시골에 놀러 가서 보는 밤하늘의 별빛은 매우 아름다운데요. 밤하늘을 보다 이런 생각이 드신 적은 없으신가요.‘왜 밤하늘은 낮처럼 밝지 않을까?’밤하늘이 까만 이유는 □라고 합니다. □는 무엇일까요?

□는 바로 우주의 팽창입니다. 뉴턴은 우주를 무한하고 정적인 존재로 설명했습니다. 또한, 무수한 별들이 우주 공간에 고르게 퍼져 있어 서로 간의 중력이 평형을 이루고 있다고 설명했습니다. 하지만 뉴턴의 설명은 하나의 큰 역설에 부딪히게 됩니다. 바로 올베르스가 제기하여 ‘올베르스의 역설’이라고도 불리는 것인데요. 지구 밖에 있는 별들로부터 받는 빛의 합은 거리와 무관합니다. 하늘의 별빛은 1AU에 비해서 r배 멀리 있다면, 그 빛의 세기는 별의 빛의 1/r²정도에 불과합니다. 하지만 그 빛이 닿는 단면적은 r²배 증가하므로 결국은 별 표면과 같은 정도의 빛이 지구에 도달하게 됩니다. 우주에는 무한한 수의 별들이 있으므로 결국 지구에 닿는 빛의 크기는 무한해져 하늘은 늘 밝아야 한다는 결론이 나옵니다. 이에 올베르스는 우주 공간에는 별빛을 흡수하는 먼지가 많아 밤하늘이 깜깜하게 보인다고 주장했습니다. 하지만 이 주장 또한 완벽한 설명이 되지는 못했는데요. 이에 대해 양운기(서울대 물리천문학) 교수는 “모든 물질은 빛을 흡수하면 빛을 방출한다”라며 “만약 먼지가 있다면 빛을 흡수한 후 다시 방출해 결국 밤하늘은 빛나야 한다”라고 설명했습니다.

밤하늘이 까만 이유는 현대 우주론이 정립되고 나서야 완전히 밝혀졌습니다. 허블은 수십 개의 외부은하를 관측해 거리가 먼 은하일수록 적색편이가 더 크게 나타나는 것을 발견합니다. 도플러 효과에 따르면 빛이 멀어지고 있다면 빛의 파장이 길어져서 적색편이가 나타납니다. 즉 허블의 관측결과는 외부은하가 우리 은하로부터 멀어진다는 것을 의미합니다. 이에 현대에는 우주는 팽창하고 있는 동적인 존재라는 우주론이 정립됩니다. 결론적으로 밤하늘이 까만 이유는 우주팽창에 따라서 빛의 파장이 점점 길어져 우리 눈이 인식할 수 없는 적외선 영역으로 이동했기 때문입니다. 정말 우주는 알수록 신비한 공간인 것 같네요.