하늘의 별과 땅의 모래, 어느 게 더 많을까

은하의 별은 몇 개일까?

우주는 우리가 상상할 수 없을 정도로 거대하고 광활합니다. 우리와 가장 가까운 항성인 태양은 지구와 1광년의 거리에 있는데요. 1광년은 지구의 둘레보다 3,733배 더 긴 거리입니다. 너무 길죠? 누군가 이 거리를 걸어서 가겠다고 하면 잠시도 쉬지 않고 걸어도 무려 4,269년이라는 엄청난 시간이 걸립니다. 그래서 우주에서는 우리가 흔히 사용하는 m는 의미가 없습니다.
그렇게 넓고 거대하고 광활한 곳에 아름답게 반짝이는 별이 있습니다. 그것도 아주 많이, 셀 수 없이 많이요. 우리 은하에는 약 2천억 개에서 4천억 개의 별이 존재합니다. 여기서 별의 개수를 최소로 잡고, 1초에 별을 하나씩 센다고 가정하면 우리 은하에 있는 별을 모두 세기 위해서는 약 380,517년이 걸립니다. 더 빠르게 1초에 10개의 별을 센다고 해도 38,051년이 걸릴 정도로 엄청 많은 별이 존재하는 거죠.
우리의 수명을 80세로 잡고 태어난 순간부터 죽을 때까지 평생 동안 1초에 별을 하나씩 센다고 가정하면 총 25억 개의 별을 셀 수 있고, 이는 실제 존재하는 별의 고작 0.83%밖에 되지 않는 아주 작은 숫자입니다.
허블 울트라 딥 필드Hubble Ultra Deep Field는 천구, 즉 우리를 감싸고 있는 공 모양 우주의 1/2,500만에 해당하는 면적을 촬영한 사진입니다. 이 사진 한 장으로 우주가 얼마나 거대한지, 또 우주에 얼마나 많은 천체가 존재하는지 알 수 있죠. 그럼 여기서부터 시작해볼까요?
1/2,500만 면적에 5,500개의 은하가 존재하니까 우리가 관측할 수 있는 우주에는 총 1,375억 개의 은하가 존재한다고 이야기할 수 있습니다. 그리고 이 은하 하나에 존재하는 별의 개수를 평균 약 3천억 개로 잡으면, 관측 가능한 우주에는 총 412해5,000경 개의 별이 존재한다고 할 수 있죠. 참고로 이건 제가 개인적으로 계산한 결과고, 실제로 우리가 관측한 별의 개수는 약 600해 개 정도가 됩니다. 정말 어마어마하죠?

지구 위 모래는 몇 개일까?

혹시 그런 생각해본 적 없나요? 도대체 이 많은 모래들은 어디서 왔지? 지구상에 모래는 총 몇 개일까? 저 멀리 사막에 있는 모래까지 포함하면 별보다 모래가 더 많지 않을까?
이제 지구에 있는 모래알의 개수를 세어볼까요? 모래알을 세기 전에 먼저 지구를 바다와 육지로 나눠보겠습니다. 지구는 약 70%의 바다와 30%의 육지로 이뤄져 있고, 그중 육지의 면적은 약 5,200만㎢입니다. 육지 면적에 모래알이 가득 있다는 전제하에 계산하면 모래알의 개수는 128해 7,383경 6,403조 2,481억 6,795만 4,050개입니다. 우리가 관측 가능한 우주에는 600해 개의 별이 있고, 지구에는 129해 개 정도의 모래 알이 있으니 아직까지는 별이 모래알보다 4.7배 정도 더 많다는 걸 알 수 있습니다.
이번에는 지구 전체를 모래알이라고 가정해보죠. 그러니까 지구를 둘러싸고 있는 모든 땅을 쪼개서 모래알로 만들어보는 겁니다. 지구의 전체 면적은 총 1억 5,200만㎢이므로 지구에 존재하는 모든 땅을 모래알과 같은 크기로 잘게 썰어보면 총 376해 3,121경 4,101조 8,023억 3,709만 6,454개 모래알이 존재한다는 결론을 내릴 수 있는데요. 엄청난 숫자지만 여전히 우주에 있는 별보다 적은 수입니다.
그렇다면 이번에는 지구 전체의 부피를 이용해 계산해보죠. 그러니까 지구를 하나의 거대한 항아리라고 가정하고, 이 항아리에 모래알이 몇 개가 들어가는지 보는 겁니다. 이렇게 가정하고 다시 모래알의 수를 계산하면 총 766해 2,103경 3,647조 3,905억 2,294만 6,552개의 모래알이 존재할 수 있는데요. 이는 관측 가능한 우주 전체에 존재하는 별보다 많은 개수입니다.

우리가 모르는 또다른 우주 공간

그런데 여기에는 하나의 함정이 존재합니다. 우리가 600 해 개라고 결론을 내린 별의 개수는 그저 관측 가능한 별의 개수로 전체 우주에 존재하는 별의 개수라고는 볼 수 없습니다. 왜냐하면 관측 가능한 우주 너머에도 당연히 우리가 모르는 우주 공간이 존재하기 때문이죠. 그래서 이곳에 존재하는 별의 개수까지 모두 합하면 우주에는 약 6,000해 개의 별이 있다고 추측해볼 수 있습니다.
따라서 지구 전체가 모래알로 가득 차 있다고 하더라도, 지구에 존재하는 모래알은 우주에 존재하는 별의 개수보다 적다고 결론 내릴 수 있죠.

이 포스트는 『만약에 과학 : 우주』(천민우)에서 발췌 정리한 것입니다.