장면별 설명
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지구에서 빛을 쏩니다
초속 약 30만 km · 진공 속 빛은 1초에 약 30만 km를 갑니다. 지구 둘레를 약 일곱 바퀴 반 돌 수 있는 거리입니다.
이 여행은 지구에서 잰 거리 순서로 천체를 둘러보는 상상 실험입니다. 은하들이 실제로 이 직선 위에 놓여 있지는 않습니다. 먼저 우주의 팽창과 천체의 운동을 멈춘 모형으로 규모를 느껴 보고, 아래 실험에서 팽창의 차이를 살펴봅니다.
달을 지나는 데 1.3초
약 38만 5천 km · 달까지의 평균 거리를 빛은 약 1.3초에 건넙니다. 달에서 비춘 빛을 지금 보았다면, 그것은 약 1.3초 전의 빛입니다.
달의 궤도는 완전한 원이 아니므로 실제 거리는 달라집니다. 여기서는 NASA의 반올림한 평균 거리 38만 5천 km를 사용합니다. 38만 5천을 초당 299,792.458 km로 나누면 약 1.28초입니다.
태양까지의 거리만큼
1 AU · 약 1억 5천만 km · 태양과 지구 사이의 대표 거리인 1 AU를 빛은 약 8분 19초에 건넙니다. 빛은 빠르지만 태양계조차 순간에 가로지르지는 못합니다.
AU는 천문단위로, 149,597,870.7 km로 정의합니다. 지구와 태양의 실제 거리는 공전에 따라 변합니다. 이 화면은 1 AU라는 자를 보여 주며, 지구에서 태양을 통과해 바깥 은하로 간다는 실제 항로가 아닙니다.
빛이 1년을 달렸습니다
1광년 ≈ 9조 4,600억 km · 광년은 시간이 아니라 거리입니다. 빛이 1년 동안 가는 거리를 1광년이라고 합니다. 가장 가까운 다른 별까지도 아직 멀었습니다.
이 계산은 1년을 365.25일로 잡습니다. 299,792.458 km/s에 31,557,600초를 곱하면 약 9.4607조 km입니다. 우주를 이야기할 때 광년이라는 큰 자가 필요한 이유입니다.
프록시마 센타우리
약 4.24광년 · 프록시마 센타우리는 태양보다 작고 어두운 적색왜성입니다. 태양계 밖의 가장 가까운 별이지만 빛으로도 약 4.24년이 걸리는 거리입니다.
별과 별 사이에는 거대한 빈 공간이 있습니다. 가까운 별조차 광년 단위로 떨어져 있다는 사실과, 은하 하나가 수많은 별을 품는다는 사실을 함께 생각해 보세요. 이 그림의 별 크기와 간격은 같은 축척이 아닙니다.
우리은하를 돌아봅니다
원반 지름 약 10만 광년 · 태양계가 속한 우리은하의 별 원반은 지름이 약 10만 광년입니다. 빛이 원반 한쪽 끝에서 반대쪽 끝까지 건너는 데도 약 10만 년이 필요합니다.
우리은하의 원반과 그 바깥의 희박한 별무리·암흑물질 영역은 경계가 같지 않습니다. 여기서 말하는 약 10만 광년은 별 원반의 대표 크기입니다. 실제 우리은하를 바깥에서 찍은 사진은 없으므로 화면도 형태를 설명하는 그림입니다.
대마젤란은하
지구에서 약 16만 3천 광년 · 우리은하와 가까운 이웃인 대마젤란은하는 작은 은하입니다. 큰 나선은하처럼 매끈한 팔 대신 비대칭적인 별과 가스의 구조가 보입니다.
은하의 거리는 여러 관측 방법으로 재며 오차가 있습니다. 여기서는 ESO가 식쌍성 관측으로 발표한 약 16만 3천 광년을 사용합니다. 밝은 별과 가스 구름이 모여 있는 작은 은하도, 별 하나와는 전혀 다른 규모입니다.
안드로메다은하 · M31
지구에서 약 250만 광년 · 안드로메다는 우리은하에 가장 가까운 큰 은하입니다. 밝은 중심부와 넓게 펼쳐진 나선 구조를 가진 별들의 거대한 집입니다.
“가장 가까운 큰 은하”와 “가장 가까운 은하”는 다릅니다. 대마젤란은하 같은 작은 이웃들은 훨씬 가깝습니다. 250만 년은 현재 거리를 빛의 속도로 단순히 나눈 값이며, 앞으로 은하가 움직이는 과정까지 계산한 도착 예측은 아닙니다.
삼각형자리은하 · M33
지구에서 약 300만 광년 · 삼각형자리은하는 우리은하·안드로메다와 같은 국부은하군에 속합니다. 우리은하의 절반 정도 크기로 소개되는 나선은하이며, 활발한 별 탄생 지역이 보입니다.
NASA의 대중용 도감에 실린 약 300만 광년을 사용했습니다. 정밀 연구마다 거리 추정값과 오차가 다르므로 끝자리까지 확정된 값으로 읽지 않습니다. M31과 M33은 서로 다른 하늘 방향에 있어 이 여행에서는 거리 순서로 재배열했습니다.
보데은하 · M81
지구에서 약 1,160만 광년 · M81은 중심이 밝고 나선팔이 뚜렷한 은하입니다. 중심부에는 오래된 별들이, 팔에는 젊고 푸른 별들과 가스가 분포합니다.
NASA 허블 도감의 약 1,160만 광년을 사용합니다. 은하의 색은 별의 나이·온도, 먼지, 관측 파장과도 관련됩니다. 화면은 이 차이를 설명하는 재구성이며 실제 관측 영상을 그대로 재생하는 것은 아닙니다.
처녀자리의 거인 · M87
지구에서 약 5,400만 광년 · M87은 처녀자리 은하단의 거대한 타원은하입니다. 중심의 초대질량 블랙홀 주변에서는 물질이 거의 빛의 속도로 뿜어져 나오는 제트가 관측됩니다.
제트는 블랙홀 안에서 빠져나온 빛이 아닙니다. 블랙홀 주변으로 모이는 물질과 그 에너지 방출에 관련된 현상입니다. 밝은 중심·주변 별무리·제트의 표현은 형태를 이해하기 위한 그림이며 각 크기를 같은 비율로 그린 것은 아닙니다.
머리털자리의 거인 · NGC 4889
지구에서 약 3억 광년 · NGC 4889는 머리털자리 은하단의 거대한 타원은하입니다. 수많은 별이 모인 은하들이 다시 모여, 더 큰 우주의 구조를 이룹니다.
ESA/Hubble의 반올림한 거리 약 3억 광년을 사용합니다. 먼 천체의 거리는 “지금의 거리”와 “빛이 이동한 시간으로 나타낸 거리”를 구별해야 합니다. 여기서 3억 년은 도감의 대표 거리를 c로 나눈 비교값이며 정밀한 미래 도착 시간이 아닙니다.
은하들이 우주의 그물을 만듭니다
10억 광년 규모 · 은하들은 공간에 고르게 흩어져 있지 않습니다. 은하단과 길게 이어진 구조, 은하가 드문 거대한 빈 영역이 함께 우주의 그물 같은 모습을 만듭니다.
여기의 10억 광년은 특정 은하까지의 측정값이 아니라 규모 비교를 위한 눈금입니다. 작은 별처럼 그린 점을 다시 별로 생각하면 규모를 놓칩니다. 시야가 넓어지면서 표시 하나가 뜻하는 대상도 별에서 은하로 바뀌었습니다.
지금 보낸 빛의 도달 한계
현재 거리로 약 167억 광년 · 암흑에너지가 일정하게 유지되는 표준 우주 모형에서는, 지금 보낸 빛이 도달할 수 있는 범위에 한계가 있습니다. 그 한계는 현재 거리로 약 167억 광년입니다.
Planck 2018의 H₀=67.4 km/s/Mpc, 물질 비율 0.315를 사용한 평탄한 ΛCDM 모형의 계산값입니다. 미래에도 암흑에너지가 우주상수로 남는다고 가정합니다. 167억 광년은 빛이 가다 부딪히는 현재 위치나 빛 자체가 느려지는 지점이 아니라, 오늘의 거리 눈금으로 표현한 도달 가능한 공변 범위의 상한입니다.
우주의 끝 대신, 관측의 경계
반지름 약 460억 · 지름 약 920억 광년 · 관측 가능한 우주의 지름은 현재 거리로 약 920억 광년입니다. 전체 우주의 끝이나 벽이 확인된 것은 아니며, 전체가 얼마나 큰지도 아직 모릅니다.
여기까지 빛을 보내는 장면은 팽창을 멈춘 상상 실험의 결말입니다. 실제 팽창 우주에서 오늘 출발한 빛이 관측 가능한 우주의 현재 경계에 있는 물질까지 도착한다는 뜻이 아닙니다. 약 460억 광년은 현재 거리이며 약 138억 년은 우주의 나이입니다. 이 둘을 같은 양으로 비교하면 안 됩니다. 구의 중심은 관측자일 뿐 우주 전체의 특별한 중심이 아닙니다.