은하 중심에는 그 은하에서 가장 큰 질량을 지닌 블랙홀이 있다. 거대 질량 블랙홀(SMBH, SuperMassive BlackHole)은 태양 질량의 수백만 배에서 수십억 배에 달하는 거대한 몸집과 강한 중력으로 은하 전체를 조절하는 은하의 심장부라 할 수 있다. 거대 질량 블랙홀은 엄청난 물질을 흡수해 지금처럼 몸집을 불렸지만, 항상 많은 물질을 흡수할 수 있는 것은 아니다. 주변에 흡수할 수 있는 물질이 대부분 소진되면 가끔 블랙홀 주변으로 끌려온 운 나쁜 별을 종종 흡수하는 수준으로 만족해야 한다. 우리은하 중심 블랙홀 역시 이런 비활동성 은하핵이라고 할 수 있다. 하지만 은하의 충돌이나 혹은 다른 이유로 인해 은하 중심 블랙홀에 갑자기 새로운 물질이 활발하게 공급되는 경우가 생긴다. 이때 블랙홀 주변으로 너무 많은 물질이 유입되기 때문에 상당수의 물질은 블랙홀로 진입하지 못하고 오히려 초고온 물질의 빠른 흐름인 제트(jet)의 형태로 방출된다. 활동성 은하핵(AGN)이나 퀘이사의 정체도 사실 강력한 제트로 우주에서 가장 밝은 천체 활동이다. 그런데 사실 과학자들은 막대한 물질을 흡수하면서 강력한 제트를 내뿜는 거대 질량 블랙홀이 어떻게 활성화되는지 잘 알지 못했다. 그동안 관측한 것은 우리은하 중심 블랙홀처럼 활동을 멈춘 은하나 아니면 강한 에너지를 방출하는 활동성 은하핵 둘 중 하나로 잠자던 블랙홀이 어떻게 깨어나 활동을 시작하는지는 베일에 가려 있었다. 이탈리아 국립 천체물리학 연구소(INAF/IRA)와 볼로냐 대학 프란체스코 우베르토시가 이끄는 연구팀은 미국 국립과학재단(NSF)의 강력한 전파망원경인 VLBA(Very Long Baseline Array)와 VLA(Very Large Array)을 이용해 지구에서 60억 광년 떨어진 은하단인 ‘CHIPS 1911+4455’를 관측했다. 연구팀은 이곳에서 막 활동을 시작한 거대 질량 블랙홀의 증거를 찾아냈다. CHIPS 1911+4455 은하단 중심 블랙홀의 제트는 100광년 정도인데, 속도를 고려하면 제트가 본격적으로 분출된 것은 1000년 정도로 생각된다. 인간의 기준에서 보면 상당히 오래된 일이지만, 우주의 기준으로 보면 이제 막 분출을 시작한 제트로 볼 수 있다. 그리고 지금까지 발견된 것 가운데 가장 초기 활동 모습을 간직한 거대 블랙홀의 제트다. 연구팀은 이 제트가 뜨거운 가스를 주변으로 밀어내거나 혹은 시간이 지나면서 식는 냉각 현상을 아직 거치지 않은 매우 초기 단계라는 점을 확인했다. 따라서 거대 질량 블랙홀의 제트가 어떻게 진화하면서 활동성 은하핵이 되는지 확인할 수 있는 좋은 연구 대상이 될 것으로 보고 있다. 그리고 앞으로 연구를 진행하면서 이 거대 블랙홀의 질량이나 갑자기 활동을 시작한 이유에 대해서도 알아낼 수 있을 것으로 기대된다. 참고로 우리은하 중심 블랙홀이나 이웃한 안드로메다은하 중심 블랙홀 모두 현재 비활동 상태이지만, 수십억 년 후 두 은하가 충돌하면 유입되는 물질이 많아져 활발하게 에너지를 방출할 것으로 예상된다. 따라서 CHIPS 1911+4455는 사실 우리은하와 안드로메다은하의 미래의 모습일지도 모른다.

먼 우주에서 날아온 강력한 전파폭발이 알고 보니 오래전 고장 난 위성에서 방출된 것으로 알려졌다. 지난 25일(현지시간) 스페이스닷컴 등 과학 전문매체는 우리은하 너머에서 온 것으로 여겨진 고속전파폭발(FRB·Fast Radio Burst)이 오래전 고장 난 미 항공우주국(NASA) 위성인 릴레이 2(Relay 2)에서 방출된 것으로 밝혀졌다고 보도했다. 앞서 지난해 호주에 있는 대형 전파망원경 36대로 구성된 ‘호주 스퀘어 킬러미터 어레이 패스파인더(ASKAP)에 우주에서 오는 짧지만 강한 전파 신호인 FRB가 감지됐다. FRB는 초신성이나 빠르게 회전하는 강력한 자기장을 가진 중성자별에서 나오거나 중성자별 간의 충돌에서 발생한다는 주장에서부터 외계생명체가 보내는 신호라는 해석까지 다양한 의견이 있으나 실체는 밝혀지지 않았다. 이에 전문가들이 연구에 나서 이 FRB의 기원을 추적한 결과 흥미로운 결론에 도달했다. 바로 오래전 고장 난 채 방치된 위성 릴레이 2가 유력한 원인으로 드러난 것. 이 위성은 NASA가 1964년 발사한 최초의 통신위성 중 하나로 이듬해까지 작동했지만 1967년 내장된 2개의 트랜지스터가 고장 나면서 오프라인 상태가 됐다. 그러나 어찌 된 영문인지 죽었던 위성이 마치 좀비처럼 되살아나 작동한 셈이다. 연구를 이끈 호주 커틴대학교 전파천문학 연구소 클래시 제임스 교수는 “처음 전파 신호가 감지됐을 때 우주에서 가장 밝을 빛을 내는 천체인 퀘이사를 능가할 정도로 강력했다”며 “놀라운 발견이라는 사실에 흥분을 감추지 못했었다”고 털어놨다. 그러나 후속 연구 결과 FRB가 심우주에서 온 것이 아닌 지구에서 약 4500㎞ 떨어진 릴레이 2에서 발생한 것으로 밝혀졌다. 그렇다면 어떻게 오래전 죽은 위성이 신호를 다시 방출하게 된 것일까? 이에 대해 제임스 교수는 “위성이 미세 유성체와 충돌 후 발생한 정전기 방전(ESD)이나 플라스마 방전이 FRB를 일으켰을 가능성이 높다”고 분석했다.

먼 우주에서 날아온 강력한 전파폭발이 알고 보니 오래전 고장 난 위성에서 방출된 것으로 알려졌다. 지난 25일(현지시간) 스페이스닷컴 등 과학 전문매체는 우리은하 너머에서 온 것으로 여겨진 고속전파폭발(FRB·Fast Radio Burst)이 오래전 고장 난 미 항공우주국(NASA) 위성인 릴레이 2(Relay 2)에서 방출된 것으로 밝혀졌다고 보도했다. 앞서 지난해 호주에 있는 대형 전파망원경 36대로 구성된 ‘호주 스퀘어 킬러미터 어레이 패스파인더(ASKAP)에 우주에서 오는 짧지만 강한 전파 신호인 FRB가 감지됐다. FRB는 초신성이나 빠르게 회전하는 강력한 자기장을 가진 중성자별에서 나오거나 중성자별 간의 충돌에서 발생한다는 주장에서부터 외계생명체가 보내는 신호라는 해석까지 다양한 의견이 있으나 실체는 밝혀지지 않았다. 이에 전문가들이 연구에 나서 이 FRB의 기원을 추적한 결과 흥미로운 결론에 도달했다. 바로 오래전 고장 난 채 방치된 위성 릴레이 2가 유력한 원인으로 드러난 것. 이 위성은 NASA가 1964년 발사한 최초의 통신위성 중 하나로 이듬해까지 작동했지만 1967년 내장된 2개의 트랜지스터가 고장 나면서 오프라인 상태가 됐다. 그러나 어찌 된 영문인지 죽었던 위성이 마치 좀비처럼 되살아나 작동한 셈이다. 연구를 이끈 호주 커틴대학교 전파천문학 연구소 클래시 제임스 교수는 “처음 전파 신호가 감지됐을 때 우주에서 가장 밝을 빛을 내는 천체인 퀘이사를 능가할 정도로 강력했다”며 “놀라운 발견이라는 사실에 흥분을 감추지 못했었다”고 털어놨다. 그러나 후속 연구 결과 FRB가 심우주에서 온 것이 아닌 지구에서 약 4500㎞ 떨어진 릴레이 2에서 발생한 것으로 밝혀졌다. 그렇다면 어떻게 오래전 죽은 위성이 신호를 다시 방출하게 된 것일까? 이에 대해 제임스 교수는 “위성이 미세 유성체와 충돌 후 발생한 정전기 방전(ESD)이나 플라스마 방전이 FRB를 일으켰을 가능성이 높다”고 분석했다.

지구가 속한 우리은하와 비슷한 형태의 은하 모습이 초거대망원경(VLT)에 포착됐다. 지난 18일(현지시간) AP, 로이터 통신 등 외신은 칠레에 있는 유럽남방천문대(ESO)의 VLT로 ‘조각가자리 은하’(NGC 253)의 상세한 모습이 촬영됐다고 보도했다. 지구에서 약 1100만 광년 떨어진 조각가자리 은하는 ‘폭발적 별 형성 은하’(starburst galaxy)로 크기와 질량도 우리은하와 매우 비슷한 것이 특징이다. 지름은 약 8만 8000광년으로 우리은하(10만 광년)보다 조금 작지만 새로운 별 형성 속도는 2~3배 더 빠르다. 여기에 우리은하는 가운데에 길쭉한 막대 구조가 있는 ‘막대나선은하’인데 조각가자리 은하 역시 똑같아 천문학자들의 훌륭한 연구 대상이기도 하다. 이번에 공개된 사진은 VLT의 다중 분광 익스플로러(MUSE)를 이용해 50시간 동안 촬영한 것을 합성한 것으로, 별이 젊을수록 파랗고 별이 오래될수록 붉게 표현된다. ESO 천문학자 엔리코 콩주는 “지구에서는 매우 높은 해상도의 우리은하 이미지를 얻을 수 있지만 그 안에 있어 전체적인 모습을 볼 수 없다”면서 “반대로 조각가자리 은하는 멀리서 전체적인 모습을 볼 수 있기 때문에 완벽한 관측 대상”이라고 설명했다. 또한 연구팀은 이미지를 통한 분석을 통해 500개의 새로운 행성상 성운을 발견했다. 행성상 성운은 단어 때문에 행성과 혼동되지만 사실 아무 관계가 없다. 일반적으로 별은 종말 단계가 되면 중심부 수소가 소진되고 헬륨만 남아 수축한다. 이어 수축으로 생긴 열에너지로 바깥의 수소가 불붙기 시작하면서 적색거성으로 부풀어 오른다. 이후 남은 가스는 행성 모양의 성운(행성상 성운)이 되고 중심에 남은 잔해는 모여 백색왜성을 이룬다.

지구가 속한 우리은하와 비슷한 형태의 은하 모습이 초거대망원경(VLT)에 포착됐다. 지난 18일(현지시간) AP, 로이터 통신 등 외신은 칠레에 있는 유럽남방천문대(ESO)의 VLT로 ‘조각가자리 은하’(NGC 253)의 상세한 모습이 촬영됐다고 보도했다. 지구에서 약 1100만 광년 떨어진 조각가자리 은하는 ‘폭발적 별 형성 은하’(starburst galaxy)로 크기와 질량도 우리은하와 매우 비슷한 것이 특징이다. 지름은 약 8만 8000광년으로 우리은하(10만 광년)보다 조금 작지만 새로운 별 형성 속도는 2~3배 더 빠르다. 여기에 우리은하는 가운데에 길쭉한 막대 구조가 있는 ‘막대나선은하’인데 조각가자리 은하 역시 똑같아 천문학자들의 훌륭한 연구 대상이기도 하다. 이번에 공개된 사진은 VLT의 다중 분광 익스플로러(MUSE)를 이용해 50시간 동안 촬영한 것을 합성한 것으로, 별이 젊을수록 파랗고 별이 오래될수록 붉게 표현된다. ESO 천문학자 엔리코 콩주는 “지구에서는 매우 높은 해상도의 우리은하 이미지를 얻을 수 있지만 그 안에 있어 전체적인 모습을 볼 수 없다”면서 “반대로 조각가자리 은하는 멀리서 전체적인 모습을 볼 수 있기 때문에 완벽한 관측 대상”이라고 설명했다. 또한 연구팀은 이미지를 통한 분석을 통해 500개의 새로운 행성상 성운을 발견했다. 행성상 성운은 단어 때문에 행성과 혼동되지만 사실 아무 관계가 없다. 일반적으로 별은 종말 단계가 되면 중심부 수소가 소진되고 헬륨만 남아 수축한다. 이어 수축으로 생긴 열에너지로 바깥의 수소가 불붙기 시작하면서 적색거성으로 부풀어 오른다. 이후 남은 가스는 행성 모양의 성운(행성상 성운)이 되고 중심에 남은 잔해는 모여 백색왜성을 이룬다.

아마추어 천문가 사이에 가장 인기 있는 은하 중 하나로 꼽히는 일명 ‘솜브레로 은하’(M104)의 새로운 사진이 공개됐다. 지난 16일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)은 허블우주망원경이 촬영한 마치 우주의 뜬 원반처럼 보이는 솜브레로 은하 사진을 공개했다. 우주에 대한 신비로움을 넘어 경외감마저 자아내는 이 사진은 과거 허블우주망원경이 촬영한 데이터를 최신 이미지 기술로 재가공한 것이다. 현재 NASA와 ESA는 허블우주망원경 발사 35주년 기념으로 과거 공개된 유명 천체사진을 새롭게 가공해 보여주는 이벤트를 진행 중인데, 가장 먼저 선택된 것이 바로 솜브레로 은하다. ESA는 “솜브레로 은하는 팬들이 가장 좋아하는 은하”라면서 “과거보다 은하 원반의 더욱 세밀한 디테일을 보여주며 복잡한 먼지 띠 빛나는 팽대부, 멀리 떨어진 별과 배경이 드러난다”고 평가했다. 지금까지 솜브레로 은하는 여러 천체 망원경을 통해 모습을 드러냈는데, 특히 지난해 11월 우주로 발사된 가장 크고 강력한 망원경인 제임스 웹 우주망원경(JWST)을 통해 ‘속살’이 드러난 바 있다. 허블우주망원경이 촬영한 솜브레로 은하의 모습을 보면 전체적으로 불투명하고 창백한 원반으로 보이지만 JWST 이미지에서는 중앙에 작고 밝은 핵이 뚜렷하고 바깥쪽 고리에 먼짓덩어리가 확인된다. 한편 지구에서 약 3000만 광년 떨어진 처녀자리에 있는 솜브레로 은하(M104)는 특유의 둥그런 모습이 멕시코 전통 모자인 솜브레로를 닮아 이런 이름이 붙었다. 약 6도 정도 기울어진 이 모자챙의 너비는 상상하기도 어려울 만큼 먼 거리인 약 6만 광년에 달한다. 이 은하의 가장 큰 특징은 주위를 둘러싼 우주 먼지 고리다. 웅장한 이 먼지 고리 속에 수많은 별이 있을 것으로 예상되는데, 우리은하보다는 최대 4배나 더 느리게 별을 형성하는 것이 특징이다. 또한 솜브레로 은하에는 약 2000개의 구상성단(球狀星團·별들이 중력에 묶여 공처럼 둥글게 모여있는 것)이 있으며 그 가운데 우리 태양의 약 90억 배에 달하는 초질량 블랙홀이 자리 잡고 있을 것으로 추정된다.

미세 먼지는 호흡기 질환과 심혈관 질환의 위험도를 높이는 심각한 대기 오염이다. 따라서 미세 먼지 예보를 확인하고 미세 먼지가 심한 날은 마스크를 착용하거나 공기 청정기를 가동하는 일이 우리의 일상이 됐다. 그런데 먼지는 지구에만 있는 것이 아니다. 아무것도 없는 진공처럼 보이는 우주 공간에도 극소량이지만 먼지가 존재한다. 물론 먼지라고 해도 지구의 먼지처럼 큰 것이 아니라 대부분 수소와 헬륨보다 무거운 원소로 만들어진 분자이고 밀도 역시 극히 낮다. 하지만 멀리 떨어진 별과 은하에서 나온 빛이 지구까지 도달하는 도중 우리은하에 있는 먼지를 상당수 통과할 수밖에 없어 천문학자 입장에서는 무시할 수 없는 변수가 된다. 이를 보완하기 위해 독일 막스 플랑크 천문학연구소의 과학자들은 유럽우주국의 가이아 관측 위성 데이터를 이용해 우리은하의 정밀한 먼지 지도를 완성했다. 가이아는 수십억 개에 달하는 별과 은하의 스펙트럼과 위치를 측정했다. 연구팀은 2022년 배포된 가이아 DR3 데이터를 바탕으로 연구 목적에 맞는 1억 3000만 개의 스펙트럼을 선택한 후 이 중 1%를 LAMOST를 이용해 더 정교하게 관측했다. 이 데이터를 이용해 1억 3000만 개의 관측 목표들이 별빛이 지구까지 도달하는 과정에서 얼마나 많은 먼지가 입자를 통과했는지 분석한 결과 우리은하의 먼지 지도가 완성됐다. 지도를 보면 쉽게 예상할 수 있듯이 우리은하 중심부로 갈수록 먼지의 양이 더 많았다. (사진에서 붉은색) 별이 많고 중력에 의해 많은 물질이 모이는 장소다 보니 성간 먼지의 양도 가장 많은 것이다. 멀리 떨어진 별과 은하에서 나온 빛이 이 장소를 통과하면 더 많은 영향을 받을 수밖에 없다. 주로 생기는 변화는 짧은 파장이 흡수되어 붉게 보이는 현상과 빛이 가려져 본래보다 어둡게 보이는 현상이다. 과학자들은 별빛에서 나온 빛의 스펙트럼을 분석해 별의 온도나 구성 물질을 분석하는데 먼지에 의한 빛 왜곡 효과를 제대로 바로잡지 않으면 정확한 결과를 얻기 힘들다. 또 빛의 세기를 측정해 거리를 가늠하기 때문에 본래보다 어둡게 보이는 경우 더 멀리 있는 천체로 착각할 수 있다. 하지만 이번에 완성된 우주의 먼지 지도 덕분에 과학자들은 앞으로 더 정확하게 먼지의 빛 왜곡 효과를 바로잡을 수 있다. 그리고 더 정확하게 우주를 들여다볼 수 있다. 결국 우주에 대한 인류의 지식은 더 확장될 것이다.

우리은하는 지름 10만 광년에 이르는 대형 은하로 주변에 수십 개의 위성 은하가 있다. 이 중 가장 큰 것은 대마젤란은하로 지름 3만 광년에 달하는 중형 은하다. 대마젤란은하는 외부 은하 가운데서 비교적 가까운 16.4만 광년 거리에 있어 많은 관측이 이뤄졌다. 과학자들은 대마젤란은하에서 태양 질량의 100배가 넘는 초거성과 수많은 구상성단, 산개성단을 발견했다. 하지만 대마젤란은하의 중심부에 있을 것으로 예상되는 거대 질량 블랙홀을 포착하지는 못했다. 은하계 중심은 은하계에서 가장 많은 물질이 모이는 장소이기 때문에 태양 질량의 수백만 배에 달하는 초거대 질량 블랙홀이 탄생한다. 우리은하도 예외가 아니라서 태양 질량의 400만 배에 달하는 거대한 블랙홀이 있다. 따라서 대마젤란은하 중심에도 이보다 작더라도 분명히 거대한 질량을 지닌 블랙홀이 있을 것으로 생각되어 왔다. 최근 하버드 스미스소니언 천체물리학센터의 제시 한이 이끄는 연구팀은 유럽 우주국의 가이아 데이터를 통해 빠르게 움직이는 초고속별(hypervelocity star·HVS)을 연구하다 우연히 대마젤란은하 중심 블랙홀에 대한 결정적 증거를 찾아냈다. 초고속별은 이동 속도가 너무 빨라 은하계의 중력을 이기고 탈출할 수 있는 별로 속도가 1초에 1000㎞를 넘는 경우도 있다. 그런데 연구팀이 조사한 초고속 별 21개 가운데 절반 정도는 우리은하를 탈출하는 것이 아니라 반대로 대마젤란은하에서 우리 쪽으로 진입하는 은하였다. 그것도 모두 같은 방향에서 날아오는 중이었다. 이런 일이 생길 수 있는 모든 시나리오를 검토한 끝에 연구팀은 대마젤란은하 중심에 태양 질량의 60만 배 정도 되는 거대 블랙홀이 쌍성계 중 하나를 집어삼키는 과정에서 나머지 하나를 우리은하계 방향으로 튕겨 낸 것이라는 결론을 얻었다. 초고속 별은 두 개의 별이 서로를 공전하다가 다른 하나가 초신성 폭발을 일으키면서 나머지가 튕겨 나가거나, 거대 질량 블랙홀에 동반성이 잡아 먹히는 과정에서 쌍성계의 나머지 별이 튕겨 나가면서 생긴다. 한 방향에서 초신성이 여러 개 생기긴 어렵기 때문에 블랙홀 쪽이 더 가능성 높은 설명이 되는 것이다. 대마젤란은하는 앞으로 20억년 후에 우리은하와 완전히 충돌해 흡수될 가능성이 높은 은하다. 따라서 이 과정에서 우리은하 안으로 진입한 거대 질량 블랙홀은 우리은하의 미래에 적지 않은 영향을 미칠 수 있다. 그리고 결국 우리은하 중심 블랙홀과 합체되어 더 거대한 은하 중심 블랙홀을 만들 수 있다. 과학자들은 우리은하와 대마젤란은하의 미래를 알아내기 위해 새로 발견된 대마젤란은하 중심 블랙홀에 대한 연구를 계속 진행해 나갈 것이다.

한국이 미국 항공우주국(나사)의 우주 탐사에 함께 나선다. 우주항공청은 한국천문연구원이 나사 등과 함께 공동 개발한 우주망원경 ‘스피어엑스’(SPHEREx)가 오는 28일 정오(현지시각 27일 오후 7시) 미국 캘리포니아 밴덴버그 우주군 기지 4E 구역에서 ‘팰컨9’ 로켓에 실려 발사될 예정이라고 12일 밝혔다. 스피어엑스는 지상에서는 관측하기 어려운 적외선을 볼 수 있는 우주 망원경으로 영상 분광 기술로 전체 하늘(全天)을 102가지 색으로 관측해 약 10억 개의 천체들에 대한 물리적 정보를 얻고, 적외선 3차원 우주 지도를 제작하는 임무를 수행한다. 전체 하늘에 대한 적외선 분광 탐사와 3차원 우주 지도 제작은 세계에서 처음 이뤄지는 대규모 우주탐사 프로젝트다. 이를 통해 우리은하 내에 얼음 상태로 존재하는 물과 이산화탄소의 분포를 지도화해 생명체가 존재할 수 있는 환경을 파악할 계획이다. 또 빅뱅 직후 우주 급팽창 원인과 배경에 관한 중요한 단서를 찾고, 그동안 볼 수 없었던 어두운 은하들 빛의 총량을 측정해 은하 형성과 진화의 비밀을 풀게 된다. 스피어엑스는 2019년부터 시작된 2800억 원 규모 나사의 중형 탐사 미션이다. 캘리포니아 공과대학(캘텍)을 중심으로 나사 제트추진연구소(NASA JPL), 한국천문연구원 등 12개 대학과 연구기관이 참여한다. 천문연은 스피어엑스 미션에 참여하는 유일한 해외 협력 기관이다. 천문연은 독자적으로 개발한 근적외선 우주망원경(NISS)의 기술력을 인정받아 2016년 스피어엑스 기획 단계부터 참여했고, 2019년 국제 공동개발 파트너로 선정됐다. 천문연은 영하 220도의 우주 환경을 구현하는 극저온 진공 체임버를 개발해 우주망원경의 광학 및 분광 성능 테스트를 주도했으며, 관측 자료를 처리할 소프트웨어 개발에도 협력했다. 천문연 개발팀은 스피어엑스가 수집한 자료를 분석하는 과학연구에도 참여할 계획이다. 스피어엑스의 핵심은 넓은 영역을 촬영하는 ‘영상관측’과 빛의 밝기를 파장별로 측정하는 ‘분광관측’이 결합한 영상 분광 탐사 기술이다. 니키 폭스 나사 과학임무국 국장은 “전 우주에 대해 102개에 달하는 색깔로 관측하는 것은 세계 처음으로 이루어지는 획기적인 시도”라고 말했다. 윤영빈 우주항공청장도 “스피어엑스 우주망원경에 최초로 적용하는 영상 분광 관측 기술을 우리 연구진이 NASA와의 협력 속에서 개발하여 활용한다는 점에서 큰 의미가 있다”고 밝혔다.

우주 관련 매체 스페이스닷컴에 흥미로운 칼럼이 실렸다. 로라 니콜 드리슨이 쓴 ‘별에 소원을 빌 때…(그 별이) 이미 죽었다고?’(When you wish upon a star, is it already dead?)로, ‘우리가 밤하늘에서 볼 수 있는 별은 훨씬 가깝고 생각보다 오래 산다’는 문장이 부제로 달려있다. 드리슨은 시드니 대학 전파천문학 박사후 연구원이다. 칼럼은 지미니 크리켓(Jiminy Cricket) 이야기를 꺼내 들며 시작한다. 디즈니 만화영화 ‘피노키오’에 나오는 귀뚜라미 캐릭터로, 그가 부르는 ‘When You Wish Upon a Star’는 디즈니사 작품의 영화 인트로를 장식하는 대표곡이기도 하다. 지미니 크리켓은 별에 소원을 빌면 꿈이 이루어진다고 하지만 그 별은 이미 죽고 없는 별이라는 우울한 말을 들려주기도 한다. 별에서 나온 빛이 수백만년을 여행하며 우리 눈에 도달한 것이라 그 별은 이미 죽고 없을 것이라는 의미다. 하지만 드리슨은 당신이 소원을 비는 별은 그렇게 멀리 떨어져 있지 않다고 설명한다. 눈으로 볼 수 있는 모든 별은 10만 광년 크기인 우리은하 안에 있고, 태양계는 은하 중심에서 약 2만 6000광년 떨어져 있다. ​따라서 은하의 가장 먼 곳에 있는 별이라도 7만 4000광년 떨어져 있을 뿐이다. 100만 광년은커녕 수백만 광년은 더더욱 터무니없다는 것이다. ​어두운 밤에 달이 없고 시력이 좋을 때 우리 눈으로 볼 수 있는 가장 희미한 별의 밝기는 약 6.5등급이다. 밝은 별일수록 등급이 낮은데, 남십자성의 경우 가장 밝은 별은 0.8등급이다. 가장 희미해도 3.6등급으로 측정된다. 6.5등급의 가시광선 밝기 한계는 지구에서 약 1만 광년 떨어진 별만 볼 수 있다는 것을 의미한다. 소원을 빌기 위해 희미한 별 하나를 찾았다면 1만년 걸려 눈에 도달한 빛이었을 것이고, 그 소원이 다시 별에 빛의 속도로 이동한다면 소원이 도착할 때까지 따져 별이 2만년만 살면 된다. 그리고 별은 그보다 훨씬 오래 산다. ‘예일 밝은별 목록’(The Yale Bright Star Catalogue)에는 우리 눈으로 볼 수 있는 한계인 7등급보다 밝은 별 9096개가 수록되어 있다. 이 별의 40%를 차지하는 ‘거성’(巨星·giant star)들은 ‘상당 기간 살지만 그리 오래 살지는 못한다’고 한다. ​하지만 천문학에서 ‘상당한 시간’이란 ​​최소한 수십만년은 된다. 1만 광년보다 가까운 별에 도달하는 데 필요한 시간보다 훨씬 더 길다. 아직도 죽은 별에 소원을 비는 게 아닌지 걱정된다면, 몇 가지 안전한 방법을 따르면 된다는 게 천문학자 드리슨의 해법이다. 센타우루스자리 알파별이나 시리우스, 에리다누스자리 엡실론을 찾아 소원을 비는 것도 추천한다. 센타우루스자리 알파별은 지구에서 가장 가까운 별이자 하늘에서 네 번째로 밝다. 더 좋은 점은 실제로 별이 세 개이고 지구로부터 겨우 4광년 떨어져 있다. 시리우스는 8.6광년, 에리다누스자리 엡실론은 약 10광년 거리에 있다. 둘 다 중년기라 아직 수백만년, 어쩌면 수십억년 더 살 수 있다. ​‘밤하늘에 빛나는’이라는 조건 때문에 별을 한계 짓고 있지만 소원을 전하기에 가장 안전한 건 다름 아닌 테양이다. 태양은 단 8광분 거리에 있고 약 50억년 동안 주계열성으로 빛날 것이다.

​만약 101년 전으로 돌아갈 수 있다면 과학자들이 여전히 은하가 우리우주의 전부라고 생각했던 시대를 만날 것이다. 100년 전이라면 대부분 과학자들이 이것이 사실이 아니라는 데 동의할 것이다. 어딘가에서 인간은 우주가 우리은하보다 훨씬 크다는 것을 깨달았다. 망원경으로 볼 수 있는 나선 성운은 사실 그 자체로 다른 은하라는 사실을. 우주의 규모는 하룻밤 사이에 극적으로 확장되었다. 기록으로 보면 우리는 한 사람에게 감사해야 한다. 바로 에드윈 허블(1889~1953)이다. 그의 발견은 이를 위해 길을 닦아준 주변 사람들의 천재성이 있었기에 이뤄낼 수 있었다. “허블과 은하수 너머의 우주를 발견한 것을 낭만적으로 생각하기는 쉽지만, 그의 연구는 실제로 많은 사람들의 어깨 위에 있었다.” 지난 12~16일(현지시간) 미국 메릴랜드에서 열린 제245회 미국 천문학협회(AAS) 회의 기자회견에서 카네기 과학천문대의 천문학자 제프 리치는 이렇게 말했다. 리치의 발언은 상징적이었다. 1세기 전인 1925년 1월 1일, 워싱턴 DC에서 열린 제33회 AAS 회의에서 허블의 연구가 공식 발표됐기 때문이다. 허블이 어깨를 가장 많이 딛고 섰던 두 사람은 헨리에타 스원 리빗과 할로 셰플리였다. 우주의 무한 확장 발견한 허블과 그의 조력자들​리빗은 하버드대학 천문대에서 하버드 망원경으로 촬영한 사진판을 분석하는 임시직 ‘컴퓨터’로 일했다. 특히 소마젤란운과 대마젤란운의 이미지를 면밀히 조사했고, 그 안에서 1800개 변광성(밝기가 변하는 별)을 식별해냈다. ​리빗은 1908년과 1912년에 쓴 두 논문에서 변광성 중 다수가 독특한 주기-광도 관계를 가지고 있다는 것을 증명해냈다. 그녀는 별이 수축하고 확장하면서 규칙적으로 맥동하고 더 밝고 희미하게 보이는 데 걸리는 시간은 별의 광도에 따라 달라진다는 것을 깨달았다. ​이것은 엄청난 발견이었다. 변광 주기와 절대광도 사이에 정확한 관계성을 가진 변광성(후에 세페이드 변광성이라는 이름이 붙었다)들을 연구하면서 별의 거리를 계산할 수 있기 때문이다. 오늘날에도 리빗의 주기-광도 관계는 과학자들이 우주의 거리를 측정할 때 사용하는 핵심 개념이다. 셰플리의 이야기로 넘어가면, ​허블의 발견에서 셰플리의 역할을 감안할 때 그가 은하수 너머에 아무것도 없다고 믿었다는 것은 아이러니하다. 20세기 초에 망원경은 다른 은하의 개별 별을 분해할 만큼 강력하지 않았기 때문에 나선은하는 나선 얼룩처럼 보였고 나선성운이라고 불렸다. 셰플리는 나선성운이 단순히 은하수 가장자리에서 형성되는 별일 것이라고 추정했다. ​셰플리의 목표는 최초의 공식적인 우주 거리 사다리를 만들어 우리은하의 크기(그가 본 우주)를 측정하는 것이었다. 그 첫 단계가 우리은하에서 발견한 세페이드 변광성이었고, 다음은 RR형 변광성이었다. RR형은 세페이드 변광성과 비슷한 주기-광도 관계를 가진 또 다른 종류의 변광성이며, 세페이드 변광성과 비교하여 거리를 교정할 수 있다. 마지막으로 그는 RR형 라이레 변광성을 사용해 은하수 가장자리 근처의 일반 거대하고 밝은 별까지의 거리를 보정했다. ​셰플리는 우리은하의 크기가 30만 광년이고 우리 태양계가 은하 중심에서 5만 광년 떨어져 있다고 결정했다. 오늘날 정확한 크기와 거리가 각각 10만 광년과 2만 6000광년이라는 걸 알고 있지만, 셰플리의 추정치는 우주 거리 사다리를 처음 사용했다는 데 의미가 있다. ​셰플리는 1920년 4월 워싱턴 DC 국립과학아카데미에서 동료 천문학자 히버 커티스와 함께 나선성운의 본질에 대해 논의한 토론에도 참여했다. 커티스는 나선성운이 그 자체로 은하라고 주장한 데 이어, 우리은하는 단지 1만 광년 크기밖에 안된다고 주장했다. 셰플리는 그 반대를 주장했다. 캘리포니아 윌슨에서 이룬 엄청난 발견허블은 1919년 캘리포니아의 마운트 윌슨 천문대 팀에 합류했는데, 당시 세계에서 가장 큰 망원경이었던 후커 망원경이 첫 빛을 본 지 불과 2년 후였다. “허블의 획기적인 발견은 윌슨 산의 100인치 후커 망원경 덕분에 가능했다”고 말하는 리치는 “허블은 이 최첨단장비를 접할 수 있었기 때문에 자신의 발견을 이룰 수 있었다”고 했다. ​후커 망원경은 천문대 책임자인 조지 엘러리 헤일의 아이디어로, 캘리포니아의 자선가 존 후커가 4만 5000달러를 기부한 덕분에 나선성운 퍼즐을 풀기 위해 설계되었다. 이 과정에서 중요하게 등장하는 인물이 밀턴 휴메이슨이다. 휴메이슨은 천문대를 건설할 때 노새를 타고 건축 자재와 장비를 운반했다가 이후 천문대 관리인이 됐고, 이후 천문학자의 조수가 됐다. 휴메이슨은 박사 학위가 없었지만 많은 천문학적 발견을 했고 허블이 받는 공로의 상당 부분을 공유할 만하다. ​허블과 휴메이슨은 후커 망원경으로 나선성운을 관찰하기 시작했고 1923년에 안드로메다 나선성운인 메시에 31의 사진을 찍는 데 성공했다. ​리치는 이 장면을 “허블은 이 사진에 너무 흥분해서 흑백 유리판에 ‘VAR!’라고 썼다. 세페이드 변광성의 증거를 보았기 때문이다”라고 표현했다. “그 세페이드 변광성은 단순히 ‘V1’로 알려졌다. 그는 리빗과 셰플리가 한 작업 덕분에 그가 나선성운까지의 거리를 처음 측정할 수 있다는 것을 알았다”고 강조한다. ​허블은 93만 광년(실제로는 250만 광년)이라고 측정했지만 큰 오차에도 안드로메다 나선은 셰플리가 측정한 우리은하 크기인 30만 광년을 훨씬 초월하는 거리 너머 존재한다는 것을 분명히 보여주었다. 메시에 31은 나선성운이 아니라, 엄연한 나선은하였던 것이다. 허블은 셰플리에게 편지를 써서 자신의 발견 사실을 알렸다. 셰플리는 편지를 읽은 후 그것을 동료들에게 흔들어 보이며 그는 “이 편지가 내 우주를 파괴했다”고 탄식했다. 허블은 1924년 11월에 뉴욕타임스에 자신의 발견 소식을 ‘유출’했다. 그래서 다음해 1월 AAS에서 허블 자신이 아니라 천문학자 헨리 노리스 러셀이 발표한 프레젠테이션이 공식적인 공개가 되었다. 하지만 비공식적으로는 사람들이 이미 알고 있었다. 오늘날 우리는 우주가 은하, 은하수와 안드로메다와 같은 나선은하, 거대한 타원은하, 그리고 작은 왜소은하로 가득 차 있다는 것을 당연하게 여긴다. 마지막 계산으로는 관측 가능 우주에 최대 2조개 은하가 존재하는 것으로 추정된다. 그럼에도 리치는 허블의 획기적인 발견이 실제로 비교적 최근의 일이라는 게 놀랍다 말한다. ​“100년은 그렇게 길지 않다”고 리치는 말한다. 사실 세상에는 그보다 더 오래 산 사람들이 몇 명 있는데, 그들은 우리가 다른 은하가 존재한다는 것을 알기 전에 태어난 셈이다. “이것은 세상이 얼마나 많이 바뀌었는지, 그리고 발견이 얼마나 빨리 우리에게 다가올 수 있는지에 대한 교훈”이라고 리치는 덧붙였다. 허블 발표 이후 100년…인류의 발견은 어디까지​오늘날 허블이 ‘VAR!’이라고 휘갈겨 쓴 세페이드 변광성 V1을 포착한 사진건판은 귀중한 발견의 유물이며, 고고학자 인디아나 존스가 1000년 후에 찾아갈 만한 것이다. 다행히도 그것을 찾기 위해 그렇게 힘든 여정을 떠날 필요는 없다. ​일반적으로 이 판은 비공개로 보관되었지만, 현재 로스앤젤레스 카운티 박물관의 ‘무한을 매핑한다: 문화 간 우주론 전시회’에서 몇 달 동안 전시되고 있다. ​허블은 거기서 멈추지 않았다. 그 후 은하 형태를 분류하는 모양에 대한 허블 소리굽쇠 다이어그램을 창안해냈다. 허블소리굽쇠도에서 은하들은 형태학적으로 크게 타원은하, 나선은하, 불규칙은하로 나뉜다. 이 허블소리굽쇠도는 여전히 천문학자들에게 교육도구로 남아있다. 허블 소리굽쇠가 묘사하는 은하의 진화가 앞뒤로 바뀌었지만 전문 천문학자들은 여전히 ​​소리굽쇠의 초기·후기 은하라는 명명법을 사용한다. ​1929년에 허블은 우주의 다른 거의 모든 은하가 우리에게서 멀어지고 있다고 밝혔는데, 20세기 천문학의 최대 발견이라 일컬어지는 속도-거리에 대한 허블-르메트르 법칙이다. 우리는 은하수가 전부라고 생각하던 것에서 무한하고 확장되는 우주를 풀어내는 것으로, 우주를 바라보는 패러다임을 전환했다. 1915년에 발표된 알베르트 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 이어, 닐스 보어가 이끄는 세계 최고의 물리학자들이 양자 물리학의 영역을 알아내던 거의 같은 시기에, 그것은 우주에 대한 우리의 현재 이해를 형성한 과학의 변혁적 시대의 초석이었다. ​암흑물질, 암흑 에너지, 중력의 양자 이론에 대한 탐구, 허블 텐션, 빅뱅의 원인과 같은 새로운 미스터리가 물리학자들을 당혹스럽게 만들면서 지금은 1세기 전과 유사한 과학의 또 다른 변혁을 위한 좋은 시기가 될 것이다.

미 항공우주국(NASA·나사)의 우주망원경이 우주가 지구인에게 보낸 크리스마스 선물을 공개했다. 크리스마스 트리 성단과 원뿔 성운을 합쳐 일컫는 NGC 2264 산개성단은 외뿔소자리 방향으로 지구에서 2500광년 떨어진 우리은하에 위치하고 있다. 성단 안의 별들의 나이는 100만~500만 년 정도로 ‘젊은’ 편이다. 중년 별인 태양은 나이가 약 50억 년가량이다. 이미지를 보면 이 별 무리가 ‘크리스마스 트리 성단’이라는 별명을 가진 이유를 빨리 알 수 있을 것이다. 천체사진 작가 마이클 클로의 광학 데이터는 NASA의 찬드라 X선 우주망원경 데이터와 결합해 NGC 2264 이미지를 만들어냈다. 별 자체뿐만 아니라 별 사이의 가스 우주 구름도 담았다. ​NGC 2264의 어린 별들 사이에서 소용돌이치는 가스는 녹색으로 칠해졌고, 별 자체는 여러 가지 색으로 표현됐다. 그 결과 축제 같은 장면이 연출됐다. 지난해 NASA는 별들이 크리스마스 트리의 전구처럼 반짝이는 모습을 보여주는 새로운 합성 이미지를 만들었다. ​NASA는 또한 연말연시를 맞아 두 번째 축제 이미지를 공개했다. 이 이미지는 우리은하의 위성은하인 소마젤란 은하 가장자리에 있는 젊고 밝은 산개성단 NGC 602를 보여준다. ​이 성단은 1826년 8월 1일 스코틀랜드 천문학자 제임스 던롭이 발견한 것으로, 마치 크리스마스 불빛에 비친 아름다운 화환처럼 보인다. 자세히 살펴보면 그 작은 불빛 일부는 성단 너머에 있는 은하 전체이기도 하다. 성단 자체는 지구에서 약 20만 광년 떨어져 있다. ​NASA는 이미지를 만들기 위해 찬드라와 제임스웹 우주망원경(JWST)의 데이터를 결합했다. 찬드라의 X선 데이터는 성단 내의 어린 별을 빨간색으로 보여주는 데 비해 JWST의 적외선 데이터는 주황색, 노란색, 녹색, 파란색의 먼지 구름을 보여준다.

우주선의 창문을 통해 본 수많은 별들과 은하의 모습이 가득담긴 아름다운 천체사진이 공개됐다. 최근 미 항공우주국(NASA) 소속으로 현재 국제우주정거장(ISS)에 머물고 있는 우주비행사 돈 페티트가 지구 너머를 수놓고 있는 수많은 별들의 사진을 자신의 소셜미디어 엑스(X)에 공개했다. 지난주 ISS가 태평양을 지나며 촬영된 사진 속 주인공은 지구와 별 그리고 두 개의 은하다. 먼저 지구 위를 수놓고 있는 붉은 빛의 정체는 대기광(大氣光)으로 태양에너지에 의한 대기 상층부의 발광 현상이다. 이처럼 지구 밖에서 보면 지구를 둘러싸고 환상적으로 빛나 지구 코로나라고도 한다. 또한 우주 저멀리 흰색으로 뭉쳐진 두 개의 천체가 보이는데, 각각 대마젤란은하(사진 왼쪽)와 소마젤란은하(오른쪽)다. 마젤란은하는 우리의 ‘개념’이 모여있다는 안드로메다 은하보다는 낯설지만 사실 우리은하와 가장 가까운 이웃이다. 두 은하로 구성된 마젤란은하는 불규칙 은하(일정한 모양을 갖추지 않은 은하)로 각각의 거리는 대략 16만, 20만 광년이다. 우주비행사 페티트는 이 사진을 ISS와 도킹한 스페이스X의 우주캡슐 크루 드래건의 창을 통해 장시간 노출 방식으로 촬영했다.

우주선의 창문을 통해 본 수많은 별들과 은하의 모습이 가득담긴 아름다운 천체사진이 공개됐다. 최근 미 항공우주국(NASA) 소속으로 현재 국제우주정거장(ISS)에 머물고 있는 우주비행사 돈 페티트가 지구 너머를 수놓고 있는 수많은 별들의 사진을 자신의 소셜미디어 엑스(X)에 공개했다. 지난주 ISS가 태평양을 지나며 촬영된 사진 속 주인공은 지구와 별 그리고 두 개의 은하다. 먼저 지구 위를 수놓고 있는 붉은 빛의 정체는 대기광(大氣光)으로 태양에너지에 의한 대기 상층부의 발광 현상이다. 이처럼 지구 밖에서 보면 지구를 둘러싸고 환상적으로 빛나 지구 코로나라고도 한다. 또한 우주 저멀리 흰색으로 뭉쳐진 두 개의 천체가 보이는데, 각각 대마젤란은하(사진 왼쪽)와 소마젤란은하(오른쪽)다. 마젤란은하는 우리의 ‘개념’이 모여있다는 안드로메다 은하보다는 낯설지만 사실 우리은하와 가장 가까운 이웃이다. 두 은하로 구성된 마젤란은하는 불규칙 은하(일정한 모양을 갖추지 않은 은하)로 각각의 거리는 대략 16만, 20만 광년이다. 우주비행사 페티트는 이 사진을 ISS와 도킹한 스페이스X의 우주캡슐 크루 드래건의 창을 통해 장시간 노출 방식으로 촬영했다.

미 항공우주국(NASA)는 가장 위대한 우주탐사 임무 중 하나인 보이저 1호가 지난 10월에 발생한 사고로 인해 통신이 두절됨에 따라 보이저호는 한동안 목소리를 잃었지만, 통신 복구에 성공함으로써 다시 업무를 시작했다.​ 지난 1977년 지구를 떠난 이래 47주년을 맞이한 보이저 1호는 현재 지구에서 249억km 떨어진 성간공간을 항해하고 있다. 이 거리는 지구-태양 간 거리(1AU)의 약 166배에 이르며, 1초에 17km씩 더 멀어지고 있다. ​ 붕괴되는 플루토늄에서 공급되는 전력이 줄어들면서 현재는 4개의 과학기기만 작동이 가능하지만, 놀랍게도 모두 원래 설계된 온도보다 낮은 온도에서도 작동을 원활하게 있다.​ NASA 엔지니어가 보이저 1호에 히터 중 하나를 켜서 기기에 부드러운 열 마사지를 하라고 명령했을 때, 전력 수준이 낮아서 안전 기능이 작동했다. 우주선의 결함 보호 시스템은 보이저 1호에 얼마나 많은 에너지가 남았는지 모니터링하고, 탐사선이 계속 작동하기에 에너지가 너무 적다고 판단되면 자동으로 불필요한 시스템을 끈다. ​ 결함 보호 시스템은 스스로 주 X-밴드 송신기를 끄고 대신 저전력 S-밴드 송신기를 활성화했다. 그러나 보이저 1호와 지구 사이의 거리가 너무 멀기 때문에 S-밴드 안테나의 전송은 NASA의 심우주 통신망으로는 들을 수 없었는데, 이는 보이저 1호와의 통신이 사실상 단절되고 보이저가 지구로 전하는 목소리를 잃었다는 것을 뜻한다.​ NASA 엔지니어들은 11월 초에 문제를 해결할 수 있었고, X-밴드 통신은 11월 18일에 재개되었으며, 우주선은 다시 네 개의 나머지 기기에서 데이터를 반환해왔다. 즉, 저에너지 대전 입자 실험, 우주선(宇宙線) 감지 망원경, 삼축 플럭스게이트 자력계, 플라스마파 실험 등이다. 보이저 1호가 통신 문제를 겪은 것은 이번이 처음이 아니다. 우주선은 확실히 노후화되고 있다. 2022년과 2023년에 보이저 1호는 왜곡된 원격 측정 데이터를 반환하기 시작했으며, 후자의 문제는 2024년 여름까지 해결되었다. 그리고 2023년에 쌍둥이 보이저 2호는 통신에 어려움을 겪었다. 이 최신 문제는 우주선과 그 하위 시스템이 실제로 얼마나 취약한지를 보여주는 예일 뿐이다.​ 그런데도 두 보이저 우주선은 지금까지 저전력 수준에 굴복했을 것이라는 예측을 뛰어넘었다. 카이퍼 벨트 너머 가장 바깥쪽 태양계의 심층을 탐험하는 동안 남은 기기들은 계속 작동하고 있지만, 보이저 2호는 9월에 플라스마 과학기구를 꺼야 했다. 이는 두 우주선 모두 16년 만에 처음으로 끈 기구였다.​ 또한 각 우주선은 총 에너지 예산에서 1년에 4와트의 에너지를 잃고, 탑재된 방사성 동위원소 열전기 발전기에서 붕괴되는 플루토늄이 줄어들기 시작하면서 수명이 점차 단축될 것이다. 그래도 앞으로 3년을 더 넘겨 반세기를 맞이할 수 있을 것으로 보이며, 만약 그럴 수 있다면 인류의 우주탐험사에서 훌륭한 업적이 될 것이다. ​ 두 보이저는 이제 오래되어 지속적인 보살핌이 필요할 수 있지만, 그들은 진정한 개척자들이다. 1977년에 몇 주 차이로 발사된 그들은 외 태양계를 탐험하고, 이오 화산의 복잡한 구조를 포함하여 목성과 토성의 위성에 대한 풍부한 세부 정보를 발견했으며, 천왕성과 해왕성을 방문한 유일한 우주선으로 기록되었을 뿐더러, 카이퍼 벨트를 깔끔하게 통과하고 태양권계면을 벗어나 성간공간에 진입했다.​ 보이저 1호는 현재 기대 수명을 훨씬 넘었으나 전력 사정에 따라서 2036년까지는 지구와 통신할 수 있을 것으로 예상된다.​ 그러나 결국 전력이 고갈되면 지구와의 통신이 끊어진 보이저 1호는 우주의 미아가 되겠지만, 그래고 그 항해는 멈추지 않고 우리은하 속 긴 궤도로 영원히 떠돌면서 외로운 길을 나아갈 것이다.

우주로 발사된 가장 크고 강력한 망원경인 제임스 웹 우주망원경(JWST)이 일명 ‘솜브레로 은하’(Sombrero Galaxy)의 모습을 포착했다. 지난 25일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)은 JWST의 중적외선 관측장치(MIRI)로 촬영한 심우주 속에 마치 원반 형태로 떠있는 솜브레로 은하의 모습을 사진으로 공개했다. 지구에서 약 3000만 광년 떨어진 처녀자리에 위치한 솜브레로 은하(M104)는 특유의 둥그런 모습이 멕시코 전통모자인 솜브레로를 닮아 이같은 이름이 붙었다. 약 6도 정도 기울어진 이 모자챙의 너비는 상상하기도 힘들만큼 먼 거리인 약 6만 광년에 달한다. 이 은하의 가장 큰 특징은 주위를 둘러싼 우주 먼지 고리다. 웅장한 이 먼지 고리 속에 수많은 별들이 있을 것으로 예상되는데, 우리은하보다는 최대 4배나 더 느리게 별을 형성하는 것이 특징이다. 또한 솜브레로 은하에는 약 2000개의 구상성단(球狀星團·별들이 중력에 묶여 공처럼 둥글게 모여있는 것)이 있으며 그 가운데 우리 태양의 약 90억배에 달하는 초질량 블랙홀이 자리잡고 있을 것으로 추정된다. 솜브레로 은하는 과거에도 허블우주망원경과 스피처우주망원경의 관측대상이 됐지만 이번 JWST를 통해 그 ‘속살’이 드러났다. 허블우주망원경이 촬영한 솜브레로 은하의 모습을 보면 전체적으로 불투명하고 창백한 원반으로 보이지만 JWST 이미지에서는 중앙에 작고 밝은 핵이 뚜렷하고 바깥쪽 고리에 먼지 덩어리가 확인된다. 이는 두 망원경이 작동하는 파장이 다르기 때문인데. 허블우주망원경은 가시광 이미지로 우리 눈이 보는 파장과 같아 먼지가 많는 은하는 그 안이 보이지 않는다. 반면 JWST는 적외선 관측으로 특화된 망원경인데, 긴 파장의 적외선으로 관측할 경우 먼지 뒤에 숨은 대상까지 뚜렷하게 볼 수 있다. JWST는 지난 2021년 12월 25일 프랑스령 기아나에서 아리안 5호 로켓에 실려 발사됐다. 이후 JWST는 지구-달 거리의 약 4배인 160만㎞를 날아간 끝에 태양과 지구의 중력이 균형을 이루는 L2에 무사히 도착했다. 특히 JWST는 기존 허블우주망원경과는 전혀 다른 형태를 취한 우주망원경이다. 육각형 거울 18개를 벌집의 형태로 이어붙여 만든 주경은 지름이 6.5m로, 2.4m인 허블보다 2배 이상 크며 집광력은 7배가 넘는다. 18개의 육각 거울은 얇은 금을 코팅한 베릴륨으로 만들었다.

우주로 발사된 가장 크고 강력한 망원경인 제임스 웹 우주망원경(JWST)이 일명 ‘솜브레로 은하’(Sombrero Galaxy)의 모습을 포착했다. 지난 25일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)은 JWST의 중적외선 관측장치(MIRI)로 촬영한 심우주 속에 마치 원반 형태로 떠있는 솜브레로 은하의 모습을 사진으로 공개했다. 지구에서 약 3000만 광년 떨어진 처녀자리에 위치한 솜브레로 은하(M104)는 특유의 둥그런 모습이 멕시코 전통모자인 솜브레로를 닮아 이같은 이름이 붙었다. 약 6도 정도 기울어진 이 모자챙의 너비는 상상하기도 힘들만큼 먼 거리인 약 6만 광년에 달한다. 이 은하의 가장 큰 특징은 주위를 둘러싼 우주 먼지 고리다. 웅장한 이 먼지 고리 속에 수많은 별들이 있을 것으로 예상되는데, 우리은하보다는 최대 4배나 더 느리게 별을 형성하는 것이 특징이다. 또한 솜브레로 은하에는 약 2000개의 구상성단(球狀星團·별들이 중력에 묶여 공처럼 둥글게 모여있는 것)이 있으며 그 가운데 우리 태양의 약 90억배에 달하는 초질량 블랙홀이 자리잡고 있을 것으로 추정된다. 솜브레로 은하는 과거에도 허블우주망원경과 스피처우주망원경의 관측대상이 됐지만 이번 JWST를 통해 그 ‘속살’이 드러났다. 허블우주망원경이 촬영한 솜브레로 은하의 모습을 보면 전체적으로 불투명하고 창백한 원반으로 보이지만 JWST 이미지에서는 중앙에 작고 밝은 핵이 뚜렷하고 바깥쪽 고리에 먼지 덩어리가 확인된다. 이는 두 망원경이 작동하는 파장이 다르기 때문인데. 허블우주망원경은 가시광 이미지로 우리 눈이 보는 파장과 같아 먼지가 많는 은하는 그 안이 보이지 않는다. 반면 JWST는 적외선 관측으로 특화된 망원경인데, 긴 파장의 적외선으로 관측할 경우 먼지 뒤에 숨은 대상까지 뚜렷하게 볼 수 있다. JWST는 지난 2021년 12월 25일 프랑스령 기아나에서 아리안 5호 로켓에 실려 발사됐다. 이후 JWST는 지구-달 거리의 약 4배인 160만㎞를 날아간 끝에 태양과 지구의 중력이 균형을 이루는 L2에 무사히 도착했다. 특히 JWST는 기존 허블우주망원경과는 전혀 다른 형태를 취한 우주망원경이다. 육각형 거울 18개를 벌집의 형태로 이어붙여 만든 주경은 지름이 6.5m로, 2.4m인 허블보다 2배 이상 크며 집광력은 7배가 넘는다. 18개의 육각 거울은 얇은 금을 코팅한 베릴륨으로 만들었다.

시속 320만㎞로 이동하는 은하끼리 충돌하면 어떤 일이 벌어질까. 영국 하트퍼드셔대, 노팅엄대, 네덜란드 그로닝언대, 더럼대 등 영국, 네덜란드, 스페인, 스웨덴, 미국, 독일, 이탈리아, 프랑스, 뉴질랜드 9개국 34개 대학과 연구기관으로 구성된 공동 연구팀은 지구상 가장 강력한 망원경으로 알려진 윌리엄 허셜 망원경(WHT)을 이용해 ‘스테판의 5중주’ 은하단에서 빠르게 움직이는 은하끼리 충돌하는 현상을 발견했다고 26일 밝혔다. 이 연구 결과는 천문학 분야 국제 학술지 ‘왕립 천문학회 월간 보고’ 11월 21일 자에 실렸다. WHT는 스페인 라팔마섬에 있는 망원경으로 4.2m 구경의 가시광 및 근적외선 대역 반사망원경으로 아이작 뉴턴 망원경 군(群) 중 하나다. WHT로 우리은하 중심 초대질량 블랙홀 존재 증거 포착, 감마선 폭발체의 첫 가시광 관측 등을 성공했다. 최근에는 여기에 ‘Weave’라는 초고속 매핑 장치가 설치됐다. Weave는 시간당 1000여 개의 별을 추적해 구성, 속도, 방향, 나이 등 알아낼 수 있다. 총 500만 개의 별 리스트를 만들기 위해 설치된 Weave는 수십억 년에 걸쳐 생성된 은하수 기원을 밝혀내는 작업을 하고 있다. 연구팀이 이번에 은하의 충돌을 관측한 지점은 스테판의 5중주다. 1877년 발견된 스테판의 5중주는 5개의 은하가 모여 아름다운 풍경을 이룬다는 의미로 붙여진 이름으로 은하의 충돌과 결합을 볼 수 있어 과학자들이 주목하고 있는 우주 지점이다. 스테판의 5중주 중 4개의 은하는 서로 가까이에서 중력으로 묶여 가까워지고 멀어지기를 반복하는데 이들은 지구에서 약 2억 9000만 광년, 나머지 1개는 4000만 광년 떨어져 있다. 연구팀은 스테판의 5중주를 관통하는 은하 ‘NGC 7318b’를 발견하고, 여기서 은하끼리 충돌할 때 발생하는 현상 중 하나인 ‘제트기 음파 붐’과 비슷한 강력한 충격파의 흔적을 관측했다. 즉, 충격파의 흔적은 초음파가 은하 매질 원자를 붕괴시켜 전하를 띤 가스의 빛 흔적을 남기게 되는데 이를 찾아낸 것이다. 연구를 이끈 영국 옥스퍼드대 천체물리학자인 게빈 달튼 교수는 “이번 연구 결과는 그동안 우리 관측 능력의 한계를 벗어나 있던 희미한 은하의 형성과 진화 과정을 파악하게 했다”라며 “우주 진화와 생성에 대한 이해를 혁신적으로 발전시킬 것”이라고 설명했다.

현대 천체물리학에 따르면 태초의 우주는 엄청나게 작지만, 밀도가 크고 뜨거운 상태였는데 어느 순간 ‘쾅’(bang)하고 폭발하면서 현재와 같은 엄청나게 큰 우주가 됐다는 것이 ‘빅뱅 우주론’이 정설이다. 영국, 미국, 독일, 스페인, 호주, 이탈리아, 프랑스 7개국 21개 대학과 연구기관 과학자로 구성된 국제 공동 연구팀은 빅뱅 이후 7억 년 만에 원시 우주에서 은하계 안쪽에서 바깥으로(인사이드 아웃) 성장하는 은하를 제임스 웹 우주망원경(JWST)으로 관찰했다고 13일 밝혔다. 영국 케임브리지대 우주학 연구소, 캐번디시 연구소, 런던대(UCL), 옥스퍼드대, 하트퍼드셔대, 미국 하버드-스미스소니언 천체물리학 연구센터, 콜로라도 볼더대, 캘리포니아 산타크루즈대(UCSC), 스탠퍼드대 입자 천체물리학 및 우주학 연구소, 애리조나대, 텍사스 오스틴대, 존스홉킨스대, 우주 망원경 과학 연구소, 위스콘신 메디슨대, 국립 광적외선 천문학 연구소, 독일 유럽 남방 천문대(ESO), 막스 플랑크 천문학 연구소, 스페인 천체생물학 연구센터(CAB), 호주 멜버른대, 전(全)우주 3차원 천체물리 연구센터(ASTRO 3D), 이탈리아 피사 고등사범학교, 프랑스 소르본대 천문학자와 물리학자 등이 참여했다. 이 연구 결과는 천문학 분야 국제 학술지 ‘네이처 천문학’ 10월 11일 자에 실렸다. 현재 관측되는 은하는 가스를 비롯한 우주 물질을 끌어들이거나, 더 작은 은하와 통합하면서 성장하는 2가지 메커니즘으로 성장하는 것으로 알려졌다. 그런데 초기 우주에서도 이런 방법으로 은하가 확장됐는지에 대해서는 명확한 설명을 내놓지 못하고 있다. JWST는 이런 초기 우주의 성장 과정을 밝혀내기 위한 임무도 수행하고 있다. 이번에 관측한 은하는 우리은하보다 100배나 작은 크기지만 초기 우주에서는 놀랍도록 성숙한 상태였다. 마치 큰 도시처럼 은하 중심에는 별(항성)이 밀집해 있지만 외부로 갈수록 밀도가 낮아지는 것이 확인됐다. 도시가 안에서 바깥으로 확장해 나가는 것처럼 이 은하 역시 안쪽에서 바깥쪽으로 뻗어나고 있음이 관찰됐다. 연구팀은 가스 방출, 우주먼지 흡수를 포함한 성장 모델링을 사용한 결과, 은하 중심에서 가장 오래된 별을 발견할 수 있었으며 주변 원반 구성 요소에서 매우 활발하게 별이 형성되고 있음을 확인했다. 이번 은하 주변에는 대략 1000만 년마다 별의 질량이 두 배씩 늘어나는 것으로 나타났다. 우리은하의 경우는 1000억 년마다 질량이 두 배로 증가하는 것과 비교한다면 매우 빠른 속도다. 연구팀에 따르면 이번에 관측된 은하는 안쪽에서 바깥쪽으로 확장, 성장하는 은하의 보기 드문 사례다. 이와 유사한 은하를 연구함으로써 가스 구름에서 오늘날 우리가 흔히 볼 수 있는 복잡한 구조의 은하로 어떻게 변화됐는지를 이해할 수 있을 것으로 기대한다. 연구를 이끈 샌드로 타첼라 영국 케임브리지대 교수(천체물리학)는 “은하가 우주적 시간 동안 어떻게 진화해왔는지는 천체물리학에서 매우 중요한 질문”이라며 “JWST 덕분에 우주 역사 초기 첫 10억 년을 탐구할 수 있게 됐다”고 말했다. 타첼라 교수는 “은하가 성장하고 별의 형성이 증가함에 따라 피겨 스케이팅 선수가 팔을 모으면서 회전속도를 높이는 것처럼 은하도 비슷한 방식으로 더 멀리서 가스를 끌어들이며 회전 속도가 증가해 나선형 또는 디스크 모양을 형성하는 것”이라고 덧붙였다.

마치 우주의 보석상자가 활짝 열린 것처럼 화려하게 빛나는 성단의 모습이 포착됐다. 최근 유럽우주국(ESA)은 제임스 웹 우주망원경이 촬영한 초성단 ‘웨스터룬드 1’(Westerlund 1)의 모습을 사진으로 공개했다. 지구와 비교적 가까운 1만 2000광년 떨어진 곳에 위치한 웨스터룬드 1은 수많은 별들이 빼곡히 들어찬 그야말로 별들의 고향이다. 이 지역은 우리 태양 질량의 5만배~10만배에 달하는 거대한 별들로 구성되어 있는데 그 종류도 다양하다. 대표선수로 O형 항성으로 태어나 진화 마지막 단계에 있는 울프-레이에 별(Wolf-Rayet stars), 태양보다 100만배는 밝은 황색 극대거성(yellow hypergiants), 태양보다 수백 배는 큰 적색 초거성(Red supergiant), 우리은하에서 가장 밝은 별의 반열에 속하는 ‘밝은 청색변광성’(luminous blue variable) 등등이다. 그러나 이렇게 화려하게 다양한 별들이 모여있지만 그 수명은 비교적 짧다. 전문가들은 웨스터룬드 1 성단의 나이가 약 350~500만 년에 불과하다고 분석하는데 이는 우주적 관점에서 보면 그야말로 핏덩어리다. 다만 전문가들에게 있어서 웨스터룬드 1은 거대한 별이 어떻게 형성되고 진화해 죽어가는지 생생히 볼 수 있는 소중한 자료이기도 하다. 한편 135억년 전 빅뱅 직후 우주의 모습을 보고픈 인류의 꿈이 녹아 든 제임스 웹 망원경은 지난 2021년 12월 25일 프랑스령 기아나에서 아리안 5호 로켓에 실려 발사됐다. 이후 제임스 웹 망원경은 지구-달 거리의 약 4배인 160만㎞를 날아간 끝에 태양과 지구의 중력이 균형을 이루는 L2에 무사히 도착했다. 특히 제임스 웹 망원경은 기존 허블우주망원경과는 전혀 다른 형태를 취한 우주망원경이다. 육각형 거울 18개를 벌집의 형태로 이어붙여 만든 주경은 지름이 6.5m로, 2.4m인 허블보다 2배 이상 크며 집광력은 7배가 넘는다. 18개의 육각 거울은 얇은 금을 코팅한 베릴륨으로 만들었다. 또한 제임스 웹 망원경은 적외선 관측으로 특화된 망원경인데, 긴 파장의 적외선으로 관측할 경우 우주의 먼지 뒤에 숨은 대상까지 뚜렷하게 볼 수 있다. 이런 특징을 종합하면 제임스 웹 우주망원경의 관측 능력은 허블 망원경보다 100배 클 것으로 평가된다.