우주를 나타낸 이미지. 게티이미지뱅크

우주가 기존에 예측한 것보다 더 빨리 가속팽창하고 있다는 연구결과가 나왔다.

2011년 노벨물리학상 수상자인 아담 리스 미국 존스홉킨스대 교수팀이 제임스웹우주망원경(JWST) 관측 결과를 통해 계산한 우주 팽창률이 우주배경복사를 토대로 예상했던 우주 팽창률보다 크다는 사실을 확인하고 연구결과를 9일(현지시간) 국제학술지 ‘천체물리학저널’에 발표했다.

우주 팽창률을 계산할 때 사용하는 값은 허블상수다. 미국 천문학자 에드윈 허블이 우주가 팽창한다는 발견을 학계에 보고하면서 우주의 팽창 속도를 계산할 때 제시한 값이다. 허블상수는 우주가 팽창하는 속도를 나타내며 우주 나이와 반비례한다. 하지만 천문학계에는 허블상수에 관한 난제가 있다. 우주를 관측하는 방식에 따라 허블상수가 다르게 측정되는 문제를 뜻하는 ‘허블 텐션’이다.

우주의 팽창을 파악하는 일반적인 방법은 크게 두 가지다. 하나는 다양한 거리에 놓인 여러 은하들이 각각 얼마나 빨리 멀어지는지 후퇴 속도와 거리를 비교하는 것이다. 은하의 실제 움직임을 관측해서 구하는 방법이다.

또 다른 하나는 빅뱅 이후 우주 전역에 남은 ‘우주배경복사’의 분포를 파악하는 방법이다. 물론 우주를 구성하는 ‘암흑물질’과 ‘암흑에너지’의 비율이 각각 다르게 설정된 우주론 모델을 적용하면 같은 우주배경복사에 기반했더라도 허블상수는 조금씩 바뀐다.

문제는 두 방법으로 예측한 허블상수가 다르다는 것이다. 두 번째 방법으로 최근 측정한 허블상수는 메가파섹(Mpc·1pc은 약 3.26광년)당 약 67km/s이다. 1메가파섹(약 300만 광년) 떨어져 있는 은하들이 67km/s의 속도로 서로 멀어지고 있다는 뜻이다. 첫 번째 방법으로 측정한 값은 약 73km/s/Mpc이다. 1990년 허블 우주망원경이 우주로 발사되면서 은하들의 후퇴 운동을 정밀하게 측정하기 시작해 이 값을 얻었다.

리스 교수팀은 제임스웹우주망원경을 활용한 2년 간 관측 데이터를 분석해 허블상수를 72.6km/s/Mpc라고 산출했다. 이는 은하들의 후퇴 운동을 계산한 첫 번째 방법과 유사한 결과지만 우주배경복사 계산에 기반한 결과와는 다소 차이가 난다.

연구팀은 “(우주배경복사에 기반한) 기존 예측과의 불일치가 우연히 발생했다고 보기 어렵다”면서 “이는 우주론 모델에서 중요한 요소가 누락되었을 가능성을 시사한다”고 설명했다. 우주배경복사에 기반해 허블상수를 계산하는 방법은 우주론 모델에 따라 값을 다르게 도출한다. 기존 우주론 모델이 우주를 이루는 암흑 에너지, 암흑 물질의 성질 등 예상치 못한 변수를 계산하지 못할 가능성이 있다는 것이다.

가스와 먼지로 둘러싸인 극대질량 블랙홀의 상상도. 출처=Robert Lea(created with Canva)/NASA

중력이 매우 커서 어떤 물질도 탈출할 수 없는 블랙홀이 모든 거대 은하의 중심에선 초대질량으로 숨어있을 것으로 과학자들은 예측한다. 초대질량 블랙홀은 수백만 또는 수십억 개의 태양과 같은 질량을 가졌고, 어떤 것은 태양질량의 100억 배 이상인 ‘극대질량 블랙홀’이 되기도 한다.

현재 밝혀진 가장 거대한 블랙홀은 피닉스 A로, 이 블랙홀이 존재하는 피닉스 성단 역시 지금까지 발견된 가장 무거운 성단 중 하나로 꼽힌다. 58억 광년 떨어진 피닉스 A의 질량은 태양의 1000억 배로 추산된다. 또 다른 거대 블랙홀은 약 10억 광년 떨어진 곳에 있는 토난친틀라 618(Ton 618)로, 태양 질량의 660억 배로 추정한다.

​피닉스 A와 Ton 618 같은 괴물 같은 극대질량 블랙홀이 과연 얼마나 더 커질 수 있는지, 그 한계가 과학자들의 오랜 궁금증이다.

프리얌바다 나타라잔 미국 예일대 천문물리학과 교수팀은 그 답을 찾았다고 발표했다.

​나타라잔은 “극대질량 블랙홀과 초질량 블랙홀은 각각 태양 질량의 100억 배, 1000만 배를 초과하는 블랙홀로 정의한다”며 “따라서 극대질량 블랙홀은 평균적으로 초질량 블랙홀보다 1만 배 더 무겁다”고 설명했다.

은하계 M87 중심부의 초질량 블랙홀과 그 그림자 이미지. 출처=EHT Collaboration

BDG, 극대질량 블랙홀이 숨는 최적의 장소나타라잔은 극대질량 블랙홀이 어디에 있는지 알아내기 위해 단서를 제시했다. 은하 중심에 품고 있는 초질량 블랙홀은 그 은하 내 별의 총질량과 상관관계가 있다는 것이다. “이러한 상관관계는 블랙홀이 성장하는 방식과 그 은하계에서 별이 형성되는 방식 사이에 깊고 심오한 연관성이 있음을 시사한다”는 게 나타라잔의 설명이다.

극대질량 블랙홀은 가장 많은 별을 품어 가장 밝은 은하계에 있어야 한다. ‘가장 밝은 중앙 은하계’(Brightest Cluster Galaxy, BCG)로 알려진 은하계 군집 중심에 있는 밝은 은하가 극대질량 블랙홀을 품기에 최적의 후보라는 의미다.

나타라잔은 ​“극대질량 블랙홀은 BCG의 중심에서 발견됐다. 놀라운 점은 모든 크기의 블랙홀이 본질적으로 우주 모든 곳에 흩어져 있다는 것이다”라고 전했다. 이어 “은하 하나가 블랙홀 집단 여럿을 품고 있고, 은하의 밝기에 따라 극대질량 블랙홀 또는 중심부에 초질량 블랙홀이 있다”면서 “중심에서 벗어나 분포하는 블랙홀은 초질량부터 더 낮은 질량까지 다양할 수 있다”고 덧붙였다.

NASA 애니메이션에서 우주의 가장 큰 블랙홀 중 일부를 강조한 스크린샷. 여기에는 약 600억 배 태양질량만큼 큰 TON 618이 포함된다. 출처=NASA

‘식탐가’ 블랙홀, 질량의 한계를 짓는 방식은​은하계를 지배하는 우주의 괴물들은 무한 성장할 수는 없는 걸까? 그들에게 부과된 유일한 한계는 그들에게 가해지는 가스, 먼지, 별의 양과 그들이 ‘먹을’ 수 있는 시간의 양이다. 블랙홀은 실제로 스스로에 이러한 성장 한계를 부과한다.

나타라잔은 ​“가스가 은하 중심에서 흘러들어 초질량 블랙홀에 공급되지만 모든 가스가 초질량 블랙홀의 지평선까지 도달하여 흡수되는 것은 아니”라며 “일부만이 유입되고 나머지는 블랙홀에 의해 흩어진다. 블랙홀은 극도의 식탐가”라고 덧붙였다.

제트를 내뿜는 블랙홀 상상도. 초질량 블랙홀에 의해 구동되는 은하의 중심 활동 영역. 사진=출처: JAXA

블랙홀에 떨어지지 않는 가스 일부는 강력하고 빠르게 분출되는 ‘천체물리학적 제트’로 폭발되며, 이는 은하 너머 수십 광년까지 뻗어나갈 수 있다.

이러한 유출은 주변 은하 블랙홀에서 더 멀리 떨어진 가스를 가열하고 변형시켜 별의 탄생에 직접적인 영향을 미친다. 나타라잔은 “별은 가스와 먼지 구름이 식고 응축될 때 형성되는데, 제트가 이 가스를 가열하고 응축을 제지해 별 형성을 막는다”고 설명한다.

제트의 작용은 가스를 은하 중심에서 밀어내 블랙홀로 흘러가는 물질의 ‘먹이 공급원’ 또한 차단하여 가스 유출을 자체적으로 조절한다. 이는 블랙홀 성장에 대한 자연스러운 순환과정을 시사한다.

나타라잔은 가스가 은하의 나머지 부분에서 중심 영역으로 흘러들 가능성이 없기 때문에 은하 내부 영역의 가스가 완전히 소모되면 블랙홀은 성장에 방해를 받는다고 밝혔다.

극대질량, 초질량, 항성질량 블랙홀의 질량 범위를 보여주는 다이어그램. 출처=Robert Lea(created with Canva)

블랙홀이 성장하는 방식이나, 먹이 공급을 차단하고 성장을 저해하는 것으로 보이는 자연적 피드백 시스템을 고려할 때 초거대 블랙홀의 한계는 약 1000억 태양 질량이 된다.

나타라잔의 이론이 맞다면 피닉스 A는 우리가 지금까지 발견한 가장 거대한 블랙홀일 뿐만 아니라 우리가 발견할 수 있는 가장 큰 블랙홀일 수도 있다.

나타라잔 팀은 초거대 블랙홀과 항성 질량 블랙홀 사이의 블랙홀을 조사할 예정이다. 후자 그룹의 구성원은 태양보다 약 100배 더 무겁고 수명이 다한 거대한 별의 붕괴를 통해 형성된다. 초질량과 항성질량 사이의 흥미로운 집단은 ‘중간질량 블랙홀’로 알려져 있으며, 천문학자들이 이를 찾는 데 어려움을 겪었다.

나타라잔은 “초질량 블랙홀과 항성질량 블랙홀 사이의 격차를 메우겠다”면서 “태양 질량의 1000~1만배에 달하는 질량을 가진 중간질량 블랙홀이 많이 있어야 하는데, 우리는 지금 막 이를 발견하기 시작했다”고 밝혔다.

이 연구는 논문 저장소 사이트 아카이브(arXiv)에 게재됐다.

윤석열 대통령이 비상계엄을 선포한 가운데 4일 자정께 서울 여의도 국회의사당 앞에서 시민들이 계엄 해제 구호를 외치고 있다. 연합뉴스 제공

“군인들이 압도적으로 강하다는 걸 모르지 않았습니다. 다만 이상한 건, 그들의 힘만큼이나 강렬한 무엇인가가 나를 압도하고 있었다는 겁니다. 양심.그래요, 양심. 세상에서 제일 무서운 게 그겁니다.” -한강 ‘소년이 온다’ 중

압도적이고 강력한 불의를 눈 앞에 두었을 때 특히 국가 권력같이 도저히 개인이 싸워서는 될 것 같지 않은 불가능한 상황에서도 천안문의 탱크맨처럼 맞서는 사람들이 있다. 계란으로 바위치기라는 사실을 알면서도 여전히 저항하는 사람들이 있다.

적어도 이들에게 싸워서 이길 수 있겠냐는 계산은 저항 여부에 큰 영향을 미치지 못하는 것이다. 이 경우 보통 이길 수 없지만 그래도 행동하게 만드는 다른 이유가 존재한다.

심리학에서 정의하는 “용기”란 두려움이 없는 상태보다는 두려움에도 불구하고 리스크를 지면서도 싸울 가치가 있는 중요한 무엇을 위해 행동하는 것을 말한다. 사람들이 지는 싸움을 하는 이유는 질 것이지만 그럼에도 불구하고 지켜야 하는 무엇이 있기 때문이라는 것이다.

그 중요한 무엇이란 시대에 따라 또 사람마다 다 다를 수 있다. 우리는 다 각자가 중요하다고 생각하는 가치를 지키기 위해 조금 또는 많은 위험을 감수하며 살아가고 있다.

자신의 가치관이 달린 문제라고 해도 위험하면 가만히 있는 것이 더 이득일 것 같지만 사람이라는 존재는 어떤 가치관을 확립한 이상 거기에 맞게 살아가지 않으면 뭔가 잘못된 것 같고 이렇게 사는 것이 과연 옳은가 하는 회의감이나 죄책감에 시달리게끔 설계되어 있다.

마크 리어리 듀크대 심리학자에 의하면 자아의 주된 존재 이유 중 하나가 ‘이렇게 우리에게 그렇게 행동해도 되겠냐’며 자기 성찰/비판적인 잔소리를 해대는 것이다. 결국 의외로 많은 사람들이 스스로에게 떳떳하기 위해 좀 더 구체적으로는 나 자신을 의심하고 캐묻는 자아의 비판적인 말들로부터 비교적 쉽게 자유로워지기 위해 위험을 감수한다.

고작 그런 이유로 위험을 감수하나 싶기도 하지만 이는 한편으로는 양심의 가책, 내적 질책이 얼마나 무서운지 잘 보여준다. 예를 들어 로이 바우마이스터 하버드대 심리학자에 의하면 ‘내가 나를 향해 내리는 부정적인 평가에서 자유로워지는 방법을 찾지 못하는 것(나를 부끄러워하는 나와 함께 살아가는 것은 매일이 지옥이므로)’이 사람들로 하여금 극단적인 선택을 하게 만드는 주된 원인 중 하나다.

나를 부끄러워하는 타인과는 절교하면 그만이지만 나를 부끄러워하는 나와는 헤어질 수 없기 때문이다. 이런 지옥을 피하기 위해 마치 자아의 스위치를 꺼버리듯 의식을 파괴하는 것이 극단적 선택이라는 설명이다. 물론 ‘후회’나 ‘부채감’ 등으로 영원히 고통받는 사람들도 적지 않다. 이런 점에서 옳은 일을 한다는 것은 나를 내적 고통으로부터 해방시키는 방법이기도 한 것이다.

위험이 존재하는 상황과 별개로 평상시에 투표를 통해 주권을 행사하는 행동 역시 투표를 자신이 중요하게 여기는 가치를 지키는 행동으로 본 사람들이 더 그렇지 않은 사람들에 비해 투표에 더 많이 참여한다는 연구 결과가 있었다.

한편 사람들이 대체로 중요하다고 여기는 가치를 지키는 방향으로 행동하도록 만들어져 있다는 사실은 어떤 중요한 가치가 위기에 처해 있다는 사회적 공감대가 형성되어 있다면 적지 않은 사람들이 나서서 변화의 바람이 불 것임을 알려주기도 한다. 여전히 희망이 있는 이유다.

Maffly-Kipp, J., Holte, P. N., Stichter, M., Hicks, J. A., Schlegel, R. J., & Vess, M. (2023). Civic hope and the perceived authenticity of democratic participation. Social Psychological and Personality Science, 14(4), 419-427. https://doi.org/10.1177/19485506221107261

※필자소개
박진영. 《나, 지금 이대로 괜찮은 사람》, 《나를 사랑하지 않는 나에게》를 썼다. 삶에 도움이 되는 심리학 연구를 알기 쉽고 공감 가도록 풀어낸 책을 통해 독자와 꾸준히 소통하고 있다. 온라인에서 ‘지뇽뇽’이라는 필명으로 활동하고 있다. 현재 미국 듀크대에서 사회심리학 박사 과정을 밟고 있다.

게티이미지뱅크 제공

불면증을 겪는 사람 중 다수가 많이 보고하는 문제 중 하나가 ‘잠에 대한 불안’이다. 조금 피곤하고 졸린 기분도 들어서 오늘은 잘 잘 수 있을 거라는 마음으로 잠자리에 들어도 곧 막상 누우니까 졸음이 달아나는 것 같고 작은 소리에도 신경이 곤두서서 시계 소리는 점점 커지는 것만 같고 어쩌면 오늘도 다 잔 것이 아닐까, 이대로 내일도 피로에 쩔어서 해야 할 일도 쉬는 것도 아무것도 하지 못하는 어정쩡한 날이 되는 것이 아닐까 하며 불안감에 젖는다.

그러다 시계를 확인해 보면 벌써 새벽 한 시, 조금 후면 두 시, 세 시… 시간에 쫓기는 불안에 시달리다 네 시가 되어 겨우 잠을 자게 된다. 무슨 일을 하든지 시간에 쫓기면 불안과 스트레스가 쌓인다. 각성 수준이 낮아지고 몸에 힘이 빠져야 겨우 잘 수 있을까 말까한 상황에서 잠을 잘 시간이 얼마 남지 않았다는 불안이 올라오면 편히 잠들기는 어려워지기 마련이다.

비슷하게 낮에 힘든 일이 많았던 경우, 자면서도 일에 대한 걱정이 많을 때, 또 그냥 기본적으로 완벽주의 정도가 높은 사람들일수록 더 밤에도 쓸데없이 각성수준이 높아져서 잠을 잘 이루지 못하는 편이라는 연구들이 있었다.

하지만 잠을 자는 것 자체에 불안감이 있는 경우는 조금 달라서 낮에 아무 일 없었어도 ‘잠을 최소한 몇 시간은 자야 한다’는 잠에 대한 강박이 심한 탓에 침대에 눕고 시간이 조금씩 지나갈수록 불안이 쌓여 간다.

나 역시 한동안 잠에 대한 강박이 있어서 최소한 몇 시간은 자야 한다거나 푹 자고 일어나서 상쾌한 아침을 맞이해야만 멀쩡하게 기능할 수 있을 거라는 생각들을 가지고 있었다.

물론 잠을 잘 자는 것은 실제로도 중요한 일이지만 한편으로는 조금 못 잔다고 해서 며칠을 내리 한 숨도 자지 못하는 게 아닌 이상 또 다음날 중요한 일정이 있는 게 아니라면, 조금 피곤하게 보낸다는게 그렇게 두려움에 떨 일인지 생각해 보면 또 별 일 아닌거 같기도 한 것이다.

많은 만성질환자 및 우울증, 불안증 환자들이 가지고 있는 부적응적인 사고방식 중 하나가 아직 일어나지 않은 일에 대해 “더 안 좋은 일(더 아프고 우울하고 끔찍하게 나쁜 일)이 생기면 어떡하지?” 라고 하는 “재앙화” 사고이다.

아예 생기지 않을 수도 있고 또 생각하기에 따라 크게 나쁘지 않을 수 있는 일의 결과를 크게 과장해서 두려워하다보니 실제로 작은 일에도 육체적, 어쩌면 그보다 더 큰 심리적 고통을 겪게 되고 그러다 보니 더 두려움이 쌓이는 악순환이다. 우리 몸은 마음이 아픈 만큼 실제로 갖은 신체화 증상을 겪도록 설계되어 있기 때문에 불필요한 스트레스는 줄이는 것이 좋다.

따라서 지금 내가 걱정하는 것이 어떤 일의 결과를 실제보다 부풀려서 생각하고 걱정하고 있는 것인지 (그것이 잠이 되었든 다른 무엇이 되었든) 아니면 사실 ‘내가 걱정하는 것보다는’ 괜찮을 것이지만 나의 마음이 자꾸 내 안의 원초적인 생존 본능과 불안을 자극하는 오경보를 울려대는 것은 아닌지 생각해 볼 필요가 있다.

한창 불면증이 심할 때 인지행동 치료를 받은 적이 있는데 의외로 가장 도움이 되었던 조언이 “조금 못 자도 살 수 있다”는 얘기였다. 너무 단순화해서 이야기하긴 했지만 잠을 잘 자는 날도 있고 그렇지 않은 날도 있는 것이 정상이며 그렇지 못했다고 해서 뭔가 큰 일이 날 것처럼 생각하지는 말라는 것이었다.

아예 하루를 꼬박 새고 언젠가 졸음이 올 때 푹 자는 것이 더 생체리듬을 돌리는 데 효과적일 수도 있다는 얘기와 함께 하루의 상쾌함을 결정하는 데에는 다양한 요소가 있으며 ‘잠’이 물론 중요하지만 단 하나의 절대반지 같은 것은 아니라는 얘기였다.

그러고 보면 업무상 낮과 밤이 항상 바뀌는 사람들도 있고 여행이 잦아서 시차적응을 자주 겪어야 하는 사람들도 다 살아가는데 (물론 쉽다는 이야기는 아니다) 어떤 날은 낮에 쪽잠이라도 조금 자면 되는 것이지 불면증으로 (아직까지는) 삶이 크게 위협을 받지는 않는 것 같다. 잠에 대한 미련과 강박을 내려놓으니 실제로 더 잘 자게 된 것 같다.

하지만 평소 불면증을 심하게 앓고 있는 편이라면 전문가의 도움을 받아보도록 하자. 수면 클리닉이나 수면인지행동 치료를 하는 센터를 찾아보는 것도 좋은 방법이다.

※필자소개
박진영. 《나, 지금 이대로 괜찮은 사람》, 《나를 사랑하지 않는 나에게》를 썼다. 삶에 도움이 되는 심리학 연구를 알기 쉽고 공감 가도록 풀어낸 책을 통해 독자와 꾸준히 소통하고 있다. 온라인에서 ‘지뇽뇽’이라는 필명으로 활동하고 있다. 현재 미국 듀크대에서 사회심리학 박사 과정을 밟고 있다.