1964년 천문학자들은 백조자리 방향으로 7000광년 떨어진 신비한 X선 천체를 발견했다. 백조자리 X-1이라고 명명된 이 천체의 정체는 과학자들 사이에서 미스터리였다. 일부 과학자들은 이 천체가 당시까진 이론적 천체였던 블랙홀이라고 생각했다. 몇 년 전 작고한 물리학자 스티븐 호킹도 그중 하나였는데, 오히려 동료 물리학자인 킵 손과의 내기에서는 블랙홀이 아니라는 쪽에 걸었다. 블랙홀 연구에 인생의 많은 것을 이미 걸은 상태였기 때문에 만약 아니더라도 내기에서는 이길 수 있다는 게 그의 이유였다. 하지만 결국 호킹 박사는 내기에서 졌다. 백조자리 X-1은 결국 가장 먼저 증명된 블랙홀로 지난 반세기 이상 많은 관측과 연구가 이뤄졌다. 백조자리 X-1 블랙홀은 태양의 21.20배 정도의 질량을 지니고 있으며 무거운 동반성인 HDE 226868와 지구-태양 거리의 5분의1 정도 거리에서 공전하고 있다. 블랙홀의 강한 중력으로 동반성에서 물질을 흡수하는데, 덕분에 강력한 X선을 뿜어낼 수 있다. 최근 커틴 전파천문학 연구소(CIRA)와 옥스퍼드 대학교를 비롯한 국제 공동 연구팀은 지구 전역에 퍼져 있는 전파 망원경을 하나의 거대한 눈처럼 연결해, 백조자리 X-1 블랙홀에서 방출되는 ‘제트(Jet)’의 속도와 질량 같은 물리적 특성을 정밀하게 측정하는 데 성공했다. 종종 모든 것을 빨아들이는 검은 구멍으로 오해받곤 하지만, 실제로 블랙홀은 주변으로 많은 물질과 에너지를 뿜어낸다. 그 원동력은 블랙홀의 중력과 주변의 강력한 자기장이다. 흡수된 물질은 주변을 공전하면서 강한 중력으로 인해 뜨거워지고 강력한 자기장이 형성된다. 블랙홀로 흡수되지 못한 일부 물질들은 강력한 자기장 때문에 글자 그대로 ‘제트’ 형태로 우주 공간으로 뿜어져 나온다. 이번 연구의 핵심은 너무 멀리 떨어져 있어 직접 관측하기 어려운 블랙홀 제트의 속도와 에너지를 정밀하게 측정한 데 있다. 연구팀은 블랙홀이 공전 궤도를 따라 움직일 때, 동반성에서 불어오는 강력한 항성풍(Stellar wind)이 이 제트를 흔드는 모습에 주목했다. 이는 마치 강한 바람이 부는 날 분수대에서 솟구치는 물줄기가 바람에 의해 한쪽으로 휘어지는 것과 유사한 원리다. 연구팀은 이처럼 블랙홀의 공전과 항성풍에 의해 제트의 방향이 계속해서 바뀌며 일렁이는 모습이 마치 춤을 추는 것 같다고 하여 이를 ‘춤추는 제트(Dancing jet)’라고 표현했다. 항성풍의 세기와 제트가 휘어지는 정도를 분석한 결과 연구팀은 제트의 속도가 빛의 속도의 절반인 초속 15만km에 달한다는 사실과 그 에너지가 1만 개의 태양이 방출하는 에너지에 맞먹는다는 사실을 확인했다. 또 물질이 블랙홀로 떨어지면서 방출되는 에너지의 약 10%가 제트에 의해 운반된다는 것을 확인한 것도 중요한 성과다. 연구팀은 블랙홀의 질량이 태양의 10배이든 1000만 배이든 간에 주변의 물리적 현상은 비슷할 것으로 보고 있다. 따라서 이번 연구는 더 큰 블랙홀에도 적용될 수 있을 것으로 예상된다. 단순히 백조자리 X-1을 넘어 은하 중심 블랙홀 같은 크고 중요한 블랙홀의 내부 상황을 엿볼 수 있는 중요한 단서를 제공한 것이다. 연구팀은 이번에 확보한 정밀한 측정값이 향후 건설 중인 차세대 초대형 전파 망원경 프로젝트인 SKA(Square Kilometer Array) 등을 통해 수백만 개의 먼 은하 속 블랙홀 제트를 분석하고, 우주의 진화 과정을 이해하는 데 있어 결정적인 기준점 역할을 할 것으로 기대하고 있다.

자기 몸을 불살라 별을 폭발시키는 외계행성이 처음으로 발견됐다. 지난 7일(현지시간) 로이터 통신 등 외신은 모항성과 너무 가까운 공전으로 에너지 폭발을 유도해 죽음을 자초하는 외계행성이 처음으로 발견됐다고 보도했다. 유럽우주국(ESA) 키옵스(Cheops) 우주망원경을 통해 처음 존재가 확인된 이 항성의 이름은 ‘HIP 67522’. 지구에서 약 407광년 떨어진 곳에 있는 HIP 67522는 태양보다 약간 더 크고 나이는 1700만 년에 불과해 갓난아기 수준이다. 특히 HIP 67522는 2개의 행성을 거느리고 있는데, 이중 연구 대상이 된 것은 ‘HIP 67522 b’다. 이 행성은 목성과 크기가 비슷하지만 질량은 5% 수준으로 말 그대로 솜사탕처럼 부풀어 오른 천체다. 흥미로운 점은 HIP 67522 b가 7일마다 HIP 67522를 공전할 만큼 바짝 붙어있다는 사실이다. 여기에 HIP 67522 b가 항성 가까이 공전하면서 별 표면의 에너지 폭발을 유도하고 있다는 것이 새롭게 밝혀졌다. 곧 이 행성은 자기장으로 별의 대규모 플레어를 일으키는데, 반대로 이는 자신의 대기를 층층이 벗겨내면서 생명을 단축해 말 그대로 ‘죽음을 자초하는 행성’이 된다. 연구를 이끈 네덜란드 전파천문학 연구소 예카테리나 일린 박사는 “이 행성은 특히 별의 강력한 플레어를 촉발하는 것으로 보인다”면서 “행성의 존재가 항성의 자기장을 교란해 항성이 격렬하게 폭발하고 주변에 방사선을 쏟아낸다”고 설명했다. 이어 “행성이 모항성에 강력한 플레어를 유발하는 별과 행성의 자기적 상호작용의 명확한 증거를 최초로 발견했다”며 의미를 부여했다. 이번 연구 결과는 행성이 항성의 활동에 직접적인 영향을 준다는 사실을 밝혀낸 첫 사례로, 국제학술지 네이처(Nature) 최신 호에 발표됐다.

자기 몸을 불살라 별을 폭발시키는 외계행성이 처음으로 발견됐다. 지난 7일(현지시간) 로이터 통신 등 외신은 모항성과 너무 가까운 공전으로 에너지 폭발을 유도해 죽음을 자초하는 외계행성이 처음으로 발견됐다고 보도했다. 유럽우주국(ESA) 키옵스(Cheops) 우주망원경을 통해 처음 존재가 확인된 이 항성의 이름은 ‘HIP 67522’. 지구에서 약 407광년 떨어진 곳에 있는 HIP 67522는 태양보다 약간 더 크고 나이는 1700만 년에 불과해 갓난아기 수준이다. 특히 HIP 67522는 2개의 행성을 거느리고 있는데, 이중 연구 대상이 된 것은 ‘HIP 67522 b’다. 이 행성은 목성과 크기가 비슷하지만 질량은 5% 수준으로 말 그대로 솜사탕처럼 부풀어 오른 천체다. 흥미로운 점은 HIP 67522 b가 7일마다 HIP 67522를 공전할 만큼 바짝 붙어있다는 사실이다. 여기에 HIP 67522 b가 항성 가까이 공전하면서 별 표면의 에너지 폭발을 유도하고 있다는 것이 새롭게 밝혀졌다. 곧 이 행성은 자기장으로 별의 대규모 플레어를 일으키는데, 반대로 이는 자신의 대기를 층층이 벗겨내면서 생명을 단축해 말 그대로 ‘죽음을 자초하는 행성’이 된다. 연구를 이끈 네덜란드 전파천문학 연구소 예카테리나 일린 박사는 “이 행성은 특히 별의 강력한 플레어를 촉발하는 것으로 보인다”면서 “행성의 존재가 항성의 자기장을 교란해 항성이 격렬하게 폭발하고 주변에 방사선을 쏟아낸다”고 설명했다. 이어 “행성이 모항성에 강력한 플레어를 유발하는 별과 행성의 자기적 상호작용의 명확한 증거를 최초로 발견했다”며 의미를 부여했다. 이번 연구 결과는 행성이 항성의 활동에 직접적인 영향을 준다는 사실을 밝혀낸 첫 사례로, 국제학술지 네이처(Nature) 최신 호에 발표됐다.

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.

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.

일론 머스크가 이끄는 민간우주업체 스페이스X의 인공위성이 ‘불필요한 전자기파’ 누출로 외계 행성 연구에 ‘방해’를 부른다는 주장이 나왔다.  독일 비영리 과학연구기관인 막스플랑크연구소와 네덜란드 전파천문학연구소(ASTRON) 공동 연구진은 현재 우주에 있는 스페이스X의 인공위성 스타링크와 관련된 전자장비 68개를 정밀 분석했다.  그 결과 이중 47개의 스타링크의 온보드(부품이 전자기기의 기판에 직접 장착된 상태) 장비에서 전자기파가 발생하는 것을 확인했다.  연구진에 따르면, 해당 전자기파는 스마트폰에서 발생하는 전자기파에도 미치지 않는 매우 소량에 해당한다. 다만 문제는 해당 전자기파가 여러 개의 스타링크 및 저궤도를 떠도는 수많은 인공위성에서 방출되며, 이는 아주 먼 천체에서 온 전파로 착각할 수 있는 여지를 준다는 사실이다. 연구진은 논문을 통해 “우리가 연구를 진행할 당시 저궤도에 있는 인공위성은 약 2100개였지만, 이후 4000개 이상으로 급증했다”면서 “모든 전기 장치는 전자기파를 생성하며, 스타링크 등 인공위성이 방출하는 전자기파는 (외계 생명체를 찾기 위한) 전파 천문학에 할당된 150.05~153MHz(메가헤르츠) 대역 안에 포함돼 있다”고 설명했다.  이어 “이러한 전파는 호주와 남아프리카에 건설될 차세대 전파 망원경인 ‘스퀘어 킬로미터 어레이’(Square Kilometre Array·이하 SKA) 등의 기능에 영향을 미칠 수 있다”고 덧붙였다.  천문학자들의 골칫거리가 된 스타링크의 빛과 전파 공해 SKA는 우주의 시작, 먼 은하의 상태, 블랙홀 주변의 환경, 중력파의 전파(傳播) 등 다양한 천문학 연구에 활용되며 세계에서 가장 성능이 뛰어난 전파망원경이 될 것으로 기대를 모으고 있다.  특히 이 망원경은 우주에서 발생하는 전파 신호를 탐지하는 강력한 능력을 지닐 것으로 보이는데, 천문학자들은 스타링크와 같은 인공위성이 사용하는 전파가 전파망원경이 포착하려는 대역의 주파수와 겹치는 문제에 대해 여러 차례 우려를 표시해 왔다.  실제로 지난해 2월 국제천문연맹(IAU)은 위성에 의한 천문 관측 피해를 최소화하고 학계의 목소리를 결집하기 위한 전문 기구를 설립하기도 했다.  지난해 4월 정식 출범한 해당 기구는 위성 관련 업체에 천문 관측을 방해할 수 있는 빛과 전파 공해를 최소화하도록 요구하고, 당국에 관련 산업에 대한 규제를 강화할 촉구하는 업무를 담당한다.  해당 기구는 ‘군집위성의 방해에 맞선 어둡고 조용한 하늘 지킴이 센터’(Centre for the Protection of the Dark and Quiet Sky from Satellite Constellation Interference)라는 긴 명칭을 가지고 있다. 이 기구는 밤하늘에서 빛나는 인공위성과 인공위성이 방출하는 전파가 천체 망원경 운영에 상당한 영향을 미칠 것이라고 주장한다.  피에로 벤베누티 전 국제천문연맹 회장은 “과거에는 도시 조명 등 인공 조명에 의한 빛 공해가 천문학의 가장 큰 위협이었다. 그러나 최근에는 ‘인공별자리’(인공위성 군집)가 만드는 ‘침입성’이 더 심각한 문제가 되고 있다”고 지적했다.  한편, 일론 머스크의 스페이스X가 쏘아올린 스타링크는 우주 인터넷 서비스를 위한 인공위성이다. 올해 2월 기준 우주에서 가동 중인 스타링크는 3580개다. 스페이스X는 스타링크 위성을 1만 2000개까지 늘리는 계획을 실행 중이며, 장기적으로 4만 2000개까지 규모를 확장하겠다고 밝힌 바 있다.

주변의 모든 물질, 심지어 빛까지 빨아들인다는 블랙홀이 별을 흡수하고 그 에너지를 토해내는 모습이 과학자들에게 동시에 포착됐다. 초거대질량 블랙홀의 그림자와 일종의 에너지 방출 현상인 제트, 그리고 부착원반까지 모두 확인한 것은 이번이 처음이다. 중국 상하이 천문관측대, 독일 막스플랑크 전파천문학연구소를 중심으로 중국, 독일, 대만, 한국, 일본, 미국, 스페인, 프랑스, 캐나다, 이탈리아, 멕시코, 스웨덴, 핀란드, 말레이시아, 그리스, 네덜란드, 칠레 17개국 64개 연구 기관 121명이 참여한 국제 공동 연구팀은 M87 은하 중심에 있는 초대질량 블랙홀의 그림자와 강력한 제트를 처음으로 동시에 포착했다. 이번 연구에는 한국천문연구원, 경북대 소속 과학자 4명도 참여했다. 이번 연구 결과는 과학저널 ‘네이처’ 4월 27일자로 실렸다. 연구팀은 국제 밀리미터 초장기선 간섭계(GMVA), 칠레 아타카마 밀리미터·서브밀리미터 전파간섭계(ALMA), 그린란드 망원경(GLT)을 이용해 처녀자리 타원은하인 M87 중심부를 관측했다. 그 결과 세계 최초로 블랙홀의 그림자를 촬영해 블랙홀 존재를 확인한 ‘사건의지평선 망원경’(EHT) 으로는 확인할 수 없었던 물리현상을 확인했다.블랙홀은 강한 중력으로 주변 물질을 흡수하는데 흡수된 물질들이 블랙홀 중심부에 부착원반 구조를 이룰 것으로 예상됐다. 블랙홀 근처 기체들을 중력으로 끌어들이는 ‘부착’으로 빛을 내는데 이것들이 블랙홀 주변을 빠르게 회전하면서 부착원반을 형성하게 된다. 빛을 내는 토성 고리 같다고 생각하면 될 것이다. 지금까지 블랙홀 부착원반 존재에 대한 간접 증거는 제시됐지만 부착원반 구조를 분해해 영상화한 적은 없었다. 이번 관측을 통해 부착원반에서 나온 빛이 블랙홀 주변 고리 구조를 만들어 내는 데 중요한 역할을 한다는 사실을 확인했으며 M87 같은 무거운 타원 은하의 블랙홀들은 주변 물질들을 천천히 흡수한다는 예측도 증명됐다. EHT 관측에서 사용된 1.3㎜ 파장대 빛보다 긴 3.5㎜ 파장대에서 블랙홀 주변 고리 구조를 발견해 EHT로 관측한 고리 구조보다 50% 정도 크다는 것도 새로 확인했다. 이와 함께 M87 블랙홀 그림자와 제트도 동시에 포착했다. 제트는 기체, 액체 등 물질의 빠른 흐름으로 노즐 같은 구조를 통과하며 밀도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 물질이 방출되면서 만들어진다. 블랙홀 주변 강한 자기장, 부착원반과 블랙홀의 상호 작용으로 강한 제트 방출 현상이 일어나는 것으로 알려져 있다. 연구팀에 따르면 이는 블랙홀이 강한 중력으로 주변 물질을 흡수할 뿐만 아니라 빠른 속도로 움직이는 제트를 만들어 블랙홀로부터 멀리 떨어진 별과 은하의 진화에도 영향을 줄 수 있다.연구에 참여한 박종호 한국천문연구원 선임연구원은 “이번 연구 결과는 블랙홀 부착원반을 사상 최초로 영상화해 존재를 증명함으로써 블랙홀 연구에 또 하나의 전환점을 만들어 냈다는 데 의미가 크다”라면서 “블랙홀이 멀리 떨어진 별과 은하의 진화에 어떻게 영향을 주는지 파악할 수 있는 중요한 단서”라고 말했다.

천문학자들이 2019년 인류 최초로 블랙홀의 모습을 촬영한 ‘사건의 지평선 망원경’(EHT)으로 약 1400만 광년 떨어진 은하 한 가운데에 있는 블랙홀 제트의 선명한 이미지를 확보하는데 성공했다. 독일 막스플랑크 전파천문학연구소, 네덜란드 라드바우드대 수학·천체물리·입자물리학연구소, 미국 하버드대 블랙홀연구소, 예일대, 캘리포니아공과대(칼텍)를 포함해 호주, 스페인, 일본, 대만, 이탈리아, 폴란드, 중국, 캐나다, 칠레 등 12개국 29개 연구기관과 ‘사건의 지평선 망원경’(EHT) 국제연구단은 거대 블랙홀을 가지고 있는 것으로 알려진 센타우루스A 은하가 내뿜는 제트를 비롯한 상세한 이미지를 얻는데 성공했다고 밝혔다. 이번 연구결과는 천문학 분야 국제학술지 ‘네이처 천문학’ 7월 20일자에 실렸다. 센타우루스A 은하는 남반구에서 관찰할 수 있는 별자리로, 우리은하에서 약 1400만 광년 떨어져 있는 센타우루스 자리에 있는 특이은하이다. 은하 중심에는 태양의 5500만배에 해당하는 질량을 가진 초대질량블랙홀이 있는 것으로 알려져 있으며 여기서 뿜어져 나오는 상대론적 제트는 X선과 라디오파를 방출한다. 블랙홀과 뿜어내는 제트에 대해 선명하게 관측된 자료가 없기 때문에 센타우루스A 은하 가운데 있는 거대블랙홀이 이전에 촬영된 M87 블랙홀과 다른 거동을 보이는지 등도 명확히 밝혀지지 않은 상태이다. 연구팀은 이 같은 비밀을 밝혀내기 위해 이번 연구에서도 1.3㎜ 파장의 선명한 해상도로 관찰하기 위해 2019년 블랙홀 촬영을 했을 때와 마찬가지로 초장기선 전파간섭측정기술(VLBI)을 활용했다. 전 세계 8개 전파망원경을 연결해 가상의 지구 크기 EHT 망원경을 만들어 관측했다. 또 4개 대륙 9개 전파망원경으로 연결돼 4㎝, 1.3㎝ 두 파장으로 우주를 관찰할 수 있는 ‘호주 활성 은하핵추적 밀리초 간섭계 기술’(TANAMI)도 사용했다. 흔히 블랙홀은 빛조차도 빠져나가기 어려운 것으로 알려져 있지만 실제로는 주변 물질을 빨아들이기도 하고 방출하기도 한다. 특히 거대 블랙홀에서는 블랙홀 극지방을 중심으로 강력한 제트 형태로 고에너지를 내뿜는다. 블랙홀의 제트 현상은 우주에서 가장 신비로운 특성 중 하나이지만 그 발생원리에 대해서는 잘 알려져 있지 않다. 연구팀은 기존의 모든 고해상도 관측촬영과 비교해서도 센타우루스A 은하에서 방출되는 제트를 16배 더 선명한 분해능으로 촬영하는데 성공했다. 이 같은 분해능은 달표면에 떨어져 있는 사과 하나를 구분해낼 수 있을 정도의 수준이다. 관측 결과 센타우루스A 중심에서 방출되는 제트는 중심보다 가장자리가 더 밝게 비추는 것이 확인됐다. 이 같은 현상은 크기가 작은 블랙홀에서는 관측됐지만 거대블랙홀에서도 같은 현상이 관측된 것은 처음이다. 연구를 이끈 독일 막스플랑크 전파천문학연구소 에두아르도 로스 교수는 “이번 발견은 초거대블랙홀에서 나오는 제트가 어떻게 만들어져 배출되는지를 이해할 수 있을 것”이라며 “우주의 신비 중 하나인 블랙홀 제트현상을 이해하고 블랙홀 탄생의 비밀을 파악하는 단초를 마련해줄 것으로 본다라고 설명했다.

우리 은하계 밖에서 처음으로 산소분자의 흔적이 포착돼 학계의 관심이 쏠리고 있다. 중국과학원상하이천문대의 왕쥔즈 교수 연구진은 우리 은하계에서 5억 8100만 광년 떨어진 곳에 있는 은하인 ‘마카리안 231’(Markarian 231)에서 산소분자를 포착하는데 성공했다고 밝혔다. 1969년 처음 확인된 마카리안 231 은하의 중심에는 강력한 퀘이사(블랙홀이 주변 물질을 집어삼키는 에너지에 의해 형성되는 거대 발광체)가 존재하며, 일그러진 원의 형태를 가지고 있는 것으로 알려져 있다. 연구진은 유럽 국제전파천문학연구소의 전파망원경을 이용해 마카리안 231로부터 뿜어져 나오는 광파를 관측하고 이를 분석했다. 일반적으로 산소가 포함된 지구의 대기는 우주에서 전달되는 광파의 상당 부분을 흡수하기 때문에, 먼 은하의 광파를 포착하거나 분석하는 것이 어렵다. 우주로부터 뿜어져 나오는 광파는 지구 대기에 포함된 다양한 가스 성분에 의해 흡수되거나 방향이 바뀌어 정확한 판독 값을 얻는 것이 거의 불가능했던 것. 그러나 퀘이사에서 비롯된 마카리안 231 은하의 광파는 물체가 내는 빛의 파장이 늘어나 보이는 현상인 적색이동의 성질을 보였고, 일반적인 우주 광파에 비해 주파수가 낮아 왜곡 없이 지구 대기를 통과할 수 있었다. 연구진은 이 광파를 분석해 해당 은하에 산소분자가 존재한다는 사실을 확인했으며, 지금까지 예상했던 것보다 100배에 달하는 양이라고 설명했다. 지난 20년 동안 산소분자가 포착된 은하는 우리은하에 속하며 지구에서 약 1350광년 거리에 있는 오리온 성운 등 단 두 곳 뿐이며, 우리 은하 밖에서 산소분자가 포착된 것은 이번이 처음이다. 연구진은 이번 연구가 은하의 발달에 산소 분포가 어떤 영향을 미치는지, 이것이 생명체를 형성하는데 필요한 전제조건을 충족시킬 수 있는지 등을 이해하는데 도움이 될 것으로 기대했다. 자세한 연구결과는 국제학술지 천체물리학저널(The Astrophysical Journal) 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

“그들은 ‘러커’(lurkers·은둔자)로 불리며, 아마 인류가 존재하기 전부터 수백만 년간 우주에서 지구를 은밀하게 감시하고 있었을 것이다” 공상과학(SF) 소설 속에나 등장할 것 같은 이 말은 미국의 물리학자 제임스 벤퍼드(78) 박사가 새로운 과학논문에서 제시한 내용이다. 그의 견해가 급진적으로 들릴지도 모르지만, 사실 러커는 오랫동안 ‘지구외문명탐사연구소’(SETI·Search for Extraterrestrial Intelligence)의 연구자 사이에서 인류에게 발견되지 않은 외계인을 포함한 지구외 지적생명체를 가리키는 말로 쓰였다. 미국 코넬대가 운영하는 출판 전 논문 투고 사이트 ‘아카이브’(Arxiv)에 발표된 이 논문에서 벤퍼드 박사는 러커는 어떤 부류의 암석형 근지구천체(NEO)에 프로브(probe·탐사선)를 배치하는 방법으로 오랫동안 인류를 관찰해 왔을지도 모른다고 제시했다.지구에 근접하는 NEO 중에는 지구의 궤도를 따르는 소행성들이 있는데 지구와 같은 주기로 태양 주위를 공전하는 1대1 궤도 공명 상태에 있다. 이런 소행성을 과학자들은 공공전궤도 천체(Co-orbital object)라고도 부른다. 이런 공공전궤도 천체는 안전한 자연물로 우리 세계를 관찰하는 이상적인 방법을 제공한다고 벤퍼드 박사는 설명했다. 지구외 지적생명체가 지구를 감시하기 위해 탐사선을 배치한다는 이런 이론은 생소하지만, 1960년 미국의 물리학자이자 전파천문학자인 로널드 브레이스웰(1921~2007) 박사가 처음 제창했다고 과학전문 매체 사이언스 얼러트는 1일(현지시간) 이번 논문 소개와 함께 설명했다. 스탠퍼드대 우주·통신·전파과학연구소(STAR Lab)에서 교수로 재직하던 브레이스웰 박사는 인류보다 ‘우월한 은하계 공동체’(superior galactic communities)가 전 우주에 자율 프로브를 배치했을 가능성이 있다고 제안했다. 브레이스웰 박사에 따르면, 이들 러커의 이같은 기술은 지구를 관찰·감시하며 심지어 지구와 의사소통하기 위해 설계됐다. 캘리포니아대 샌디에이고캠퍼스에서 물리학 박사 학위를 받은 벤퍼드 박사는 이번 논문에서 “(지구의) 근처에 있는 탐사선은 우리 문명이 자신을 찾을 기술을 개발할 때까지 대기하며 일단 접촉에 성공하면 실시간으로 대화할 수 있다”면서 “그때까지 탐사선은 우리의 생물권과 문명을 일상적으로 오랫동안 보고할 것”이라고 설명했다. 여기서 생물권은 지구상의 생물 전체, 그 생물이 생활하고 있는 모든 장소를 말한다. 벤퍼드 박사는 이 신비한 러커의 탐사선이 어디에 숨어있을지를 추가함으로써 브레이스웰 박사의 이론을 발전시켰다. 이에 대해 그는 논문을 통해 “브레이스웰 박사의 프로브를 찾는 것은 별들의 소리를 듣고 있는 기존 SETI의 연구보다 더 큰 장점을 제공한다. 러커를 찾을 수 있는 장소는 공공전궤도 천체들 속에 있다”고 밝혔다. 또 그는 이런 천체는 미끼일수도 있지만 프로브가 지면에 묻혀있지 않는 한 가시광선 또는 근적외선 분광기를 통해 드러날 수 있다고 설명했다.문제는 천문학자들이 공공전궤도 천체를 조금밖에 발견하지 못했다는 것이다. 그중 지구에서 가장 가까운 궤도를 가진 소행성 ‘2016 HO3’에 대해 미국항공우주국(NASA)은 “지구의 변함없는 동반자”라고도 묘사한다. 하지만 벤퍼드 박사는 이런 천체가 지구를 맴도는 단지 작은 소행성 그 이상이라고 생각한다. 그는 “이런 NEO는 안전한 자연물로 우리 세계를 관찰하는 이상적인 방법을 제공한다”면서 “왜냐하면 외계인(ETI)에게 필요할지도 모르는 자원 즉 물질과 단단한 닻 그리고 은신처를 제공하기 때문”이라고 설명했다. 한편 제임스 벤퍼드 박사는 국내에도 잘 알려진 천체물리학자이자 공상과학 소설가인 그레고리 벤퍼드 박사의 쌍둥이로도 유명하다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

과학자들이 마침내 우주의 시발점인 대폭발 즉 빅뱅 당시 형성된 분자를 발견해냈다고 미국 CNN 등 주요외신이 17일(현지시간) 일제히 보도했다. 지금으로부터 약 138억 년 전, 빅뱅이 일어나며 초기 우주가 만들어질 때 그 여파에 의한 화학 반응으로 최초의 분자가 만들어졌다. 이런 분자는 현재 우리가 아는 모든 물질을 만드는 데 결정적인 역할을 했다.　‘수소 이온화 헬륨’(HeH＋·Helium hydride ion)이라는 이 분자는 지난 몇 년간 우주 최초의 분자로 추정돼 왔다. 하지만 지금까지 과학자들은 그 존재에 관한 어떤 증거도 발견하지 못했었다.빅뱅 이후 형성된 ‘HeH+’은 수소 이온과 헬륨으로 이뤄진 화합물로 가장 강력한 산 중 하나다. 이 산성 물질이 나중에 수소 분자와 헬륨 원자로 분해됐다는 것이다. 수소와 헬륨은 현재 우주에서 가장 많은 원소로 각각 1, 2위를 차지한다. 과학자들은 1925년 한 실험실에서 HeH+ 분자를 만들어냈고 덕분에 지난 몇십 년 동안 우주에서 이를 찾는 연구가 진행돼 왔다. 연구에 참여한 독일 막스플랑크 전파천문학연구소의 천문학자 롤프 귀스턴 박사는 성명에서 “우주의 화학물질은 HeH+에서 시작됐다. 성간 우주 공간에서 이 물질의 존재에 관한 결정적 증거가 없다는 점은 오랫동안 천문학계의 딜레마였다”고 말했다. 1970년대 말 우주화학 모델을 통해 HeH+ 분자의 발견 가능성이 제기됐다. 이는 과학자들에게 HeH+ 분자가 태양과 같은 별이 초신성 폭발 전 마지막 단계에서 방출한 혼돈 상태의 ‘행성상 성운’에 존재할 수 있다는 생각을 하게 했다. HeH+ 분자는 온도 10만 ℃ 이상인 별의 방사선이 행성상 성운을 이온화할 때 형성된다. 하지만 가장 강력한 파장으로도 HeH+ 분자의 징후를 감지하는 것은 어려웠다. 지구 대기가 불투명한 탓에 지상의 망원경들로 어려웠기 때문이다.이에 따라 연구진은 보잉 747SP를 개조해 2.5m 구경의 적외선 망원경을 탑재한 미국항공우주국(NASA)의 성층권 관측 망원경인 소피아(SOFIA·Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy)를 사용했다. 소피아에 탑재된 그레이트(GREAT·German Receiver for Astronomy at Terahertz Frequencies)라는 이름의 고해상도 원적외선 분광기가 행성상 성운 NGC 7027에서 HeH+ 분자를 검출하는 데 성공한 것이다. 이에 대해 연구에 참여한 미국 존스홉킨스대학의 데이비드 뉴펠드 물리천문학부 교수는 “HeH+ 분자의 발견은 분자를 형성하려고 하는 자연의 성향을 극적이고 아름답게 보여주는 것”이라고 말했다. 자세한 연구 성과는 세계적인 학술지 ‘네이처’(Nature) 최신호(17일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

블랙홀이 어둠 속에서 마침내 모습을 드러냈다. 그 존재가 예견된 지 1세기가 넘도록 모습을 드러내지 않고 있던 우주의 괴물 블랙홀이 역사상 최초로 인류의 시야에 잡혔다. 극한의 중력으로 빛마저 탈출할 수 없는 시공의 구멍은 이로써 그 기괴한 정체를 서서히 드러낼 것으로 보인다. “우리는 볼 수 없다고 생각하던 것을 보았다”고 미국 하버드 스미스소니언 천체물리학 센터의 셰퍼드 도엘레만 박사가 10일(현지시간) 워싱턴 DC의 내셔널프레스클럽에서 열린 기자회견에서 말했다. 도엘레만 박사는 역사적인 블랙홀 촬영에 성공한 사건지평선망원경(EHT·Event Horizon Telescope) 프로젝트를 총괄하고 있다. 이날 공개된 4개의 이미지는 M87 타원은하 중심에 숨어 있는 블랙홀의 윤곽을 잡아낸 것이다. 이어 “그 이미지는 자체만으로도 충분히 충격적이지만, 더 중요한 것은 후속 연구에서 더욱더 놀라운 결과들이 도출될 것이란 점”이라고 덧붙였다. 이번에 최초로 이미지를 잡아낸 블랙홀은 지구에서 5500만 광년 거리에 있는 처녀자리 은하단에 속한 M87이란 타원은하의 초대질량 블랙홀로, 태양 질량의 65억 배, 지름은 160억㎞에 달한다. EHT 프로젝트는 약 20년 동안 200여 명의 넘는 다국적 과학자들이 참여한 컨소시엄으로, 지난 수년간 미국 국립과학재단 및 전 세계의 많은 기관들로부터 기금을 지원받아왔다. 이 프로젝트의 이름, 사건지평선이란 블랙홀의 유명한 경계선을 일컫는 것이다. 이 선 안으로 떨어지면 블랙홀의 극한 중력에 붙잡혀 빛마저 빠져나올 수 없다는 반환 불가의 경계선이다. 이것에 사건 지평선이란 멋진 이름을 붙인 사람은 미국 물리학자 존 휠러로 알려져 있다. 사실 초기에는 ‘블랙홀’이란 이름조차 없었으며, 대신 ‘검은 별’, ‘얼어붙은 별’, ‘붕괴한 별’ 등 이상한 이름으로 불려왔다. '블랙홀'이란 용어를 최초로 쓴 사람 역시 존 휠러로, 1967년에야 처음으로 일반에 소개되었으며, 블랙홀의 실체가 발견된 것은 1971년이었다. ​ ​어쨌든 빛마저도 탈출할 수 없는 블랙홀은 우리가 눈으로 볼 수도 없고 내부를 촬영하는 것도 불가능하다. 그래서 EHT는 블랙홀의 어두운 실루엣을 추적하여 사건 수평선을 이미지화한다. 연구진은 EHT로 블랙홀의 그림자를 먼저 관찰하고, 슈퍼컴퓨터를 이용해 원본 데이터를 최종 영상으로 변환했다. 이후 독일 막스플랑크 전파천문학연구소 등에 위치한 슈퍼컴퓨터를 이용해 EHT의 원본 데이터를 역추적했다. 그 결과 연구진은 M87 블랙홀의 그림자가 약 400억㎞이며, 블랙홀의 크기(지름)는 그림자에 비해 약 40% 정도인 것으로 측정했다. 애리조나 대학의 천문학 부교수로 이 프로젝트에 참여하고 있는 댄 마로네는 스페이스닷컴과의 인터뷰에서 "우리는 잃어버린 광자(빛)를 찾아냈다"고 말했다. 이 프로젝트는 그 동안 두 개의 블랙홀, 즉 태양 질량의 약 65억 배인 M87 거대 블랙홀과 궁수자리 A*로 알려진 우리은하의 중심 블랙홀을 면밀히 조사했다. 우리은하 블랙홀 역시 ​​거대 질량이지만 M87의 블랙홀과 비교하면 간난아기에 불과한 430 만 배 태양 질량에 지나지 않는다. 이 두 대상은 모두 지구로부터의 엄청난 거리에 있다. 궁수자리 A*는 우리로부터 약 26,000광년 떨어져 있으며, M87은 5350만 광년 떨어져 있다. 궁수자리 A*의 사건지평선은 "너무나 작아 우리가 보기에는 달 표면에 놓인 오렌지를 보는 거나 뉴욕시에서 로스앤젤레스 가판대의 신문을 읽는 거나 비슷하다" 도엘레만은 비유한다. 따라서 지구상에 있는 어떤 망원경으로도 관측이 불가능하다는 얘기다. 여기서 지구 크기의 망원경 제작이라는 아이디어가 나타났다. EHT 연구진은 미국 애리조나, 스페인, 멕시코, 남극 대륙 등 세계 곳곳의 8개 전파망원경을 연결, 지구 규모의 가상 망원경을 구성해 2017년 4월 총 9일간 M87을 관측, 이런 성과를 냈다. 그렇다면 이 같은 최초의 블랙홀 이미지가 지닌 의미는 무엇일가? EHT 팀원들과 외부 과학자들은 이번 결과는 아인슈타인의 일반상대성이론을 궁극적으로 증명하는 것으로, 과학사에 한 획을 그은 사건이라는 데 의견 일치를 보고 있다. 마로네 박사는 1968년 12월 아폴로 8호 우주 비행사 빌 앤더스가 찍은 유명한 사진 '지구 해돋이'가 인류에게 우주 속에 떠 있는 연약한 지구의 모습을 보여줌으로써 환경운동에 박차를 가한 사례를 인용하면서, 블랙홀 이미지는 우주에서 우리 자신과 우리의 위치에 대해 생각하는 방식을 바꿀 수 있다고 강조한다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

숲속에선 숲의 형태를 알 수 없다 오늘날 우리는 우리가 살고 있는 은하의 형태가 나선팔을 가진 원반 꼴임을 잘 알고 있다. 최근에 중앙에 막대 구조가 있는 것까지 밝혀져 우리은하는 분류상 막대나선은하에 속한다. 그러나 이렇게 우리은하의 형태와 크기를 알게 되기까지에는 수많은 천문학자들의 400년에 걸친 노고가 숨어 있다는 사실을 아는 이는 그리 많지 않다. 숲속에서 그 숲의 전체 형태를 잘 알 수 없는 것과 마찬가지로, 은하 내부에 살면서 그 은하의 모양을 알아내기란 참으로 어려운 일이기 때문이다. 인류 중 그 누구도 우리은하 바깥으로 나간 이는 아직 없다. 우리은하의 단면적인 모습을 알려면 은하수를 보면 된다. 밤하늘에 동서로 길게 누워 가는 이 빛의 강, 은하수를 일컬어 서양에서 밀키웨이(milky way)라 하는 것은 헤라 여신의 젖이 뿜어져나와 만들어졌다고 하는 그리스 신화에 기원한다. 이처럼 일찍부터 인류와 친숙한 은하수지만, 이 은하수의 정체를 알아낸 것은 놀랍게도 400년 밖에 안된다. 은하로의 먼 여정을 향해 첫 주자로 나선 사람은 17세기 이탈리아 물리학자 갈릴레오 갈릴레이였다. 1610년 갈릴레오는 자신이 직접 만든 망원경을 은하수에 들이대어 관측한 결과, 흐릿하게 성운처럼 보이는 은하수가 실제로는 개개의 별들로 분해된다는 것을 알아냈다. 이리하여 갈릴레오는 은하수가 무수한 별들의 집적이라는 사실을 최초로 발견하고 그것을 인류에 보고하는 영예를 얻었다. ​ ‘은하수’를 밝혀낸 철학자 그 다음 은하수에 관해 놀라운 추론을 한 사람이 1세기 후에 나타났다. 그런데 그는 놀랍게도 과학자가 아닌 철학자인 임마누엘 칸트였다. 1755년에 발표된 칸트의 박사학위 논문은 철학이 아니라 천문학 이론으로, 그 제목부터가 ‘일반 자연사와 천체 이론’이었다. 하긴 그 시대는 철학과 천문학 사이에 명확한 선이 없던 때이기는 했지만 칸트의 논문은 명확히 천문학에 관한 내용이었다. 그것도 우리 태양계의 생성에 관한 학설로, 흔히 성운설‘이라고 불리는 것이다. 현대 천문학 교과서에도 ‘칸트의 성운설’(Kant’s Nebula Hypothesis)로 당당하게 자리잡고 있다. 태양계 성운설을 제창한 칸트는 태양계가 만들어진 것과 같은 원리로 우리은하가 만들어졌다고 생각했다. 즉 회전하는 거대한 성운이 수축하면서 원반 모양이 되고 원반에서 별이 탄생했으며, 은하수는 원반 위에 있는 관측자가 본 우리은하의 옆모습이라는 정확한 설명을 내놓았다. “지구가 은하 원반 면에 딱 붙어 있어 지구에서 은하수를 보는 시선방향이 우리은하를 횡단하게 된다. 따라서 지구에서 볼 때 중심부와 먼 가장자리 별들이 겹쳐져 보이므로 그처럼 밝은 띠로 보이게 되는 것이다. 또한 원반이 얇으므로 아래 위쪽은 당연히 성기게 보인다.” ​200년도 더 전에 나온 철학자 칸트의 이 같은 은하수 설명은 참으로 놀라운 예지와 직관의 산물이라 하지 않을 수 없다. 직접 망원경으로 천체를 관측하기도 한 칸트는 당대 최고의 우주론자로서, 우리 은하 바깥에도 우리 은하처럼 수많은 별로 이뤄진 독립된 은하들이 섬처럼 흩어져 있으며 우리 은하는 이처럼 수많은 은하의 하나에 불과하다는 섬우주론을 주장했다. 허셜이 시도한 ‘하늘의 구축’ 칸트 다음으로 은하수 여정에 오른 사람은 칸트와 동시대인으로 천왕성 발견자인 윌리엄 허셜이었다. 은하수의 실제 모습과 태양이 은하수 내에 어디쯤 위치하는지 알아내려는 시도는 이 허셜에 의해 처음으로 이루어졌다. 1784년, 그는 전인미답의 영역, 은하계 구조 연구에 착수했다. 이전의 어떤 천문학자도 시도해보지 않은 주제였다. 허셜은 이 계획을 ‘하늘의 구축’이라 이름했다. 그는 하늘을 여러 영역으로 나누고 각 영역에 있는 별의 수를 헤아려 우리은하의 별 분포를 조사했다. 통계적으로 밝은 별은 가까운 별, 어두운 별은 먼 별임을 전제하고, 3400개의 성단들에 있는 별들의 수를 센 결과, 별의 분포는 타원체를 이루며 은하수에 있는 별들이 모두 3억 개라는 수치가 나왔다. 허셜은 별들이 은하수에 가까울수록 많이 밀집해 있다는 것을 발견하고, 태양계는 은하계의 일부분으로, 태양은 은하의 중심부분에 위치한다는 결론을 내렸으며, 은하계는 수레바퀴 모양의 별의 집단을 옆에서 본 것에 불과하다고 주장했다. 이 수레바퀴의 긴 지름이 짧은 지름의 4배라고 발표했다. 이로써 인류 역사상 최초로 은하수의 정체와 구조가 밝혀진 셈이다. 그에 의하면, 우리가 사는 은하계는 우주 안에서 별들이 모여 있는 유일한 집단이 아니며, 거대한 체계를 이루는 집단들 중 하나일 뿐이라는 것이다. 허셜은 나아가 우주의 규모를 언급했다. 당시 가장 가까운 별들 간의 거리도 제대로 모를 시기에 그는 가장 멀리 떨어져 있는 대상들의 거리를 200만 광년으로 잡았다. 물론 오늘날 보면 턱없이 작게 잡은 것이지만, 당시로서는 현기증 날 만큼 어마어마한 거리였다. 사람들은 우주의 광막한 크기에 입을 딱 벌렸다. 요컨대, 허셜은 역사상 최초로 인류 앞에 광대한 우주의 규모를 펼쳐보여 주었던 것이다. 1920년에는 네덜란드의 야코뷔스 캅테인이 허셜의 방법에 따라 더 정교하게 별들의 분포를 관찰한 후, 1922년에 출간된 그의 필생 사업인 <항성계의 배열과 운동이론에 관한 최초의 시도>에서 우리은하를 중심에서 멀어질수록 별의 밀도가 감소하는 렌즈 모양의 섬우주로 묘사했다. 캅테인의 섬우주 모형에서 우리은하의 크기는 약 4만 광년, 두께가 6500광년이며, 태양의 위치는 우리은하 중심에서 2000광년 떨어진 지점이었다. 태양계의 위치는 여전히 크게 벗어난 것이지만, 우리은하의 실제 규모에 상당히 근접하는 값을 내놓았다는 데 큰 의미가 있었다. ‘이것이 내 우주를 파괴한 편지다’ 이 허셜-캅테인 모형의 반대편에는 미국의 할로 섀플리의 우리은하 모형이 있는데, 섀플리는 1919년 늙은 별들의 집단인 구상성단들을 관측한 끝에, 그것들이 거의 구형으로 분포하며 지름이 30만 광년이고, 그 중심으로부터 태양은 약 4만5000광년 떨어져 있다고 추정했다. 그는 구상성단들의 분포 중심이 우리은하의 중심이라고 보았다. 섀플리의 우리은하 모형은 허셜-캅테인 모형과는 달리 태양이 우리은하의 중심에 있지 않은 셈이다. 이는 코페르니쿠스의 태양중심설에 못지않은 우주관의 변혁을 가져왔다. 그러나 섀플리는 ‘안드로메다 성운’을 포함한 모든 천체가 우리 은하 안에 있으며 우리 은하 자체가 우주라고 생각하는 오류를 저질렀다. 이러한 섀플리의 주장은 얼마 후 에드윈 허블이라는 신참 천문학자에 의해 무참히 퇴출되었다. 1924년 허블은 안드로메다 성운에서 변광성을 관측해 안드로메다 은하까지의 거리를 알아냄으로써 그것이 우리은하 밖의 외부 은하임을 밝혔다. 허블이 섀플리에게 자신이 발견한 결과를 편지로 알리자, 섀플리는 “이것이 내 우주를 파괴한 편지다”라고 말했다고 한다. 그러나 우리은하의 구조에 대해서는 섬우주론에서 채택한 허셜-캅테인 모형이 틀리고, 태양이 은하의 중심에서 멀리 떨어져 있는 섀플리 모형이 더 타당한 것으로 결론이 났다. 전파로 은하중심을 헤집다 1940년대 들어 전파천문학이 발전함에 따라 천문학자들은 전파의 각 파장대의 특성을 이용한 관측으로 우리은하에 네 개의 주요 나선팔이 있으며, 이들이 어떤 분포를 하고 있는지를 알아냈다. 그 결과, 우리은하는 전형적인 나선은하라는 결론을 내렸다. 하지만 우리은하에 막대가 있을 거라는 주장은 1990년대에 들어와서야 일부 천문학자들 사이에서 나왔다. 그러나 확실한 관측에 바탕을 둔 주장이 아니었기 때문에 천문학계에서는 이를 받아들이지 않았다. 막대구조를 확인하기 위해서는 무엇보다 은하의 중심을 들여다보아야 하는 난제가 가로놓여 있었다. 은하 중심이 눈부시게 밝을 뿐만 아니라, 은하 원반의 성간 먼지나 가스, 별 등이 우리의 시선을 가로막고 있기 때문이다. 그러나 가장 산란이 적은 적외선 망원경이 이 문제를 해결해 주었다. 2005년 스피처 적외선 우주망원경이 마침내 은하 중심을 육박했다. 이 스피츠의 관측에 의해 우리은하 중심부에 2만7000광년 길이의 막대구조가 들어앉아 있음을 공식 확인했다. 그리고 우리은하의 팔도 막대구조 끝에서 뻗어나온 2개의 나선팔과, 여기서 가지치기한 2개의 작은 나선팔이 더 있는 전형적인 막대나선은하 형태임이 밝혀졌다. 이로써 우리은하 형태를 결정짓는 화룡점정이 이루어졌고, 덕분에 2005년 이후 우리은하의 형태는 막대나선은하로 확고히 자리매김되었다. 우리은하의 ‘맨얼굴’ 우리은하를 옆에서 보면 프라이팬 위에 놓인 계란 프라이와 흡사한 꼴이다. 가운데 노른자 부분을 팽대부라 한다. 거기에 늙고 오래 된 별들이 공 모양으로 밀집한 중심핵(Bulge)이 있고, 그 주위를 젊고 푸른 별, 가스, 먼지 등으로 이루어진 나선팔이 원반 형태로 회전하고 있다. 그리고 그 외곽에는 주로 가스, 먼지, 구상성단 등의 별과 암흑물질로 이루어진 헤일로(Halo)가 지름 40만 광년의 타원형 모양으로 은하 주위를 감싸고 있다. 천구상에서 은하면은 북쪽으로 카시오페이아자리까지, 남쪽으로 남십자자리까지에 이른다. 은하수가 천구를 거의 똑같이 나누고 있다는 사실은 곧 태양계가 은하면에서 그리 멀리 떨어져 있지 않다는 것을 뜻한다. 은하수는 중심부가 있는 궁수자리 방향이 가장 밝게 보인다. 이 중심부에 태양질량의 약 400만 배인 지름 24km짜리 크기의 블랙홀이 있다는 것이 밝혀졌다. 뿐더러, 이 블랙홀 근처에 작은 블랙홀이 하나 더 있어 쌍성처럼 서로 공전하고 있다는 것이 확인되었다. 어째서 이런 일이? 이것은 바로 과거에 우리은하가 다른 작은 은하를 잡아먹었다는 증거다. 우리은하가 약 10억 년 전 젊은 다른 은하와 충돌, 합병하여 현재의 크기가 되었다고 한다. 우리은하의 지름은 10만 광년, 가장자리는 5000광년, 중심 부분은 2만 광년이다. 은하가 이처럼 납작한 이유는 은하 자체의 회전운동 때문이다. 이 안에 약 4000억 개의 별들이 중력의 힘으로 묶여 있다. 태양 역시 그 4000억 개 별 중의 하나일 따름이다. 태양은 우리은하의 중심으로부터 2만8000광년 거리에 있으며, 나선팔 중의 하나인 오리온 팔의 안쪽 가장자리에 있다. 우리 태양계는 물론, 우리은하 전체가 중심핵을 둘러싸고 회전하고 있다. 태양이 은하중심을 도는 속도는 초속 220km나 되지만, 그래도 한 바퀴 도는 데 2억5000만 년이나 걸린다. 태양이 태어난 지 대략 50억 년이 됐으니까, 지금까지 미리내 은하를 20바퀴쯤 돈 셈이다. 앞으로 그만큼 더 돌면 태양도 종말을 맞을 것이다. 물론 인류는 훨씬 이전에 지구상에서 사라졌을 것이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　　

천문학자들이 우리 은하의 크기를 최초로 직접 측정하는 데 성공했다고 우주 전문 사이트 스페이스닷컴이 12일(현지시간) 보도했다. 우리 은하에서 지구가 있는 반대편의 은하 변두리에 있는 극도로 밝은 천체를 이용해 이 같은 측정에 성공했는데, 이 천체는 우리 은하에서 이제껏 측정한 천체들보다 거의 2배 이상 먼 거리에 있다. 연구자들은 미국 뉴멕시코주에 있는 초장기선 전파망원경(Very Long Baseline Array·이하 VLBA) 10기를 사용해 은하 반대편에 있는 높은 광도의 별 형성지역을 잡아냈다. 인류는 지금까지 관측 가능한 우주의 가장 먼 가장자리인 133억 광년(빛이 1년 동안 가는 거리로 약 10조㎞)의 거리까지 측정한 기록을 가지고 있다. 그런데 10만 광년도 채 안 되는 은하 반대편까지의 거리를 지금에야 측정하게 된 것은 무슨 까닭일까? 그 답은 바로 우리 은하 내에 차지하고 있는 지구의 위치에 있다. 태양계는 우리 은하의 나선팔 위에 자리잡고 있는데, 이는 은하 중심으로부터 반지름의 반 정도 되는 거리에 해당한다. 그 위치 또한 납작한 은하 원반면에 가깝기 때문에 우리가 보는 은하수는 은하의 옆모습인 셈이다. 무수한 별들로 중첩된 은하의 옆모습을 보면서 반대편까지의 거리를 측정하는 것은 마치 울창한 숲속에서 숲의 가장자리를 파악하는 것처럼 어려운 일이다. 게다가 중앙에는 밝은 은하 중심이 시선을 가로막고 있는 형국이다. 그리고 지구 또한 은하의 크기에 비해 지극히 느린 속도로 움직일 뿐이다. 별자리가 수천 년이 지나도록 그 형태를 유지하는 것도 이러한 이유 때문이다. 어려움은 이뿐 아니다. 은하 원반의 성간 먼지나 가스, 별 등이 우리의 시선을 가로막고 있다. 연구자들은 시야를 확보하기 위해 긴 파장의 전파를 이용해 대상 천체의 시차(視差)를 측정했다. 시차란 두 관측지점과 대상이 이루는 각도를 말한다. 우리가 손가락을 눈 앞에 두고 왼눈, 오른눈으로 각각 볼 때 손가락의 위치가 달리 보이는데, 이는 두 눈의 거리에 따른 시차 때문이다. 시차의 각도를 알면 삼각법으로 목표물까지의 거리를 구할 수 있다. 천문학에서 천체까지의 거리를 측정하는 데는 대체로 대상 천체의 밝기를 이용해서 추산한다. 예컨대, 1a형 초신성이란 천체는 그 절대광도가 알려져 있어 표준촛불로 불리는데, 해당 초신성의 광도를 측정하면 그 별까지의 거리를 산정해낼 수 있다. 광도는 거리에 역제곱으로, 거리가 2배면 광도는 4분의 1로 떨어진다. 이 방법으로 수십억 광년 거리까지 측정할 수 있지만, 비교적 가까운 거리는 시차를 이용해서 측정한다. 연구진이 은하 반대편에 있는 G007.47+00.05으로 불리는 별 형성 지역까지의 거리를 알아낸 것은 바로 이 시차를 이용한 기법이었다. 두 눈에 해당하는 관측점으로는 공전하는 지구가 6개월 간격으로 태양 궤도의 양끝에 위치해 있는 지점으로, 이때 VLBA를 이용해 해당 천체의 시차를 측정해내는 데 성공한 것이다. 그러나 그 시차는 참으로 작아서, 달 표면에 놓인 야구공의 양끝을 지구에서 보는 격이었다. 이 시차로 계산서를 뽑아보니 6만 6500광년이란 거리가 나왔다. 이제껏 시차로 측정해낸 가장 먼 거리는 3만 6000광년으로, 그 2배의 거리를 측정해낸 쾌거를 이룬 셈이다. 우리 은하는 지름이 10만 광년이니까 이 계산에서 우리 태양계와 가까운 쪽 은하 가장자리까지의 거리는 약 3만 3500광년이란 값이 나온다. 독일 막스 플랑크 연구소 전파천문학부 소속의 알베르토 산나 논문 대표저자는 “이번에 측정된 이 공간 속에 우리 은하의 거의 모든 별들과 성간 가스가 존재한다”면서 “이번 연구로 우리는 VLBA를 이용해 우리 은하의 구조와 나선팔 형태를 더욱 정밀하게 연구할 수 있게 되었다”고 말했다. 새 연구는 ‘사이언스’ 12일자(현지시간)에 발표됐다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

우리가 흔히 ‘내비’라고 부르는 위성항법장치(GPS)를 상업적 용도로 널리 사용하게 된 것은 채 20년이 되지 않는다. 인공위성으로 위치를 확인하는 것은 옛날 범선이 하늘을 보고 망망대해에서 위치를 확인했던 방법과 같은 원리다. 해, 달, 별, 그리고 인공위성의 위치와 시간에서 관측자의 위치를 계산하는 것이다.차이점도 있다. GPS는 눈에 보이는 가시광선이 아니라 휴대전화나 라디오 등에서 쓰는 보이지 않는 전파를 이용한다. 전파를 보는 ‘눈’인 전파 안테나는 밤과 낮, 날씨에 상관없이 전파를 볼 수 있다. 낮에도 전파 안테나로 천체들이 잘 보이는 이유는 특별히 태양이 전파를 강하게 내지 않아 전파로 보면 낮도 하늘이 어둡기 때문이다. 날씨가 좋지 않아도 잘 보이는 이유는 전파는 구름을 잘 통과하기 때문이다. 전파로 본 하늘이 눈으로 본 하늘과 다르고 태양보다 밝은 천체도 여럿 있다는 것은 1930년대 칼 잰스키라는 전파공학자가 무선통신 연구 중에 처음 발견했다. 그의 발견에서 ‘전파천문학’이란 새로운 학문 분야가 탄생했고 그가 발견한 천체들은 지금도 중요한 연구 대상이다. 전파를 사용한다는 점 외에 GPS가 고전적인 방법과 다른 점은 인공위성이 높은 고도에서 빠른 속도로 지구 주위를 공전하며 발생하는 ‘상대성’ 문제 때문이다. 인공위성의 높은 고도와 빠른 속도 때문에 지표면에서 시간과 인공위성에서의 시간이 다르게 가는데, 아인슈타인의 일반 및 특수 상대성이론으로 이런 차이를 정밀하게 보정할 수 있다. 잰스키가 발견했던 초대형 블랙홀은 엄청난 중력과 그로 인해 만들어진 막대한 에너지로 상대성이론의 궁극적인 실험장이라 불린다. 이들은 이름과는 달리 엄청나게 밝아서 수십억 광년 혹은 그 이상 먼 곳에서도 잘 보인다. 이렇게 멀리 있으면서도 밝은 천체는 우주의 기준점으로 사용할 수 있다. 우주 저편에 있는 초대형 블랙홀을 기준으로 과학자들은 지구의 움직임과 변화를 정밀하게 측정하고 있다. 우주를 여행하는 우주선의 위치도 이런 블랙홀을 기준으로 ‘내비’하고 있다. 머지않아 인류는 화성에 발을 디디게 될 것이고 그보다 먼 심우주로의 여행도 우리에게 일상으로 다가오게 될 것이다. 그때는 지금의 GPS처럼 우주항법장치도 우리에게 익숙하고 ‘당연한’ 물건이 될 것이다. 인류의 삶을 더 나아지게 만든 큰 변화 중에는 이렇듯 물질과 우주의 근본을 이해하려는 노력에서 파생한 것들이 많다. 과학 그리고 과학자가 인류의 삶을 개선하고 인식을 확대하는 데 기여할 수 있도록 사회는 ‘격려’하고 ‘감시’할 권리와 의무가 있다. 그런 권리와 의무를 제대로 행사하지 못하는 사회에서 어떤 재앙이 일어날 수 있는지 우리는 역사에서 그리고 요즘도 보고 있다.

전 세계 9곳에 설치된 초대형 전파망원경을 연결해 거대한 블랙홀을 직접 관측하는 ‘이벤트 호라이즌 망원경’(EHT). 이 국제적인 프로젝트에 참가한 천문학자들이 12일(현지시간) 블랙홀 촬영에 사상 처음 성공했을 가능성이 있다고 밝혔다. 데이터를 조합해 실물 이미지를 만드는 데는 몇 달이 걸릴 예정이지만 성공한다면 우주의 조성과 탄생에 관한 수수께끼의 해명에 도움이 될 것이다. 천문학자들이 관측 중인 거대질량 블랙홀은 지구에서 약 2만6000광년 떨어진 우리 은하 중심부에 있는 ‘궁수자리 A별’(Sagittarius A* 혹은 Sgr A*). 질량은 태양의 400만 배다. 관측에는 미국 하와이에서 남극, 스페인까지 전 세계의 전파망원경이 이용되고 있다. 프로젝트 책임자인 유럽 국제 전파천문학연구소(IRAM)의 천문학자 마이클 브레머는 “거대한 망원경을 만들어도 무게를 견디지 못해 자괴해 버릴 가능성이 크기 때문에, 그 대신 8개의 망원경을 거대한 렌즈처럼 결합했다”면서 “이렇게 해서 지름 약 1만 ㎞로 지구와 비슷한 크기의 가상 망원경을 사용할 수 있었다”고 말했다. 망원경은 클수록 해상도가 올라 대상물을 세세한 부분까지 관찰할 수 있다. 브레머는 “우리는 사상 처음으로 블랙홀을 상세하게 관측할 수있는 기술력을 갖고 있다”고 지적했다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

1970년대 영국의 물리학자 스티븐 호킹은 크기가 원자만큼 작은 ‘미니 블랙홀’들이 우주에 존재하고 이들이 짧은 순간이지만 밝게 빛난다는 이론을 발표했다. 호킹은 이런 작은 블랙홀이 우주를 탄생시킨 ‘빅뱅’ 과정에서만 만들어질 수 있다고 주장했다. 따라서 미니 블랙홀의 존재 여부는 우주 탄생 과정이 어떠했는지를 알려 주는 중요한 증거가 된다. 빅뱅과 블랙홀은 젊은 과학도들의 피를 끓게 만드는 주제다. 호주 출신의 젊고 재능 있는 과학자 존 오설리번 박사도 ‘미니 블랙홀’을 발견하기 위한 연구에 집중했다. 천체물리학자 마틴 리즈가 제안한 ‘미니 블랙홀은 전파 신호를 낼 수 있을 것’이란 이론에 착안해 전자공학과 전파천문학을 전공했던 오설리번과 동료들은 이 전파 신호를 찾기 위한 연구에 온 열정을 바쳤다. 아쉽게도 그들의 관측 시도는 실패했고 미니 블랙홀이 내는 전파 신호는 관측 가능성이 제기된 지 40년가량 지난 지금까지도 발견되지 않고 있다. 사실 미니 블랙홀이 있다 하더라도 이들이 내는 전파신호를 잡아내기에는 현재 전파망원경들의 크기가 턱없이 작다. 그렇기 때문에 우주의 수많은 잡음 속에서 미니 블랙홀이 보낸 신호를 찾는다는 것은 쉽지 않다. 오설리번 박사팀은 미니 블랙홀이 우주에서 보내오는 신호를 찾아내기 위해서 전파신호를 주파수에 따라 잘게 쪼갠 뒤 잡음 속에서 블랙홀의 신호를 걸러 내는 처리 기법을 개발했다. 본래 목적이었던 미니 블랙홀의 신호를 찾아내지는 못했지만 실생활에서 활용할 수 있는 방법을 발견했다. 1990년대에 그들의 신호 처리 기법을 바탕으로 오늘날 무선랜 기술의 표준으로 자리잡은 와이파이의 핵심 특허를 등록한 것이다. 무선랜 기술 개발에 뛰어든 연구자들은 많았지만 가장 먼저 제대로 작동하는 무선랜 칩을 개발한 것은 그들이 유일했다. ‘순수한 열정’에 대한 보상이었을까. 인류가 사용 중인 50억개 이상의 무선랜 기기가 오설리번 박사의 열정과 성실한 실패에서 파생된 특허를 사용하고 있다. 오설리번 박사가 소속된 호주 연방과학원(CSIRO)은 와이파이 특허사용료로 지금까지 5억 달러 이상의 수입을 얻었다고 한다. 수입의 상당 부분은 CSIRO의 ‘미래 연구를 위한 펀드’ 조성에 사용되고 있다. 오설리번 박사는 와이파이 기술 개발을 위해 잠시 CSIRO를 떠났다가 최근 다시 복귀해 태양계로부터 50광년 떨어진 행성의 공항 레이더 신호까지도 찾아낼 수 있다고 하는 초대형 전파망원경(SKA) 개발에 매진하고 있다. 40여년 전 그를 사로잡았던 미니 블랙홀 발견도 SKA의 주요 목적 중 하나이다. 머지않아 그의 열정에 대한 또 하나의 큰 보상을 받게 될지도 모르겠다.

은하계의 중심에는 거대한 질량을 가진 중심 블랙홀이 존재한다. 은하에서 가장 많은 물질이 모여 있는 장소이기 때문에 가장 큰 블랙홀이 발달하는 것이다. 우리 은하 중심에는 태양 질량의 400만 배에 달하는 블랙홀이 존재하며, 외부 은하에는 이보다 더 큰 블랙홀도 드물지 않다. 이 거대 블랙홀들은 주변에서 가스를 빨아들이면서 많은 에너지와 제트 형태의 물질을 내뿜는 특징을 가지고 있다. 천문학자들은 이를 관측해서 블랙홀의 존재를 알아내지만, 동시에 두꺼운 가스와 밀도가 높은 별 때문에 관측에 많은 어려움이 있다. 최근 천문학자들은 미 국립과학재단의 VLBA(Very Long Baseline Array) 전파 망원경을 이용해서 지구에서 20억 광년 떨어진 은하 B3 1715+425를 관측했다. 연구팀은 이 은하의 중심부가 다른 은하와 매우 다르다는 사실을 밝혀냈다. 이 은하는 지름이 3000광년 정도지만, 매우 큰 질량과 활동성이 강한 중심 블랙홀을 가지고 있다. 연구팀은 이 은하 중심 블랙홀이 거의 벌거벗은 상태라는 사실을 알아냈다. 쉽게 말해 본래 정상적인 형태의 대형 은하가 다른 은하와 마주치면서 그 중력 상호 작용으로 대부분 가스와 별을 잃어버린 상태이다. 본래 은하 중심 블랙홀은 두꺼운 가스와 높은 밀도의 별에 의해 가려진 상태다. 따라서 과학자들은 이 틈을 비집고 나온 강력한 제트와 X선과 같은 고에너지 파장만을 관측할 수 있었다. 그런데 B3 1715+425은 주변의 가스와 별이 거의 없어진 상태로 지구에서의 먼 거리에도 불구하고 아주 세밀한 관측이 가능했다. 연구의 리더인 미 국립전파천문학관측소의 제임스 콘돈(James Condon)은 이와 같은 거대 질량 블랙홀은 처음 관측되는 것이라고 설명했다. 다만 주변의 가스를 대부분 잃어버린 상태이기 때문에 이 거대 질량 블랙홀은 가까운 미래에 흡수하는 물질이 감소하면서 방출되는 에너지 역시 작아질 것으로 보인다. 앞으로 과학자들은 다른 망원경을 통해 속살이 드러난 거대 질량 블랙홀의 내부를 들여 볼 기회를 얻었다. B3 1715+425은 현재 건설 중 이거나 발사가 계획 중인 차세대 망원경의 좋은 관측 목표가 될 것으로 보인다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

작년 5월 러시아의 과학자들은 RATAN 600 전파 망원경을 이용해 우주를 관측하던 중 지구에서 95광년 정도 떨어진 태양과 유사한 별인 HD 164595에서 이상한 신호를 발견했다. 이 전파는 11GHz 주파수로 수초간 감지되었는데, 사실 아주 잠시간 관측되었을 뿐 아니라 이전 관측에서는 유사한 신호가 관측된 바가 없어 본래대로라면 주목받기 어려운 신호였다. 이 신호가 유명해진 것은 우연한 기회에 언론에 보도되면서 외계인 신호 가능성으로 알려졌기 때문이다. 아무튼, 이를 관측한 과학자들은 외계 신호를 포함한 전파천문학연구기관(SETI)에 검증을 의뢰했고, SETI의 Allen Telescope Array(ATA) 전파 망원경은 8월 28일부터 30일까지 이 별에서 나오는 신호를 관측했다. 그 결과 외계인의 신호를 포함해서 이 주파수에서 나오는 어떤 신호도 감지할 수 없었다. 이 신호는 처음부터 잡음이나 혹은 미세 중력 렌즈 등 다른 원인에 의한 신호일 가능성이 제기되었는데, 독특한 주파수와 강도 때문이었다. 11GHz는 우리가 사용하는 LTE/3G는 말할 것도 없고 일반적인 Wi-Fi 주파수(2.4/5GHz) 보다 훨씬 높은 주파수다. 그런데 이런 높은 주파수는 많은 정보를 보내는 데 유리해도 장거리 통신에는 적합하지 않다. 주파수가 높을수록 중간에 흡수되거나 가로막혀 신호가 약해지거나 전달되지 않을 가능성이 커진다. 외계인이 우리와 교신을 시도한다면 굳이 이 주파수를 택할 이유가 없는 것이다. 이 신호의 강도는 0.75 잰스키(Jansky·천문학에 사용하는 전파 신호의 강도)였는데, 일반적인 휴대전화가 1km 떨어진 지점에서 내는 출력이 110 잰스키라는 점을 생각하면 얼마나 약한 신호인지를 짐작할 수 있다. 문제는 이런 약한 신호라도 95광년 거리에서 이 주파수로 보내려면 엄청난 에너지가 필요하다는 것이다. 만약 모든 방향으로 신호를 보낼 경우 10^20W(10의 20승 와트)의 출력이 필요한데, 이는 태양이 지구에 공급하는 에너지를 훌쩍 뛰어넘는 양이다. 지구로만 방향을 한정해도 엄청난 크기의 안테나와 더불어 1조W의 에너지가 필요하다. 따라서 천문학자들은 처음부터 이 신호가 잡음이거나 혹은 다른 원인에 의한 것일 가능성에 무게를 뒀다. 다만 새로운 천문현상을 발견했을 가능성이 있는 만큼 이를 다시 검출하기 위해 관측이 진행 중이다. 일단 초기 관측 결과는 0.1 잰스키 이상 강도에서 어떤 신호도 찾지 못했다. 한편, 러시아 응용 천문학 연구소의 알렉산더 이파토프(Alexander Ipatov) 소장은 아마도 이 신호가 구소련 시절 발사된 위성 때문에 생긴 잡음일 가능성이 있다고 언급했다. 더 검증을 거쳐야 하겠지만, 후속 관측에서도 비슷한 신호가 나타나지 않는다면 이 신호는 새로운 천문 현상이나 혹은 외계인의 신호가 아닌 잡음으로 결론이 날 가능성이 크다. 그러면 HD 164595에는 외계인이 없는 것일까? 이 별 주변에서는 해왕성 크기의 외계 행성만 발견되었지만, 아직 발견되지 않은 지구형 행성이 있을 가능성이 있다. 이번 재관측은 신호가 다시 발견되지 않는다는 것만 말해줄 뿐 외계인이 존재에 대해선 아무것도 이야기해줄 수 없다. 앞으로도 천문학자들은 이 별을 포함해 외계인의 신호일 가능성이 있는 전파를 계속 찾아 나설 것이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com