가까이에선 작게 보이고 멀리선 크게 보이고

창 밖으로 멋진 건물이 보입니다. 창으로 한 걸음씩 다가가면, 건물이 어떻게 보일까요? 가까이 다가갔으니 커 보여야 할 것 같습니다. 하지만 그렇지 않을 때가 있습니다. 가까이 다가갔는데 오히려 더 작아 보이는 것입니다.

이 현상을 '비스타 역설(Vista Paradox)'이라 합니다. 창문이나 골짜기 입구같은 틀 너머로 먼 물체를 바라보며 다가갈 때 발생합니다. 가까이 있는 틀은 몇 걸음만 다가가도 시야에서 차지하는 크기가 확 커지는 반면 멀리 떨어진 물체는 몇 걸음 다가가는 정도로는 시야에서 큰 변화가 없습니다. 뇌는 물체의 크기를 주변과 비교해서 판단하므로, 틀이 커지는 만큼 물체가 상대적으로 작아졌다고 느끼게 됩니다. 타지마할의 정문을 지나 걸어 들어가면 타지마할이 점점 작아지는 것처럼 보인다는 예시가 유명합니다.

Vsauce라는 유튜브 채널에서 창 밖의 시드니 오페라 하우스를 보고 이 현상을 발견해 영상을 만든 적이 있습니다. 당시 Vsauce는 비스타 역설이라는 이름을 몰라서 '시드니 오페라 하우스 착시'라는 제목으로 영상을 올렸습니다. 이 때문에 시드니 오페라 하우스 착시라는 이름으로도 알려져 있습니다.

비스타 역설은 착시 현상, 즉 뇌의 속임수입니다. 그런데 우주에서는 진짜로 멀수록 커 보이는 일이 일어납니다. 착시가 아닙니다. 망원경을 이용해 정확히 재봐도 그렇습니다. 이를 '각지름 거리 반전(angular diameter distance turnover)'라 합니다.

똑같은 크기의 은하들이 우주 곳곳에 있다고 해봅시다. 가까운 은하는 커보이고, 더 멀리 있는 은하는 작아보일 것입니다. 그런데 이 현상은 어느 거리(적색편이 약 1.6 지점)까지만입니다. 이 지점에 있는 은하가 가장 작아 보이고, 이보다 멀리 있는 은하들은 멀면 멀수록 오히려 더 커보입니다. 적색편이 10지점에 있는 은하는 적색편이 1.6 지점에 있는 은하보다 두 배나 크게 보입니다. 왜 그럴까요?

이 정도로 먼 거리에 있는 은하가 우리에게 보여주는 모습은 지금의 모습이 아니기 때문입니다. 가장 가까운 별이라는 태양만 해도 빛이 8분 20초 걸리는 거리에 있기 때문에 지구에선 항상 8분 20초 전의 태양의 모습 밖에 보지 못합니다. 멀리 떨어져 있는 은하의 모습은 지금의 모습이 아니라 수십억 년 전에 출발한 빛이 보여주는 모습입니다.

그런데 우주는 팽창해 왔습니다. 지금도 팽창하고 있고요. 따라서 그 빛이 출발하던 수십억 년 전에는 우주가 지금보다 훨씬 작았습니다. 따라서 그 은하와의 거리도 훨씬 가까웠습니다. 지금은 굉장히 멀리 있는 은하라도, 우리 눈에 보이는 은하의 모습은 수십억 년 전 우주가 더 작았을 때, 은하가 더 가까이 있을 때의 모습입니다. 이 때문에 대단히 멀리 떨어진 은하는 오히려 더 가까이 있었을 때처럼 커보입니다.

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