우주의 온도는 얼마나 될까?

[파퓰러사이언스 이고운 기자]

142,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000K. 0 몇 개 정도는 가감이 가능하다.

이론상의 최저 온도는 간단하다. 바로 절대 영도(0K)다. 그러나 최고 온도는 계산이 어렵다는게 미국 다트머스대학의 물리학자 스테픈 알렉산더 박사의 설명이다.

“얼마나 많은 에너지를 얻을 수 있는지 알 수 없기 때문입니다. 그저 합리적 추정이 가능할 뿐이에요.”

우주의 최고 온도에 대한 가장 정직한 답은 플랑크 온도, 즉 142노우닐리온*(1.42×1032) 켈빈(K)이다. 이것이 현대 입자물리학 표준 모델에서 허용하는 최고 온도다.

다만 열은 입자들의 상호작용을 통해 열평형 상태를 이룰 때에만 방출된다. 이런 이유로 대다수 우주물리학자들은 우주 역사상 가장 높았던 온도는 플랑크 온도보다 훨씬 낮았을 것으로 추정한다. 빅뱅 직후 우주가 급격히 팽창하면서 입자들끼리 상호작용할 시간적 여유가 없었을 것이라는 판단에서다. 즉 빅뱅 순간의 우주는 온도가 없었다고 보는 것이 타당하다.

“이후 수분의 1초도 안돼서 시공간에 파동이 일었고, 이것이 물질을 진동시켜 열평형을 이루게 된 거죠. 그렇게 우주는 순식간에 1027K까지 가열됐을 겁니다.”