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길게 쓰지는 않을거에요. 길게 쓰려면 너무나 길기도 하고, 제 전문분야도 아니라 올바로 쓰기도 어렵구요.

아인슈타인이 상대성 이론을 발표한 이후 우주론이라는 학문이 생겼습니다. 빅뱅이론 이야기 예전에 한 적이 있는데, 빅뱅 이론이 우주론의 할아버지 정도 되지 않을까요?

즉, 우주론은 우주의 성장과정(형성과정에 대해서는 잘 모름. 아직 완벽한 이론이 없음)을 연구하는 학문입니다. 여기에는 현재의 모습에 대한 연구도 들어갑니다. 현재 모습을 알아야 과거와 미래의 모습을 추측할 수 있는거죠. 현재는 과거와 미래의 거울이니까요.

하여간 허블이 우주가 확장하고 있다는 것을 관측으로 보였습니다. (그래비티에도 나오는 허블망원경은 바로 이 천문학자의 이름을 따서 만든 거에요. 지구에서 망원경을 만들면 대기때문에 깨끗한 관측이 어려우니까 망원경을 우주에 띄운 겁니다. 가끔 과학잡지에서 보는 천체들의 아름다운 사진들은 대부분 이 허블망원경을 통해서 얻어집니다.)

우주가 확장을 하고 있다는 것을 알긴 알았는데 그럼 자연스럽게 

과연 계속 확장을 할 것인가? 아니면 확장을 하다가 수축을 할수도 있는가? 확장을 한다면 그 확장속도는 가속하는가 아니면 확장하긴 하되 감속하는가? 와 같은 따름 질문들을 할 수 있을 겁니다. 

이 상황은 지구에서 로케트를 발사하는 과정과 조금은 비슷합니다. 위성을 실은 로켓의 속도가 지구의 중력을 이겨낼 정도로 빠르면(운동에너지가 위치에너지보다 충분히 크면) 위성은 지구 주위를 돌 수 있게 될 것이고 

그 운동 에너지가 충분히 크지 않았다면 로켓은 올라가다 말고 지구로 다시 떨어지게 되겠죠. 

우주 역시, 우주에 있는 물질들이 만드는 중력의 영향이 초기 대폭발로 인한 우주의 확장을 이겨낼 정도로 크다면 우주는 결국 다시 수축하게 되겠죠. 

이런 것들을 확인하기 위해서 우주에 특별한 망원경을 띄워서 우주에 물질들의 분포를 측정하고 우주의 총 (관성)질량 역시 측정해볼 수 있습니다. 

그런데, 아인슈타인에 의하면 중력질량=관성질량 이지요. 돌려말하자면, 우주의 곡률을 측정함으로써 우주의 중력질량을 측정해볼 수 있습니다. 

두 값은 분명히 같아야 하는데 실험 오차라고 하기에는 너무나 큰 차이가 나게 됩니다. 즉, 우주의 중력질량이 측정된 항성들의 총 무게보다 훨씬 무거워요. 몇배나 무겁습니다. 

그럼 나머지 질량들은 어디에서 오는가? 모릅니다. 보이지 않으니까요. (별은 빛나니까 멀리서도 보입니다) 그래서 암흑물질이라고 부르게 되었습니다. 

위에 우주가 확장하는 것을 연구한다고 말씀드렸는데, 과학자들은 우주가 확장하고 있으며 심지어 확장속도가 더욱 빨라지고 있다는 것을 알게 되었습니다. 

이건 정말 놀라운 겁니다. 지구를 벗어난 로켓이 지구를 벗어나면서 속도가 느려져야 할텐데 오히려 더 빨라지고 있는거죠.

지구와 로켓 비유를 계속해보겠습니다.

아하, 보이지는 않지만 달처럼 어떤 물질이 로켓을 잡아당겨서 더 빨라지나?(즉, 암흑물질의 존재, 실제로 아폴로를 달로 발사할때는 달의 중력 역시 이용합니다. 물론 달은 잘 보이지만) 하고 계산해보니 암흑물질을 고려하더라도 그 가속이 너무 빠릅니다. 

그래서 우주가 더 빨리 확장하도록 도와주고 있는 암흑 에너지의 존재를 가정하게 된 거죠. 

그나마 암흑물질은 빛을 발하지 않는 물질들이 있을지도 모른다고 생각할수도 있겠지만(물론 그 비중이 너무 커서 역시 왜 그런지 모름), 

암흑 에너지는 난제 중의 난제로 남아있습니다.