별이 저렇게 많은데, 밤하늘은 낮처럼 밝지 않고 어두운 이유

1. 당연하지만 이상한 질문.. "밤은 왜 어두울까?"

어두워진 밤하늘을 보러 창밖을 한 번 내다보신 적 있으시죠? 불빛이 많은 도시에서는 별이 잘 안보이지만 어쩌다 보이는 까만 바탕에 보석 같은 별들이 박혀 있는 밤하늘을 보게 되면, 참 아름답다고 생각하게 됩니다. 그런데 잠시 이런 엉뚱한 상상을 해볼까요?

우주에 별이 정말 무한히 많다면, 하늘의 어느 방향을 보더라도 결국 별 하나쯤은 내 시선에 걸려야 하지 않을까요? 마치 나무가 빽빽한 숲속 깊은 곳에 들어가면 사방이 나무 기둥으로 꽉 막혀 보이는 것처럼 말이죠. 만약 그렇다면 밤하늘은 까만색이 아니라, 빈틈없이 빛나는 별들로 가득 차서 대낮보다 더 눈부시게 밝아야 정상입니다.

하지만 현실의 밤은 아주 깊고 어둡다는 사실.

2. 우주는 우리가 생각하는 것보다 '젊다'

우리가 밤하늘에서 어둠을 보는 첫 번째 이유는 우주에게도 시작이 있었기 때문입니다. 지난 글에서 우리는 우주가 거대한 '과거의 박물관'이라는 이야기를 나누었죠. 아무리 빛이 빨라도 이동하는 데 시간이 걸립니다.

우주는 약 138억 년 전에 탄생했습니다. 우리에겐 영겁의 시간 같지만, 우주가 너무나도 광활한 탓에 이 시간은 빛이 우주 저 끝에서 우리에게까지 도달하기엔 턱없이 긴 시간입니다. 우주의 크기에 비해 우주의 나이가 아직 '어려서' 멀리 있는 별빛들이 우리에게 도착할 시간이 아직 부족합니다.

결국, 너무 멀리 있는 별에서 출발한 빛은 아직 지구를 향해 열심히 달려오고 있는 중입니다. 우리 눈에 보이는 검은 공간은 사실 별빛이 도달하지 못한 '비어 있는 시간'이자, 빛이 도착하기를 기다리는 공간인 셈입니다.

3. 멀어지는 별, 그리고 붉게 변하는 빛

밤하늘이 어두운 두 번째 이유는 우주가 지금 이 순간에도 풍선처럼 부풀어 오르고 있기 때문입니다. 이를 '우주 팽창'이라고 하는데요. 멀리 있는 별일수록 우리로부터 빠른 속도로 멀어집니다. 신기한 점은 별이 멀어지면 그 별에서 나오는 빛의 파장도 고무줄처럼 길게 늘어난다는 거예요.

✨ 빛의 변신

원래는 눈에 보이는 밝은 가시광선이었던 빛이, 우주가 팽창하면서 파장이 길어져 우리 눈에는 보이지 않는 '적외선'으로 변해버립니다. 별은 분명히 그 자리에서 빛나고 있지만, 우리 눈이 감지할 수 있는 빛의 영역을 벗어났기 때문에 우리에게는 그저 '어둠'으로 보이게 되는 것이죠.

4. 만약 밤하늘이 밝았다면 우리는 살 수 없었을지도 모릅니다

사실 밤하늘이 어두운 것은 우리에게 큰 축복입니다. 만약 과거의 일부 과학자들이 상상했던 것처럼 우주가 팽창하지 않고 별들로 꽉 차서 밤하늘이 대낮처럼 밝았다면 어떻게 되었을까요?

아마 지구는 사방에서 쏟아지는 엄청난 별의 열기 때문에 뜨겁게 달궈져 생명체가 살 수 없는 불지옥이 되었을지도 모릅니다. 우리가 시원하고 고요한 검은 밤을 누릴 수 있는 건, 우주가 적당한 속도로 팽창하며 열기를 식혀주고 있기 때문입니다.

💡 알고 보면 더 재미있는 상식 '올베르스의 역설'

과거 독일의 천문학자 올베르스는 "우주가 무한하고 별이 가득하다면 밤하늘은 밝아야 한다"는 의문을 제기했는데, 이를 '올베르스의 역설'이라고 부릅니다. 이 당연한 질문이 현대 우주론의 핵심인 '빅뱅(우주 탄생)'과 '우주 팽창'을 증명하는 중요한 열쇠가 되었답니다.