 수 있었습니다.


 적외선에서 자외선 영역에 이르는 파장의 관측 결과는 우주가 시간이 지날 수록 조금씩 어두워지고 있다는 사실을 보여주고 있습니다. 한 단면을 기준으로 보면 우주는 20억 년전에 비해 절반에 불과한 에너지를 내놓고 있다고 합니다. 우주는 조금씩 느리게 죽어가는 것입니다.(The Universe is slowly dying)


(다양한 파장에서 관측한 은하들. This composite picture shows how a typical galaxy appears at different wavelengths in the GAMA survey. This huge project has measured the energy output of more than 200 000 galaxies and represents the most comprehensive assessment of the energy output of the nearby Universe. The results confirm that the energy produced in a section of the Universe today is only about half what it was two billion years ago and find that this fading is occurring across all wavelengths from the ultraviolet to the far infrared. Credit: ICRAR/GAMA and ESO)


(이번 연구에서 관측된 우주. The distribution of galaxies is seen as mapped by various Australia, US and European survey teams. In total we have mapped the locations of over 4 million galaxies that can be used to study the evolution of mass, energy and structure in the Universe over the past few billion years. Credit: ICRAR / GAMA.)


(GAMA 연구에서 본 은하. A galaxy from the GAMA survey was observed at 20 different wavelengths from the far ultraviolet to the far infrared. Credit: ICRAR / GAMA.) 


 은하가 생성된 초기에는 활발하게 새로운 별이 탄생하지만, 우리 은하처럼 나이를 먹은 은하에서는 새로운 별이 조금씩 생성됩니다. 그러면 밝은 별은 빠르게 생을 마감하고 나중에 가면 적색 왜성처럼 작고 어둡지만 오래된 별이 차지하는 비중이 커질 것입니다. 


 여기에 우주가 팽창함에 따라 밀도는 떨어지게 되겠죠. 그리고 성간 공간에 점차 수소와 헬륨 이외의 물질의 밀도가 올라가면 이는 별빛을 막는 먼지의 역할을 하게 됩니다.  


 우주의 팽창이 계속 진행되는 미래에는 은하와 별이 지구에서 멀어지고 결국 태양도 언젠가 죽게 됩니다. 남는 것은 어두운 우주죠. 그리고 결국에는 원자까지 암흑 에너지에 의해 분해되는 완전한 파괴인 빅립이 일어날 것으로 예측하는 과학자도 있습니다. 


 이번 연구는 지상과 우주의 가장 강력한 망원경을 이용해서 진행되었는데, 연구의 리더인 사이먼 드라이버(Simon Driver ICRAR, The University of Western Australia)에 의하면 우주가 점차 시간이 지나면서 어두워진다는 이론이 실제로 확인되었다고 합니다. 이들은 먼 우주를 관측해 과거의 우주를 재구성한 것이죠. 


 이런 미래는 쓸쓸하긴 하지만 우리 인간이 이걸 걱정할 이유는 없을 것 같습니다. 우주는 우리 인간보다는 엄청나게 오래 살아남기 때문이죠. 우리는 우주의 역사에 찰나를 살아가는 존재입니다. 


 참고 
'Galaxy And Mass Assembly (GAMA): Panchromatic Data Release (far-UV—far-IR) and the low-z energy budget' submitted to the Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Available at www.simondriver.org/mwavev02.pdf 

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