왜 별이 그렇게 많은데 밤하늘은 어두울까?

지구를 가운데 두고 두께가 같은 공 껍질을 차례로 생각해 봐요. 별이 우주에 고르게 퍼져 있다면 거리가 2배인 껍질은 겉넓이가 4배라 별도 4배 많아요. 그런데 별 하나의 밝기는 거리의 제곱에 반비례해서 1/4로 어두워져요. 결국 껍질 하나가 보내는 빛의 양은 거리와 상관없이 같아요. 우주가 끝없이 넓고, 영원히 변하지 않으며, 별이 고르게 있다면 껍질을 끝없이 더할수록 빛도 계속 더해지고, 가까운 별이 먼 별을 가리더라도 결국 모든 시선이 별 표면으로 채워져요.

우주 먼지가 먼 별빛을 가려서라고 생각할 수도 있어요. 하지만 이 답은 통하지 않아요. 우주가 영원하다면 먼지도 빛을 끝없이 흡수하다가 점점 뜨거워져 결국 주변 별과 같은 온도로 스스로 빛나게 되기 때문이에요.

가장 중요한 답은 우주의 나이가 약 138억 년으로 유한하다는 거예요. 빛의 속력도 유한하니, 우리는 우주가 생긴 뒤 빛이 우리에게 도착할 수 있었던 범위 안의 별만 볼 수 있어요. 그 안의 별을 모두 더해도 모든 시선을 채우기에는 턱없이 모자라요. 게다가 별에도 수명이 있어서 영원히 빛나지 않아요. 흥미롭게도 이 답과 비슷한 생각을 처음 글로 남긴 사람 가운데 하나는 1848년의 작가 에드거 앨런 포였어요.

우주의 팽창도 한몫해요. 먼 은하에서 오는 빛은 우주가 늘어나는 동안 파장이 길어져(적색 편이) 에너지가 줄어요. 사실 하늘의 모든 방향에서 오는 빛이 정말로 있어요. 우주가 뜨겁고 빽빽하던 초기에 나온 빛이 팽창으로 파장이 늘어나 지금은 약 2.7 K에 해당하는 마이크로파, 곧 '우주 배경 복사'가 되었어요. 우리 눈에 보이지 않을 뿐이에요. 그래서 어두운 밤하늘은 '우주는 영원하고 끝없이 변하지 않는다'는 생각을 반박하는 단서가 돼요.