빅뱅이론, 정상우주론, 우주의 탄생과 멸망-(2)

 

 우주의 멸망에 관한 시나리오 두 번째는 빅크런치(Big Crunch, 대붕괴)이론인데, 빅뱅 이론에서 주장하는 대폭발과 반대로 멀리 퍼진 은하와 블랙홀 등 온 우주가 어딘가의 한 점으로 모이면서 우주가 종말이 온다는 가설이다. 즉, 블랙홀은 서로 합쳐져 거대한 블랙홀이 되고 우주의 모든 것들이 그 블랙홀로 빨려 들어가서 우주는 소멸한다는 이론이다. 우주가 팽창하면서 우주의 물질이 많아지면 이 물질들에 존재하는 중력은 서로를 끌어당기고 있어서 팽창 속도를 제어하고 있으며, 이러한 중력이 점점 커지게 되면 우주는 팽창이 아닌 수축을 하게 된다는 것이다. 우주는 빅뱅 이후 끊임없이 팽창하고 있으며 우주의 온도는 빅뱅 직후 더 낮아졌고 지금의 우주는 더 빠른 속도로 팽창하고 있으며 입자들이 얼어붙는 절대영도에 가까워지고 있어서 일부 천문학자들은 오히려 우주가 수축을 할 수도 있다는 가능성도 제시하고 있다. 빅뱅 이후 진행되었던 것들이 다시 이전으로 되감겨 돌아가게 된다. 우주의 공간이 매우 작아지면서 우주의 온도는 다시 올라가고 은하와 별은 다시 가까워진다. 밀도가 작아지면 온도상승이 일어나고 중력에너지 또한 열에너지로 바뀌어 우주는 매우 뜨거운 초고온 상태가 되어서 행성의 생명체가 모두 사라진다. 행성은 빙하와 얼음이 모두 녹고 점점 뜨거워져 생명체가 살 수 없는 상태가 되며 태양과 같이 표면이 매우 밝게 빛나게 된다. 암흑에너지의 근원이 존재하는지 여부와 존재한다고 가정했을 때 얼마만큼 강력한지, 우주의 팽창이 유지될 만큼 강한지 여부와 우주에서 수축이 일어날 정도의 질량이 충분히 있는지에 따라 빅크런치가 가능한지가 달려 있다.

세 번째 이론으로는 빅립(Big Rip, 대열구) 이론에 근거한 시나리오이다. rip이라는 뜻은 째다, 찢는다는 의미로 거대한 균열, 산산조각 등의 의미가 된다. 빅립 이론은 어떤 특성을 갖고 있는지 알 수 없는 암흑에너지의 양이 우주공간에 가속팽창 되며 척력(밀어내는 중력)이 은하 사이의 인력(중력)보다 더 강해지고 이러한 현상이 장기간 계속되면 언젠가는 잡아당기는 힘을 넘어서서 은하와 별, 우주의 모든 것들이 순식간에 균열해 버릴 것이라고 이야기하고 있다. 빅립에 의해 핵자, 원자핵까지 분해되어 버리고 암흑에너지의 양은 무한대로 발산되며 우주의 밀도가 0이 되며 우주의 종말이 온다. 암흑에너지는 ‘아담 리스(Adam Riess)’를 비롯한 과학자들이 1998년에 최초로 내놓은 가설이다. 우주를 구성하는 물질 들 가운데, 별이나 행성, 그리고 가스 등은 4%에 불과하며, 우주의 나머지가 23%의 암흑물질과 73%의 암흑에너지로 이루어져 있어서 측정이 되지 않고 있다는 것이 가설의 핵심이다.

암흑물질은 중력을 통해 우주에 존재하고 있다는 것을 유추하고 있으나, 그 외 다른 수단으로는 전혀 관측되고 있지 않은 미스테리한 물질이다. 아직 명확하게 그 정체가 밝혀지지 않아 언제 어디서부터 존재하게 되었는지도 알 수 없으나, 확실한건 우리가 알지 못하는 무엇인가가 존재한다는 것이다. 우리가 기존에 이미 알고 있던 물질들이 새롭게 작용한 결과물 일 수도, 아니면 완전히 새로운 물질일 수도 있다. 

암흑에너지는 중력의 반대인 밀어내는 힘을 가진 우주의 팽창을 가속화 하는것으로 여겨지는 물질이다. Dark는 '어둡다'의 의미가 아니라 '모른다'라는 의미로, 우주 전체로 펴져 있는 고유 에너지 일 수도, 우주 공간의 근본 속성일 것이라고 추측하고 있다. 많은 과학자들은 다양한 암흑에너지 모델을 만들고 있지만, 아직까지도 암흑에너지의 기원이나 명확한 정체가 밝혀지지는 않았다. 오늘날 우주의 가속 팽창 뿐 아니라 빅뱅에 의한 우주탄생 직후 일어난 급격한 팽창의 원인으로서도 암흑에너지가 지목을 받고 있다.

일부 물리학자나 천문학자들은 빅뱅 직후의 현상과의 유사성을 바탕으로 과거에 우주에서 빅립이 일어나고 그로 인해 우주가 탄생했을 수 있다는 가설을 내놓았다. 약 220억년 후에는 은하군이 중력의 굴레에서 풀려나게 되고 그 때부터 물질의 해체가 급속도로 이루어져 종말이 올 수 있다는 것이다. 은하군에서 분리된 은하가 암흑에너지에 의해 해체가 되면 좀 더 종말의 시기가 빨라지게 된다.

빅립 이론이 발표되기 이전까지는 빅크런치가 대세였으며, 빅립이론은 빅뱅 현상과 반대 개념의 이론으로 볼 수 있다.

천체물리학자 케이티 맥의 저서 '우주는 계속되지 않는다.(2020)' 라는 책에서는 우주 멸망 시나리오로 지금껏 제시했던 박프리즈, 빅크런치, 빅립 3가지가 아닌 5가지를 제시했다. 엔트로피가 끝없이 상승해 에너지가 뭉치지 못하고 흩어져버리는 ‘열 죽음’부터, 어떤 작용도 거부하는 수상한 암흑에너지의 성질로 인해 결국 우주 공간을 이루는 망이 갈기갈기 찢기는 ‘빅립’, ‘진짜’ 진공 상태로 인해 빛보다 빠른 우주의 종말론 ‘진공 붕괴’, 우주들이 서로 당구공처럼 부딪치다 멸망하며 반복 또 반복되는 ‘바운스’, 우주가 쪼그라들어 모든 게 소멸하는 ‘빅 크런치’가 그것이다. 

우주는 영원불변하지도 않을 것이며, 그 시작이 있으면 끝도 있을 것이다. 언젠간 우주도 종말을 맞이할 것이고 인류와 모든것을이 사라지는 날이 오게 될지도 모른다. 여러 가설들 속에서도 우주의 끝은 아무도 정확히 예측하기는 어렵다. 이는 아직까지 우리가 이해하지 못하는 요소들(암흑물질, 암흑에너지)이 존재하고 있는 이유이다. 과학문명이 발달했음에도 불구하고 우주의 96%가 무엇으로 구성되어 있는지 전혀 모르고 있다는 사실이다.