허블은 무엇을 발견했을까? 우주를 단숨에 넓힌 천문학자

에드윈 허블(1889–1953)은 우주에 대한 우리의 그림을 바꾼 두 가지 발견을 했습니다. 첫째, 1924년 일정한 리듬으로 밝기가 변하는 별을 이용해 안드로메다 같은 소용돌이 모양 '성운'이 우리은하 안의 구름이 아니라 멀리 떨어진 별개의 은하라는 것을 보여 주었습니다. 둘째, 1929년 은하가 멀리 있을수록 더 빠르게 우리에게서 멀어진다는 사실을 찾아냈고, 이는 우주가 팽창하고 있다는 뜻입니다. 불과 몇 년 사이에 인류가 아는 우주는 은하 하나에서 셀 수 없이 많은 은하로, 멈춰 있는 우주에서 커져 가는 우주로 바뀌었습니다.

법 대신 별을 고른 사람

허블은 1889년 미국 미주리주 마시필드에서 태어났습니다. 운동도 잘하던 학생이었고, 시카고 대학교를 졸업한 뒤 로즈 장학생으로 옥스퍼드에서 법학을 공부했습니다. 그러나 법조인의 길 대신 천문학으로 돌아와 1921년 여키스 천문대에서 박사 학위를 받았습니다. 제1차 세계대전 때는 미 육군에서 소령까지 올랐지만 그의 부대는 실제 전투에 나가지 않았습니다.

윌슨산 천문대와 거대한 망원경

1919년 그는 캘리포니아의 윌슨산 천문대에 들어가 평생 그곳에서 일했습니다. 그곳에는 당시 세계에서 가장 강력한 100인치 후커 망원경이 있었습니다. 알맞은 도구가 알맞은 때에 있었던 셈입니다.

우주는 얼마나 클까

1920년대 초 천문학자들은 망원경에 보이는 흐릿한 소용돌이가 무엇인지 두고 다퉜습니다. 우리은하 안의 가스 구름일까, 아니면 멀리 떨어진 '섬 우주', 곧 별개의 은하일까. 거리를 제대로 잴 방법이 없었습니다.

깜빡이는 별로 거리를 재다

열쇠는 '세페이드 변광성'이었습니다. 일정한 리듬으로 밝아졌다 어두워지는 별인데, 그 주기의 길이로 별의 진짜 밝기를 알 수 있습니다. 진짜 밝기와 겉보기 밝기를 비교하면, 멀리 있는 자동차 전조등이 더 어둡게 보이는 것과 같은 원리로 거리를 계산할 수 있습니다. 허블은 안드로메다 등 소용돌이 성운에서 세페이드를 찾아냈고, 그 거리가 우리은하 안에 있기에는 너무 멀다는 것을 보여 주었습니다. 그것들은 독립된 은하였습니다. 이 결과는 1924년 11월 『뉴욕 타임스』에 보도되었습니다.

은하를 분류하다

허블은 이어서 은하를 모양에 따라 타원 은하, 나선 은하, 막대 나선 은하로 나누는 분류법을 만들었습니다. 흔히 소리굽쇠 모양 그림으로 그려지는 '허블 분류'는 지금도 가장 널리 쓰이는 은하 분류법입니다.

1929년, 은하들이 멀어지고 있다

천문학자 슬라이퍼는 많은 은하의 빛이 붉은 쪽으로 치우친 것, 즉 멀어지고 있다는 것을 이미 측정했습니다. 허블은 그 속도와 자신이 잰 거리를 묶어, 멀리 있는 은하일수록 빨리 멀어진다는 규칙을 찾아냈습니다. 이 관계는 지금 '허블–르메트르 법칙'이라 부릅니다. 벨기에의 물리학자이자 신부인 조르주 르메트르가 2년 앞서 같은 관계를 제안했기 때문입니다. 우주가 팽창한다면 시간을 거꾸로 돌렸을 때 뜨겁고 빽빽한 시작, 곧 빅뱅에 이르게 됩니다. 허블이 처음 낸 팽창 속도 값은 거리 보정 오류 때문에 오늘날 값보다 훨씬 컸지만 발견 자체는 흔들리지 않았습니다.

노벨상은 없어도

당시 천문학은 노벨 물리학상 대상으로 여겨지지 않았고, 허블은 이를 바꾸려 애썼지만 변화는 그가 1953년 세상을 떠난 뒤에야 이루어졌습니다. 지금 그의 이름은 그가 볼 수 없었던 먼 은하를 찍어 보내는 허블 우주 망원경에 남아 있습니다.

허블로 배우는 우리말 표현

표현	뜻	예문
시야가 넓어지다	보는 눈이 넓어지다	외국어를 배우며 시야가 넓어졌다.
우물 안 개구리	좁은 세상만 아는 사람	우물 안 개구리가 되지 말자.
뛰는 놈 위에 나는 놈 있다	잘하는 사람 위에 더 잘하는 사람이 있다	뛰는 놈 위에 나는 놈 있다더니.
상식을 뒤엎다	기존 생각을 완전히 바꾸다	그의 발견은 상식을 뒤엎었다.
눈이 번쩍 뜨이다	갑자기 깨닫거나 놀라다	그 설명에 눈이 번쩍 뜨였다.

연습 과제: 외국어를 배우며 '시야가 넓어진' 순간을 "우물 안 개구리", "눈이 번쩍 뜨이다"를 넣어 세 문장으로 써 보세요.