우리는 우주를 별과 은하로 빽빽하게 들어찬 곳이라 상상합니다. 검은 도화지에 보석을 흩뿌린 그림처럼요. 그런데 천문학자들이 은하 수천 개의 자리를 하늘에 하나하나 찍어 보자, 뜻밖의 풍경이 떠올랐습니다. 빛나는 점들은 가느다란 실을 따라 늘어서 있었고, 그 실과 실 사이에는 아무것도 없는 거대한 어둠이 자리하고 있었죠. 천문학자들은 이 텅 빈 어둠을 ‘보이드(void)’, 곧 우주의 거대한 공허라 부릅니다.
그렇다면 우주에서 가장 큰 것은 무엇일까요. 답은 우리의 짐작을 뒤집습니다. 가장 큰 것은 빛나는 무엇이 아니라, 그 사이의 텅 빈 어둠입니다. 오늘 우리는 두 가지를 묻습니다. 가장 큰 것은 왜 하필 텅 빔일까요. 그리고 그 텅 빔은 우리에게 무엇을 말하고 있을까요. (그 가장자리 너머가 궁금하다면 EP02 · 우주의 끝에는 무엇이 있을까부터 읽어도 좋습니다.)
▶ 영상으로 보기 — EP06 · 거대한 공허 (약 25분)
1.우주는 대부분 비어 있다 — 보이드, 거미줄과 빈 거품
우주의 진짜 풍경은 스펀지에 가깝습니다. 은하와 은하단은 스펀지의 두꺼운 살이고, 그 사이의 구멍이 보이드예요. 빛나는 부분은 얇은 그물일 뿐, 부피로 따지면 우주의 대부분은 이 빈 거품입니다.
얼마나 비어 있을까요. 우주의 평균 밀도는 대략 가로·세로·높이 1미터 공간에 수소 원자 하나꼴입니다. 그런데 보이드는 그보다도 훨씬 더 비어 있어요. 실험실에서 공들여 만든 진공조차, 보이드에 비하면 붐비는 곳입니다. 그 안에 우리 은하수를 통째로 넣어도, 거대한 경기장에 모래알 하나를 떨군 것처럼 보일 겁니다. 이 빈 곳은 너무 넓어서, 우주에서 가장 빠른 빛조차 한쪽 끝에서 반대쪽 끝까지 가는 데 수백만, 때로는 수십억 년이 걸립니다.
은하들이 가느다란 실을 따라 늘어서고, 그 실이 매듭에서 만나고, 사이사이를 거대한 거품이 채웁니다. 천문학자들은 이 구조를 우주 거미줄(cosmic web)이라 부릅니다. 필라멘트라 불리는 실, 그것들이 교차하는 매듭, 그리고 그 사이의 보이드 — 이 셋이 우주의 가장 큰 골격입니다.
이렇게 거대한 빈 공간이 정말 있을까 싶다면, 우리 발밑을 보면 됩니다. 베트남 정글에서 한 벌목꾼이 우연히 들어선 동굴이, 알고 보니 세계에서 가장 큰 동굴이었어요. 그 안엔 자체 날씨와 생태계가 있었고, 수백만 년을 사람들 발밑에서 들키지 않고 숨어 있었죠. 지구조차 이런 거대한 빈 공간을 감춥니다. 그렇다면 우주에는 어떤 동굴들이, 얼마나 큰 어둠이 숨어 있을까요.
2.아무도 믿지 않았던 구멍 — 부테스 보이드의 발견
그 어둠이 얼마나 먼 이야기인지 느끼려면, 먼저 우리가 어디 사는지 알아야 합니다. 지구는 태양을 돕니다. 태양은 1,000억 개가 넘는 별과 함께 은하수에 속하죠. 은하수는 안드로메다와 작은 은하 쉰여 개를 거느린 국부은하군의 한 식구입니다. 이 무리만 해도 약 1,000만 광년에 걸쳐 있어요.
국부은하군은 더 거대한 처녀자리 은하단 쪽으로 천천히 끌려갑니다. 그리고 이 모두가 라니아케아라는 초은하단에 속하죠. 라니아케아는 하와이어로 ‘광대한 하늘’이라는 뜻인데, 약 5억 광년에 걸쳐 10만 개가 넘는 은하를 품고 그 전체가 거대한 중력 중심을 향해 흐르고 있어요. 그런데 이렇게 북적이는 동네가 우주의 표준은 아닙니다. 우리 은하는 거미줄에서 유난히 붐비는 가닥에 자리 잡았을 뿐이에요.
빈 공간을 처음 본 건 1978년이었습니다. 톰슨과 그레고리, 두 천문학자가 은하들의 자리와 거리를 일일이 손으로 기록했죠. 그들의 비밀 무기는 거창한 게 아니라 ‘그림’이었습니다. 지구를 꼭짓점에 두고 거리에 따라 부채꼴로 펼치는, 피자 조각 모양의 지도였어요. 그렇게 그리자 코마 은하단 옆에 은하가 거의 없는 빈 부채꼴이 또렷이 나타났습니다. 그들은 그것을 보이드라 불렀어요.
학계는 믿지 않았습니다. 우주는 어디나 고르게 채워져 있다는 생각이 강했고, ‘자연은 진공을 싫어한다’는 오랜 격언까지 동원됐죠. 빈 공간은 측정 실수로 치부됐습니다. 그런데 소련의 천문학자들은 정반대편에서, 거대한 물질 덩어리가 부서지며 구조가 생긴다는 다른 이론을 펴고 있었어요. 그들에게 보이드는 실수가 아니라 자연스러운 결과였습니다. 같은 하늘을 동서양이 다르게 읽고 있었던 겁니다.
결정타는 1981년이었습니다 — 어떤 은하단보다도 거대한, 단 하나의 빈 공간.
커슈너 연구진이 사냥꾼자리(부테스) 방향을 깊이 들여다보다, 부테스 보이드를 찾아냈습니다. 평범한 영역이라면 수천 개가 있어야 할 은하가, 그 안에는 고작 예순 개 남짓이었습니다. 얼마나 큰가 하면, 우리 은하수를 한 줄로 2,500개쯤 세워야 겨우 가로지를 수 있을 정도예요. 중심까지의 거리는 약 7억 광년. 그러니 우리가 그 빛을 볼 때, 우리는 7억 년 전의 텅 빔을 보고 있는 셈입니다.
3.텅 빔은 어떻게 태어났나 — 암흑물질이 그린 골격
보이드는 실수가 아니라 우주의 설계입니다. 태초의 우주는 거의 매끈했지만, 완벽히 고르지는 않았어요. 아주 미세하게 진하고 옅은 얼룩이 있었습니다. 이 얼룩은 우주가 원자보다 작았던 찰나에 생긴 양자 떨림이, 급팽창으로 우주 크기만큼 부풀려진 흔적이죠. 그 미세한 차이가 모든 것의 씨앗이 됩니다.
그다음은 중력의 몫이었습니다. 진한 곳은 중력으로 더 많은 물질을 끌어모아 은하와 은하단이 되고, 옅은 곳은 이웃에게 물질을 빼앗기며 점점 더 비워졌어요. 부자는 더 부유해지고, 가난한 곳은 더 가난해진 겁니다. 여기에 우주의 팽창이 더해집니다. 풍선에 점을 찍고 부풀리면 점들이 멀어지듯, 이미 옅던 곳은 팽창에 더 빠르게 늘어나 더욱 텅 비어 갔죠.
그런데 이 골격을 먼저 그린 건, 우리가 볼 수 없는 암흑물질입니다. 우주 물질의 약 85%를 차지하는 이 보이지 않는 물질이 중력의 우물을 파면, 보통의 가스가 그리로 떨어져 별과 은하가 됩니다. 그러니 우주 거미줄은 사실 암흑물질의 구조물이고, 보이드는 그 암흑물질마저 희박한 골짜기예요. 부테스 보이드가 그토록 빈 것은, 처음부터 그곳에 암흑물질이 적었기 때문으로 보입니다.
놀라운 건, 이게 단순한 비유가 아니라는 점입니다. 같은 초기 조건으로 우주를 컴퓨터 안에서 키워 보면, 암흑물질을 넣어야만 실제 하늘과 똑같은 필라멘트와 보이드가 나타납니다. 빼면 우주는 너무 밋밋해지죠. 텅 빔의 존재 자체가, 보이지 않는 물질의 가장 분명한 증거 가운데 하나인 셈입니다.
4.보이드 속 외로운 은하 — 천천히 늙는 별들
보이드가 완전히 빈 것은 아닙니다. 그 안에도 드물게 은하가 떠 있어요. 부테스 보이드에는 약 예순 개의 외로운 은하가, 서로 1,000만에서 2,000만 광년씩 떨어진 채 떠돕니다. 칠흑 같은 바다에 점점이 떠 있는 작은 배들처럼요.
붐비는 은하단의 은하들은 서로 부딪히고, 뜨거운 가스에 자기 연료를 빼앗기며 거칠게 늙어갑니다. 가스를 잃은 은하는 새 별을 못 만들고, 늙고 붉은 별만 남아 어둑하게 식어가죠. 천문학자들은 이런 은하를 ‘붉게 죽었다’고 표현합니다. 하지만 보이드의 외톨이들은 빼앗아 갈 이웃이 없어 연료를 오래 간직합니다. 그래서 천천히, 꾸준히 새 별을 만들며 더 푸른빛을 띠죠.
방해받지 않고 홀로 자란 은하란 어떤 모습일까 — 보이드는 그 답을 품은 ‘대조군’입니다.
2026년, 샤르마·다스 연구진이 이 그림에 직접 증거를 댔습니다. 부테스 보이드 안의 은하 하나(CG 910)를 들여다봤더니, 태양 120억 개 분량의 가스 원반이 초속 256km로 ‘얌전히’ 돌고 있었어요. 충돌이나 가스를 빨아들인 흔적은 없었습니다. 연료를 천천히 쓰는, 더디게 늙는 은하였죠. 보이드 은하의 가스를 이렇게 자세히 그린 것은 처음으로 꼽힙니다.
비슷한 무렵 로드리게스-메드라노 연구진은 보이드 은하 여럿을 한꺼번에 비교해, 이들이 통계적으로도 더 젊고 무거운 원소(금속)가 적다는 것을 보였습니다. 외진 환경이 은하의 성장을 늦춘다는 뜻이죠. 개별 사례(CG 910)와 통계(여러 은하)가 같은 방향을 가리킨 겁니다.
그런데 보이드는 그저 텅 비기만 한 게 아닙니다. 가장 큰 보이드들을 자세히 들여다보면, 그 안에 희미하고 붉은 은하들이 또 가느다란 실을 이루고, 그 실 사이에 더 작은 빈 거품이 들어 있어요. 큰 빈 공간 속에 더 작은 빈 공간이 겹겹이 든, ‘거미줄 속의 거미줄’인 셈입니다. 거대한 동굴 속에 더 작은 동굴이 이어지듯이요.
5.없음을 어떻게 재는가 — 텅 빔, 우주를 재는 잣대
텅 빔은 ‘없음’이라서 직접 볼 수가 없습니다. 그래서 주변 은하로 윤곽을 그리죠. 그러려면 먼저 은하 하나하나가 얼마나 먼지를 알아야 합니다. 비결은 빛에 있어요. 기차가 다가올 때 경적이 높고, 멀어질 때 낮아지는 걸 떠올려 보세요. 소리의 파동이 늘어나고 줄어들기 때문입니다. 빛도 똑같습니다. 멀어지는 은하의 빛은 파장이 늘어나 붉은 쪽으로 밀리죠. 이 현상을 적색편이라 부릅니다.
은하의 빛을 프리즘 같은 장치에 통과시키면, 원소마다 고유한 무늬가 바코드처럼 찍힙니다. 그 바코드가 통째로 붉은 쪽으로 얼마나 밀렸는지를 재면, 그 은하가 얼마나 빨리, 얼마나 멀리 있는지를 알 수 있어요. 멀수록 더 빨리 멀어진다는 허블의 법칙 덕분이죠. 이 잣대로 수백만 개 은하의 자리를 입체 지도에 찍습니다. 슬론 디지털 전천탐사(SDSS) 같은 거대한 작업이 수십 년에 걸쳐 이 지도를 그려 왔어요.
그 지도에서 은하가 평균보다 확연히 적은 영역을 보이드로 잡습니다. 경계가 흐릿하니, 지리학에서 빗물이 어느 쪽으로 흐르는지로 유역을 나누듯, 물질이 어디로 흘러 나가는지로 보이드를 가르기도 하죠. 그렇게 정밀하게 검증하면, 보이드는 의외로 ‘얌전’합니다.
2025년, 사르토리 연구진은 약 1,000만 개 은하에서 찾은 보이드를, 빅뱅의 빛(우주배경복사)이 중력에 휘어진 흔적과 맞대어 봤어요. 결과는 표준 우주 모형(ΛCDM)의 예측과 흠잡을 데 없이 일치했습니다 — 그것도 14σ라는, 발견 기준(5σ)을 한참 넘는 신뢰도로요. 보이드는 이상한 구멍이 아니라, 이론대로 행동하는 구조였던 겁니다.
한때 그저 빈 공간으로 무시되던 것이, 이제 우주를 재는 가장 유망한 잣대가 되었습니다.
2026년, 콘타리니·베르자·피사니는 지난 10년의 보이드 연구를 정리하며 이렇게 선언합니다. 단순한 동역학, 국소 중력과 우주 팽창에 대한 민감성, 그리고 거대한 부피 덕분에, 보이드가 표준 모형과 그 확장을 검증하는 ‘정밀 도구’가 되었다고요. 바로 이 단순함이 텅 빔을 강력한 도구로 만듭니다.
6.텅 빔이 우주론을 흔들 때 — KBC 보이드와 콜드 스팟
그 잣대로 무엇을 재느냐. 가장 먼저, 암흑에너지입니다. 우주에는 공간 자체를 밀어 팽창을 가속하는 힘이 있어요. 물질이 많은 곳에서는 중력이 이 밀어냄을 가려 버리지만, 물질이 거의 없는 보이드에서는 암흑에너지가 주인공이 됩니다. 그래서 보이드는 우주 전체보다도 더 빨리 부풀죠. 암흑에너지를 가장 깨끗하게 들여다볼 수 있는 곳이, 바로 이 텅 빔입니다.
그리고 어떤 학자들은 더 대담한 질문을 던집니다. 우주의 팽창 속도, 곧 허블 상수는 측정 방법에 따라 값이 어긋나요. 초기 우주에서 잰 값은 낮고(약 67~69), 가까운 우주에서 잰 값은 높습니다(약 73). 이 골치 아픈 불일치를 ‘허블 텐션’이라 부르죠. 혹시 우리가 거대한 저밀도 거품 안에 살기 때문은 아닐까. 우리를 감싼 이 가상의 거품을 KBC 보이드, 또는 ‘거대한 구멍’이라 부릅니다.
2025년, 바닉·칼라이치디스 연구진은 20년치 관측 자료(바리온 음향진동 42개)로 이 가설을 시험해, KBC 보이드 모형이 허블 텐션을 3.3σ에서 1.1~1.4σ로 상당히 줄인다고 보고했습니다. 매력적인 결과죠.
거대 보이드는 빅뱅이 남긴 빛에도 흔적을 새깁니다. 우주에서 가장 오래된 그 빛의 지도에는 유독 차갑고 넓은 얼룩이 하나 있어요. 콜드 스팟(Cold Spot)이라 불리죠. 표준 모형으로는 이렇게 크고 차가운 얼룩이 잘 설명되지 않습니다.
한 가지 설명은 이렇습니다. 빛이 거대한 보이드를 가로지르는 동안 그 보이드는 점점 더 부풉니다. 그러면 들어갈 때보다 빠져나올 때 ‘더 깊어진 골짜기’를 기어올라야 하고, 그러면서 에너지를 조금 잃죠. 그 결과가 하늘의 차가운 얼룩입니다(적분 작스-볼페 효과).
7.너무 큰 구멍, 그리고 가장 깨끗한 창
거대한 구멍들은 더 근본적인 의문을 건드립니다. 우주론에는 오래된 약속이 하나 있어요. 충분히 크게 보면, 우주는 어디나 비슷하다(우주론 원리)는 것이죠. 천문학자들은 그 비슷해지는 잣대를 대략 3억 광년쯤으로 봅니다. 그보다 더 크게 떼어 보면, 어느 구역이든 평균은 엇비슷해야 한다는 뜻입니다.
그런데 가장 큰 보이드와 거대 구조들은 이 잣대를 넘봅니다. 마치 옛 지도 제작자들이 미지의 빈자리에 용을 그려 넣었듯, 우리의 우주 지도에도 아직 설명되지 않는 거대한 자리가 있는 겁니다. 2024년, 로페즈 연구진은 공교롭게도 사냥꾼자리(부테스) 방향에서, 지름이 약 13억 광년에 이르는 거대한 고리 모양 구조를 보고했습니다. ‘빅 링(Big Ring)’이라 불리죠. 그 근처에는 ‘자이언트 아크’라는 또 다른 거대 구조도 있습니다. 둘 다 이론적 한계(약 12억 광년)를 훌쩍 넘어, 우주론 원리에 도전한다는 주장이에요.
그 구멍이 우주론의 토대를 흔드는지는 더 두고 봐야 합니다. 하지만 그 구멍의 먼 미래만큼은 분명해요. 암흑에너지가 팽창을 계속 부추기면서, 먼 미래는 텅 빔의 것이 됩니다. 보이드는 가장자리를 밀어 벽을 얇게 하고 필라멘트를 끊습니다. 수십억 년이 지나면 거미줄은 풀리고, 중력으로 묶인 은하 무리만 외딴섬처럼 남죠. 그 사이의 공간이 너무 빠르게 늘어나, 서로의 빛조차 닿지 못하게 멀어집니다. (이 우주의 끝 이야기는 EP07 · 우주는 어떻게 끝날까에서 이어집니다.)
가장 큰 것이 텅 빔이라는 오늘의 답은, 우주의 시작뿐 아니라 그 끝에 관한 이야기이기도 합니다.
그런데 역설이 있어요. 텅 빔은 우주의 과거를 보는 ‘가장 깨끗한 창’이기도 합니다. 은하와 은하단은 별이 태어나고 부딪히며 너무 복잡해져 처음 모습을 되짚기 어렵습니다. 하지만 보이드는 거의 변하지 않은 채 천천히 부풀어 왔죠. 그래서 초기 우주의 화석이자, 암흑에너지를 관측할 가장 좋은 실험실이 됩니다. 유클리드와 낸시 그레이스 로먼 같은 새 망원경에 보이드만 전담하는 연구팀이 따로 있는 이유입니다. 실제로 2026년의 한 예비 연구(런던 연구진)는, 보이드의 크기 분포만 잘 재도 암흑물질이 어떤 입자인지 구별할 수 있을지 모른다는 전망을 내놓기도 했죠(아직 프리프린트입니다).
우리는 빛을 보고 우주를 이해한다고 믿습니다. 그러나 우주의 가장 큰 부분, 그 구조를 빚고 운명을 정하는 것은 빛이 아니었어요. 빛과 빛 사이의 어둠이었습니다. 만약 어떤 문명이 보이드 한가운데 외딴 은하에 산다면, 그들의 밤하늘은 거의 칠흑일 겁니다. 이웃 은하는 너무 멀어 보이지도 않고, 자기 은하가 우주의 전부라 믿을지도 모르죠. 텅 빔은 가르칩니다. 우리가 무엇을 볼 수 있는지는, 우리가 어디에 서 있는지에 달려 있다고요. 우리는 붐비는 동네에 태어난 덕분에 우주의 거미줄을 볼 수 있었습니다. 그러니 오늘 밤, 가장 조용한 곳이 가장 크게 말하고 있다는 사실을 떠올리며 — 부디 평안한 밤 되시길.
§참고한 자료 (논문 10편)
동료심사 저널(A&A·MNRAS·JCAP 등)·arXiv 초록을 직접 확인해 작성했습니다(검증 2026-06). 관측·측정 데이터 기반 · 프리프린트 동료심사 전/진행중 · 논쟁/가설 5σ 미달이거나 주류 합의 아님. 통계의 ‘시그마(σ)’가 5에 못 미치면 ‘발견’이 아니라 ‘힌트’로, KBC 보이드·빅 링·암흑에너지 해석은 ‘논쟁/가설’로 표기했습니다.
- Sharma·Das 외, “The Molecular and Atomic Hydrogen Gas Content of the Boötes Void galaxy CG 910”, A&A 706, A265 (2026), arXiv:2503.21294 — 부테스 보이드 은하의 첫 CO 지도, 천천히 진화하는 원반(256 km/s) 관측·측정
- Rodríguez-Medrano 외, “Traces of the evolution of cosmic void galaxies (IFS)”, A&A 700, A76 (2025), arXiv:2506.07783 — 보이드 은하가 더 젊고 금속 적음 관측·측정
- Contarini·Verza·Pisani, “The era of precision cosmology with voids”, A&A Review (2026), arXiv:2601.14362 — 보이드를 정밀 우주론 도구로 정리한 종설 관측·측정
- Sartori 외, “The imprint of cosmic voids from DESI Legacy DR9 LRGs in the Planck lensing map”, A&A (2025), arXiv:2412.02761 — 1,000만 보이드×CMB 렌징 14σ, ΛCDM과 일치 관측·측정
- J. W. Moffat, “Void and Density Walls, Inhomogeneous Cosmic Web and Dark Energy”, arXiv:2503.20912 (2025) — 보이드·벽 비대칭 팽창이 암흑에너지를 흉내(대안 가설) 논쟁 프리프린트
- Banik·Kalaitzidis, “Testing the local void hypothesis using BAO over twenty years”, MNRAS 540 (2025), arXiv:2501.17934 — KBC 보이드가 허블 텐션 3.3σ→1.1~1.4σ 완화 논쟁
- Stiskalek 외, “Testing the local supervoid solution with direct distance tracers”, MNRAS 543, 1556 (2025), arXiv:2506.10518 — 직접 거리로는 보이드 70 Mpc 미만, 부분적 해결만 관측·측정
- London 외, “Cosmic voids as a probe of the nature of dark matter”, arXiv:2602.22990 (2026) — 보이드 크기함수로 초경량 액시온 제약 전망 프리프린트
- Kovács 외 (DES), “The DES view of the Eridanus supervoid and the CMB Cold Spot”, MNRAS 510, 216 (2022), arXiv:2112.07699 — 슈퍼보이드로 콜드 스팟의 10~20%만 설명 논쟁
- A. Lopez 외, “A Big Ring on the sky”, JCAP 07 (2024) 055 — 부테스 방향 약 13억 광년 고리, 균질성 원칙에 도전(해석은 가설) 논쟁/가설
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