PHYSICS [잠깐과학]'우주배경복사' 발견하다

[잠깐과학]'우주배경복사' 발견하다

아노 펜지어스와 로버트 윌슨이 근무한 미국 뉴저지 벨 전화 연구소의 홀름델 혼 안테나. 어린이과학동아DB

1963년 미국 벨 연구소의 천문학자인 아노 펜지어스와 로버트 윌슨은 전파망원경에 기록되는 잡음을 발견했습니다. 정밀한 천체 관측을 하고 싶었던 펜지어스와 윌슨은 잡음을 없애기 위해 거대한 전파망원경을 모두 분해했다가 다시 조립하고 부품도 새로 교체했습니다. 심지어는 안테나에 둥지를 튼 비둘기를 쫓아내고 똥까지 닦아냈습니다. 이렇게 최선을 다했지만 잡음은 없어지지 않았습니다.  잡음은 날씨와 관계없이 항상 모든 방향에서 똑같이 오고 있었습니다. 

사실 이 잡음은 태초의 우주에서 흘러나온 전자기파였습니다. 빅뱅으로 우주가 탄생하고 38만 년 후, 처음으로 빛이 우주 전체로 흩어졌습니다. 이후 우주가 팽창하면서 빛 역시 파장이 길어져 전파가 되었습니다. 이를 ‘우주배경복사’라 부릅니다. 빅뱅의 증거인 셈입니다.

이 태초의 '잡음' 때문에 골머리를 앓던 펜지어스와 윌슨은 결국 미국 프린스턴대 물리학과로버트 디키 교수에게 전화를 걸게 됩니다. 벨 연구소에서 겨우 60km 떨어진 곳에 있는 디키 교수는 이론으로 예측된 우주배경복사를 관측하기 위해 동료들과 전파망원경을 만드는 중이었습니다. 펜지어스와 윌슨의 전화를 받는 순간 그들이 우주배경복사를 먼저 관측했다는 사실을 알아차렸습니다. 전화를 끊은 디키는 팀원들에게 “여러분, 우리가 한발 늦었습니다”고 말했다고 합니다.

이 발견은 1965년 7월 논문으로 발표되었습니다. 이후 펜지어스와 윌슨은 빅뱅의 증거를 발견한 공로로 1978년 노벨 물리학상까지 받았습니다. 잡음을 없애기 위한 펜지어스와 윌슨의 끊임없는 노력이 커다란 발견을 일궈낸 것입니다. 

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윌킨슨 마이크로파 비등방성 탐색기(WMAP)가 9년 동안 관측한 자료로 만들어진 우주배경복사 지도. 우주배경복사는 빅뱅의 증거일 뿐만 아니라 우주의 구조를 파악할 수 있는 소중한 자료다. NASA 제공

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어린이과학동아 13호(7.1 발행) [이달의 과학사] 펜지어스와 윌슨, '우주배경복사' 발견하다