우주 인플레이션

바람이 빠진 풍선에 매직으로 점 몇 개를 찍어 봐요. 고무가 쭈글쭈글해서 점들이 서로 바짝 붙어 있어요. 이제 숨을 크게 들이쉬고 한 번에 훅 불어 봐요. 주름이 순식간에 펴지고 점들은 저 멀리 떨어져요.

우주 인플레이션은 우주가 태어난 직후에 이런 일이 있었다고 말해요. 눈에 보이지도 않을 만큼 작던 공간이, 1초를 아주 잘게 쪼갠 짧은 시간 동안 상상하기 어려울 만큼 커졌다는 이야기예요.

이 부풀기는 조금씩 더해지는 방식이 아니었어요. 크기가 두 배가 되는 데 걸리는 시간이 늘 같아서, 두 배가 거듭 쌓이며 눈덩이처럼 불어났어요. 이렇게 커지는 방식을 기하급수적인 팽창이라고 불러요.

한 번에 훅 분 다음에는 천천히 숨을 조금씩 불어넣듯, 우주도 이 짧은 급팽창이 끝난 뒤에는 훨씬 느긋한 속도로 계속 커지고 있어요.

주름진 풍선 표면으로 잠깐 돌아가 볼게요. 점들이 서로 붙어 있을 때는 열을 주고받으며 온도를 맞출 수 있어요. 하지만 멀리 떨어지고 나면 서로 소식을 전할 방법이 없어요.

실제로 밤하늘의 정반대 방향에서 오는 가장 오래된 빛을 재 보면 온도가 거의 같아요. 그런데 급팽창 없이 우주가 지금처럼 느긋하게만 커져 왔다면, 그 두 곳은 우주가 시작한 뒤로 서로 빛을 주고받을 시간이 없었을 거예요. 한 번도 만난 적 없는 두 사람이 같은 옷을 입고 나타난 셈이에요.

급팽창은 이 수수께끼에 답을 내놓아요. 지금은 하늘 양쪽 끝에 있는 두 곳이 처음에는 바짝 붙어 있었다고 보는 거예요. 붙어 있을 때 온도를 맞춘 뒤 급팽창에 실려 멀리 흩어졌다는 설명이에요.

우주가 평평해 보이는 점도 같은 방식으로 풀려요. 풍선을 크게 불수록 표면의 작은 조각은 점점 평평하게 느껴지죠. 우리가 보는 우주도 그렇게 커진 표면의 한 조각일 수 있어요.

풍선 위의 점 이야기로 다시 와 볼게요. 점들이 서로 멀어질 때, 점이 고무 위를 달려간 것은 아니에요. 점은 제자리에 있고 고무 자체가 늘어났을 뿐이에요.

우주도 이 점들과 같은 처지예요. 급팽창이 빛보다 빠르다고 말할 때, 무엇인가가 공간을 가로질러 달렸다는 뜻이 아니에요. 공간 자체가 늘어나는 정도를 말하는 것이라 빛의 속도 제한과는 다른 이야기예요.

하나 더 짚어 둘 것이 있어요. 급팽창은 우주의 시작 그 자체를 가리키는 말이 아니에요. 우주가 태어난 바로 뒤에 지나간 아주 짧은 한 장면을 가리켜요.

이 설명은 지금까지 쌓인 관측과 잘 맞아서 널리 받아들여지고 있어요. 다만 무엇이 급팽창을 일으켰고 어떻게 멈췄는지는 아직 여러 후보가 겨루는 중이에요.