에드윈 허블 — 우주가 팽창한다는 것을 발견한 사람
우리은하가 우주의 전부라 믿던 시대, 허블은 안드로메다가 또 다른 은하임을 증명하고 우주가 팽창하고 있음을 밝혀냈습니다. 오늘날 그 이름을 물려받은 우주망원경의 이야기까지 함께 담았습니다.
우리은하가 우주의 전부인 줄 알았던 시대
20세기 초까지도 많은 천문학자들은 우리은하가 우주에 존재하는 유일한 은하라고 믿었습니다. 망원경으로 보이는 안드로메다 같은 뿌연 소용돌이 모양의 천체들은 우리은하 안에 있는 가스 구름 정도로 여겨졌고, 그것들이 우리은하 밖의 독립된 「섬 우주」일 수 있다는 주장은 오랫동안 변두리 의견에 머물러 있었습니다.
이 논쟁을 끝낸 사람이 미국의 천문학자 에드윈 허블(1889–1953)입니다. 그는 변호사 자격까지 갖춘 특이한 이력의 소유자였지만, 결국 천문학으로 돌아와 당시 세계 최대 망원경이 있던 윌슨산 천문대에서 연구를 이어 갔습니다.
안드로메다는 우리은하 밖의 또 다른 은하였다
1923년 허블은 윌슨산의 100인치(2.5m) 망원경으로 안드로메다 성운을 오랜 시간 촬영하다, 그 안에서 밝기가 주기적으로 변하는 별인 「세페이드 변광성」 하나를 찾아냅니다. 세페이드 변광성은 변광 주기와 실제 밝기 사이에 정확한 관계가 있어, 그 관계를 이용하면 별까지의 거리를 계산할 수 있는 특별한 별입니다.
계산 결과, 안드로메다 성운까지의 거리는 우리은하의 지름보다 훨씬 먼 것으로 나왔습니다. 이는 안드로메다가 우리은하 안의 가스구름이 아니라, 완전히 독립된 또 하나의 은하라는 결정적 증거였습니다. 이 발견으로 우주에는 우리은하 하나가 아니라 셀 수 없이 많은 은하가 있다는 사실이 처음으로 확립되었습니다.
우주는 팽창하고 있다 — 허블의 법칙
허블은 여기서 멈추지 않았습니다. 1929년 그는 여러 은하의 빛을 스펙트럼으로 분석해, 멀리 있는 은하일수록 그 빛이 더 붉은 쪽으로 치우쳐 보인다(적색편이)는 규칙을 발견합니다. 이는 소리가 멀어지는 구급차의 사이렌처럼 낮게 들리는 것과 같은 원리로, 은하들이 우리에게서 멀어지고 있다는 신호였습니다.
더 나아가 은하까지의 거리가 멀수록 멀어지는 속도도 더 빠르다는 규칙적인 비례 관계(오늘날 「허블의 법칙」)까지 확인했습니다. 이는 우주가 정지해 있지 않고 사방으로 팽창하고 있다는 최초의 관측적 증거였으며, 훗날 빅뱅 이론을 뒷받침하는 핵심 근거가 됩니다.
허블이라는 이름을 물려받은 우주망원경
허블의 이 두 가지 발견 — 우주에 수많은 은하가 있다는 것과, 우주가 팽창하고 있다는 것 — 은 20세기 우주론의 출발점이 되었습니다. 그의 업적을 기려 1990년 발사된 우주망원경에 「허블」이라는 이름이 붙었습니다.
공교롭게도 허블 우주망원경이 맡은 가장 중요한 임무 중 하나가 바로, 허블 자신이 처음 측정했던 「우주가 얼마나 빠르게 팽창하는가(허블 상수)」를 훨씬 더 정밀하게 다시 재는 일이었습니다. 한 사람이 시작한 질문에, 그의 이름을 이어받은 망원경이 답을 이어 가고 있는 셈입니다.