은하가 거의 없는 거대한 빈 공간 보이드, 수억 개 은하를 끌어당기는 보이지 않는 거대 인력체. 우주 거대 구조의 양극단인 이 두 현상은 암흑물질과 암흑에너지의 비밀을 품고 있습니다. 우주의 거대 구조를 탐구합니다. 오늘은 보이드와 거대 인력체, 우주의 빈 공간과 거대한 끌림에 대해서 살펴보겠습니다.
우주는 스펀지처럼 생겼다
1980년대, 천문학자들이 놀라운 사실을 발견했다. 은하가 균일하게 퍼져 있지 않았다. 거품처럼 분포했다. 거품 껍질에 은하가 모여 있고, 안은 텅 비었다. 스펀지 같았다. 거대 구조였다. 1981년, 로버트 커쉬너 팀이 보이드를 발견했다. 목동자리 보이드였다. 지름 3억 광년이었다. 거의 텅 비었다. 은하가 극히 적었다. 충격이었다. 그렇게 큰 빈 공간이 있을 줄 몰랐다. 우주론을 다시 봐야 했다. 빅뱅 직후 우주는 거의 균일했다. 양자 요동으로 미세한 밀도 차이만 있었다. 이게 자라서 구조가 됐다. 밀도가 높은 곳은 중력으로 물질을 끌어모았다. 은하와 은하단이 됐다. 밀도가 낮은 곳은 물질이 빠져나갔다. 보이드가 됐다. 중력이 밀고 당기며 거품 구조를 만들었다. 필라멘트와 벽도 생겼다. 은하가 실처럼 연결됐다. 벽처럼 퍼졌다. 거대 벽도 발견됐다. 슬론 대벽은 길이 14억 광년이다. 우주에서 가장 큰 구조 중 하나다. 보이드는 정말 비어 있을까. 완전히는 아니다. 은하가 적을 뿐이다. 평균의 10분의 1 정도다. 왜소 은하가 가끔 있다. 암흑물질은 있다. 보이드에도 퍼져 있다. 하지만 밀도가 낮다. 보이드는 팽창한다. 우주 팽창보다 빠르다. 주변에서 물질을 밀어낸다. 점점 커진다. 암흑에너지가 영향을 준다. 보이드에서 암흑에너지 효과가 강하다. 척력이 작용한다. 팽창을 가속한다.
보이드와 거대 인력체, 보이지 않는 괴물
1986년, 7명의 천문학자가 이상한 흐름을 발견했다. 우주 팽창과 다른 운동이었다. 은하들이 한 방향으로 몰려갔다. 속도가 초속 600킬로미터였다. 엄청났다. 무언가 끌어당기고 있었다. 거대 인력체였다. 7인의 사무라이라 불린 발견자들의 이름을 땄다. 거대 인력체는 어디 있을까. 은하수 밖이다. 켄타우루스자리와 공작자리 사이다. 2억 광년 떨어졌다. 직접 볼 수 없다. 은하수 원반에 가려졌다. 회피 구역이다. 먼지가 빛을 막는다. 보이지 않는다. 하지만 중력으로 알 수 있다. 거대 인력체의 질량은 어마어마하다. 은하 수만 개 이상이다. 정확한 값은 모른다. 더 복잡한 구조일 수 있다. 초은하단 여러 개일 수도 있다. 샤플리 초은하단도 근처에 있다. 우주에서 가장 큰 초은하단 중 하나다. 7,000개 이상 은하가 모였다. 이것도 거대 인력체에 기여한다. 거대 인력체만 있는 게 아니다. 밀어내는 것도 있다. 쌍극자 반발체였다. 반대 방향에 거대 보이드가 있다. 밀어낸다. 당기는 힘과 미는 힘이 합쳐진다. 우리 은하의 운동이 결정된다. 국부 흐름이라 부른다. 우리 은하는 국부 초은하단에 속한다. 라니아케아라 부른다. 하와이어로 광대한 천국이란 뜻이다. 지름 5억 광년이다. 은하 10만 개가 모였다. 국부 초은하단도 거대 인력체로 향한다. 2014년, 더 거대한 흐름이 발견됐다. 암흑 흐름이다. 은하단 수백 개가 같은 방향으로 움직인다. 초속 1,000킬로미터였다. 관측 가능 우주 밖을 향한다. 무엇이 끌까. 모른다. 우주 밖에 뭔가 있을 수 있다. 다른 우주일 수도 있다. 논란이다. 측정 오류일 수도 있다. 플랑크 위성 데이터로는 안 보인다. 여전히 논쟁 중이다.
우주 거대 구조가 말해주는 것
보이드와 거대 인력체는 우주론의 시험대다. 우주 구조 형성 이론을 검증한다. 컴퓨터 시뮬레이션을 한다. 빅뱅부터 현재까지 진화를 계산한다. 암흑물질과 암흑에너지를 넣는다. 중력을 계산한다. 결과를 본다. 거품 구조가 나온다. 보이드와 필라멘트가 생긴다. 관측과 비슷하다. 이론이 맞다는 뜻이다. 하지만 세부는 다르다. 너무 큰 구조가 있다. 슬론 대벽 같은 것이다. 이론으로 설명하기 어렵다. 우주가 예상보다 덩어리져 있다. 뭔가 빠졌을 수 있다. 암흑물질 성질이 다를 수 있다. 초기 우주가 달랐을 수도 있다. 보이드는 암흑에너지 연구에 중요하다. 보이드 팽창 속도를 재면 암흑에너지 세기를 알 수 있다. 시간에 따라 어떻게 변하는지도 본다. 우주 운명을 예측할 수 있다. 거대 인력체는 암흑물질 분포를 보여준다. 보이지 않지만 중력으로 감지된다. 얼마나 모였는지 알 수 있다. 은하 형성에 어떤 역할을 했는지 연구한다. 가장 큰 보이드도 발견됐다. 에리다누스 보이드다. 지름 10억 광년이다. 우주배경복사가 차갑다. 큰 빈 공간이라 온도가 낮다. 우연일까 필연일까. 논란이다. 가장 큰 구조는 헤라클레스-북쪽왕관 대벽이다. 길이 100억 광년이다. 관측 가능 우주의 10분의 1이다. 너무 크다. 우주론적 원리와 맞지 않는다. 우주는 대규모로 균일해야 한다. 하지만 100억 광년 구조가 있다. 문제다. 설명이 필요하다. 우주 지도 제작이 계속된다. 슬론 디지털 스카이 서베이가 수백만 은하를 매핑했다. 3차원 위치를 잰다. 거대 구조를 그린다. 더 정밀한 관측이 온다. 유클리드, 낸시 그레이스 로만 우주망원경이 발사된다. 수십억 은하를 관측한다. 우주 거대 구조를 완전히 매핑한다. 암흑물질과 암흑에너지의 비밀을 밝힌다. 보이드와 거대 인력체. 우주의 빈 공간과 보이지 않는 끌림이다. 스펀지 같은 우주 구조를 만든다. 암흑 우주의 실체를 드러낸다. 우주가 어떻게 진화했고 어디로 가는지 말해준다.