138억 년 전 빅뱅의 시공간까지 거슬러 여행할 수 있는 새로운 ‘대화형 우주지도’가 공개됐다. 이 지도는 관측 가능한 우주의 모든 범위를 놀라운 세밀함과 정확도로 제공한다.
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▲ 20만 개 은하 실제 위치와 실제 색상을 표시하는 대재용 우주지도. (출처: B. Menard & N. Shtarkman)
지도 공동 제작자인 브리스 메나르 존스홉킨스대 물리천문학과 교수는 “나는 자라면서 천문 사진과 별, 성운, 은하에서 많은 영감을 받았다. 이제는 사람들에게 영감을 줄 새로운 유형의 사진을 만들어야 할 때”라면서 “전 세계의 천체 물리학자들이 수년 동안 이 데이터를 분석해 수천 건의 과학 논문과 발견으로 이어졌다”고 말했다.
또 “이런 노력에도 불구하고 아무도 시간을 들여 아름답고 과학적으로 정확하며 일반 대중이 접근할 수 있는 우주지도를 이제껏 만들지 못했다. 여기서 우리 목표는 우주가 실제로 어떤 모습인지 모두에게 보여주는 것”이라고 강조했다.
이 지도는 천문학 역사상 가장 영향력 있는 조사 중 하나인 슬론 디지털 전천탐사(SDSS) 덕에 가능했다. 해당 조사는 뉴멕시주 아파치 포인트 천문대에 있는 구경 2.5m 망원경을 통해 밤하늘의 상당 부분을 포착하려는 야심 찬 노력으로, 8년간 이 망원경은 매일 밤 1억 2000만 화소 카메라를 한 번에 하늘의 1.5제곱도(보름달 면적의 약 8배)에 조준해 조금씩 다른 위치에서 우주의 넓은 시야를 포착했다.
메나르 교수와 존스홉킨스대 컴퓨터과학과 출신 학생인 니키타 슈타크만은 이 데이터를 사용해 20만 개의 은하를 포함하는 우주의 한 영역을 재현했다. 지도의 각 점은 수십억 개의 별과 행성이 있는 은하를 나타낸다. 우리은하인 은하수는 지도 맨 아래에 있는 점들 중 하나일 뿐이다.
불투명한 우주에서 투명한 우주로..
이 지도에서 주목할 만한 한 가지 측면은 부분적으로 우주의 팽창에 의해 생성된 선명한 색상이다. 우주가 팽창함에 따라 지구로 이동하는 빛의 파장은 전자기 스펙트럼의 더 붉은 영역으로 치우쳐진다. 광원이 멀수록 이 적색이동이 더 심해지는 것이다.
지도 맨 위에는 빅뱅 직후인 약 138억 년 전 우주가 팽창하고 전자가 양성자와 원자를 형성할 수 있을 만큼 충분히 냉각되면서 방출된 우주 최초의 빛이 있다. 자유 전자의 감소는 광자(빛알)가 운동하는 전자에 갇혀 차단되지 않고 자유롭게 이동할 수 있었음을 의미한다. 이 순간 우주는 불투명한 상태에서 투명한 상태로 바뀌었다.
이 지도의 반대편 끝에는 현재 존재하는 태양계와 지구를 포함한 은하수가 있다.
메나르 교수는 “이 지도에서 우리는 맨 아래에 있는 한 점에 불과하다. 내가 ‘우리’라고 말하는 것은 수십억 개의 별과 행성이 있는 은하수를 의미한다”고 설명했다.
그는 또 이 지도가 우주의 완전한 아름다움을 보여주는 것 외에도 우리에게 커다란 경외심을 불러일으키는 우주의 규모를 보여주기를 희망한다.
그는 “우리는 여기에 하나의 은하계, 저기에 하나의 은하계 또는 은하 그룹을 보여주는 천문학적 사진을 보는 데 익숙하다”면서도 “하지만 이 지도가 보여주는 것은 매우 다른 규모이다. 바닥에 있는 이 점에서 우리는 전체 우주에 걸쳐 은하 지도를 그릴 수 있으며, 그것은 과학의 힘을 말해준다”고 말했다.
이광식 과학 칼럼니스트 joand999@naver.com
