액션 영화를 보면 덩치와 힘이 무시무시한 캐릭터가 나올 때가 있습니다. 평소에는 점잖은 과학자지만, 화가 나면 옷을 찢으며 초록색 괴물로 변하는 헐크처럼요. 때로는 손에 잡히는 대로 물건을 무자비하게 찢어버리기도 합니다. 때려부수는 것도 무섭지만, 찢는 모습은 보기만 해도 무시무시합니다. 정말 큰 힘이 없다면 할 수 없으니까요. 그러면 무엇이든지 찢어버릴 수 있는 힘도 존재할까요? 천문학자들은 우리 우주에 그런 힘이 있을지도 모른다고 추측합니다. 우주 전체 에너지의 약 70%를 차지하는 암흑에너지가 그런 존재일지 모른다고 말이지요. 알베르트 아인슈타인의 상대성이론에 따르면, 우주의 크기는 시간에 따라 바뀔 수 있습니다. 우주에 에너지가 얼마나 많은지, 그리고 어떤 요소로 이루어졌는지에 따라 어떻게 바뀔지 달라집니다. 우주에는 다양한 원소로 이루어진 일반 물질이 있습니다. 빛과 상호작용하지 않아 관측하지 못하고 있는 암흑물질은 일반 물질의 약 다섯 배입니다. 빛 역시 에너지원입니다. 이 모든 것을 고려하면, 우주는 시간이 지날수록 계속 커집니다. 다만 커지는 속도는 점점 줄어들어야 합니다. 1990년대 말, 천문학자들이 우주의 팽창 속도를 측정했습니다. 이상하게도, 팽창 속도는 시간이 지나면서 줄어들기는커녕 반대로 늘어나고 있었습니다. 일반 물질, 암흑물질, 빛만으로는 이런 일이 일어날 수 없습니다. 성질이 전혀 다른 무언가가 우주에 많이 있어야 한다는 뜻이지요. 무엇인지는 모르겠지만, 천문학자들은 우주의 팽창을 가속하는 존재를 암흑에너지라 부르기로 했습니다. 그렇게 우리는 암흑에너지가 존재한다는 사실을 알게 되었습니다. 그리고 암흑에너지가 우주 전체 에너지의 약 70%를 차지한다는 사실도 알게 되었습니다. 엄청난 양이지만, 여전히 암흑에너지의 성질에 대해서 우리는 아는 게 별로 없습니다. 특히 천문학자는 우주가 커지면 암흑에너지의 양이 어떻게 달라질지를 가장 알고 싶어합니다. 일반 물질이나 암흑물질은 우주가 커져도 양이 달라지지 않습니다. 따라서 우주가 커질수록 물질의 에너지 밀도가 점점 줄어듭니다. 그러나 암흑에너지는 이와 다릅니다. 에너지 밀도가 줄더라도 물질보다는 더 천천히 줄어들 수도 있습니다. 어쩌면 우주가 커져도 에너지 밀도가 그대로일 수도 있습니다. 심지어는 우주가 커지면 그에 따라 에너지 밀도가 커질 수도 있습니다. 어느 쪽이 진짜일지는 아직 아무도 모릅니다. 암흑에너지의 성질은 시간에 따라 우주의 크기가 어떻게 달라질지를 이해하는 데 필요합니다. 무엇보다 우주의 미래는 오로지 암흑에너지의 성질에 달렸다고 해도 과언이 아닙니다. 우선 우주가 커져도 암흑에너지가 줄어들거나 달라지지 않는다면 어떻게 될까요? 우주는 앞으로도 계속 커지고, 커지는 속도도 조금씩 빨라질 겁니다. 지금은 우리은하 외부의 수많은 은하를 망원경으로 볼 수 있지만, 먼 미래에 우주가 너무 커지면 대부분의 외부 은하가 우리가 볼 수 있는 한계 너머에 있게 됩니다. 지금보다 훨씬 텅 빈 우주가 되겠지요. 만약 우주가 커지면서 암흑에너지도 늘어난다면 어떻게 될까요? 그러면 아주 신기한 일이 일어납니다. 탄산음료 캔을 열심히 흔들고 뚜껑을 열면 거품이 폭발하듯 뿜어 나오지요? 이처럼 우주의 크기가 정말 빠르게 늘어납니다. 너무 빨리 늘어나다 보니 어느 순간이 지나면 우주의 크기가 무한대로 발산합니다. 여러분이 생각할 수 있는 가장 작은 틈새를 생각해 보세요. 저는 원자 안에 있는 원자핵과 전자 사이의 틈이 떠오릅니다. 수소 원자의 경우, 원자핵과 전자 사이의 거리는 약 1000억 분의 5 m입니다. 우주의 크기가 무한대로 발산하는 순간 그토록 짧은 원자핵과 전자 사이의 간격도 순식간에 무한대로 늘어나고 맙니다. 우리가 알고 있는 모든 물질 구조가 순식간에 찢어져 버리는 거지요. 마치 헐크보다 훨씬 강력한 존재가 우주 전체를 산산조각내는 것과 같은 일이 일어납니다. 이런 현상을 빅 립(big rip)이라고 부릅니다. 하지만 벌써 걱정할 필요는 없습니다. 암흑에너지가 빅 립을 일으킬지는 아직 모릅니다. 설령 일어난다고 해도 가까운 미래에 일어나지는 않을 것 같습니다. 어쨌든 암흑에너지의 정체를 알아내는 건 우주의 역사와 미래를 이해하는 데 매우 중요합니다. 그래서 전 세계의 천문학자들이 커다란 망원경을 이용해 우주를 더 넓고 깊게 바라보며 암흑에너지를 이해하려고 노력하고 있습니다. 조만간 우주의 미래에 대한 불안을 잠재울 수 있는 소식이 들려오지 않을까요?