우주 공간이 검정색인 이유를 과학적으로 설명해 드립니다.

 밤하늘이 어두운 이유는 태양 때문이 아닙니다.
바로 우주 공간이 어두운 이유에 대해서 설명해야 하기 때문이죠. 
밤하늘이 어두운 근본적인 원인은 우주 공간이 까맣기 때문입니다. 
따라서 햇빛이 비춰지지 않는 밤하늘은 우주 공간이 까맣기 때문에 어둡게 보이는 것이죠. 
오늘은 왜 우주가 이렇게 까만지 그 이유와 이로 인해 밤하늘은 왜 어두운지 그 이유에 대해서 알아보죠 항성은 태양과 같은 스스로 빛을 내는 천체입니다. 
그리고 항성이 아닌 다른 행성이나 천체들은 스스로 빛을 내지 못하고
태양과 같은 항성으로부터 나오는 빛을 받아 온도가 뜨겁게 올라가고 빛이 반사되어 우리의 밤 하늘에 별처럼 빛나고 있는 것이죠. 
우리 태양계에는 태양이라는 하나의 항성이 존재합니다. 
그리고 이 태양계에는 행성으로 분류된 수성 금성 지구 화성 목성 토성 천왕성 해왕성이 존재하고 외행성 왜소행성 등 셀 수 없이 많은 천체들이 존재하죠. 
그리고 이 태양과 같은 스스로 빛을 내는 항성들은
우리 은하에 적어도 약 5천억에서 6천억 개가 존재한다고 알려져 있습니다. 
우리 은하와 가장 가까운 은하인 안드로메다 은하에는 이 항성이 무려 1조 개가 넘는다고 하죠. 
그리고 현재까지 인류가 관측 가능한 우주에는 약 1700억 개의 은하가 존재하며 대부분의 은하들은 직경이 1천에서 10만 8석에 달하죠. 
이 관측 가능한 우주의 1천700억 개의 은하에는 얼마나 많은 항성들을 포함하고 있을까요. 
앞서 말했듯이 항성은 스스로 빛을 내고
그 외 다른 천체들은 항성들로부터 나온 빛이 반사되어 빛을 바라고 있습니다. 
별에는 부피가 존재함으로 무한한 우주로 뻗어나가는 직선은 언젠가 별의 표면에 닿게 될 것이죠. 
즉 셀 수 없이 많은 별들로 구성된 우주에서 빛이 발산하면 그 빛의 방향인 직선거리의 끝은 결국 천체의 표면에 닿게 될 것이고 빛을 받은 천체는 다시 빛을 반사하여 빛은 우주 공간 속으로 뿌려질 것입니다. 
따라서 지구에서 보는 밤하늘은
사실 별의 표면만큼 밝게 빛나고 있어야 하죠. 
간단하게 말하자면 우주가 별로 가득 차 있으니 우주는 찬란하게 밝아야 한다는 것이에요. 
그런데 현실은 밤하늘이 우리의 생각보다 훨씬 어둡고 별로 가득 차 있다고 생각한 경우에 10조분의 1 정도의 밝기 밖에 되지 않습니다. 
우주는 왜 이렇게 어두울까 이 의문점이 바로 올베르스의 역설입니다. 
19세기 독일의 천문학자 하이니 올베르스는 밤하늘을 관측하던 중 문득 이런 궁금증이 생겼습니다. 
밤하늘은 왜 어두울까
그리고 결국 이 문제는 올베르스의 역설이라는 이름으로 100년 넘게 천문학자들을 괴롭히게 되었죠. 
처음. 하이니 올베르스가 생각했던 궁금증은 이렇습니다 만일 우주가 무한히 넓고 우주 전체에 걸쳐 가시광선을 내는 별이 고르게 퍼져 있다면 지구의 밤하늘은 태양의 표면만큼 밝아져야 하는 게 아닐까 이에 대해서 올베르스가 해답으로 주장한 것은 가스층 흡수 이론입니다. 
올베르스는 우주 공간의 먼지와 가스 구름이 빛의 상당 부분을 차단해 준다고 생각했습니다.
그리고 그의 저서에서 이렇게 얘기했죠. 
그 많은 별에서 방출된 빛이 지구에 모두 도달하지 않는 것은 정말로 다행스러운 일이 아닐 수 없다. 
우주의 먼지와 가스층이 빛을 흡수해 주지 않는다면 지구에는 지금보다 9만 배나 강한 빛이 도달해서 모든 생명체들은 도저히 살아갈 수 없게 된다. 
즉 우주 공간은 먼지들과 가스들로 가득 차 있기 때문에 빛이 도달하지 않는다는 것이죠. 
하지만 이 올베르스의 가스층 흡수 이론은 우주가 어두운 이유를
제대로 설명할 수 없었습니다. 왜냐하면 우주 공간에서 별이 방출하는 빛이 성간 물질에 의해 가로막히게 되면 성관 물질은 빛에 의해 뜨거워져서 다시 빛을 방출하게 되기 때문이죠. 
이렇게 되면 우주에서 관측되는 암흑성운은 더 이상 암흑성운이 아니라 발강성훈이 되어 태양처럼 빛날 것이기 때문이죠. 
게다가 우주는 기본적으로 빈 공간이기 때문에 불투명한 영역보다는 투명한 영역이 훨씬 많습니다. 
따라서 성과 물질을 고려해도 올베르스의 역설은 설명되지 않았다.
이후 다양한 의견들이 존재했습니다. 그 중에는 빛이 거리가 멀어짐에 따라서 빛의 세기가 약해지므로 먼 거리에 있는 천체의 빛이 지구에 도달할 수 없다는 의견도 있었죠. 
하지만 빛은 거리가 멀어질수록 광도가 떨어지기 때문일 거라는 말도 정답이 될 수 없었죠. 
왜냐하면 광도는 거리 제곱에 반비해야 하지만 그 거리를 반지름으로 하는 구면의 면적 역시
거리 제곱에 비례하여 늘어나고 따라서 빛이 도달하는 별의 개수도 그만큼 늘어나기 때문입니다. 
우리가 일상생활에서 가까운 곳에 손전등을 비추면 빛이 비추는 영역은 줄어들지만 비춰지는 영역은 밝기가 밝습니다. 
하지만 먼 곳을 손전등으로 비추면 빛의 밝기는 줄어들지만 빛이 닿는 면적이 커지기 때문이죠. 
따라서 거리가 멀어 빛의 세기가 줄어든다고 하여도 그 빛이 도달하는 면적이 넓어짐에 따라서
더 많은 천체들의 빛이 도달할 수 있고 이는 더 많은 빛의 확산으로 이어지기 때문에 우주 공간이 까만 이유를 제대로 설명할 수 없었죠. 
이후 많은 천문학자들이 이 역설에 대해서 골머리를 앓던 중 미국의 한 추리 작가가 처음. 
그 실마리를 제공했습니다. 미국의 추리 작가 에드거 앨런 포는 평소 천문학에 각별한 관심을 갖고 있었고 죽기 직전 유레카라는 제목의 시집을 출간했는데요. 
바로 이곳에 그가 생전에 모두 모아두었던 천체 관측 자료들이 요약되어 있었죠. 
가장 눈에 띄는 부분은 이렇습니다.
우주가 무수히 많은 별들로 구성되어 있다면 밤하늘은 눈부시게 밝아야 한다 광활한 우주 공간에서 별이 존재할 수 없는 공간이라는 것이 따로 있을 이유가 없기 때문이다. 
그러므로 우주 공간에 대부분이 비어 있는 것처럼 보이는 것은 멀리 있는 천체로부터 방출된 빛이 아직 우리의 눈에 도달하지 않았기 때문이라고 생각할 수밖에 없다. 
바로 이 과학적인 입증이 바탕이 되지 않은 에드거 앨런포가 혼자서 가지고 있던 생각은 천문학자들을 올바른 길로 안내하는
결정적인 실마리가 되었습니다. 1901년 스코틀랜드 출신의 물리학자 켈빈 경도 이 올베르스의 역사를 해결했는데 그가 사용했던 논리는 다음과 같죠. 
밤하늘을 바라볼 때 우리는 지금 이 순간에 존재하는 별의 모습을 보는 것이 아니라 별의 과거 모습을 보고 있기 때문에 별에서 방출된 빛은 엄청나게 빠른 속도로 전달되긴 하지만 어쨌거나 속도가 유한하기 때문에 특정 거리를 주파하는 데 반드시 시간이 소요되고 별이 아주 멀리 있다면 빛이 그곳에서 지구까지 주파하는 데 걸리는 시간은
100억 년이 넘을 수도 있다는 것이죠. 
그리고 켈빈 경은 간단한 계산을 통해 밤하늘이 빛나려면 우주는 적어도 수백 조 광년 이상 뻗어 있어야 한다는 결론을 내렸고 하지만 우리의 우주는 아직 그 정도로 나이를 먹지 않았기 때문에 밤하늘이 검게 보이는 것이라고 주장했죠. 
그리고 두 번째 이유로는 별의 수명이 유한하기 때문에 태양을 비롯한 모든 별들은 비슷한 과정을 거치면서
삶과 죽음을 반복하는데 그 주기가 대략 수십억 년 정도라 빛이 방출됐다가 사라짐을 반복하면 우주가 밝게 빛나지 않는다는 것이죠. 
이는 당시 우주가 팽창한다는 사실이 발견되지 않았기 때문에 이 주장이 꽤 그럴 듯한 설득력을 보여주는 듯 했습니다. 
그러다가 미국의 천문학자 에드윈 허블에 의해서 올베르스의 역설은 말끔히 해결되었죠. 
1929년 에드윈 허블은 은하의 스펙트럼에서 거의 대부분의 은하에서 적색 편이가 나타난다는 사실을 알게 되었습니다.
그리고 이를 바탕으로 지구에서 아주 멀리 있는 별의 경우에는 빛을 내뿜어도 적색 편의로 인해 지구에 도달할 때쯤에는 빛의 파장이 늘어나 눈에 보이지 않는 적외선으로 변하거나 전파가 된다는 사실과 은하들이 우리에게서 멀어지고 우주가 팽창한다는 결론을 내렸죠. 
즉 지구에서 아주 멀리 있는 별의 경우에는 빛을 내뿜어도 우주 공간이 팽창함에 따라서 도달하기 어렵다는 결론이었죠. 
우주가 팽창함에 따라서 일정 거리 이상의 은하들은 빛의 속도보다 더 빠른 속도로 멀어지고 있다는 사실을 발견하였고
따라서 영원히 지구에 도달할 수 없다는 결론이 내려졌습니다. 
이 경계선을 현재 우주론에서는 우주론적 지평선이라고 부르는데요. 
우리가 관측할 수 있는 우주의 범위는 제한된 범위에 불과했던 것이죠. 
정리하자면 우주가 팽창되지 않는다면 사실 밤하늘은 항성들의 빗발상과 천체들의 빛반사를 통해 태양과 같은 발기로 빛나야 하죠.
하지만 우주가 팽창됨에 따라서 일정 영역 안에 있는 은하들의 빛들은 적색 편의로 인해 파장이 길게 늘어나 눈에 보이는 가시광선에서 눈에 보이지 않는 적외선이나 전파로 바뀌어 눈에 보이지 않게 되면 일정 수준 이상의 범위에 있는 수많은 은하들은 빛의 속도보다 더 빠른 속도로 지구와 멀어지고 있기 때문에 영원히 그 빛은 지구에 도달할 수 없다는 것이죠. 
따라서 우주 공간은 까만 것이고
밤하늘은 어두운 것입니다.