preLoad Image preLoad Image
검색 바로가기
주메뉴 바로가기
주요 기사 바로가기
다른 기사, 광고영역 바로가기
중앙일보 사이트맵 바로가기

『 빅뱅스쿨 』


과학을 공부하다 보면 언제나 부닥치는 문제가 있다. 바로 ‘우주와 인간은 어떻게 탄생했을까?’하는 문제이다. 과학이 등장하기 훨씬 전부터 인류는 우주와 인간의 탄생에 대해 고민해 왔다. 수많은 창조 신화들은 옳은 것은 아니지만 이 고민에 대한 답이기는 하다. 현대 과학은 고대의 신화들과 다른 대답을 들려준다. 우주와 인간이 대폭발(빅뱅)과 진화를 통해 탄생했다고 말이다.

우주 시간 (130억~140억 년 전)

대폭발 우주론에 따르면 지금으로부터 130억~140억 년 전에 우주가 탄생했다. 물질·에너지·시간 그리고 공간이 이 대폭발을 통해 한꺼번에 만들어졌다. 시간과 공간도 대폭발과 함께 만들어졌기 때문에 대폭발 이전에 무엇이 있었는가, 또는 대폭발의 출발점이 어디인가 하는 문제도 과학적으로는 무의미하다. 초기의 우주는 수로 표현하기 힘들 만큼 뜨겁고 밀도가 매우 높았다. 그러나 우주 탄생 후 10억분의 1초가 지나자 우주는 수십 조도로 식었고 지름이 수백만 킬로미터까지 커졌다. 이것과 함께 쿼크와 글루온·광자·전자 같은 우주 최초의 물질들이 모습을 드러내기 시작했다.

대폭발 10억 분의 1초~3분 후

대폭발 직후 만들어진 쿼크와 글루온, 광자 그리고 전자는 세상의 모든 물질을 이루는 근본 입자다. 처음에는 대폭발의 여파로 우주가 너무 뜨거웠기 때문에 입자들은 서로 결합하지 않고 따로따로 떠돌아다녔다. 하지만 대폭발 100만분의 1초부터는 우주가 적당히 식어 쿼크들이 결합해 양성자와 중성자를 형성하기 시작했다. 이 양성자가 바로 세상에서 가장 단순한 원소인 수소의 원자핵이다.

대폭발 1초 후부터 양성자와 중성자들이 결합하기 시작해 헬륨·리튬·베릴륨 같은 가벼운 원소들을 이루기 시작했다. ‘대폭발 핵합성’이라고 불리는 이 과정은 대폭발 3분까지 계속 됐는데 이때 오늘날 우주에 존재하는 헬륨 원자핵의 98퍼센트가 만들어졌다.

대폭발 30만 년 후~5억 년 후

대폭발 30만 년 후에는 헬륨 원자핵들과 전자들이 만나 물질을 이루는 원자를 만들기 시작했다. 대폭발로 만들어진 우주 공간에 중력이 작용하자 원자들이 서로 모이게 된 것. 수소 원자와 헬륨 원자로 이루어진 기체 소용돌이 구름들이 형성됐고 최초의 은하가 만들어졌다. 은하 내의 물질들이 뭉쳐서는 최초의 별이 됐다. 별 내부에서는 수소 원자핵이 융합해 헬륨 원자핵을 형성했다. 이 과정에서 나오는 에너지가 열과 빛으로 바뀌어 별을 빛나게 만들었다. 이후 100억 년 동안 수많은 별들이 만들어졌다가 사라지기를 반복했고 결국 110억 년 전우리 은하가 만들어지게 된다.

110억~40억 년 전

우리 은하는 약 100억~110억 년 전에 만들어졌다. 약 45억 6000만 년전에 우리 은하의 거대한 나선팔 한구석에서 우리 태양계가 만들어졌다. 처음에는 기체와 먼지 덩어리가 모인 성운이었는데, 이것이 한데 뭉치고 회전하면서 원반모양으로 변했다. 이윽고 성운의 중심부에서는 핵융합 반응이 일어 나면서 뜨거운 별이 탄생했고 원반의 변두리에서는 행성들과 소행성들이 형성되기 시작했다. 이 행성들 중 하나인 지구에서 우리 인류가 진화한 것이다.

<사이언스북스 노의성 부장>

AD
온라인 구독신청 지면 구독신청

PHOTO & VIDEO

shpping&life