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빅뱅의 시작과 블랙홀의 충돌,
우주여행의 역사와 외계인의 존재까지
지구 밖에 펼쳐진 아름답고 경이로운 세상을 만나다

때때로 우주나 은하계, 블랙홀 같은 말들은 우리의 일상과는 상관없는, SF 세상을 꿈꾸는 어린이들이나 특정 직업군의 사람들을 위한 것처럼 여겨지고는 한다. 하지만 우리가 눈치 채지 못한 사이 우주 시대는 성큼성큼 다가오고 있다. 스페이스X의 수장 일론 머스크는 2026년까지 화성에 인간을 보낼 것이라 선언했고, 더 넓고 깊은 우주를 관측하도록 도와줄 차세대 우주망원경이 발사를 기다리고 있으며, 지구의 55개 언어로 녹음된 인사말이 담긴 우주선이 태양계를 벗어나 미지의 공간을 항해하는 중이다. 이는 곧 밤하늘 너머의 신비로운 세계가 미래 인류가 나아갈 길이며 이미 많은 사람들이 그 길을 걷고 있음을 의미한다.
매혹적이면서도 단순한 10가지 이야기로 구성된 이 책은 우주에 관한 기본적인 지식들을 쉽게 이해하고자 하는 모든 이들을 위한 것이다. 우주에 호기심을 가지고 있는 사람이라면 누구나 이 책에서 간결하고 유쾌한 해답을 찾을 수 있으리라 믿는다.

별들의 바다로 떠나는 짧고 강렬한 지식의 항해!
우주 시대를 살아갈 당신에게 필요한 천문학 이야기
‘우주’, ‘천문학’, 혹은 ‘천체물리학’은 우리의 일상과 상관없는 딴 세상 이야기처럼 느껴질 수도 있지만, 우주를 향해 질문을 던지고 그 답을 찾기 위해 노력하는 것은 우리 지구인들의 삶을 생각보다 훨씬 풍요롭게 해준다. 만약 과거의 사람들이 모든 것을 다 알고 있다고 생각하며 우주를 이해하기를 그만두었다면 오늘날 우리는 그야말로 우물 안 개구리에 지나지 않았을 것이다.
하지만 인류는 그러지 않았다. 끊임없이 밤하늘을 올려다보며 별의 움직임을 관찰한 사람들이 있었고, 그 움직임을 가능케 한 힘과 질서가 무엇인지 탐구한 사람들이 있었으며, 우주의 신비를 직접 밝혀내기 위해 우주선에 몸을 실은 사람들이 있었다. 그렇게 무수한 노력들이 쌓여온 결과 우주 시대는 어느새 우리의 일상 속으로 성큼 다가왔다.
그러나 평범한 지구인들이 단숨에 이해하기에 천체물리학의 세계는 광활한 우주만큼이나 넓고도 복잡하다. 과학과 조금 거리를 둔 채 살아온 이들이 전문 용어와 원리로 가득한 도서들을 선뜻 펼쳐보기란 쉽지 않은 일이다. 그런 점에서 우주의 이상하고 멋진 요소들을 간추려 소개하는 이 책은 꽤 특별하다. 매혹적이면서도 단순한 10가지 이야기로 구성하되 핵심적인 부분을 놓치지 않았다. 현시점에 가장 인정받는 이론을 설명하고 그 이론이 진화해온 배경과 그 속의 본질들까지 친절하게 풀이했다. 우주에 호기심을 가지고 있는 사람이라면 누구나 이 책에서 간결하고 유쾌한 해답을 찾을 수 있을 것이다.


‘캐롤라인 허셜 강연자 상’ 수상 저자의 첫 책!
천문학 연구의 최전선에서 전하는 우주의 과거와 현재, 그리고 미래
이 책의 저자인 베키 스메서스트 박사는 최근 영국 왕립천문학회에서 해마다 가장 촉망받는 여성 천문학자에게 수여하는 ‘캐롤라인 허셜 강연자 상’을 받았다. 연구뿐 아니라 강연 활동에도 매진하며 천문학의 발전과 대중화에 기여했음을 인정받은 것이다. 과학 커뮤니케이터로서 저자의 뛰어난 자질은 그녀의 글에서도 여실히 드러난다. 태양과 태양계의 형성 과정을 피자 도우를 반죽하는 모습에 빗대고, 우주가 팽창하는 원리를 실뜨기 놀이에 비유하는 등 쉽고 간단하게 천문학 원리를 알려주는 능력이 책 곳곳에서 빛을 발한다.
저자가 간추린 10가지 이야기들에는 중력부터 빅뱅 이론, 블랙홀, 암흑물질, 외계인, 우주탐사까지 많은 사람들이 궁금해하는 요소들을 빠짐없이 담겨 있다. 여기서 눈여겨봐야 할 점은 각각의 개념별로 장을 나누어 다루지 않고 개념들 사이의 관계에 초점을 맞추어 물 흐르듯이 서술했다는 것이다. 우주는 거대하지만 결국 하나의 공간이고, 그 안의 질서는 서로 긴밀하게 얽혀 영향을 주고받는다. 저자는 이 유기성을 놓치지 않았다. 때문에 책을 읽다 보면 자연스레 우주의 큰 그림을 그릴 수 있다.
저자는 이따금 우주를 연구하는 것에 대한 경이로움을 표하곤 한다. 우주에 관해 더 많이 알아내고 이해할 수 있는 것은 우리 지구인들이 가진 특권이나 마찬가지다. 바쁘고 빠르게 흘러가는 일상을 살아가다 잠시 멈춰 서서 밤하늘을 올려다보고 우리가 아직 모르는 것들에 대해 생각할 시간을 가져보자. 그 순간 여러분의 머릿속에 떠오른 작은 질문이 미처 몰랐던 우주의 비밀을 밝혀내는 실마리가 될지도 모른다. 이 책은 여러분이 그 미지의 세계로 나아갈 수 있도록 돕는 단단한 디딤돌이 되어줄 것이다.

들어가며 7

첫 번째 지식: 중력이 중요한 이유 13
두 번째 지식: 처음에는 아무것도 없었다 27
세 번째 지식: 간단하게 정리해보는 블랙홀의 역사 41
네 번째 지식: 보이지 않는다고 해서 존재하지 않는 건 아니다 57
다섯 번째 지식: 우리는 어디까지 갈 수 있을까? 71
여섯 번째 지식: 제2의 지구를 찾아서 87
일곱 번째 지식: 밤하늘은 왜 어두울까? 103
여덟 번째 지식: 아마도 외계인은 있을 것이다 115
아홉 번째 지식: ‘닭이 먼저냐, 달걀이 먼저냐’의 기원 131
열 번째 지식: 우리가 아는 것보다 모르는 것이 더 많다 147

감사의 말 162

과학자가 되는 것은 끊임없이 바뀌는 그림 퍼즐을 맞추는 것과 같다. 심지어 도안도 보지 않은 채 말이다. 오늘날 우리가 이해하는 과학의 그림들은 수십 년, 많게는 수세기에 걸쳐 수많은 사람들의 연구들이 쌓여서 만들어졌다. / 7쪽

끊임없이 회전운동을 했던 가스 구름의 흔적은 별이 된 후에도 남아 있다. 바로 회전 에너지다. 각운동량이라 불리는 이 에너지는 이전 세대의 별들에게서 전해져 내려오는 과거의 유훈과도 같다. 어쩌면 우주가 탄생한 후 가장 먼저 태어난, 첫 번째 세대 별들에게서부터 이어져온 것일지도 모른다. / 17~18쪽

인간의 두뇌로는 ‘아무것도 없는’ 상태를 제대로 이해할 수 없다. 그것이 무슨 뜻인지 생각하는 즉시 우리의 뇌는 뭔가 ‘있는’ 상태로 바뀌어버린다. 따라서 ‘빅뱅(대폭발) 이 발생하기 이전에는 아무것도 없었다’고 이야기하더라도 우리는 그 의미를 정확히 알기 어렵다. 빅뱅이라는 사건 없이는 ‘이전’이라는 개념도 없다. 시간이 빅뱅과 함께 생겨났기 때문이다. 빅뱅 이전에는 우주 자체가 없었다. 애초에 ‘존재하지 않는 곳’에 무언가가 있을 리가 없지 않은가! / 29쪽

은하들이 스스로 움직이는 것이 아니라 우주 자체가 팽창하고 있다. 여기서 중요한 것은 최초의 공간이 커지는 것이지 새로운 공간이 창조되는 게 아니라는 사실이다. 오늘날 우리는 138억 년 전에 빅뱅이 일어나며 만들어진 공간을 그대로 사용하고 있는 것이다. / 37쪽

블랙홀이 형성되면 빛으로 추적이 불가능하다. 그럼에도 우리가 블랙홀의 존재를 알 수 있는 이유는 블랙홀의 중력이 다른 천체에 영향을 미치기 때문이다. 이는 우리가 바람을 눈으로 볼 수는 없지만 흔들리는 나뭇가지나 펄럭이는 깃발처럼 바람이 주변에 미치는 영향은 볼 수 있는 것과 비슷하다. / 46~47쪽

빛과 상호작용하지 않는, 일반물질을 제외한 나머지 물질을 ‘암흑물질’이라고 부른다. 이 물질은 빛을 내지도, 반사하지도, 흡수하지도 않기 때문에 우리가 그것을 ‘볼’ 수 있는 방법이 없다. 외딴 곳에 홀로 있으면서 사건의 지평선 너머에 있는 빛을 낚아채 빨아들이는 블랙홀과 달리(이는 빛을 ‘흡수’하는 경우로 분류할 수 있다), 암흑물질은 우주 전역에 퍼져 있다. 심지어 태양계 안에도 암흑물질이 촘촘하게 깔려 있지만, 우리는 이 물질들과 상호작용할 수 없다. / 59~60쪽

인류는 달을 제외한 태양계의 다른 천체들에 보낸 탐사선들을 전부 합한 수만큼 많은 탐사선들을 화성 한 곳에 보냈다. 대략 지구의 절반 크기인 화성은 1년의 일수가 지구보다 두 배 많고, 하루는 약 24시간 30분 으로 지구와 비슷하다. 이걸 보면 지구인들이 화성을 그토록 궁금해하는 이유를 쉽게 예상할 수 있다. / 75쪽


외계행성이 처음 확인된 1995년 이전부터 천문학자들의 머릿속을 늘 맴돌던 의문점이 하나 있다. 바로 ‘지구와 가장 비슷한 행성은 어디일까?’라는 질문이다. 우리의 지구처럼 항성을 중심으로 회전하고 생명체를 품고 있는 행성이 드넓은 우주 어딘가에 존재하는지 알고 싶어하는 것은 천문학자들에게 숙명과도 같다. 그리고 최근 몇 년 사이 이 궁금증은 단순한 호기심을 넘어 반드시 풀어야 할 숙제 같은 것이 되어버렸다. / 90쪽

전체 우주에 있는 은하의 수를 대략 수조 개 정도라고 해보자. 여기에 은하마다 별이 약 1,000억 개씩 있기 때문에, 결과적으로 우주에는 최소 1,000해(10의 23제곱) 개의 별들이 존재하는 셈이다. 그러니까 우주에 있는 별의 개수만 100,000,000,000,000,000,000,000개인 것이다. / 127쪽

블랙홀이 먼저 형성된 후 이 ‘중력 흡입기’ 주변에 은하가 만들어진 것일까? 아니면 은하가 먼저 형성된 다음, 그 은하의 어떤 별이 초신성으로 변했다가 작은 블랙홀이 됐고, 그것이 조금씩 커지다 보니 은하에서 가장 무거운 천체가 되어버린 바람에 은하의 중심부까지 가게 된 것일까? / 133쪽

어린 시절 우리는 모두 천성적인 호기심을 가지고 있었다. 하지만 어른이 되면서 그 호기심을 잃어버린 것 같다. 바쁘고 빠르게 흘러가는 21세기를 살아가는 우리가 잠시 멈춰 서서 밤하늘을 올려다보고 우리가 아직 모르는 것들에 대해 생각할 시간을 갖는다면, 마음속에 숨어 있던 어린아이 같은 호기심이 다시 자라날지도 모른다. / 161쪽