이번 글에서는 제임스 웹 우주망원경(JWST)이 던진 새로운 우주론적 질문에 대해 알아보겠습니다.
제임스 웹 우주망원경의 혁신과 첫 성과
2021년 12월, 전 세계가 주목하는 가운데 제임스 웹 우주망원경(JWST)이 우주로 발사되었습니다. 허블 우주망원경의 뒤를 잇는 차세대 관측 장비로, JWST는 이전에 볼 수 없었던 우주의 신비를 밝힐 수 있을 거라는 기대를 한 몸에 받았죠.
JWST는 적외선 영역에서 우주를 관찰할 수 있어서, 먼 과거 초기 우주와 은하 형성 과정, 별과 행성 탄생 등 다양한 천체 현상을 정밀하게 분석할 수 있습니다. 발사 이후 공개된 첫 이미지들은 놀라움을 넘어 경이로움 그 자체였고, 전례 없는 해상도로 먼 우주의 모습을 생생하게 담아냈습니다.
하지만 단순히 멋진 이미지뿐 아니라, JWST가 제공한 데이터는 기존 우주론의 여러 가정을 뒤흔들 만큼 충격적인 발견을 속속 내놓고 있습니다. 이에 따라 과학계는 지금까지 우리가 알던 우주와 그 기원에 대해 다시 생각하게 되었습니다.
우주의 나이와 팽창 속도, 왜 중요한 걸까?
우주가 얼마나 오래되었는지, 또 지금 얼마나 빠르게 커지고 있는지는 천문학에서 아주 중요한 주제입니다. 쉽게 말해, “우주는 몇 살일까?”, “우주는 지금 얼마나 빨리 커지고 있을까?”라는 질문이지요.
지금까지 과학자들은 우주가 약 138억 살쯤 되었다고 말해왔습니다. 그리고 팽창 속도는 허블 상수라는 값으로 표현하는데, 대략 초속 70km/Mpc 정도라고 알려져 있었습니다. 여기서 Mpc는 아주 먼 거리를 나타내는 단위입니다. 그런데 문제는 최근에 새로 나온 관측 결과들이 이 값과 잘 맞지 않는다는 겁니다.
허블 망원경이나 초신성 관측으로 얻은 값과, 우주 배경복사를 통해 얻은 값이 서로 차이가 납니다. 이런 차이를 과학자들은 ‘허블 긴장이라고 부릅니다. 단순한 측정 실수라면 괜찮겠지만, 계속 차이가 난다면 “우주에 대한 우리가 가진 이론이 뭔가 잘못된 건 아닐까?”라는 의문으로 이어지게 됩니다.
JWST가 던진 새로운 수수께끼
최근에는 제임스 웹 우주망원경(JWST)이 큰 역할을 하고 있습니다. JWST는 아주 먼 곳, 즉 우주가 막 태어난 초기 모습을 관찰할 수 있는 강력한 도구인데요. 이 망원경이 발견한 은하들 중 일부는 기존 이론으로는 설명하기 힘든 것들입니다.
예를 들어, 우주가 태어난 지 얼마 되지 않은 시기에 이미 거대한 은하들이 존재하는 모습이 보였습니다. 원래 이론대로라면 그렇게 빨리 커다란 은하가 생기기는 어렵습니다. 그런데 실제 관측에서는 빅뱅 후 수억 년도 안 되어 거대한 은하가 나타난 겁니다.
이런 결과는 우리가 믿어온 ΛCDM(람다 콜드 다크 매터) 모델이라는 대표적 우주 이론에 의문을 던집니다. 즉, 암흑물질과 암흑에너지로 설명해온 기존 틀이 완벽하지 않을 수도 있다는 거죠.
앞으로의 전망과 새로운 가설들
그렇다면 과학자들은 어떻게 하고 있을까요? 지금은 여러 가지 새로운 가설을 세우고 있습니다. 예를 들면,
- 우주가 여러 개일 수도 있다는 다중우주 가설
- 시간이 흐르면서 물리 법칙 자체가 변할 수 있다는 아이디어
- 암흑에너지가 단순히 일정하지 않고, 시간이 지나며 세기가 달라질 수 있다는 가설
이런 다양한 시도들이 나오고 있습니다. 물론 아직은 확실히 밝혀진 건 없습니다. 하지만 JWST가 앞으로도 계속 새로운 데이터를 보내줄 예정이니, 몇 년 후에는 지금보다 훨씬 정확한 답을 얻을 수 있을 거라 기대됩니다.
또 하나 흥미로운 점은, JWST가 우주 초기 연구뿐만 아니라 태양계 밖 행성들의 대기도 살펴볼 수 있다는 겁니다. 만약 대기 성분 속에서 생명체가 살 수 있는 조건을 발견한다면, 우주 생명체 연구에도 큰 진전이 생길 수 있겠죠.
제임스 웹 우주망원경이 촉발한 새로운 우주론적 질문들은 단순한 과학적 호기심을 넘어서, 인류가 우주와 자신들의 존재에 대해 다시 한번 깊이 사유하게 만드는 계기가 되었습니다.
우주의 신비가 조금씩 풀리는 만큼, 그 안에서 우리가 얼마나 작은 존재인지 깨닫게 되는 동시에, 더 넓은 우주를 향한 탐험의 의지는 더욱 강해지고 있습니다.
앞으로 JWST가 선사할 놀라운 발견들을 기대하며, 우리는 우주의 비밀을 하나씩 알아가는 여정에 함께하고 있습니다.