광활한 우주는 우리가 미처 알지 못하는 신기한 현상들이 수없이 일어나고 있다. 지금 망원경으로 보고 있는 현상 중에는 빛이 수억광년 걸려 도달할 만큼 먼거리에서 일어난 것들도 많다. 이 말은 우리가 보고 있는 것이 이미 수억 년 전에 일어난 것이란 이야기 이기도 하다.
과학기술의 놀라운 발전에도 불구하고 우주에서 일어나는 현상은 대부분 과학자의 이론에 의한 추정일 뿐, 실험과 관찰로 검증된 것은 지극히 일부분에 불과하다. 상상할 수 없을 정도로 광활하고, 무구한 시간에 걸쳐있기 때문에 인간의 관찰과 실험으로 그 현상을 규명하기는 태평양에서 바늘을 찾는 것 만큼이나 어려운 일이다.
20세기가 낳은 불세출의 물리학자 아슈인타인이 완성한 상대성 이론은 그가 숨진지 반세기를 훌쩍 지났지만 지금도 실험과 관찰로 검증 중에 있으며, 많은 부분이 사실로 입증되고 있으나 오류로 밝혀져 수정되고 있는 것들도 많다.
미국의 과학전문 사이트인 라이브 사이언스는 관찰에 의해 검증됐거나 아직 검증되지는 않았지만 이론으로 존재하는 우주의 현상 가운데 가장 신기한 10가지를 선정했다. 이를 총 2부로 나누어 소개한다.
1. 공간에너지(Vacuum Energy)
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눈으로 보이는 것과 달리 퀀텀물리학에서는 텅빈 우주 공간에는 끊임없이 생성되고 소멸하는 작은 원자 입자들이 존재한다. 상대성 이론에 따르면 이 입자들은 공간이 서로 떨어지게 하는 반 중력의 에너지를 우주 공간에 부여한다. 이 힘이 바로 우주가 계속 팽창하게 하는 힘의 원천이라는 이야기 인데, 사실 팽창의 진짜 원인이 무엇인지는 아직 아무도 알지 못한다.
2. 퀘이사(Quasar)
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퀘이사는 매우 밝게 빛나는 물질로 ''준성(準星)''이라고도 한다. 밝게 빛나는 것은 블랙홀이 주변 물질을 집어 삼키면서 나오는 에너지 때문이며, 지구에서 관측할 수 있는 가장 먼 거리의 천체이다. 퀘이사는 초기 우주가 매우 혼돈스러웠음을 보여주는 증거이며 수백 개 은하들이 모인 것보다 더 많은 에너지를 방출한다. 중심에는 엄청난 규모의 블랙홀이 있는 것으로 추정된다.
3. 중성미자
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중성미자는 전기적으로 중성이다. 사실상 질량이 없는 기본 입자이다. 이 입자는 수 마일에 이르는 납덩어리를 아무런 방해도 받지 않고 통과할 수 있으며, 바로 이 순간에도 우리의 몸을 통과하고 있다. 이 유령같은 입자는 별의 생명이 끝나는 초신성이 폭발이나 건강한 별의 내부 연소 때 생겨난다. 중성미자의 존재를 확인하려면 땅속이나 바다 밑 또는 빙하 속에 검출기를 삼입해야 한다.
4. 은하의 동종포식(Galactic Cannibalism)
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마치 지구의 생명체처럼 우주의 은하는 서로 먹고 먹히면서 끊임없이 진화한다. 우리 은하에 이웃한 안드로메다 성운은 지금더 위성 가운데 하나를 삼키고 있는 중이다. 안드로메다 주변에는 10개 이상의 성운이 흩어져 있고 차례로 안드로메다의 먹이가 될 것이다. 사진은 은하의 충돌을 시뮬레이션한 것.
5. 중력파
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중력파는 우주시간의 왜곡을 가져오는 것으로 아인슈타인의 일반상대성 이론에서 예언됐다. 중력파는 빛의 속도로 움직이지만 매우 미세해서 과학자들은 거대한 우주의 사건들을 통해 그 존재를 간접적으로 확인할 뿐이다.
[BestNocut_R]예를들면 쌍성펄서의 공전주기는 매년 100만 분의 75초 정도 짧아지고 있는데 상대성이론은 이를 중력파에 의해 에너지가 방출되기 때문으로 간주한다. 아래 사진은 궤도를 도는 두개의 불랙홀에서 나오는 중력파를 3D로 형상화한 것이다.