우주를 밝힌 위대한 지성들: 브라이언 슈미트 (Brian Schmidt)

우주는 점점 더 빠르게 팽창하고 있다

20세기 말까지 과학자들은 우주가 팽창하고 있다는 사실은 알고 있었다.
하지만 그 속도가 점점 느려질 것이라 믿었다.
중력의 작용으로 우주의 팽창이 언젠가는 멈추고, 수축할 수도 있다는 것이 지배적이었다.

그러나 1998년, 두 개의 천문학자 팀은 전 세계를 충격에 빠뜨릴 연구 결과를 발표했다.
우주는 오히려 점점 더 빠르게 팽창하고 있다.
이 발견은 **암흑에너지(Dark Energy)**라는 새로운 우주 구성 요소의 존재를 암시했고,
우주론의 판도를 완전히 바꿔 놓았다.

그 중 한 팀을 이끈 인물이 바로 **브라이언 슈미트(Brian Schmidt)**였다.

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1. 미국에서 호주로, 한 천문학자의 여정

1.1 초기 생애와 학문적 배경

브라이언 슈미트는 1967년 미국 몬태나주 미줄라에서 태어났다.
고등학생 시절부터 물리학과 천문학에 흥미를 보였고,
애리조나 대학교에서 천체물리학을 공부한 후,
하버드 대학교에서 박사학위를 취득했다.

그는 박사과정 동안 초신성을 이용한 거리 측정 연구에 몰두했으며,
이후 **호주국립대학교(Australian National University)**에 자리를 옮겨 본격적인 연구 활동을 시작한다.

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2. 우주의 팽창을 측정하는 방법 – Ia형 초신성

2.1 표준 촛불(standard candle)의 개념

천문학자들이 먼 거리의 은하나 우주의 구조를 측정할 때 사용하는 대표적인 도구가 있다.
바로 **Ia형 초신성(Type Ia Supernova)**이다.
이는 백색왜성이 다른 별에서 물질을 흡수하다가 일정 질량을 넘어서면 폭발하는 현상으로,
항상 일정한 밝기를 가지는 특징이 있어
그 밝기를 통해 거리를 정확히 계산할 수 있다.

이 초신성을 수천, 수억 광년 떨어진 은하에서 관측하면,
그 은하까지의 거리와 우주의 팽창 속도를 계산할 수 있게 된다.

2.2 시간의 흐름에 따라 팽창 속도가 변한다면?

슈미트는 이 기법을 통해 우주의 과거와 현재의 팽창 속도를 비교하는 연구를 기획했다.
그는 하버드에서 함께 연구하던 애덤 리스(Adam Riess), 그리고 다양한 국제 공동연구진과 함께
**하이-지 레드시프트 초신성 탐사팀(High-z Supernova Search Team)**을 결성하게 된다.

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3. 우주는 느려지는 게 아니라 빨라지고 있다

3.1 예측을 뒤엎은 관측 결과

1998년, 슈미트 팀은 수십 개의 Ia형 초신성을 분석한 결과를 정리하며 충격적인 결론에 도달한다.
멀리 있는 초신성일수록 실제보다 어둡게 보이는 경향을 보였고,
이는 그 초신성들이 더 빠르게 멀어지고 있음을 뜻했다.

이것은 우주의 팽창 속도가 시간이 갈수록 느려지는 것이 아니라,
가속되고 있다는 명확한 증거였다.

3.2 암흑에너지의 개념 등장

이 가속 팽창을 설명하기 위해서는
모종의 ‘반중력’ 역할을 하는 에너지가 필요했다.
이 에너지는 밀도가 낮은 공간에 균일하게 존재하며,
우주 전체에 걸쳐 팽창을 유도하고 있었다.

천문학자들은 이 미지의 에너지를 **암흑에너지(Dark Energy)**라 이름 붙였다.
이는 이후 우주 전체 질량-에너지의 약 68%를 차지하는 것으로 추정된다.

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4. 과학계를 뒤흔든 공동 발표

4.1 경쟁 팀과 동시에 발표된 연구

흥미로운 사실은 같은 시기, **사울 펄무터(Saul Perlmutter)**가 이끄는
또 다른 팀, **초신성 우주 가속도 측정 프로젝트(Supernova Cosmology Project)**도
독립적으로 같은 결과에 도달하고 있었다.

두 팀은 거의 같은 시기에 연구 결과를 발표했고,
이는 빠르게 학계의 주류 이론으로 받아들여졌다.
수년 안에 우주 가속 팽창 이론은
교과서에 실리는 표준 우주모델로 자리 잡게 된다.

4.2 노벨물리학상 수상

이 업적은 너무나도 중대했기에,
2011년 브라이언 슈미트, 애덤 리스, 사울 펄무터는
노벨 물리학상을 공동 수상하게 된다.

시상식에서 슈미트는 이렇게 말했다:

“우주의 본질을 탐구하는 일은 언제나 새로운 질문을 만들어냅니다.
우리는 어쩌면 답보다 더 많은 질문을 안고 돌아가는 존재일지도 모릅니다.”

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5. 우주론의 새 장을 열다

5.1 우주의 구성 비율 재정의

우주의 가속 팽창 이론은 기존 우주모델을 완전히 뒤집었다.
현재 우리가 이해하고 있는 우주의 구성은 다음과 같다:

• 암흑에너지: 약 68%
• 암흑물질: 약 27%
• 보통 물질(별, 행성, 사람 포함): 약 5%

이는 인류가 관측 가능한 모든 것들이
우주의 겨우 5%에 불과하다는 사실을 의미했다.

5.2 슈미트의 과학철학

슈미트는 이러한 발견을 바탕으로
과학은 결코 완결된 진리를 말하는 학문이 아니며,
오히려 “끊임없이 수정되는, 가설에 기반한 접근”이라고 말한다.

그는 지금도 학생들과 과학 대중에게 이렇게 조언한다:
“우주의 구조에 대한 우리의 이해는, 늘 다음 질문을 부른다.”

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6. 교육자이자 리더로서의 삶

6.1 호주국립대학교 부총장

슈미트는 이후 호주 국립대에서 부총장을 역임하며,
연구와 교육의 통합, 기초과학에 대한 장기 투자 필요성을 지속적으로 강조했다.

그는 학계뿐 아니라 공공 정책, 과학 커뮤니케이션에서도 활발히 활동하며,
젊은 과학자 양성과 대중과의 소통을 중시하는 교육자로 거듭난다.

6.2 평생의 질문

슈미트는 인터뷰에서 종종 이런 말을 남긴다:

“나는 언제나 우주에 대해 단 하나의 질문을 품고 있다.
‘왜 이렇게 되었는가?’ 그것만으로도 과학은 충분히 위대하다.”

그의 탐구는 단지 이론을 증명하는 것이 아니라,
우주를 바라보는 우리의 존재론적 시야 자체를 넓히는 과정이었다.

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결론 – 우주를 다시 쓰게 만든 한 문장

브라이언 슈미트는 단 한 줄의 결론으로 과학의 지도를 다시 그렸다.
“우주는 점점 더 빠르게 팽창하고 있다.”
이 문장은 물리학, 천문학, 철학, 존재론, 심지어 신학에까지 영향을 끼쳤다.

그는 과학이란 결국 무지에서 출발하여, 점점 더 정교하게 세계를 이해해 가는 과정임을 증명했다.
그리고 그 여정에서 우주는 우리에게 더 많은 비밀을 속삭인다.

그 비밀을 듣고자 했던 과학자,
그가 바로 브라이언 슈미트였다.