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도대체 우주는 왜 무서우면서도 흥미로울까?
공포를 테마로 꿰어낸
섬뜩하고 스릴 넘치는 천문학 이야기

2022년 9월 21일에 열린 제23회 세계지식포럼에서 로버트 주브린 화성학회 회장은 우주 대개척 시대에 진입했음을 선언했다. 그뿐만 아니라 올해 50년 만에 재개된 유인 달 탐사 아르테미스 프로젝트의 첫 로켓 발사 시도가 이루어지는가 하면, 국내 최초 달 탐사선 다누리호가 발사에 성공했고, 미국항공우주국(NASA)의 초고해상도 제임스 웹 망원경의 우주 관측이 성공적인 성과를 거두었다. 이번에 출간된 《무섭지만 재밌어서 밤새 읽는 천문학 이야기》는 이런 우주 시대를 맞이하여 한층 커진 대중적 관심과 열망을 스릴 넘치고 흥미로운 이야기를 통해 한껏 끌어올린다.

우주는 왜 무서우면서도 흥미로울까? 머나먼 옛날부터 인류는 갑자기 하늘에서 떨어지는 대유성(화구)이나 긴 꼬리가 달린 혜성, 엄청나게 밝은 초신성과 예기치 않게 한낮에 찾아오는 개기일식 등 우리 주변에서 벌어지는 알 수 없는 천체와 우주 현상을 겪으며 공포와 경이로움을 느껴왔다. 이 책은 우리 유전자(DNA)에 숨어 있는 ‘방어 본능’일지도 모를 ‘공포’를 테마로 우리가 속한 태양계부터 우리은하 바깥 은하 세계까지 광범위한 우주 현상에 대해 쉽고 재미있게 풀어낸다.
소행성과 혜성이 지구에 충돌한다면? 우주가 무서울 만큼 가속 팽창한다면? 감마선 폭발로 대멸종이 찾아온다면? 눈덩이 지구가 다시 찾아온다면? 외계인이 지구를 공격한다면? 팽창하는 태양이 지구를 집어삼킨다면? 등 스릴과 전율을 불러일으키는 이러한 물음들을 따라가다 보면 어느새 우주의 신비로움에 감탄하게 될 것이다. 또한 심도 있는 지식과 정보는 우주를 공부하는 학생과 우주를 좋아하는 사람들에게 한층 더 미래에 다가가는 기회를 선사할 것이다.

청소년 필독서 〈재밌어서 밤새 읽는(재밌밤)〉 시리즈와 함께하는 〈무섭지만 재밌어서 밤새 읽는(무섭밤)〉 시리즈는 계속 출간될 예정이다.

스릴과 전율을 따라가다 보면
과거에서 현재까지 우주 이야기의 핵심을 배운다

이 책은 총 3장으로 구성되어 있다.
1장에서는 위험한 태양계에 대한 섬뜩하면서도 주목할 만한 이야기들이 펼쳐진다. 소행성과 혜성의 충돌이 가져올 대멸종의 공포를 다루는가 하면, 더 이상 가상의 이야기가 아닌 인류가 버린 심각한 우주 쓰레기의 문제도 다룬다. 지구의 가장 가깝고도 중요한 천체인 태양에서 쏟아지는 방사선의 공포라든지, 태양에서 보내는 일상적인 위협의 이야기는 우리를 한껏 긴장시킨다.

2장에서는 항성과 은하 세계의 공포를 다루고 있다. 인간이 우주를 무서워하는 이유, 의문투성이인 섬뜩한 블랙홀 이야기, 지구 밖 생명체 이야기 등을 통해서 오랫동안 인류의 마음을 사로잡았던 우주에 대한 물음과 공포를 다룬다. 또한 한 번 일어나면 인류에게 치사량을 초과하는 감마선이 날아올 수 있다는 초신성 폭발에 관한 역사 속 이야기, 현재 46억 살인 태양이 불안정해지면 지구는 죽음의 행성이 될 수 있다는 이야기, 우주의 운명을 좌우하는 정체를 알 수 없는 무서운 존재 ‘암흑에너지’ 등은 우주의 과거와 언제 발생할지 모르는 우리의 섬뜩한 미래를 이야기한다.

3장에서는 지금까지 연구되고 진행되고 있는 우주론의 개념과 무서운 우주의 미래에 관한 예측이 담겨 있다. 우주는 원래 11차원의 존재이며 여러 차원이 마치 기다란 고무줄처럼 끈으로 이루어져 있어 그 차원이 접힌 끈이야말로 우주가 시작될 때 존재했다는 ‘초끈이론’, 무한한 공간의 확대를 의미하는 ‘우(宇)’와 무한한 시간을 나타내는 ‘주(宙)’의 개념, 지구 밖 생명체의 존재를 연구하는 우주생물학, 우리는 왜 천문학을 공부해야 하는가 등의 철학적 고민, 앞으로 예상되는 공포를 과감히 예측하는 우주의 미래연표 등은 흥미로운 우주 이야기에서 한발 더 나아가 과학적 지식과 철학적인 사고를 가능하게 한다.

이 외에 천문학 이론을 펴낸 천문학자들의 이야기는 물론 아르테미스 프로젝트, 일론 머스크의 스페이스 X 등 최근의 천문 이슈들, 〈인터스텔라〉〈너의 이름은〉과 같은 영화와 드라마, 구전설화까지 알차고 풍부한 천문학의 정보와 상식을 담아냈다.

모두의 과학, 과학계의 철학으로 불리는
천문학을 공부해야 하는 이유

‘천문학은 무슨 도움이 됩니까?’라는 질문을 받는다고 저자는 말한다. 천문학은 음악이나 산술, 기하와 함께 5천 년이 넘는 역사를 지닌 가장 오래된 학문 중 하나며, 별의 위치와 움직임을 아는 것은 문명의 발상과 함께 반드시 필요했다. 또한 우주 자체는 신앙이었으며, 인류는 별이 뜬 하늘을 바라보며 ‘나는 누구인가? 이곳은 어디인가?’라고 자문자답했다. 이렇듯 우주는 인류의 지적 호기심을 자극하는 대상이었고, 그래서 천문학이 ‘모두의 과학’ ‘과학계의 철학’으로 불리는 이유다. 최근에는 우주에 대한 관심이 사람들의 마음을 치유하고 개인의 행복을 실현하는 도구로 성장했다고 한다. 천문학이 과학을 넘어 점차 대중으로 다가오고 있다.

천문학은 커다란 틀에서 생각할 수 있는 시야를 제공해 준다. 저자는 우주를 이해하려고 하면 미래가 보이며, 천문학의 ‘우주 원리’ 속에서 ‘인간 원리’와 같은 원칙을 발견하고 인식함으로써 우리는 더 평화롭게 잘 살 수 있을 것이라고 말한다. 6,600만 년 전 대멸종을 견디며 살아온 인류에게 천문학은 천체와 우주, 지구를 이어줄 소통 수단이다. 천문학의 가치를 알려고 하면 천체와 우주가 공포로만 다가오는 게 아니라 친근하고 더할 나위 없이 소중한 존재로 다가올 것이다.

Part1 우리 주변의 우주가 주는 공포 - 위험한 태양계
운석은 매일 밤 쏟아지고 있다
소행성·혜성의 충돌이 가져올 대멸종의 공포
우주 쓰레기가 쏟아지는 날
태양에서 쏟아지는 방사선의 공포
슈퍼플레어가 다 태워 버리는 우주의 미래
태양에서 보내는 일상적인 위협
화성인이 지구를 공격했다?
온난화가 진행되는 지구의 공포-인류에게 미래는 있을까?
대빙하기 시대 눈덩이 지구는 다시 찾아올까?
하늘에 별이 보이지 않게 되는 공포
달이 떨어진다? 아니, 달은 계속 떨어지고 있다!
Part2 우주는 위험으로 가득 차 있다 - 항성과 은하 세계의 공포
도대체 우주는 왜 무서울까?
블랙홀에 접근하면?
언젠가 일어날 초신성 폭발
감마선 폭발로 발생한 대멸종
외계인은 지구를 공격할까?
팽창하는 태양이 지구를 집어삼킨다?
우주도 암흑세계? 암흑물질의 수수께끼
우주의 운명을 좌우하는 암흑에너지란?
Part3 밝지만은 않은 우주의 미래 - 우주론의 무시무시한 세계
안드로메다은하가 은하수에 충돌한다?
무서울 만큼 가속 팽창하는 우주
우주의 수명은 앞으로 몇 년?
11차원 우주와 멀티버스(다중 우주)는 하나가 아니다
우주의 크기조차 잘 모른다
우리의 고독은 언제까지 지속될까?
우주의 미래연표
끝마치며
감수의 글
참고 문헌 및 사진 출처

떨어지는 운석에 맞아 재수 없게 죽은 인류는 몇 명이나 될까? 몇 년에 한 번 아프리카나 남미 등에서 운석 때문에 사람이 사망했다는 뉴스가 날아들 때가 있다. 그러나 뉴스 출처의 신빙성을 확인하면 다 사실인지 알 수 없으며 현재까지 긴 인류의 역사를 통틀어 정말로 운석에 맞아 사망했다는 사람은 없다. (……) 전 세계에서 운석이 가장 많이 발견되는 장소는 어디일까? 바로 남극 대륙이다. 남극 대륙은 온통 하얀 빙설로 뒤덮여 있기 때문에 그 위에 돌이 발견된다면 운석일 가능성이 높다. 그래서 일본에서도 운석을 가장 많이 소유한 곳은 일본 국립과학박물관도 국립천문대도 아닌 남극기지를 운용하는 극지연구소(도쿄도 다치카와시)다. 한편 남극 대륙과 마찬가지로 초목이나 돌멩이가 없고 자잘한 모래로 뒤덮인 사막지대에서도 운석을 찾아서 주울 확률이 높다. _ 〈운석은 매일 밤 쏟아지고 있다〉 중에서

구글을 비롯해 여러 인터넷 관련 기업이 독자적으로 계획을 진행하고 있는데 그중에서도 특히 일론 머스크가 거느리는 미국의 스페이스 엑스사가 수많은 통신위성을 발사해 왔다. 스페이스 엑스사는 스타링크 프로젝트를 통해 총 1만 2천 대의 소형 통신위성을 팔콘9 로켓에 실어 쏘아 올릴 예정이다. (……) 이 계획은 이미 시작되었고 2019년 5월 24일에는 먼저 스타링크 위성 60대가 처음으로 출진했다. 이 스타링크 위성들은 2등성에서 8등성의 밝기로 하늘을 가로지른다. 밤하늘을 올려다 보면 수많은 인공위성에서 발산하는 빛으로 별하늘은 엉망이 될 것이다.
일반적으로 인공위성은 해가 지는 저녁이나 동이 틀 무렵의 밤하늘에서 태양광을 반사해 빛나며 비행기처럼 이동한다. 비행기는 날개가 점멸하지만 인공위성은 보통 점멸하지 않고 별똥별처럼 천천히 별하늘을 이동한다. 그 때문에 이대로 인공위성이 계속 늘어나면 천체 관측에 지장을 줄 뿐만 아니라 별하늘을 즐기는 문화와 권리까지도 빼앗길지 모른다. _ 〈하늘에 별이 보이지 않게 되는 공포〉 중에서

사람은 왜 우주를 무서워할까? 먼저 별을 바라볼 때 느끼는 공포에 대해 생각해 보자. 하늘에 가득한 별들을 보며 그 아름다움에 감동하는 사람이 있는 반면, 별이 뜬 하늘을 무섭게 느끼는 사람도 꽤 있는 모양이다. 하늘에서 별이 떨어지지 않을까 염려하는 사람이 있는가 하면 광대한 우주가 자신을 집어삼킬까 봐 무서워하는 사람도 있다. 천문학을 알면 적어도 그런 걱정은 없겠지만 인적이 없는 곳에서 홀로 밤하늘을 계속 바라볼 때 본능적으로 느끼는 어둠에 대한 공포는 완전히 사라지지 않을 것이다. 잘 생각해 보면 별이 뜬 하늘이 무서운 것이 아니라 지상의 어둠이 무서운 것이다. _ 〈도대체 우주는 왜 무서울까?〉 중에서

만약에 우리가 블랙홀에 다가간다면 어떤 일이 일어날까? 이는 지금까지도 많은 사람들이 상상의 날개를 펼치는 주제이기도 하다. (……) 블랙홀은 중력의 매우 강한 특이점이므로 그 주위에 접근하기만 해도 강력한 조석력을 받게 된다. 이 힘은 밀물과 썰물로 알 수 있듯이 우리의 몸을 강한 인력으로 잡아 늘이는 효과가 있다. 블랙홀에 접근함에 따라 우리의 몸은 계속해서 길게 늘어난다. 마지막에는 소립자 수준으로까지 분해되고 한 줄이 되어 블랙홀에 흡수된다. 단, 상대성이론을 통해 알다시피 블랙홀에 다가가면 강력한 중력 때문에 시간이 느리게 흘러 특이점까지 도달했을 때는 시간 개념조차 사라질 것이다. _〈블랙홀에 접근하면?〉 중에서

지구에서 38억 년 정도 전에 탄생했다고 생각되는 우리 생명체는 지구 역사상 몇 번이나 대멸종을 경험했다. (……) 아르헨티나의 어느 계곡 지층을 조사해 봤더니 4억 4,400만 년보다 더 오래된 지층에는 바다의 깊은 곳에 서식하는 생물의 화석과 얕은 곳에 사는 생물의 화석이 모두 발견된 반면, 대멸종 후 새로운 시대의 지층을 조사하자 깊은 바다에서 사는 생물의 화석만 발견됐다. 이는 대멸종의 원인으로 얕은 바다에 사는 생물만 그 영향을 받은 것을 의미한다. 심해에 도달하기까지 물에 흡수되는 방사선의 양에 차이가 있기 때문임을 고려한 것이다. 이는 태양에서 생긴 최강 슈퍼플레어일 수도 있지만, 태양계 근처에서 발생한 초신성 폭발이 방사선을 방출했을 가능성도 부정할 수 없다. _ 〈언젠가 일어날 초신성 폭발〉 중에서

태양은 지금 인간의 수명으로 환산하면 40대 중반 무렵이다. 사람이라면 한창 왕성하게 일할 시기다. 태양의 실제 나이는 46억 살로 인간을 비롯해 지상의 다른 생물과 비교해 보면 엄청 오래 사는 셈이다. 이론상으로는 태양이 약 100억 살까지 빛날 것이라고 예상한다. 하지만 계속 똑같은 밝기로 안정을 유지할 것이라는 확증은 없다.
태양이 약 50억 년 후 적색 거성이 될 무렵에는 그에 따라 불규칙한 변광을 반복해서 방사가 불안정한 항성이 된다. 그 무렵 거성이 된 태양이 강력한 에너지를 발산하면 지구의 표면 온도가 상승하고 태양 방사가 불안정한 탓에 지구는 생명체가 존재할 수 없는 상태의 행성이 될 것이다. 노후의 불안정한 태양의 경우 그 표면에서 폭발 현상도 자주 일어나 현재의 안정적인 환경은 옛이야기가 된다. 그렇게 되면 불안정한 태양 방사뿐만 아니라 지구상의 생명체에게 가장 위협적인 일이 일어난다. _ 〈팽창하는 태양이 지구를 집어삼킨다?〉 중에서

우주가 탄생한 138억 년을 1년으로 비유해 보자. 1월 1일이 빅뱅, 2월 14일 밸런타인데이에 우리은하가 탄생했으며, 8월 31일 46억 년 전에 지구가 탄생했다. 9월 하순에는 지구에 생명체가 탄생했다. 12월 28~30일 무렵에는 공룡이 걸어 다녔다. 12월 31일 오후 8시 무렵 유인원(오스트랄로피테쿠스)이 드디어 모습을 나타냈으며 그로부터 불과 4시간 만에 오늘 이때가 되었다. 그렇게 계산하면 우리가 90세까지 살더라도 0.2초 세상을 안 정도에 불과하다. _ 〈안드로메다은하가 은하수에 충돌한다?〉 중에서

우주가 지금보다 더 팽창하면 어떤 일이 일어날까? 지구에 사는 인류에게는 이 거대한 우주의 팽창이 우리 생활과 아무런 관계가 없는 것처럼 느껴진다. 계속 팽창하는 동안에는 확실히 지금의 상태를 유지하지만 먼 미래, 약 수천억 년 정도가 지나면 우주는 완전히 차갑게 식어서 에너지를 잃을 수 있다. 다시 말해 우주는 언젠가 종말을 맞이한다. 우주의 팽창 속도를 점점 빠르게 하는 것은 암흑에너지인데 앞에서 말했듯이 이 암흑에너지가 무엇인지 현대 과학으로는 전혀 밝혀내지 못했다. 결국은 앞으로도 암흑에너지의 양이 일정한지, 계속 증가할 것인지 또는 감소할 것인지조차 예상할 수 없다. 그래서 우주의 미래는 아직 상상의 세계지만 그것에 관해서는 여러 가지 가능성이 제기되고 있다. _ 〈우주의 수명은 앞으로 몇 년?〉 중에서

지금 우주는 매우 재미있는 시대를 맞이했다. 5천여 년 전에 시작된 하늘에서 보내온 편지를 해독하는 천문 분야에 수백 년에 한 번뿐인 적기가 찾아왔다. 빛이나 전파 등 오래전부터 전해져 오는 편지에 더해서 2015년에는 새롭게 하늘에서 보내온 중력파가 처음 검출되었다. 이로써 멀티메신저 천문학이 막을 열었다. 한편 지구 밖 생명체 탐사도 절정에 접어들었다. 하늘에서 보내온 편지만 50세기가 넘도록 해독해 온 인류가 드디어 하늘로 편지를 보내는 시대가 찾아오려고 한다.
‘우리는 누구인가? 우리는 어디로 가는가?’라는 질문에 대해 천문학은 하나의 해답을 끌어내려고 했다. 인류는 400년 전에 지구 중심의 우주에서 태양 중심의 우주라는 코페르니쿠스의 패러다임 전환을 경험했다. 우리는 가까운 미래에 또 하나의 커다란 패러다임 전환을 경험할 수 있다. 지적 생명체와의 소통도 더 이상 꿈같은 이야기가 아니다. 극단적으로 말한다면 그것은 마치 스타워즈와 같은 세계다.
(……) 우주는 예로부터 인류의 지적 호기심을 자극하는 대상이었다. 천문학이 ‘모두의 과학’ 또는 ‘과학계의 철학’으로 불리는 이유다. 최근에는 우주에 대한 관심이 사람들의 마음을 치유하고 미래에 대한 희망, 즉 개인의 행복 실현을 위한 도구(문화)로 성장했다. 천문은 학술로서 흥미로울 뿐만 아니라 문화로서도 앞으로 더욱더 개인의 행복 실현에 유용한 존재가 될 것이다. _ 〈우리의 고독은 언제까지 지속될까?〉 중에서

고대인에게 천문학은 소통 수단이 아니었을까? 말하자면 사람과 사람이 다시 만날 것을 약속할 때 계절과 시각·장소를 알 수 있게 도와주는 천문학은, 사람과 사람을 이어 주고 인간이 되도록 하는 데에 있어 중요한 수단이었을 것이다.
미래에 지적 생명체(외계인)와의 소통 수단도 그 천체를 찾아내는 ‘천문학’과 정보를 주고받기 위한 ‘수학=디지털 신호=IT 기술’, 또 서로 마음을 전하기 위한 음악이 될 수 있다.
그렇다면 과거와 미래를 연결하는 현재 사회에 사는 우리에게도 천문학ㆍ수학ㆍ음악은 인류 전체의 공통 교양으로서 자신과 타인 간의 문화적인 소통 수단으로 중요하다. 음악과 인터넷 문화처럼 별과 우주도 모든 현대인에게 친근하고 반드시 필요한 존재일지 모른다. _ 〈우리의 고독은 언제까지 지속될까?〉 중에서

우주를 많이 보고 오래 사색한 이라면, 인류가 이 우주에서 얼마나 아슬아슬하게 생존하고 있는가를 뼈저리게 느낄 것이다. 엄청난 행운과 수많은 우연의 중첩으로 우리가 지금 살고 있다고 생각한다. 그러나 우주는 우리가 생각하는 이상으로 폭력적인 장소다.
6,600만 년 전 지름 10킬로미터 소행성 하나가 멕시코 유카탄반도를 들이받는 바람에 그 기세등등하던 지상의 공룡들을 포함해 육상동물의 75퍼센트가 멸종의 운명을 피할 수 없었다. 그런 소행성이 5천만 년에 하나꼴로 지구에 충돌할 수 있다는 게 과학자들이 뽑아낸 계산서