우주는 왜 이토록 비어 있는가?” 보이드와 페르미 역설이 던지는 충격적인 질문

돌돌통 2025. 5. 30.

우주 공허에 대해서 자세히 알아보기

우주를 바라볼 때 우리는 종종 별, 은하, 성운, 블랙홀 같은 화려하고 장엄한 존재들만을 떠올립니다. 하지만 정작 우주의 대부분은 텅 빈 공간, ‘보이드(Void)’로 이루어져 있습니다.
그리고 이 광대한 우주에서 수십억 개의 별과 행성이 존재함에도 불구하고, 외계 문명과의 만남은 왜 이루어지지 않았을까요?
이 미스터리를 탐구하는 질문이 바로 ‘페르미 역설(Fermi Paradox)’입니다.

이 두 개념은 서로 다른 맥락에서 등장했지만, 우주에 존재하는 무(無)의 의미와 생명체 존재 가능성이라는 철학적, 과학적 질문으로 연결되며 오늘날까지도 과학자들의 호기심을 자극하는 주제입니다. 지금부터 이 두 신비로운 주제를 깊이 있게 파헤쳐 보겠습니다.

우주의 텅 빈 공간, ‘보이드(Void)’란 무엇인가?

‘보이드’란 우주에서 은하나 별이 거의 존재하지 않는 거대한 빈 공간을 의미합니다. 마치 물거품 구조처럼 우주는 초은하단과 은하들이 연결된 ‘벽’(Wall)과, 그 사이사이 텅 빈 지역인 보이드가 엮인 3차원적 네트워크 구조를 이루고 있죠.

보이드의 크기와 구조

보이드는 상상을 초월하는 규모를 자랑합니다.

일반적인 보이드의 크기는 약 3천만~3억 광년
슈퍼보이드(Supervoid)는 10억 광년 이상까지 뻗어 있기도 합니다.

대표적인 보이드인 목동자리 보이드(Boötes Void)는 지름만 약 3억 3천만 광년에 달하며, 이곳에는 원래 약 2,000개 이상의 은하가 있어야 정상이지만, 실제로는 60여 개의 은하만 존재하는 것으로 관측됩니다.

완전히 비어 있는 건 아니다

보이드는 말 그대로 ‘진공’이 아닙니다.
소규모 은하나 드문드문 존재하는 공동 은하(Void Galaxy)가 일부 있으며, 아주 희박하게 가스나 암흑물질(Dark Matter)도 감지됩니다. 하지만 은하 밀도는 극도로 낮고, 인근 은하와의 중력 상호작용 가능성도 거의 없습니다.

보이드를 지나는 빛의 변화 – 냉점 현상

보이드에서는 우주배경복사(CMB)가 ‘냉점(Cold Spot)’이라는 특이한 신호를 보여주기도 합니다.
빛이 보이드 같은 낮은 밀도의 공간을 지날 때 중력 퍼텐셜에 따라 에너지를 잃고 속도가 늦춰지는 현상이 발생하는데, 이로 인해 실제 우주의 온도 분포에도 영향을 미치게 됩니다.

2015년 하와이 대학교 연구팀은 슈퍼보이드에서 관측된 냉점을 통해 보이드가 단순한 빈 공간이 아닌, 우주의 구조와 진화에 중요한 역할을 하는 공간임을 입증했습니다.

"그들은 어디에 있는가?" – 페르미 역설(Fermi Paradox)

1950년, 천재 물리학자 엔리코 페르미(Enrico Fermi)는 동료들과 점심 식사 중 이렇게 물었다고 합니다.
“그들은 대체 어디에 있는가?(Where is everybody?)”

우주에 별이 이렇게 많고, 생명이 탄생할 수 있는 조건을 갖춘 행성도 셀 수 없을 만큼 많다면, 왜 우리는 외계 문명의 흔적조차 보지 못하는 것일까요?
이 질문은 곧 ‘페르미 역설’로 불리며, 현대 천문학과 외계 생명체 탐사의 핵심 화두가 되었습니다.

우주에 생명체가 존재할 확률은 높은데

은하계에는 약 2천억 개 이상의 별이 있고,
이 중 수십억 개는 지구와 비슷한 행성을 보유한 것으로 추정됩니다.
일부는 지구보다 훨씬 오래된 별이기 때문에, 그 문명이 먼저 발달했을 가능성도 있습니다.

이런 확률을 바탕으로 계산한 것이 바로 ‘드레이크 방정식(Drake Equation)’인데요, 이 방정식에 따르면 지적 생명체가 우주 어딘가에 존재하지 않을 이유가 없습니다. 그런데 우리는 그 어떤 신호도 받지 못하고 있습니다.

왜 우리는 외계 생명체를 찾지 못했을까?

지적 생명체의 희소성 가설
생명이 탄생하고 지적 수준으로 진화하는 과정이 생각보다 훨씬 어렵고 드물다는 주장입니다. 생명의 기적은 오직 지구에만?
문명의 단기성 가설
기술문명은 스스로를 파괴하거나, 수천 년도 지속되지 못하고 자멸할 가능성이 높다는 비관적 시각입니다. 핵전쟁, 기후변화, 인공지능 폭주 같은 시나리오가 여기에 해당합니다.
은둔 문명 가설 (접촉 회피)
외계 문명은 존재하지만, 의도적으로 지구와 접촉하지 않거나, 우리가 그들을 감지하지 못할 정도의 고도 기술 수준을 갖고 있을 가능성도 있습니다.
우주적 필터(Great Filter) 가설
생명체가 문명으로 진화하기까지 또는 문명이 우주로 진출하기까지 반드시 넘어야 할 치명적인 필터가 존재한다는 이론입니다.
그리고 우리는 그 필터를 이미 통과했거나, 아직 맞이하지 않은 상태일 수 있습니다.

보이드와 페르미 역설, 연결되는 철학적 질문

놀랍게도 보이드와 페르미 역설은 서로 연관성을 갖기도 합니다.
우주에 이렇게 거대한 빈 공간(보이드)이 존재하고, 그곳에는 거의 은하도, 생명도 존재하지 않는다면… 혹시 우리가 있는 이 지역조차도 ‘우주적 외곽’, 즉 은하와 생명이 드문 외진 구역일 가능성은 없을까요?

어쩌면 우리는 ‘우주의 시골 마을’에 살고 있는 외로운 문명일지도 모릅니다.
이러한 상상은 단순한 과학적 추측을 넘어서, 인류가 우주에서 어떤 존재인지를 돌아보게 만드는 계기가 됩니다.

우주의 무(無)에서 묻는, 존재의 이유

보이드는 물리적으로 아무것도 없는 공간처럼 보이지만, 그 안에는 우주의 탄생과 진화의 흔적이 담겨 있습니다.
페르미 역설은 수학적 확률로 설명할 수 없는 철학적 질문을 던지며, 우리가 우주 속에서 진정 누구인지 고민하게 합니다.

이 두 주제는 과학과 상상력, 철학이 만나는 지점에 있습니다.
보이드의 어둠 속을 뚫고 나아가는 인류의 탐사, 그리고 외계 문명을 향한 끊임없는 신호.
어쩌면 이 모든 질문은 “우리는 외로운가?”라는 하나의 물음으로 수렴될지도 모릅니다.