★ 빛나는 별보다 더 신비한 우주의 비밀
‘암흑 물질’을 밝혀낸 천문학자 베라 루빈 이야기

밤하늘에 별들이 반짝이는 모습을 보면 누구랄 것 없이 눈에 생기가 어립니다. 마치 오랜만에 친한 친구를 만난 듯, 얼굴에 미소가 번지고 가슴이 두근거려요. 그건 천문학자들도 마찬가지였습니다. 천문학자들은 오랫동안 지구와 같은 행성을 비롯해 우주에 또 어떤 별이 있는지 연구했어요. 우리가 살고 있는 지구가 포함된 태양계와 우리 은하의 존재는 모두 천문학 연구로 밝혀졌죠.

그런데 우주에 빛나는 별보다 더 신비한 비밀이 있다는 걸 알고 있나요? 우주를 가득 메우고, 늘 우리 곁에 있지만 오랫동안 천문학자들이 몰랐던 비밀스러운 물질이 있어요. 베라 루빈이 밝혀낸 ‘암흑 물질’이지요. 암흑 물질은 텅 비어 있는 것만 같은 우주 공간에 드넓게 펼쳐져 있습니다. 보이지 않고, 만질 수 없기에 ‘보이지 않는 물질’이라고도 부르지요. 보이지 않아 아무도 있는지 몰랐던 물질이었습니다. 베라는 암흑 물질이 존재한다고 생각했고, 처음으로 우주에 분명히 있다는 증거도 찾아냈어요. 별이 중심이었던 천문학 연구 주제는 그때부터 암흑 물질로 넓어졌지요. 『별들 사이에 비밀이 있어』는 베라 루빈이 어떻게 천문학자가 되어 ‘암흑 물질’이라는 비밀을 밝혀내는지 서정적인 문체와 아름다운 그림으로 들려줍니다.

★ 베라는 어떻게 천문학자가 되었을까요?
세상의 반대에 부딪혀도 포기하지 않은 꿈

어린 시절 베라는 창가에 쏟아져 내리는 별빛을 보며 잠이 들곤 했습니다. 북두칠성이 북극성 주위를 도는 모습을 바라보고, 별똥별이 떨어지는 방향을 기억하려고 애썼지요. 부모님 몰래 밤늦게까지 깨어 있으면서요. 별을 더 자세히 알고 싶은 마음은 단순히 보기만 하는 데서 그치지 않았습니다. 별을 다룬 책을 읽고, 별자리 지도를 머릿속에 담았습니다. 별을 더 자세히 관찰하고 싶어서 두꺼운 종이와 렌즈로 직접 망원경을 만들기도 했지요.

별을 더 가까이 관측하고 싶었던 베라는 천문대에 들어가고 싶었습니다. 가고 싶은 대학교에서 여자라는 이유로 입학 거절을 당해도, 천문 연구소가 온통 남자뿐이어도, 아이를 낳아 키우는 동안에도 베라는 꿈을 포기하거나 잊지 않았습니다. 계속해서 책을 읽으며 공부하고, 들어가고 싶은 천문대 문을 먼저 두드리며 기회를 찾았지요. 마침내 천문대에 들어간 베라는 다른 사람들이 주목하지 않는 은하 바깥 부분을 연구했고, 암흑 물질의 증거를 찾아내 연구 성과를 인정받았습니다. 2020년에는 미국 국립 과학 재단이 베라 루빈의 업적을 기려 칠레에 세우는 대형 관측 망원경의 이름을 ‘베라 C. 루빈 천문대’로 바꾸기도 했어요.

★ 별을 좋아하는 어린 과학자들에게
베라 루빈이 물려주는 끈기와 도전 정신

베라 루빈이 천문학 분야에 남긴 영향은 아주 컸습니다. 우주에 보이는 물질보다 보이지 않는 물질이 더 많다는 걸 밝혀냈고, 그만큼 우주에서 연구할 영역이 더 드넓다는 걸 보여 줬지요. 또한 천문학을 공부하는 건 남자뿐인 시대에 아랑곳하지 않고 배서 대학교와 카네기 연구소와 팔로마 천문대에 당당히 들어가 연구하면서, 여성으로서 천문학자의 길을 넓혔습니다. 베라가 암흑 물질의 증거를 찾아낼 무렵 네 아이를 키우고 있었다는 사실은 그동안 천문학 연구에 대한 꿈과 의지가 얼마나 강했는지 보여 줍니다.

어려서 별을 보는 걸 좋아했던 베라가 세상이 놀랄 만한 연구를 이루어 내기까지 한 번도 흔들리지 않았던 건 아니었어요. 때로는 가혹한 평가에 부딪히며, 자신이 천문학자가 될 수 있을지 불안해했죠. 하지만 ‘천문대에 가서 별을 더 자세히 보고 싶다’는 꿈을 잊지 않고, 끝없이 닫힌 문을 두드렸기에 새로운 발견을 할 수 있었습니다. 베라 루빈이 꿈을 이루려 노력했던 자세는 자라나는 아이들에게 포기하지 않고 도전하는 마음을 심어 줄 것입니다.

★ 베라가 밝혀낸 ‘암흑 물질’은 무엇일까요?

우리 눈으로 밤하늘을 올려다보면, 반짝이는 별에만 눈길이 쏠립니다. 별과 별 사이에 어두운 부분에는 관심이 가지 않죠. 여러 별이 있는 새카만 우주 공간에는 아무것도 없을 것만 같습니다.
하지만 은하 바깥 부분을 연구하던 베라는 별들을 끌어당기는 보이지 않는 물질이 있다고 생각했어요. 은하 중심에서 빨리 움직이는 별만큼, 은하 바깥 부분에 있는 별들도 빨리 움직이는 걸 알아냈거든요. 그러려면 우주에 보이지 않지만 중력을 가진 물질이 분명히 있다고 가정했지요. 그리고 은하를 200개 넘게 사진을 찍어 보이지 않는 물질이 있다는 증거를 찾았어요. 우리 눈에 보이지 않아서 관측할 수 없기 때문에 ‘보이지 않는 물질’이라고 한답니다. 스스로 빛을 내거나 다른 빛을 반사하지 않기 때문에 ‘암흑 물질’이라고 불러요.