■ 우리 우주 너머 또 다른 우주가 존재한다.

■ 우리 우주 너머 또 다른 우주가 존재한다.

■ 다중 우주론, 다른 우주와 충돌 흔적 발견

미국 매사추세츠 공과대학(MIT) 물리학과 맥스 테그마크 교수, 영국 런던 유니버시티 칼리지(UCL) 천체물리학과 히라냐 페이리스 교수, 영국 케임브리지 대학 데니스 시아마 교수 등이 다중 우주 가설을 주장하는 대표적인 학자들이다.

영국과 캐나다 과학자들이 최근 우주 배경 복사(태초의 빛)를 분석해 우주끼리 부닥친 흔적을 찾았다. 연구팀은 우주 배경 복사 지도상에 온도 분포가 달라진 원형 자국 두 곳을 발견했다는 것이다.

우주 배경 복사(CMB: Cosmic Microwave Background)는 빅뱅 직후 우주 전체에 퍼졌던 태초의 빛을 말한다. 그 빛은 점차 온도가 낮아지고 파장이 길어져 이제는 지구에서 전파 형태로 관측된다. 1964년 미국의 로버트 윌슨 등이 발견해 노벨 물리학상을 받았다. 그 전파가 우주 모든 곳에서 날아와 마치 우주의 배경과 같다고 해서 ‘배경 복사’라는 말이 붙었다.

최근 들어 영국 런던 유니버시티 칼리지(UCL) 천체물리학과 히라냐 페이리스 교수와 캐나다 페리미터 이론 물리학 연구소(PITP) 매튜 존슨 박사 연구팀이 우리 우주가 다른 우주와 충돌한 자국으로 보이는 흔적을 찾았다고 발표했다. 그들은 또 충돌 흔적을 효과적으로 찾는 컴퓨터 프로그램도 개발했다고 주장해 다중 우주에 대한 관심을 다시 촉발시키고 있다. 연구 결과는 미국 학술지 피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters) 2011.09월 최근호에 발표됐다.

■ 태초의 빛을 7년간 관측, 우주 충돌 흔적 발견

연구팀은 우주 빅뱅(Big Bang·대폭발) 때 처음 발생한 태초의 빛인 ‘우주 배경 복사(CMB)를 7년간 관측한 자료를 활용해 컴퓨터로 우주끼리 충돌한 흔적을 찾았다. 사람끼리 부딪칠 때 멍이 들 듯 우주끼리 충돌할 때도 우주 배경 복사에 영향을 미치고, 그 흔적이 남아있을 것이라는 것이 이들의 착안점이었다.

페이리스 교수팀은 우주 배경 복사 지도상에 온도 분포가 달라진 원형 자국 두 곳을 발견했다. 연구팀은 앞으로 유럽 우주국(ESA)의 CMB(우주 배경 복사) 관측용 플랑크 위성이 보내오는 자료를 더 연구해 보면 이번 발견이 맞는지 틀리는지 확인할 수 있을 것이라고 말했다.

다중 우주론은 거품 형태의 우주가 수없이 많고, 서로 연이어 붙어 있다는 이론이다. 우리 우주도 하나의 거품 형태로 존재한다고 본다. 각각의 우주는 다르지만 기본적으로는 우리 우주가 하나의 샘플로 보일 만큼 각각의 우주는 서로 비슷할 것으로 예측한다.

각각의 우주는 따로 분리되어 있기는 하지만 물리 법칙은 서로 비슷하다고 가정한다. 현재 우리 우주는 급속도로 팽창하고 있다. 빅뱅이 일어난 약 137억 년 전 우리 우주가 그렇듯 여러 다른 우주도 팽창하다가 그중 어떤 우주가 우리 우주와 충돌했을 것으로 과학자들은 예측하고 있다. 페이리스 교수팀이 찾은 흔적도 그것이다.

■ 우리 우주는 수많은 우주 중  한 개의 우주일 뿐

다중 우주론은 우리 우주가 수많은 우주 중 ‘변방의 한 개 우주’일 뿐이라는 것이다. 우주론 전문가인 경희대 물리학과 남순건 교수는 “다중 우주론은 코페르니쿠스의 지동설이 세계관을 바꾸어 놓았듯이 인류가 더 큰 세계관을 가질 수 있는 첫걸음”이라고 평가했다.

우리 우주는 420억 광년(光年·light year)까지밖에 관측할 수 없다. 허블 등 아무리 좋은 천체 망원경을 동원해도 그렇다. 그 관측 한계선인 우주의 지평선 너머에 또 다른 우주가 있을까? 일부 과학자들은 그 경계 너머에 우리 우주와는 또 다른 우주가 밤하늘 별처럼 셀 수 없을 정도로 존재한다는 다중 우주 가설을 내놓고 있다. 우리 우주를 거대한 거품에 비교하면 그런 거품이 수도 없이 많다는 것이다.

현재의 우주관으로는 우리 우주가 단 한 개 존재하며, 관측 가능한 거리는 420억 광년이다. 그 나머지는 텅 빈 공간이다. 하지만, 다중 우주(多重宇宙·multiverse)론은 우리 우주 외에 수많은 우주가 존재한다 것이다.