밤하늘을 바라보면 별들이 사방에 가득합니다.

망원경으로 더 멀리 바라보면 별뿐만 아니라 수천억 개의 별을 가진 은하들이 나타납니다.

그렇다면 더 멀리 가도 계속 은하가 나타날까요?

놀랍게도 그렇지 않습니다.

우주에는 은하들이 빽빽하게 모여 있는 지역이 있는 반면,

은하가 놀라울 정도로 드문 거대한 공간도 존재합니다.

이런 곳을 천문학에서는

보이드(Void)

라고 부릅니다.

우리말로 표현하면 공동(空洞), 즉 거대한 빈 공간에 가깝습니다.

그런데 여기서 궁금한 점이 생깁니다.

“우주 자체가 원래 텅 빈 곳 아닌가?”

맞는 말처럼 들리지만 천문학에서 말하는 보이드는 조금 다른 의미입니다.

우주는 은하가 골고루 퍼져 있지 않다

우주를 아주 멀리서 바라본다고 상상해보겠습니다.

우리가 흔히 생각하는 모습은 수많은 은하가 점처럼 골고루 퍼져 있는 모습일 것입니다.

실제 우주는 그렇지 않습니다.

은하들은 서로 모여 은하군과 은하단을 만들고, 더 큰 규모에서는 기다란 실처럼 이어진 구조를 형성합니다.

NASA는 이러한 은하와 물질의 거대한 연결망을

코스믹 웹(Cosmic Web)

이라고 설명합니다.

말 그대로 우주 거미줄입니다.

밝은 은하와 은하단이 모여 있는 부분을 따라 기다란 필라멘트가 이어지고,

그 사이사이에 거대한 빈 공간이 존재합니다.

그 빈 공간이 바로 보이드입니다.

코스믹 웹은 얼마나 거대할까?

우리가 속한 은하인 우리은하(Milky Way)의 지름은 약 10만 광년 이상입니다.

이것만 해도 빛이 한쪽 끝에서 반대쪽 끝까지 가는 데 10만 년 넘게 걸리는 엄청난 크기입니다.

하지만 코스믹 웹에서는 수억 광년 규모의 구조가 등장합니다.

NASA는 은하들이 만드는 거대한 벽 구조가 수억 광년 규모로 뻗을 수 있으며, 대표적으로 슬론 장벽(Sloan Great Wall)은 약 14억 광년 규모에 이른다고 설명합니다.

그러니까 우주를 가장 큰 규모로 확대해서 보면

은하 → 은하군 → 은하단 → 필라멘트와 벽 → 보이드

가 거대한 네트워크처럼 연결되어 있는 것입니다.

보이드는 얼마나 클까?

보이드는 우리가 흔히 생각하는 ‘빈 공간’과 차원이 다릅니다.

우주 보이드는 일반적으로 수천만~수억 광년 규모에 이를 수 있습니다.

천문학 연구에서도 보이드의 크기가 수십에서 수백 메가파섹(Mpc)에 걸칠 수 있다고 설명합니다. 1Mpc은 약 326만 광년입니다.

예를 들어 지름이 100Mpc인 보이드가 있다고 가정하면 약

3억 2,600만 광년

규모입니다.

우리은하의 지름을 약 10만 광년 정도로 놓고 단순 비교하면 엄청난 차이입니다.

그래서 보이드의 크기를 처음 접하면

“정말 저렇게 큰 공간에 아무것도 없다고?”

라는 생각이 들 수밖에 없습니다.

그런데 보이드는 정말 완전히 비어 있을까?

여기서 가장 중요한 부분입니다.

아닙니다.

‘Void’라는 이름 때문에 아무것도 존재하지 않는 완전한 진공처럼 생각하기 쉽지만 실제 보이드는 평균보다 물질과 은하의 밀도가 매우 낮은 지역입니다.

즉,

아무것도 없는 곳(X)

보다는

주변보다 훨씬 텅 빈 곳(O)

이라고 이해하는 것이 정확합니다.

보이드 안에서도 은하가 발견될 수 있고 희박한 가스와 암흑물질 등도 존재합니다.

실제로 우주 보이드 내부에 존재하는 은하는 천문학자들에게 중요한 연구대상입니다. 보이드라는 저밀도 환경이 은하의 탄생과 진화에 어떤 영향을 미치는지 연구할 수 있기 때문입니다.

그럼 우주에서 가장 유명한 보이드는?

가장 유명한 곳 가운데 하나가 있습니다.

부츠 보이드(Boötes Void)

입니다.

우리말로 목동자리 보이드라고 부르기도 합니다.

인터넷에서 우주의 무서운 크기를 설명하는 콘텐츠에 자주 등장합니다.

부츠 보이드는 1980년대 초 천문학자 로버트 커시너(Robert Kirshner)와 동료들의 은하 적색편이 관측 과정에서 알려졌습니다.

이 지역에는 예상보다 은하가 매우 적었습니다.

그래서 당시에는 우주 거대구조를 이해하는 데 상당히 흥미로운 발견이었습니다.

부츠 보이드의 규모는 흔히 약 3억 광년 이상으로 소개됩니다.

숫자만 보면 감이 잘 오지 않습니다.

우리은하 지름을 약 10만 광년으로 단순 비교하면,

우리은하 수천 개의 지름을 이어 붙여야 할 정도의 규모입니다.

부츠 보이드에는 은하가 하나도 없을까?

이것 역시 인터넷에서 많이 과장되는 부분입니다.

부츠 보이드 사진이나 영상에는 거대한 검은 구체가 등장하면서

“수억 광년 동안 아무것도 존재하지 않는 우주의 구멍”

처럼 표현되는 경우가 있습니다.

하지만 실제로는 그렇지 않습니다.

부츠 보이드 안에서도 은하가 발견됩니다.

단지 주변의 일반적인 우주 영역에 비해 은하의 밀도가 매우 낮은 것입니다.

그리고 인터넷에서 보는 검은색 거대한 구 형태의 이미지는 대부분 실제로 멀리서 촬영한 ‘보이드 사진’이 아닙니다.

보이드는 블랙홀처럼 검은 구체가 우주에 뚫려 있는 물체가 아닙니다.

은하들의 위치와 거리를 측정한 뒤 은하가 매우 드문 영역을 3차원적으로 파악하는 것에 가깝습니다.

보이드를 눈으로 볼 수 있을까?

흥미로운 질문입니다.

망원경으로 특정 방향을 바라봤을 때

“저기 검은 구멍 보이지? 저게 보이드야.”

라고 보는 것은 아닙니다.

천문학자들은 수많은 은하의 위치와 거리를 측정합니다.

그 데이터를 3차원 지도에 표시하면 은하가 몰려 있는 지역과 비어 있는 지역이 나타납니다.

NASA가 소개한 슬론 디지털 전천탐사(SDSS) 같은 대규모 은하 지도에서도 이러한 구조를 확인할 수 있습니다. 우주는 거대한 비눗방울들이 서로 붙어 있는 것처럼 보이며, 은하들은 주로 벽과 필라멘트를 따라 분포합니다.

그래서 보이드는

하나의 천체라기보다 우주 거대구조 속 ‘저밀도 영역’

이라고 이해하는 편이 좋습니다.

우주는 왜 거미줄처럼 변했을까?

이 이야기는 우주 초기까지 거슬러 올라갑니다.

아주 초기의 우주는 지금보다 훨씬 균일했습니다.

하지만 완벽하게 균일하지는 않았습니다.

물질이 아주 조금 더 많은 곳과 조금 더 적은 곳이 존재했습니다.

처음에는 아주 작은 차이였습니다.

하지만 시간이 흐르면서 중력이 그 차이를 키웠습니다.

NASA는 초기 우주의 작은 밀도 차이가 시간이 지나면서 성장해 오늘날의 필라멘트와 거대한 시트 구조를 만들었다고 설명합니다.

물질이 조금 많은 지역에는 중력 때문에 더 많은 물질이 모입니다.

그러면 그곳의 중력은 더 강해집니다.

다시 더 많은 물질을 끌어당깁니다.

반대로 원래 물질이 조금 적었던 지역에서는 물질이 주변의 고밀도 지역으로 빠져나가기 쉬워집니다.

그 결과 시간이 지나면서

밀도가 높은 필라멘트와 은하단은 더욱 뚜렷해지고,

그 사이의 저밀도 지역은 더욱 비게 됩니다.

이것이 보이드가 만들어지는 기본적인 과정입니다.

암흑물질이 코스믹 웹의 뼈대다

여기서 빼놓을 수 없는 것이 암흑물질(Dark Matter)입니다.

우리가 눈으로 보는 별과 은하는 우주 구조의 전부가 아닙니다.

코스믹 웹의 거대한 구조 형성에는 암흑물질이 핵심적인 역할을 합니다.

NASA는 암흑물질이 만드는 거대한 필라멘트 구조가 우주의 대규모 뼈대를 형성하고, 일반 물질과 은하들이 그 구조를 따라 분포한다고 설명합니다.

쉽게 비유하면

암흑물질 = 보이지 않는 우주 거미줄의 뼈대

은하 = 그 거미줄을 따라 모여 있는 밝은 점

처럼 생각할 수 있습니다.

만약 우리은하가 거대한 보이드 한가운데 있었다면?

상상해보겠습니다.

우리은하가 매우 큰 보이드 중심부에 있고 주변 수억 광년 동안 밝은 은하가 극도로 드물다면 어떻게 될까요?

밤하늘에서 우리은하 안의 별들은 그대로 보입니다.

태양도 있고 별자리도 있습니다.

그러니까 밤하늘 전체가 완전히 검게 변하는 것은 아닙니다.

문제는 우리은하 밖의 우주입니다.

가까운 외부은하를 찾기가 지금보다 훨씬 어려웠을 것입니다.

그렇다면 인류가 우주의 구조를 이해하는 과정도 크게 달라졌을 가능성이 있습니다.

다른 은하가 매우 멀리 떨어져 있었다면 옛 천문학자들에게

“우리은하가 우주의 전부가 아닐까?”

라는 생각이 훨씬 오래 지속됐을 수도 있습니다.

다만 이것은 실제 역사가 아니라 보이드의 크기를 이해하기 위한 가정입니다.

그런데 우리도 보이드 안에 살고 있다는 이야기가 있다?

여기서 조금 복잡한 이야기가 등장합니다.

우리은하 주변 역시 우주의 평균밀도보다 상대적으로 물질이 적은 거대한 영역일 수 있다는 연구가 있습니다.

흔히

KBC 보이드(KBC Void)

또는 Local Hole이라는 이름으로 소개됩니다.

KBC는 연구자 Keenan, Barger, Cowie의 이름에서 따왔습니다.

일부 연구와 자료에서는 이 저밀도 영역의 규모를 약 20억 광년에 이를 정도로 매우 크게 설명하기도 합니다.

하지만 여기에는 중요한 주의점이 있습니다.

KBC 보이드의 정확한 규모와 밀도, 그리고 우리가 어느 정도의 저밀도 영역에 있는지는 여전히 연구 대상입니다.

따라서

“지구가 우주 최대의 빈 공간 한가운데 있다는 사실이 밝혀졌다.”

처럼 단정하면 안 됩니다.

천문학에서 보이드를 어떻게 정의하고 어떤 은하 표본과 규모를 사용하는지에 따라 결과가 달라질 수 있습니다.

그렇다면 부츠 보이드가 우주에서 가장 큰 보이드일까?

반드시 그렇다고 할 수 없습니다.

부츠 보이드는 가장 유명한 거대 보이드 가운데 하나입니다.

하지만 이후 더 큰 규모의 저밀도 영역 후보들이 연구됐습니다.

앞서 이야기한 KBC 보이드처럼 훨씬 큰 규모로 제시되는 구조도 있고, 다른 초대형 보이드 후보들도 있습니다.

문제는 천문학에서

“보이드 하나가 어디서 시작해서 어디에서 끝나는가?”

를 정하는 것이 생각보다 단순하지 않다는 것입니다.

작은 보이드 여러 개가 연결된 것인지,

하나의 거대한 보이드인지,

주변보다 얼마나 밀도가 낮아야 보이드라고 부를 것인지에 따라 크기가 달라집니다.

따라서 인터넷에서 흔히 볼 수 있는

“우주에서 가장 큰 빈 공간 = 부츠 보이드”

라는 표현은 정확하지 않습니다.

“부츠 보이드는 가장 유명한 거대 우주 보이드 중 하나”

라고 표현하는 것이 안전합니다.

보이드가 우주의 대부분을 차지한다?

이것도 흥미로운 부분입니다.

우주의 부피를 기준으로 생각하면 저밀도 영역은 엄청난 공간을 차지합니다.

NASA의 교육자료에서는 거대한 보이드들이 우주 공간의 대부분의 부피를 차지하는 구조라고 설명합니다.

반대로 우리가 관측하는 수많은 은하와 은하단은 코스믹 웹의 필라멘트와 벽을 따라 상대적으로 밀집해 있습니다.

그래서 아주 큰 규모에서 보면 우주는

물질이 가득 찬 공간 속에 작은 구멍 몇 개가 있는 모습이 아니라,

오히려

거대한 빈 공간의 경계를 따라 은하들이 거미줄처럼 모여 있는 모습

에 더 가깝습니다.

보이드에도 가스가 있을까?

있습니다.

보이드가 완벽한 진공이 아니기 때문입니다.

은하 사이 공간에는 매우 희박한 가스가 존재합니다.

NASA의 허블 관측에서도 코스믹 웹의 은하 사이 공간에 뜨겁고 희박한 수소와 다른 물질이 존재한다는 사실이 연구되어 왔습니다.

보이드 내부 역시 완벽한 무(無)의 공간이 아닙니다.

다만 평균적인 우주 영역과 비교했을 때 물질의 밀도가 매우 낮습니다.

보이드 안에도 별과 행성이 있을까?

가능합니다.

보이드 내부에도 은하가 있기 때문입니다.

은하가 있다면 그 안에는 별이 존재할 수 있고,

별이 있다면 행성계가 형성될 가능성도 있습니다.

따라서

보이드 = 별도 행성도 존재할 수 없는 공간

은 아닙니다.

오히려 천문학자들은 보이드 내부 은하가 다른 환경의 은하와 어떻게 다르게 진화하는지 연구합니다.

주변에 거대한 은하단이나 다른 은하가 적은 환경에서 은하가 어떻게 성장하는지를 알아볼 수 있기 때문입니다.

보이드를 연구하면 무엇을 알 수 있을까?

단순히

“우주에 엄청나게 큰 빈 곳이 있다.”

는 신기한 사실을 알아내기 위해 연구하는 것만은 아닙니다.

보이드는 현대 우주론에서 중요한 연구도구입니다.

연구자들은 보이드의

크기 / 형태 / 분포 / 은하의 움직임 / 주변 물질 분포

등을 조사합니다.

이를 통해 우주의 거대구조가 어떻게 성장했는지 알아볼 수 있습니다.

더 나아가 암흑에너지, 중력 이론, 중성미자 등 현대 우주론의 핵심 문제를 연구하는 데도 보이드가 활용될 가능성이 있습니다.

텅 빈 것처럼 보이는 공간이 오히려 우주의 비밀을 알려주는 연구실인 셈입니다.

블랙홀과 보이드는 완전히 다르다

이미지 때문에 헷갈릴 수 있습니다.

구분블랙홀우주 보이드

정체	극도로 밀도가 높은 천체·영역	평균보다 밀도가 낮은 우주 영역
물질	엄청나게 압축됨	매우 적음
중력	매우 강함	상대적으로 저밀도
크기	질량에 따라 다양	수천만~수억 광년 이상 가능
은하 존재	블랙홀 자체와 별개	내부에 은하가 존재할 수 있음
검은 구멍처럼 보이나?	직접 모습보다 주변 효과 관측	검은 구체가 실제로 뚫린 것이 아님

어떻게 보면 둘은 정반대입니다.

블랙홀은 물질이 극단적으로 모여 있는 곳이고,

보이드는 물질이 극단적으로 드문 곳입니다.

우주 거대구조를 크기 순서로 보면?

단순화하면 다음처럼 생각할 수 있습니다.

지구

↓

태양계

↓

우리은하

↓

국부은하군(Local Group)

↓

은하단·초은하단 규모의 구조

↓

필라멘트와 거대한 벽

↓

코스믹 웹

그리고 코스믹 웹의 거대한 필라멘트와 벽 사이를 채우는 저밀도 공간이 보이드입니다.

NASA는 우리은하가 50개가 넘는 은하들과 함께 국부은하군에 속하며, 더 큰 우주 거대구조의 일부라고 설명합니다.

우리가 흔히 알고 있는 보이드 상식, 사실일까?

이야기실제

보이드에는 아무것도 없다	❌
보이드는 주변보다 물질 밀도가 매우 낮다	⭕
보이드 안에도 은하가 있을 수 있다	⭕
부츠 보이드는 유명한 거대 보이드다	⭕
부츠 보이드가 확실한 우주 최대 보이드다	❌
보이드는 검은 구 형태의 천체다	❌
코스믹 웹 사이에 보이드가 존재한다	⭕
암흑물질은 코스믹 웹 형성에 중요하다	⭕
보이드 연구로 우주론을 연구할 수 있다	⭕

자주 묻는 질문 FAQ

Q. 우주 보이드란 무엇인가요?

은하와 물질의 밀도가 우주 평균보다 매우 낮은 거대한 영역입니다. 은하들이 필라멘트와 벽을 형성하는 코스믹 웹 사이에 존재합니다.

Q. 보이드에는 정말 아무것도 없나요?

아닙니다. 은하와 희박한 물질 등이 존재할 수 있습니다. ‘완전히 빈 공간’이 아니라 상대적으로 매우 밀도가 낮은 공간입니다.

Q. 부츠 보이드는 얼마나 큰가요?

대략 수억 광년 규모로 알려진 매우 거대한 저밀도 영역입니다. 다만 보이드의 정확한 경계와 크기는 정의와 측정방법에 따라 달라질 수 있습니다.

Q. 부츠 보이드가 우주에서 가장 큰 보이드인가요?

확정적으로 그렇게 표현하기는 어렵습니다. 부츠 보이드는 가장 유명한 거대 보이드 가운데 하나이며 더 큰 규모로 제시되는 저밀도 구조들도 있습니다.

Q. 보이드 안에도 은하가 있나요?

네. 보이드 내부에서도 은하가 발견됩니다. 천문학자들은 이러한 보이드 은하(Void Galaxy)를 통해 환경이 은하 진화에 미치는 영향을 연구합니다.

Q. 보이드는 블랙홀인가요?

전혀 다릅니다. 블랙홀은 물질이 극도로 압축된 곳인 반면 보이드는 물질의 밀도가 매우 낮은 거대한 우주 영역입니다.

Q. 보이드는 왜 생겼나요?

초기 우주의 작은 밀도 차이가 중력에 의해 성장하면서 물질이 고밀도 지역으로 모였고, 상대적으로 물질이 적은 지역은 더욱 비어가면서 오늘날의 코스믹 웹과 보이드가 형성됐습니다.

마무리

우주는 우리가 생각하는 것처럼 은하가 골고루 뿌려져 있는 공간이 아닙니다.

수많은 은하와 암흑물질은 거대한 필라멘트와 벽을 만들며 연결되어 있습니다.

그리고 그 사이에는 상상을 초월할 정도로 거대한 보이드가 자리 잡고 있습니다.

유명한 부츠 보이드 역시 그중 하나입니다.

하지만 부츠 보이드를