우주영화를 보면 거대한 우주선이 폭발하면서 엄청난 굉음이 들립니다.
레이저가 날아갈 때는 '쾅!' 하는 소리가 나고, 우주선끼리 충돌하면 영화관 전체가 흔들릴 정도의 폭발음이 울려 퍼집니다.
그런데 실제 우주에서도 이런 소리를 들을 수 있을까요?
결론부터 말하면,
우리가 흔히 생각하는 우주 공간에서는 거의 아무것도 들을 수 없습니다.
바로 옆에서 거대한 우주선이 폭발한다고 해도 진공 상태의 우주 공간을 통해서는 그 폭발음을 들을 수 없습니다.
NASA 역시 소리는 진공 상태의 우주를 통과할 수 없다고 설명합니다.
그렇다면 왜 우주에서는 소리가 들리지 않는 걸까요?
그리고 NASA가 공개한 이른바 '블랙홀의 소리'는 도대체 무엇일까요?
알고 보면 '우주는 조용하다'는 말에도 재미있는 예외가 숨어 있습니다.
소리는 혼자서 이동할 수 없다
먼저 소리가 무엇인지 알아야 합니다.
우리가 누군가의 목소리를 듣는다고 생각해보겠습니다.
사람이 말을 하면 성대가 진동하고 그 진동이 주변의 공기를 흔듭니다.
공기 분자들이 차례로 진동을 전달하고, 그 압력 변화가 우리의 귀에 도착합니다.
고막이 진동하고 뇌가 이를 소리로 인식하면서 비로소 우리는 목소리를 듣게 됩니다.
즉 소리는 빛처럼 혼자 날아가는 것이 아닙니다.
소리가 이동하려면 진동을 전달해 줄 물질이 필요합니다.
공기뿐만이 아닙니다.
물속에서도 소리가 전달되고 고체에서도 전달됩니다. 실제로 소리의 속도 역시 어떤 물질을 통과하느냐에 따라 달라집니다.
그런데 우주에는 결정적인 문제가 있습니다.
우주는 거의 진공이다
우주 공간에는 지구 대기처럼 충분한 공기가 없습니다.
물론 우주가 문자 그대로 입자 하나도 존재하지 않는 완벽한 진공은 아닙니다.
가스와 먼지, 플라스마 같은 물질이 존재합니다.
하지만 행성 사이와 별 사이의 공간은 지구 대기에 비하면 극도로 희박합니다.
그래서 사람이 들을 수 있는 일반적인 소리를 전달할 만큼 충분한 물질이 없습니다.
NASA도 이를 명확하게 설명합니다.
소리는 기계적 파동이기 때문에 전달할 매질이 없는 우주의 진공에서는 이동할 수 없습니다.
이것이 우주가 조용한 가장 기본적인 이유입니다.
우주선이 바로 앞에서 폭발하면 정말 아무것도 안 들릴까?
영화 같은 상황을 하나 상상해보겠습니다.
우주복을 입고 우주에 떠 있는데 바로 앞에서 우주선 한 대가 폭발합니다.
눈으로는 엄청난 폭발을 볼 수 있습니다.
빛은 진공에서도 이동할 수 있기 때문입니다.
하지만 폭발로 발생한 일반적인 음파는 주변 우주 공간을 통해 우리의 귀까지 전달될 수 없습니다.
따라서 영화처럼
콰아앙!
하는 폭발음은 들리지 않습니다.
NASA는 전자기파와 음파의 차이를 설명하면서 전자기파는 매질 없이 진공을 통과할 수 있지만 음파는 그렇지 않다고 설명합니다.
실제 우주에서 바라보는 폭발은 우리가 영화에서 보는 것보다 훨씬 기묘할 것입니다.
눈앞에서는 거대한 사건이 벌어지는데 주변은 조용한 상태가 되는 것입니다.
그렇다면 우주비행사는 어떻게 대화할까?
여기서 궁금한 점이 생깁니다.
우주유영 영상을 보면 우주비행사들은 서로 이야기를 나눕니다.
우주에서는 소리가 전달되지 않는다면서 어떻게 가능한 걸까요?
방법은 무선통신입니다.
우주비행사의 목소리는 우주복 내부의 공기를 통해 마이크까지 전달됩니다.
마이크가 그 목소리를 전기 신호로 바꾸고, 다시 전파를 이용해 상대방에게 전송합니다.
전파는 전자기파이기 때문에 진공 상태의 우주에서도 이동할 수 있습니다.
NASA의 우주복에는 실제로 양방향 무전기가 있으며, 헬멧 아래 착용하는 통신 장비의 마이크와 이어폰을 통해 다른 우주비행사 및 지상 관제센터와 대화합니다.
즉,
목소리가 우주 공간을 직접 건너가는 것이 아닙니다.
목소리를 무선 신호로 바꿔 전달한 뒤 상대방의 장비에서 다시 소리로 바꾸는 것입니다.
우주선 안에서는 소리를 들을 수 있다
그렇다면 국제우주정거장 내부는 어떨까요?
여기에서는 당연히 대화할 수 있습니다.
우주정거장 내부에는 사람이 호흡할 수 있도록 공기가 채워져 있기 때문입니다.
공기가 있으니 소리를 전달할 매질도 있습니다.
NASA 역시 우주 캡슐이나 우주정거장 내부에는 공기가 있기 때문에 우주비행사들이 서로 이야기할 수 있다고 설명합니다.
따라서 정확하게 말하면
'우주에서는 소리가 존재하지 않는다'가 아니라 '진공에서는 일반적인 소리가 전달되지 않는다'고 표현하는 것이 더 정확합니다.
그런데 NASA는 '블랙홀의 소리'를 공개했다
여기서 이야기가 재미있어집니다.
NASA는 실제로 블랙홀의 소리라고 불리는 음원을 공개한 적이 있습니다.
"우주에서는 소리가 전달되지 않는다면서 블랙홀 소리는 어떻게 녹음한 걸까?"
모순처럼 보입니다.
하지만 여기에는 중요한 차이가 있습니다.
대표적인 사례가 지구에서 약 2억 광년 이상 떨어진 페르세우스 은하단(Perseus Cluster)입니다.
이 은하단 중심에는 초대질량 블랙홀이 존재합니다.
그리고 은하단 내부에는 완전한 진공이 아니라 엄청난 양의 뜨거운 가스가 존재합니다.
블랙홀 주변의 활동이 이 가스에 압력파를 만들어냈고, 과학자들은 NASA 찬드라 X선 관측소의 자료에서 이러한 파동을 확인했습니다.
즉 여기에는 소리가 이동할 수 있는 물질이 존재했던 것입니다.
블랙홀은 얼마나 낮은 소리를 낼까?
더 놀라운 것은 그 음의 높이입니다.
페르세우스 은하단에서 발견된 압력파에 해당하는 음은 인간이 들을 수 있는 범위를 아득하게 벗어납니다.
NASA 설명에 따르면 이 소리는 중앙 C보다 약 57옥타브 아래에 해당할 정도로 낮습니다.
피아노의 가장 낮은 음보다 조금 낮은 정도가 아닙니다.
인간의 귀로는 절대로 직접 들을 수 없는 수준입니다.
그래서 NASA가 공개한 '블랙홀의 소리'는 우리가 그곳에 가서 마이크로 녹음한 음원이 아닙니다.
과학자들은 관측된 압력파를 인간이 들을 수 있는 영역까지 크게 높여 음향화했습니다.
NASA는 이 과정에서 원래 신호를 무려 57~58옥타브 높여 사람이 들을 수 있도록 만들었다고 설명합니다.
따라서 인터넷에서 들을 수 있는 블랙홀의 음산한 소리를 실제 우주에서 그대로 들을 수 있다는 뜻은 아닙니다.
우주의 사진을 음악처럼 들을 수도 있다
NASA는 블랙홀뿐 아니라 여러 천문 데이터를 소리로 변환하고 있습니다.
이를 소니피케이션(Sonification), 즉 데이터 음향화라고 합니다.
방법은 상당히 흥미롭습니다.
망원경으로 관측한 X선이나 적외선 등의 데이터를 음의 높이와 크기 등에 대응시키는 것입니다.
예를 들어 밝은 부분을 더 큰 소리로 표현하거나 특정 위치나 파장을 서로 다른 음으로 변환할 수 있습니다.
제임스 웹 우주망원경의 관측 자료 역시 이런 방식으로 소리로 변환되고 있습니다. NASA는 이러한 음향화를 통해 시각 자료를 소리라는 다른 감각으로 경험할 수 있도록 하고 있습니다.
이것은 단순히 재미를 위한 작업만은 아닙니다.
시각장애인과 저시력자도 천문 데이터를 경험할 수 있게 하고, 과학자들이 데이터를 다른 방식으로 탐색하는 데도 활용할 수 있습니다.
보이저가 들었다는 '우주의 소리'는 무엇일까?
또 하나 헷갈리기 쉬운 것이 있습니다.
보이저 탐사선이 성간우주의 소리를 포착했다는 이야기를 들어본 적이 있을 겁니다.
하지만 이것 역시 우리가 지구에서 귀로 듣는 일반적인 소리를 그대로 녹음했다는 뜻은 아닙니다.
보이저는 우주 공간에 존재하는 플라스마의 진동 등을 측정할 수 있습니다.
이러한 과학 데이터를 사람이 들을 수 있는 형태로 변환하면 마치 우주에서 기묘한 소리가 들리는 것처럼 경험할 수 있습니다.
NASA도 성간우주는 거의 진공이어서 일반적인 음파를 귀로 들을 수 없다고 설명합니다.
따라서 인터넷에서 접하는 '우주의 소리'라는 표현을 볼 때는
실제로 음파가 존재했던 것인지, 전자기 신호나 관측 데이터를 사람이 들을 수 있게 변환한 것인지 구분해서 볼 필요가 있습니다.
영화는 왜 우주에서 굳이 폭발음을 넣을까?
그렇다면 영화 제작자들은 우주가 조용하다는 사실을 몰라서 폭발음을 넣는 걸까요?
꼭 그런 것은 아닙니다.
영화에서 소리는 장면의 긴장감과 속도감, 규모를 전달하는 중요한 요소입니다.
거대한 우주선이 폭발했는데 화면에서는 아무 소리도 들리지 않는다면 과학적으로는 현실적일 수 있지만 관객에게 전달되는 느낌은 완전히 달라집니다.
그래서 많은 SF 작품은 사실적인 물리현상보다 극적인 연출을 위해 우주 공간에서도 폭발음과 엔진음을 사용합니다.
반대로 우주의 침묵을 의도적으로 활용하면 훨씬 공포스럽거나 고립된 느낌을 줄 수도 있습니다.
우주는 정말 '완전히 조용한 곳'일까?
결국 이 질문의 답은 조금 복잡합니다.
대부분의 우주 공간에서는 사람이 귀로 들을 수 있는 일반적인 소리가 전달되지 않습니다.
소리를 전달할 충분한 매질이 없기 때문입니다.
하지만 가스가 충분히 존재하는 은하단 같은 환경에서는 압력파가 전달될 수 있습니다. 실제로 페르세우스 은하단에서는 블랙홀과 관련된 압력파가 관측됐습니다.
또 인간은 망원경과 우주탐사선으로 얻은 데이터를 소리로 바꾸면서 눈으로만 바라보던 우주를 귀로도 경험하고 있습니다.
그래서 조금 더 정확하게 표현한다면 이렇습니다.
우주는 우리가 생각하는 방식으로는 조용하지만, 완전히 아무런 진동과 신호도 없는 곳은 아닙니다.
어쩌면 우주는 침묵하고 있는 것이 아니라,
우리의 귀만으로는 들을 수 없는 방식으로 끊임없이 움직이고 있는 것인지도 모릅니다.
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