안드로메다의 진실…안드로메다에 도전하자 드디어 별지기들이 목 빼고 기다리던 관측의 계절, 겨울에 접어들었다. 그동안 한쪽에 처박아두었던 망원경들을 손질하면서 가슴 설레는 기분은 별지기가 아니라면 이해하기 힘들 것이다. 마치 오래 떠나 있었던 고향 땅이 눈앞에 보이는 듯한 기분이라고나 할까? 혹 당신이 이번 겨울 처음으로 우주에 나서는 초심자가 될 요량이라면 먼저 '안드로메다'에 도전해보라고 권하고 싶다. 왜냐면 안드로메다 은하는 우리와 참으로 인연 깊은 은하이기 때문이다. 그래서 별지기들 사이에는 이런 우스갯소리가 있다. "세상은 두 집합의 사람들로 이루어져 있다. 하나는 안드로메다를 본 사람들, 다른 하나는 아직까지 안드로메다를 못 본 사람들의 집합이다." '안드로메다의 진실' 유명한 성운-성단목록인 메시에 목록에 M 31로 올라 있는 안드로메다 은하는 별지기들에게 토성과 목성 다음으로 각광받는 인기품목이다. 그 이유는 우리은하와 마젤란은하 등을 비롯, 약 20여 개의 은하들로 이루어져 있는 국부은하군에서 최대를 자랑하는 은하이기 때문이다. 우리 은하처럼 나선은하인 안드로메다는 지구로부터 250만 광년 떨어져 있는데, 하늘 좋고 눈 좋으면 맨눈으로 볼 수 있는 가장 먼 천체다. 우리가 지상에서 보는 거리는 멀어봤자 고작 몇십km인데, 그에 비해 250만 광년이라면 참으로 아득한 거리다. 그러니까 만약 당신이 안드로메다를 맨눈으로든 망원경으로든 본다면, 그 빛은 250만 년 전에 안드로메다를 출발한 빛인 셈이다. 그때는 지구에 매머드들이 뛰어다니고 있을 홍적세쯤 된다. 천문학 테마 크루즈 여행에 참여해 위용을 자랑하는 안드로메다를 처음으로 본 미국의 SF 작가 아이작 아시모프는 그 감동을 다음과 같이 표현했다. "클라이맥스는 나와 아내 재넛이 쌍안경으로 난생 처음 안드로메다 은하를 보았을 때였다. 우리는 그것만으로도 크루즈에 참가한 본전은 뽑은 느낌이었다." 또 이 안드로메다는 우리 은하 바깥으로 무수한 은하들이 늘어서 있다는 사실을 처음으로 인류에게 알려준 은하이기도 하다. 그전에 인류는 우리 은하가 우주의 전부인 것으로 알고 안드로메다는 우리 은하의 단순한 성운으로 여겼었는데, 신출내기 천문학자 에드윈 허블이 1923년 여기서 변광성들을 발견해 거리를 측정하고 안드로메다가 우리 은하 외부의 천체임을 증명했던 것이다. 그 덕분에 허블은 일약 천문학계의 영웅으로 떠올랐다. 물론 이 안드로메다를 맨눈으로 보면 조그맣고 희미한 빛 뭉치로 보일 뿐이다. 그러나 놀라지 마시라. 지름이 우리은하의 거의 2배가 넘는 26만 광년이고, 그 속에 있는 별의 개수는 무려 1조 개에 달한다. 우리은하의 3배가 넘는 셈이다. 마지막으로 가장 중요한 '안드로메다의 진실'을 말하자면, 약 24억 년 후 우리 은하와 충돌할 예정이라는 사실이다. 이는 천문학자들이 오랜동안 면밀히 관측해온 끝에 내린 결론으로, 현재 시간당 40만km의 속도와 우리 은하와의 거리를 좁히고 있는 중이다. 이 거리는 지구와 달 사이의 거리에 해당한다. 충돌하면 어떻게 될까? 천문학자들이 내린 결론은 이렇다. -"두 은하는 서서히 충돌할 것이며, 그후 붉은 별들을 거느린 거대한 타원은하로 진화할 것이다." 최악의 경우 태양계가 은하계를 이탈할 가능성까지 있다. 하지만 우리 태양계는 이 거대한 충돌 뒤에도 여전히 존재할 가능성이 높다고 한다. 이유는 은하란 게 대부분 텅 비어 있는 공간이라 우리 태양계가 그 충돌에 그다지 큰 영향을 받지 않을 것이기 때문이다. 따라서 별들끼리 충돌할 확률도 거의 없다고 본다. 안드로메다를 찾는 방법 가장 좋고 손쉬운 방법은 자동추적(go-to) 망원경을 이용하는 방법이다. 요즘에는 20만원대의 90mm 구경 go-to 망원경도 성능이 훌륭한만큼 이걸로 밤하늘을 겨누면 찾는 데 5분도 안 걸린다. 시야가 넓은 쌍안경을 이용하는 것도 나름 괜찮은 방법이다. 안드로메다 자리에 있는 은하니까, 그 부근을 훑어보면 금방 찾을 수 있다. 자동추적 기능이 없는 망원경이라면 별자리의 별들을 더듬어가면서 찾을 수밖에 없다. 이걸 '스타 호핑'이라고 하는데, 먼저 천정 부근에 있는 페가수스자리의 가을의 대사각형을 찾은 다음, 그 한 모서리 별인 안드로메다자리 알파별 알페라츠(페가수스자리의 델타별이기도 하다)를 기준으로 미라크, 알마크를 따라 시선을 옮기면 안드로메다 공주 무릎 부근에 흰 빛뭉치가 있는 것을 보게 된다. 이게 바로 한국인들이 내다버린 '개념'을 몽땅 수집한다는 그 유명한 안드로메다 은하다. 물론 사진에서처럼 선명한 모습은 아니다. 그런 사진은 망원경을 몇 시간이고 피사체에 고정시켜놓고 노출한 끝에 얻어지는 이미지다. 하지만 망원경으로도 안드로메다의 아름다운 모습을 감상하는 데는 별 지장이 없다. 당신이 '안드로메다의 진실'을 알고, 게다가 감수성이 풍부한 사람이라면 안드로메다를 만난 그 순간의 감동을 충분히 느낄 수 있을 테니까. ------------------------------- 국부은하군 : 우리은하와 마젤란은하 등을 비롯하여 반지름 300~400만 광년 범위의 약 20여 개 외부은하들로 이루어진 은하 집단. 이 은하군의 맹주는 안드로메다 은하이며, 대마젤란은하와 소마젤란은하는 우리은하의 위성은하이자 동반은하로 생각된다. 사진=염범석 제공(맨위부터 순서대로), NASA, 염범석 제공 이광식 통신원 joand999@naver.com　

나선팔의 몸매를 자랑하며 그 중심부가 유독 밝은 은하가 있다. 최근 유럽우주국(ESA)은 허블우주망원경으로 포착한 나선은하 M94(혹은 NGC4736)의 사진을 홈페이지에 공개했다. 지구로부터 약 1600만 광년 떨어진 사냥개 자리에 위치한 M94는 그 중심부에 선명하게 보이는 고리모양으로 유명한 은하다. 우리 눈에는 단 한장의 사진으로 보이지만 M84는 무려 5만 광년의 길이를 가지고 있다. 조금 더 풀어 설명하면 1광년은 대략 10조 km로 이는 시속 100km로 달린다면 1000만 년 걸리는 거리다. 이렇듯 인간의 머리로는 상상도 안되는 규모지만 사실 M94는 지구가 속한 우리은하에 비하면 절반 정도로 작은 편에 속한다. M94의 가장 흥미로운 점은 중심부의 밝게 빛나는 고리다. 이 고리 안쪽으로 새로운 별들이 매우 빠른 비율로 태어나고 있어 일각에서는 '스타버스트 링'(starburst ring)이라 부르기도 한다. ESA 측은 "은하의 중심부에서 바깥쪽으로 나오는 강력한 압력이 외곽의 가스와 먼지를 압축시킨다" 면서 "이 과정을 통해 수많은 별들이 탄생한다" 고 설명했다.　　　 사진=ESA/Hubble & NASA 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

미국항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)이 허블 우주망원경으로 촬영한 ‘막대나선은하’에 속하는 아름다운 은하 ‘NGC 4639’의 사진을 12일 공개했다. 지구에서 7000만 광년 이상 떨어진 처녀자리 내부에 있는 이 은하는 처녀자리 은하단을 구성하는 1500여 개의 은하 중 하나다. 공개된 사진에서는 막대나선은하의 특징으로 밝게 빛나는 원형 은하핵을 가로 지르는 막대 구조를 명확하게 볼 수 있다. 이 구조는 나선은하의 약 3분의 2에서 관찰됐으며, 은하의 진화 과정에서 일반적으로 발생하는 단계로 여겨진다. 또한 이 은하의 나선 팔에는 활발하게 활동하는 별 형성 영역이 산재해 있다. 작은 보석처럼 빛나는 이 영역은 폭이 수백 광년에 걸쳐 있는데 수백 수천 개의 새롭게 탄생한 별들이 존재하고 있다. ‘NGC 4639’의 핵에는 주위의 가스를 삼켜 어둡게 만드는 거대한 블랙홀이 숨겨져 있다. 블랙홀은 대부분 은하의 중심부에 존재하는 것으로 추정된다. 블랙홀의 존재는 ‘활동은하핵’(AGN)을 통해 짐작할 수 있다. 이는 블랙홀이 주위 가스 물질을 중력 작용으로 끌어당긴 뒤 이따금 거대한 에너지를 방출하는 데 이때 밝게 빛나는 것을 말한다. 사진=NASA / ESA / Hubble 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

이제는 '인터스텔라' 등 SF영화를 통해 대중에게 익숙해진 블랙홀 중 중간급 질량을 가진 블랙홀이 새로 발견됐다. 최근 미 항공우주국(NASA)과 메릴랜드 대학 공동연구팀은 지구 남반구 별자리인 그물자리 방향으로 약 1,350만 광년 떨어진 NGC 1313에서 중간급의 새 블랙홀을 발견했다고 발표했다. 막대나선은하인 NGC 1313에 놓여있는 블랙홀 'NGC 1313 X-1'은 중간급이라는 수식어가 붙어있지만 사실 우리 태양보다도 무려 5000배 이상이나 질량이 크다. 일반적으로 블랙홀의 크기는 우리 태양과 비교해 크게 두 부류로 분류한다. 블랙홀이 우리 태양 질량의 100만 배 이상인 경우 '초질량 블랙홀'로, 10~100배 수준이면 '별질량블랙홀' 로 구분하는 것. 그러나 흥미롭게도 그 중간급에 속하는 블랙홀은 거의 발견되지 않았다. 한마디로 우주의 블랙홀이 작거나 크거나 '모아니면 도'로 존재하는 것도 이유지만 그만큼 찾아내기 힘든 것도 큰 원인이다. 그러나 지난 2012년 호주 연방과학산업연구기구(CSIRO)가 지구에서 3억 광년 떨어진 ESO-243-49 은하 중심부에서 질량이 우리 태양의 약 2만 배로 추정되는 중간급 질량의 블랙홀을 처음으로 발견한 바 있다. 이번에 미 공동 연구팀은 NGC 1313 은하 중심에서 유난히 밝은 X-선(Ultra-Luminous X ray Sources)이 방출되는 것을 관측해 연구를 진행해왔으며 중간급 블랙홀이라고 결론지었다. 블랙홀은 주변의 별이나 가스 구름으로부터 물질을 빨아들이지만 이 과정에서 초고온으로 가열되면서 가스와 X-선 광선을 방출하기도 한다. 이번 논문의 공동저자 프란체스코 톰베시 박사는 "악기에 비유하면 별질량블랙홀은 바이올린, 초질량블랙홀은 더블 베이스 그리고 중간급은 첼로" 라면서 "우주에 많은 중간급 블랙홀이 있을 것으로 추측되지만 '먹이활동'을 활발히 하지 않기 때문에 쉽게 관측되지 않는다"고 밝혔다. 한편 대부분의 은하들은 그 중심부에 우리 태양 질량의 수백 만 배 심지어 수십억 배가 넘는 거대한 블랙홀을 품고있다. 우리 은하에도 역시 태양 질량의 약 400만 배가 넘는 거대 블랙홀이 조용히 존재하지만 어떤 블랙홀은 주변 물질을 게걸스럽게 잡아먹으며 요란을 떨기도 한다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

안드로메다은하 M31, 삼각형자리은하 M33 몇십억 년 후에는 결국 우리 은하와 충돌·합병할 듯​ 안드로메다자리의 베타별을 중심으로 양쪽에 자리 잡은 두 은하를 담은 우주 풍경이 26일(현지시간) 미국항공우주국(NASA)의 웹사이트 ‘오늘의 천체사진’(APOD)에 소개됐다. 나선은하 M31과 M33이 아름다운 별 미라크를 가운데 두고 14도(보름달 28개 폭) 정도 떨어져 왼쪽과 오른쪽에 자리 잡고 있다. M31은 너무나 유명한 안드로메다은하며, M33은 삼각형자리 은하로 알려진 나선은하이다. 두 은하 모두 우리 미리내 은하를 비롯해 50여 개의 은하가 속한 국부 은하군에 속해 있으며, 크기로는 각각 첫째, 셋째에 해당하는 큰 은하들이다. 지구로부터의 거리는 안드로메다은하가 250만 광년, 삼각형자리 은하가 300만 광년이다. 그에 비해 미라크 별은 겨우 200광년 거리에 있다. 참고로, 1광년은 약 10조km로, 시속 100km 차로 밤낮없이 달린다면 1000만 년 걸리는 거리다. 삼각형자리 은하는 아주 청명한 밤하늘이라면 맨눈으로도 볼 수 있는데, 사람이 어떤 광학 장비의 도움 없이 볼 수 있는 가장 멀리 떨어진 천체이기도 하다. 이 은하를 맨눈으로 보려면 인내심을 가지고 오래 주시하는 것이 유일한 조건이다. 우리 은하와 M31, M33 은하는 몇십억 년 후에는 결국 아주 가까이 접근하거나 충돌해 합병할 것으로 예측된다. 현재 삼각형자리 은하는 우리 은하 쪽으로 시속 10만km의 속도로 접근하고 있는 중이다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

이제는 '인터스텔라' 등 SF영화를 통해 대중에게 익숙해진 블랙홀 중 중간급 질량을 가진 블랙홀이 새로 발견됐다. 최근 미 항공우주국(NASA)과 메릴랜드 대학 공동연구팀은 지구 남반구 별자리인 그물자리 방향으로 약 1,350만 광년 떨어진 NGC 1313에서 중간급의 새 블랙홀을 발견했다고 발표했다. 막대나선은하인 NGC 1313에 놓여있는 블랙홀 'NGC 1313 X-1'은 중간급이라는 수식어가 붙어있지만 사실 우리 태양보다도 무려 5000배 이상이나 질량이 크다. 일반적으로 블랙홀의 크기는 우리 태양과 비교해 크게 두 부류로 분류한다. 블랙홀이 우리 태양 질량의 100만 배 이상인 경우 '초질량 블랙홀'로, 10~100배 수준이면 '별질량블랙홀' 로 구분하는 것. 그러나 흥미롭게도 그 중간급에 속하는 블랙홀은 거의 발견되지 않았다. 한마디로 우주의 블랙홀이 작거나 크거나 '모아니면 도'로 존재하는 것도 이유지만 그만큼 찾아내기 힘든 것도 큰 원인이다. 그러나 지난 2012년 호주 연방과학산업연구기구(CSIRO)가 지구에서 3억 광년 떨어진 ESO-243-49 은하 중심부에서 질량이 우리 태양의 약 2만 배로 추정되는 중간급 질량의 블랙홀을 처음으로 발견한 바 있다. 이번에 미 공동 연구팀은 NGC 1313 은하 중심에서 유난히 밝은 X-선(Ultra-Luminous X ray Sources)이 방출되는 것을 관측해 연구를 진행해왔으며 중간급 블랙홀이라고 결론지었다. 블랙홀은 주변의 별이나 가스 구름으로부터 물질을 빨아들이지만 이 과정에서 초고온으로 가열되면서 가스와 X-선 광선을 방출하기도 한다. 이번 논문의 공동저자 프란체스코 톰베시 박사는 "악기에 비유하면 별질량블랙홀은 바이올린, 초질량블랙홀은 더블 베이스 그리고 중간급은 첼로" 라면서 "우주에 많은 중간급 블랙홀이 있을 것으로 추측되지만 '먹이활동'을 활발히 하지 않기 때문에 쉽게 관측되지 않는다"고 밝혔다. 한편 대부분의 은하들은 그 중심부에 우리 태양 질량의 수백 만 배 심지어 수십억 배가 넘는 거대한 블랙홀을 품고있다. 우리 은하에도 역시 태양 질량의 약 400만 배가 넘는 거대 블랙홀이 조용히 존재하지만 어떤 블랙홀은 주변 물질을 게걸스럽게 잡아먹으며 요란을 떨기도 한다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

마치 우주에 해바라기가 핀 듯한 환상적인 자태를 자랑하는 은하의 모습이 공개됐다. 최근 유럽우주기구(ESA)는 허블우주망원경이 촬영한 나선은하 M63(Messier 63)의 이미지를 공개했다. 지구에서 약 2,700만 광년 떨어진 머나먼 곳에 자리잡은 M63은 북두칠성의 국자 자루 남쪽인 사냥개자리(Canes Venatic)에 위치해 있다. 은하의 모습이 마치 해바라기씨가 정렬한 것처럼 보여 '해바라기 은하'(Sunflower Galaxy)라는 별칭이 붙어있으며 언뜻보면 태풍의 모습과도 닮았다. 특히 해바라기 은하는 생성된지 얼마 안된 청백색의 거대한 별들이 밝게 빛나면서 특유의 나선팔을 더욱 화려하게 만든다. 또한 M63은 인근에 위치한 ‘소용돌이 은하’로 알려진 M51과 중력으로 묶여있으며 아마추어 천문학자들의 망원경에도 그 모습이 잡힐만큼 인기있는 은하다. 지난 1779년 프랑스의 유명 천문학자 샤를 메시에의 친구 피에르 메샹에게 처음 발견됐으며 이후 메시에 천체 목록에 수록됐다. 사진=ESA/Hubble & NASA 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

마치 우주에 해바라기가 핀 듯한 환상적인 자태를 자랑하는 은하의 모습이 공개됐다. 최근 유럽우주기구(ESA)는 허블우주망원경이 촬영한 나선은하 M63(Messier 63)의 이미지를 공개했다. 지구에서 약 2,700만 광년 떨어진 머나먼 곳에 자리잡은 M63은 북두칠성의 국자 자루 남쪽인 사냥개자리(Canes Venatic)에 위치해 있다. 은하의 모습이 마치 해바라기씨가 정렬한 것처럼 보여 '해바라기 은하'(Sunflower Galaxy)라는 별칭이 붙어있으며 언뜻보면 태풍의 모습과도 닮았다. 특히 해바라기 은하는 생성된지 얼마 안된 청백색의 거대한 별들이 밝게 빛나면서 특유의 나선팔을 더욱 화려하게 만든다. 또한 M63은 인근에 위치한 ‘소용돌이 은하’로 알려진 M51과 중력으로 묶여있으며 아마추어 천문학자들의 망원경에도 그 모습이 잡힐만큼 인기있는 은하다. 지난 1779년 프랑스의 유명 천문학자 샤를 메시에의 친구 피에르 메샹에게 처음 발견됐으며 이후 메시에 천체 목록에 수록됐다. 사진=ESA/Hubble & NASA 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

두 은하의 극적인 충돌 현장을 잡은 이미지가 9일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)의 웹사이트인 '오늘의 천문사진(APOD)'에 발표되었다. 블랙박스에 잡힌 차량충돌은 순간적인 사건이지만, 이 우주의 충돌은 조금 다르다. 무려 1억년 동안 진행되고 있는 충돌인 것이다. 드넓은 우주에서 은하들이 충돌하는 일은 별로 없을 거라고 생각하기 쉽지만, 은하들이 집단을 이루며 분포하고 있어서 이러한 충돌은 심심찮게 일어난다. 한 가지 특이한 점은, 은하가 서로 충돌하면 은하들의 중력장이 뒤틀어지고 은하들의 모습은 희한한 형태로 바뀌기는 하지만, 두 은하 속의 별들이 서로 충돌하는 일은 거의 없다. 별들 사이의 거리가 보통 몇 광년이나 되어 충돌할 확률이 아주 낮은 때문이다. 동해바다에서 미더덕 두 마리가 충돌할 확률과 비슷하다. 그러니까 두 은하의 별들은 서로 유령처럼 통과하는 셈이다. 위의 이미지를 보면 거대한 타원은하 NGC 1316이 바로 위에 있는 이웃 꼬맹이 나선은하 NGC 1317을 집어삼키고 있는 중이다. 그 증거는 나선은하의 특징인 어두운 먼지 대역, 그리고 위의 심층 광역 사진에 보이는 희미한 별들과 가스로 이루어진 소용돌이와 외곽 껍질이다. 일반적으로 타원은하는 오래된 별들로 이루어져 성간 먼지를 포함하는 먼지 띠가 보이지 않는다. NGC 1316의 이러한 현상들을 밝혀낼 때 천문학자들은 탐정을 뺨치는 놀라운 추리력을 발휘하지만, 그래도 그들이 아직까지 속시원히 설명하지 못하는 한 가지 현상이 위의 이미지에 포함되어 있다. 바로 사진에 희미한 점으로 보이는, 이상할이만큼 작은 구상성단들의 존재이다. 대부분의 타원은하들은 NGC 1316보다 밝은 구상성단들을 훨씬 더 많이 품고 있다. 그런데 관측된 구상성단들은 최근의 나선 충돌에 의해 만들어지기에는 너무 나이를 먹은 것으로 밝혀졌다. 천문학자들은 머리를 짜낸 끝에 한 가지 가설을 내놓았는데, 이 구상성단들은 NGC 1316과 합쳐지기 이전의 모은하에 있었던 것이라는 이론이다. 화학로자리 A라고 불리기도 하는 이 타원은하의 또다른 놀라운 특성은 라디오파로 밝게 빛나는 거대한 가스 돌출부이다. 말하자면 NGC 1316은 전파 은하로, 전 하늘에서 4번째로 강한 전파를 방출하는 전파원이기도 하다. 지구로부터 7000만 광년 거리에 있다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

-제단자리 ESO 179-13의 지름 5만 광년 고리 지름 5만 광년의 고리를 가진 은하계가 발견되었다고 미국 천문잡지 ‘스카이 앤드 텔레스코프’(S&T)지가 28일(현지시간) 인터넷판에 보도했다. 천문학자들이 한 쌍의 은하인 ESO 179-13을 최초로 발견한 것은 1974년이었다. 남반구 하늘 깊숙이 있는 제단자리에 자리한 이 은하계는 왜소 나선은하와 그 북동쪽에 있는 볼품없는 조그만 은하로 이루어져 있다. 그러나 ESO 179-13 은하계는 지난 몇십 년 동안 그다지 관심을 받지 못했다. 우리은하 원반면의 별들이 붐비는 장소에 자리잡고 있다는 것이 그 한 이유였다. 홍콩 대학과 호주 천문관측소에 적을 둔 쿠엔틴 파커와 그의 동료들은 이 소외된 은하계에 눈을 돌려 다양한 파장의 스펙트럼과 이미지를 조합해 면밀한 관측을 수행해왔다. 그 결과 하나의 놀라운 발견을 하게 되었는데, 이 은하계를 둘러싸고 있는 거대한 수소 가스 고리를 보았던 것이다. 고리는 크고 작은 덩어리들이 뭉쳐져 있는 형상으로 은하를 빙 두르고 있었다. 그것은 마치 화살 과녁처럼 보여 천문학자들은 왜소과녁은하(Dwarf Bull’s-eye Galaxy)라는 이름을 붙였다. 거대한 수소 가스 고리는 몇천만 년 전 작은 은하가 나선은하를 총알처럼 관통할 때 찢겨져나온 것으로 보인다. 천문학자들은 ESO 179-13 같은 유형의 은하를 적어도 20개 정도는 알고 있다. 형태가 마치 수레바퀴처럼 보여, 그 대표적인 은하인 ESO 350-40은 수레바퀴 은하라는 이름을 얻었다. ESO 179-13 은하계는 지구에서 겨우 3000만 광년밖에 떨어져 있지 않은 가장 가깝고도 가장 작은 우주 수레바퀴이다. 고리의 지름은 고작 2만 광년밖에 되지 않으며(그래도 우리 태양계의 약 700만 배나 되지만), 가운데 있는 나선은하의 질량은 우리은하의 동반 은하인 마젤란은하와 비슷하다. 어쨌든 이 ESO 179-13 은하계가 천문학자들에게 매력적으로 보이는 것은 우리은하 질량의 100분의 1밖에 안되는 작은 은하도 우주 공간에서 서로 충돌하며 이처럼 아름다운 고리를 가진 은하계를 만들어낸다는 사실 때문이다. ​ 사진=NASA(위), Ivan Bojicic 이광식 통신원 joand999@naver.com

-제단자리 ESO 179-13의 지름 5만 광년 고리 지름 5만 광년의 고리를 가진 은하계가 발견되었다고 미국 천문잡지 ‘스카이 앤드 텔레스코프’(S&T)지가 28일(현지시간) 인터넷판에 보도했다. 천문학자들이 한 쌍의 은하인 ESO 179-13을 최초로 발견한 것은 1974년이었다. 남반구 하늘 깊숙이 있는 제단자리에 자리한 이 은하계는 왜소 나선은하와 그 북동쪽에 있는 볼품없는 조그만 은하로 이루어져 있다. 그러나 ESO 179-13 은하계는 지난 몇십 년 동안 그다지 관심을 받지 못했다. 우리은하 원반면의 별들이 붐비는 장소에 자리잡고 있다는 것이 그 한 이유였다. 홍콩 대학과 호주 천문관측소에 적을 둔 쿠엔틴 파커와 그의 동료들은 이 소외된 은하계에 눈을 돌려 다양한 파장의 스펙트럼과 이미지를 조합해 면밀한 관측을 수행해왔다. 그 결과 하나의 놀라운 발견을 하게 되었는데, 이 은하계를 둘러싸고 있는 거대한 수소 가스 고리를 보았던 것이다. 고리는 크고 작은 덩어리들이 뭉쳐져 있는 형상으로 은하를 빙 두르고 있었다. 그것은 마치 화살 과녁처럼 보여 천문학자들은 왜소과녁은하(Dwarf Bull’s-eye Galaxy)라는 이름을 붙였다. 거대한 수소 가스 고리는 몇천만 년 전 작은 은하가 나선은하를 총알처럼 관통할 때 찢겨져나온 것으로 보인다. 천문학자들은 ESO 179-13 같은 유형의 은하를 적어도 20개 정도는 알고 있다. 형태가 마치 수레바퀴처럼 보여, 그 대표적인 은하인 ESO 350-40은 수레바퀴 은하라는 이름을 얻었다. ESO 179-13 은하계는 지구에서 겨우 3000만 광년밖에 떨어져 있지 않은 가장 가깝고도 가장 작은 우주 수레바퀴이다. 고리의 지름은 고작 2만 광년밖에 되지 않으며(그래도 우리 태양계의 약 700만 배나 되지만), 가운데 있는 나선은하의 질량은 우리은하의 동반 은하인 마젤란은하와 비슷하다. 어쨌든 이 ESO 179-13 은하계가 천문학자들에게 매력적으로 보이는 것은 우리은하 질량의 100분의 1밖에 안되는 작은 은하도 우주 공간에서 서로 충돌하며 이처럼 아름다운 고리를 가진 은하계를 만들어낸다는 사실 때문이다. ​ 사진=NASA(위), Ivan Bojicic 이광식 통신원 joand999@naver.com

지금으로부터 12년 전인 지난 2003년 8월 25일 미 케이프커내버럴 공군 기지에서 우주망원경 한 대가 실린 델타 II 로켓이 우주로 발사됐다. 그간 수많은 우주의 비밀을 밝혀준 스피처 우주망원경(Spitzer Space Telescope)이 지구 밖으로 나간 순간이었다. 　 지난 20일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 스피처 우주망원경의 12주년을 자축하며 12장의 이미지로 제작된 달력을 온라인을 통해 공개했다. 이 12장의 이미지는 스피처 우주망원경이 과거 촬영했던 대표적인 작품 중에서 선정된 것이다. 스피처 우주망원경은 세상에 널리 알려진 허블 우주망원경보다 유명하지는 않지만 이에 못지않은 수많은 과학적 성과를 남겼다. 10m 길이의 길쭉한 스피처 우주망원경은 적외선 영역을 관측하는 용도로 제작됐다. 그 이유는 우주의 셀 수 없이 많는 천체들이 구름과 먼지로 둘러쌓여 그 속을 가시광선으로는 들여다 볼 수 없기 때문이다. 스피처 우주망원경을 통해 인류는 우리 은하가 막대 나선 은하라는 사실을 알게됐으며 이웃한 안드로메다 은하의 구조를 보다 정확히 이해할 수 있었다. NASA는 지난 1990년 허블 우주망원경을 시작으로 콤프턴 감마선 관측선(1991), 찬드라 X선 우주 망원경(1999), 스피처 우주 망원경(2003)을 우주로 쏘아 올렸다. 망원경을 지구 밖으로 보내는 이유는 지상에서는 날씨와 대기의 영향을 받아 우주의 정보를 제대로 관측하기 힘들기 때문이다.　 NASA 제트추진연구소 마이클 워너 박사는 "이번에 공개된 이 12장의 이미지 만으로는 스피처 우주망원경의 성과를 충분히 담아낼 수 없다" 면서 "그간 스피처가 촬영한 '보석' 같은 이미지를 통해 우주에 대한 인식의 저평이 넓어졌다"고 자평했다. 다음은 NASA가 공개한 스피처 우주망원경이 촬영한 12장의 사진이다.　1. 나선은하 M81(2003년 12월 촬영)　　　2. 게성운(CrabNebulai·2005년 6월 촬영)　3. 우리은하의 중심 (2006년 1월 촬영)　4. 헬릭스 성운(Helix nebula·2007년 2월 촬영)　5. 로 오피유키 성운(Rho Ophiuchi·2008년 2월 촬영)　6. 삼각형자리은하(Triangulum galaxy·2009년 4월 촬영)　7. 오리온 성운(Orion nebula·2010년 4월 촬영)　8. 북아메리카 성운(North America Nebula·2011년 2월 촬영)　9. 솜부레로 은하(Sombrero Galaxy·2012년 4월 촬영) 　 　　10. 거대 별 제타 오피유키(Zeta Ophiuchi)가 우주먼지에 충격파를 주는 모습(2012년 12월 촬영)　11. 에타카리나 성운(Etacarinae Nebula·2014년 3월 촬영)　 　 12. 원숭이 머리 성운(Monkey Head Nebula·2015년 8월 촬영)　　사진=NASA/JPL-Caltech　　박종익 기자 pji@seoul.co.kr

지금으로부터 12년 전인 지난 2003년 8월 25일 미 케이프커내버럴 공군 기지에서 우주망원경 한 대가 실린 델타 II 로켓이 우주로 발사됐다. 그간 수많은 우주의 비밀을 밝혀준 스피처 우주망원경(Spitzer Space Telescope)이 지구 밖으로 나간 순간이었다. 　 지난 20일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 스피처 우주망원경의 12주년을 자축하며 12장의 이미지로 제작된 달력을 온라인을 통해 공개했다. 이 12장의 이미지는 스피처 우주망원경이 과거 촬영했던 대표적인 작품 중에서 선정된 것이다. 스피처 우주망원경은 세상에 널리 알려진 허블 우주망원경보다 유명하지는 않지만 이에 못지않은 수많은 과학적 성과를 남겼다. 10m 길이의 길쭉한 스피처 우주망원경은 적외선 영역을 관측하는 용도로 제작됐다. 그 이유는 우주의 셀 수 없이 많는 천체들이 구름과 먼지로 둘러쌓여 그 속을 가시광선으로는 들여다 볼 수 없기 때문이다. 스피처 우주망원경을 통해 인류는 우리 은하가 막대 나선 은하라는 사실을 알게됐으며 이웃한 안드로메다 은하의 구조를 보다 정확히 이해할 수 있었다. NASA는 지난 1990년 허블 우주망원경을 시작으로 콤프턴 감마선 관측선(1991), 찬드라 X선 우주 망원경(1999), 스피처 우주 망원경(2003)을 우주로 쏘아 올렸다. 망원경을 지구 밖으로 보내는 이유는 지상에서는 날씨와 대기의 영향을 받아 우주의 정보를 제대로 관측하기 힘들기 때문이다.　 NASA 제트추진연구소 마이클 워너 박사는 "이번에 공개된 이 12장의 이미지 만으로는 스피처 우주망원경의 성과를 충분히 담아낼 수 없다" 면서 "그간 스피처가 촬영한 '보석' 같은 이미지를 통해 우주에 대한 인식의 저평이 넓어졌다"고 자평했다. 다음은 NASA가 공개한 스피처 우주망원경이 촬영한 12장의 사진이다.　1. 나선은하 M81(2003년 12월 촬영)　　　2. 게성운(CrabNebulai·2005년 6월 촬영)　3. 우리은하의 중심 (2006년 1월 촬영)　4. 헬릭스 성운(Helix nebula·2007년 2월 촬영)　5. 로 오피유키 성운(Rho Ophiuchi·2008년 2월 촬영)　6. 삼각형자리은하(Triangulum galaxy·2009년 4월 촬영)　7. 오리온 성운(Orion nebula·2010년 4월 촬영)　8. 북아메리카 성운(North America Nebula·2011년 2월 촬영)　9. 솜부레로 은하(Sombrero Galaxy·2012년 4월 촬영) 　 　　10. 거대 별 제타 오피유키(Zeta Ophiuchi)가 우주먼지에 충격파를 주는 모습(2012년 12월 촬영)　11. 에타카리나 성운(Etacarinae Nebula·2014년 3월 촬영)　 　 12. 원숭이 머리 성운(Monkey Head Nebula·2015년 8월 촬영)　　사진=NASA/JPL-Caltech　　박종익 기자 pji@seoul.co.kr

우주에서 '폭죽놀이'를 하면 이같은 모습일까? 지난 14일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 허블우주망원경으로 촬영한 막대나선은하 'NGC 428'의 모습을 홈페이지를 통해 공개했다. 지구로부터 약 4,800만 광년 떨어진 고래자리에 위치한 NGC 428은 나선은하의 한 종류인 막대나선은하(barred spiral galaxy)다. 일반적으로 은하는 그 형태에 따라 둥그런 타원은하와 나선은하로, 이중 나선은하는 제대로 그 모습을 갖춘 정상나선은하와 막대나선은하로 나뉜다. 이번에 허블우주망원경이 촬영한 NGC 428이 바로 막대나선은하로 그 중심에 별들로 구성된 막대 모양의 구조가 있어 이렇게 분류된다. 막대나선은하는 우주에 흔하게 존재하는데 우리은하 역시 여기에 속한다. NASA 측은 "NGC 428의 클로즈업 사진을 보면 나선 형태가 보이지만 전체를 보면 다르다" 면서 "전반적으로 나선 구조가 심하게 뒤틀리고 구부러져 있다"고 설명했다. 그렇다면 왜 NGC 428는 뒤틀린 모습을 갖게된 것일까? 이는 2개 이상의 은하가 충돌해 이루어진 것이다. 이 과정에서 사진에서 보듯 마치 폭죽을 터뜨리는 것 같은 붉은빛과 분홍빛의 폭발이 일어나며 이 속에서 수많은 별들이 탄생한다. 곧 우주의 '스타 탄생' 현장인 셈이다. 　 　 　 　 　 사진= ESA/Hubble and NASA and S. Smartt 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

우리 태양의 1조 배가 넘는 질량을 가진 거대한 타원은하인 M87이 다른 중소 규모의 은하를 ‘수십억 년에 걸쳐 집어삼켰다’는 것이 관측 연구로 밝혀졌다. 천문학자들은 지금까지 M87과 같은 거대 은하는 작은 은하를 집어삼키면서 성장하고 있다고 예상했다. 하지만 이런 은하 합병 과정에서는 작은 은하의 별이 큰 은하의 별과 섞이므로 흔적이 남지 않아 증거를 발견하기가 쉽지 않다. 독일 막스플랑크 외계물리연구소의 알레시아 롱고바디가 이끄는 천문학 연구팀은 은하의 별을 관측하는 대신 은하 ‘해일로’(은하계 일부로서 은하와 우주공간의 경계)에 있는 행성상 성운에 주목했다. 행성상 성운은 태양과 같은 별이 일생의 마지막 단계를 보여주는 모습으로, 별에서 방출된 가스가 독특하고 연한 녹색 빛깔로 빛나 주변 별과 확연하게 구별할 수 있다. 연구팀은 유럽남방천문대(ESO)의 초거대망원경(VLT)에 장착된 분광기를 이용하면 행성상 성운의 움직임을 통해 과거 은하간 충돌의 단서를 얻을 수 있다고 판단했다. 이로써 사상 처음으로 행성상 성운 300개의 움직임을 추적 조사했고, 이 가운데 지구로부터 약 5000광년 떨어진 거대 타원은하인 M87의 해일로에 있는 행성상 성운에 주목했다. 연구팀은 그 움직임을 분석하는 것으로 과거에 은하 합병이 일어난 흔적을 발견할 수 있었다고 밝혔다. 롱고바디 연구원은 “이번 연구결과는 우주에서 가장 거대하고 밝은 구조에 해당하는 은하가 근본적인 방법으로 성장을 계속해 나가고 있음을 보여주는 것으로, 은하들은 결코 멈추지 않는다”며 “M87의 해일로 외곽 상당 부분에서 충돌이 발생하지 않았을 경우에 나타날 것으로 예상되는 밝기보다 두 배 이상 밝은 빛이 관측됐다”고 설명했다. 이번 연구에 참여한 막스플랑크 외계물리연구소의 오트빈 게하르드 박사는 “우리는 중간 크기 은하가 M87의 중심부를 통과하며 추락한 위치에서 거대한 중력조석작용의 결과로 최근 발생한 단일 강착 현상을 목격할 수 있었다”며 “이렇게 빨려든 은하에 자리잡고 있었던 별들은 원래 배치보다 100배나 더 광활한 영역으로 퍼져나간 상태였다”고 말했다. 연구팀은 또 M87의 외곽부에 존재하는 빛의 분포를 매우 주의깊게 분석해 과거 M87에 삼켜진 은하의 별들로부터 발생하는 여분의 빛이 있다는 증거를 발견했다. 이번 관측을 통해 M87에 삼켜진 은하가 M87에 비교적 젊고 푸른 빛의 별을 추가시켰다는 사실을 보여주므로, M87에 삼켜진 은하는 별의 생성이 진행중이던 나선은하였을 것으로 추측하고 있다. 이번 연구에 참여한 ESO의 마그다 아나볼디 박사는 “수십만 광년에 걸쳐 펼쳐진 은하의 해일로 속에 흩어져 있는 별들을 확인할 수 있다는 것은 정말 흥미롭다”면서 “녹색 빛을 발하는 행성상 성운은 마치 건초 더미 속에 숨겨져 있는 바늘을 찾는 것과 같은 것으로, 이런 특이 천체야말로 이런 별들에게 무슨 일이 일었는지 말하는 단서가 될 것”이라고 말했다. 이번 연구성과는 ‘천체물리학 저널 레터’(The Astrophysical Journal Letters) 최신호에 실렸다. 사진=행성상 성운의 분포를 나타낸 타원은하 M87(Chris Mihos/ESO) 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

지구로부터 아주 먼거리에 있는 은하 속 ‘괴물 블랙홀’의 무게를 천문학자들이 알마 전파망원경의 도움으로 측정하는 데 성공했다고 미국과 일본의 천문학자들이 밝혔다. 이런 거대 블랙홀의 질량은 은하와 블랙홀의 진화 관계를 밝히는 데 매우 중요한 정보가 된다. 많은 은하 중심에는 거대한 블랙홀이 존재하는 것으로 여겨진다. 천문학자들은 우리 태양의 수백만 배에서 수백억 배에 달하는 것을 ‘초거대질량 블랙홀’이라고 부른다. 이런 블랙홀의 질량과 이를 포함한 은하(모은하) 중심(팽대부)의 질량 혹은 밝기 사이에는 상호관계가 있는 것으로 알려졌는데 은하의 성장과 발전에는 이런 거대한 블랙홀이 크게 영향을 주고 있는 것으로 시사된다. 즉 이런 관계를 확인하기 위해서는 초거대질량 블랙홀의 질량을 구하는 것이 중요하다. 블랙홀의 중력 영향을 받는 천체의 움직임을 측정하면 질량을 추정할 수 있지만, 고해상도 측정이 필요해 블랙홀 중력 이외의 영향을 고려해야 해 계산이 쉽지 않다고 한다. 천문학자들은 화로자리 방향으로 약 5200만 광년 거리에 있는 막대나선은하 NGC 1097을 알마 전파망원경으로 관측한 데이터를 이용해 이 은하 중심에 있는 초거대질량 블랙홀의 질량을 계산하는 데 도전했다. 이들이 사용한 방법은 은하 중심 부근 분자가스의 분포와 운동 모습을 전파 관측으로 정밀하게 측정하는 것이다. 분자가스는 주위의 영향을 받기 어려우므로 움직임을 측정하기 쉽고 블랙홀의 질량을 구하는 데 효과적이라고 한다. 이런 관측결과를 바탕으로 천문학자들은 천체모델을 만들고 분자가스의 움직임을 재현하기 위해 조건을 조사했다. 그 결과, NGC 1097의 중심부에 있는 초거대질량 블랙홀의 질량은 태양의 약 1억 4000만 배인 것으로 확인됐다. 연구에 참여한 미국 국립전파천문대의 카틱 쉬스 박사는 이런 막대나선은하를 비롯해 나선은하와 같은 만기형 은하에 대해 이런 방법으로 초거대질량 블랙홀의 질량을 측정한 사례는 이번이 처음이라고 설명했다. 연구를 이끈 일본 소고켄큐대학원대학의 오오니시 쿄코 연구원은 “알마 망원경은 단 2시간 정도 관측으로 은하 중심부 가스의 운동 데이터를 얻을 수 있었다”면서도 “은하 중심 블랙홀의 관계를 밝히기에는 다양한 형태의 많은 은하로부터 블랙홀 질량을 구할 필요가 있지만 알마 망원경을 사용하면 현실적인 시간에 많은 은하 관측을 수행할 수 있을 것”이라고 말했다. 이번 연구성과는 국제 학술지 ‘천체물리학 저널’(Astrophysical Journal) 19일 자에 게재됐다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

인류의 오랜 과학사에서 최대의 과학적 발견 하나를 꼽으라면 서슴없이 '우주팽창'을 드는 사람들이 적지 않다. 이 우주팽창의 증거를 발견하여 인류에 고함으로써 20세기 천문학의 최고 영웅이 된 사람은 허블 우주망원경, 허블 법칙 등으로 너무나 잘 알려진 미국의 에드윈 허블이다. 그는 여러 가지 면에서 문제적 인물이었다. -허풍스러운 태도의 '20세기 천문학 최고 영웅' 1889년 미국 미주리 주의 마시필드에서 태어난 허블은 한마디로 온갖 행운을 타고난 사람이었다. 아버지는 변호사이자 보험 대리인이라 유복한 어린 시절을 보냈다. 그는 부모로부터 높은 지능과 강건한 체질까지 물려받은데다 미남형이라 매력이 주체하지 못할 정도로 철철 흘렀다. 허블은 고등학교 시절 육상대표로 7종 경기에서 우승했고, 그밖에도 여러 대회, 여러 종목에서 메달을 수두룩하게 받았다. 공부도 잘했다. 명문 시카고 대학 법학과에 어렵잖게 진학했다. 말하자면 허블은 엄친아 대표선수였다. 대학에서도 발군의 성적을 보인 그는 로즈 장학금을 받고 영국 옥스퍼드 대학으로 유학을 갔다. 이 유학기간 3년이 허블에게 큰 영향을 미친 듯하다. 이때부터 허블은 늘 정장차림에다 파이프를 입에 물고 멋을 내며 허세를 부리기 시작했다. 그리고 허풍스러운 영국식 억양을 쓰기 시작했는데, 이 버릇은 평생 바뀌지 않았다. 천문학 하는 사람 중에 괴짜가 많긴 하지만, 허블도 그런 면에서는 전혀 꿀리지 않는 등급이었다. 아무튼 그런 허블이 어떻게 20세기 천문학계에서 최고의 영웅으로 등극하는 영예를 거머쥐게 되었을까? 가끔 세상에는 별로 힘들이지 않고도 손대는 일마다 떡 먹듯이 성공하는 그런 부류의 인간들이 있는 법이다. 불공평하게 보이고 배 아픈 노릇이지만, 어쩔 수 없는 일이다. 허블이 바로 그런 인간형이었다. 1913년 귀국해서 잠시 변호사 협회에 이름을 걸어놓은 허블은 얼마 후 돌연 하던 일을 접고 시카고 대학 천문학과에 들어갔다. 이에 대해 훗날 허블은 다음과 같이 말했다. “천문학은 성직과도 같다. 소명을 받아야 하기 때문이다. 나는 루이스빌에서 1년 동안 법률업무에 종사한 다음에야 비로소 그 소명을 받았다.” 뒤늦게 시작한 천문학이었지만 그는 뛰어난 머리와 약간의 노력으로 밀린 공부를 따라잡아 1917년 천문학 박사학위를 손에 쥐었다. 졸업 후 은사인 조지 헤일의 추천으로 윌슨 산 천문대에서 일하려던 허블의 계획은 뜻하지 않은 일로 취소되었다. 미국이 뒤늦게 1차대전에 뛰어들었던 탓이다. 육군 장교로 지원한 허블은 전투에서 오른팔에 부상을 입은 덕으로 소령으로 특진되었다. 그 역시 허블에게는 자랑거리였다. 평생 소령 칭호를 입에 달고 살았다니까. -무시받던 '희미한 빛뭉치'에 꽂히다 전선에서 돌아온 허블은 1919년 30살 때 짐을 꾸려서 윌슨 산으로 들어갔다. 말 그대로 입산이었다. 해발 1,800m 산꼭대기에 있는 윌슨 산 천문대에는 당시 세계 최대인 2.5m 후커 반사망원경이 설치되어 있었다. 그러나 노새가 이끄는 수레를 타고 한나절이나 걸려서야 도착할 수 있는 외진 곳이라 생활은 고행이었고, 일과는 고달팠다. 그럼에도 수십 명의 천문학자들이 연구를 위해 이곳에 둥지를 틀었다. 그들은 추운 겨울에도 관측대 위에 앉아 온밤을 지새웠다. 거대한 반사망원경을 조그마한 손잡이를 돌려 조절하며, 렌즈의 십자선을 응시하면서 최고 12시간을 버텨야 했다. 따뜻한 커피를 마실 수도, 난방기구를 이용할 수도 없었다. 망원경에 안 좋은 영향을 끼치기 때문이다. 연구원 숙소에 여자가 머무는 것은 금지되었기 때문에 연구원들은 그곳을 수도원이라 불렀다. '수도원 원장'인 조지 헤일은 천체물리학은 모든 잡념을 버린 남자만이 전념할 수 있는 분야라고 일찍이 설파했다. 윌슨 산 꼭대기에서 허블은 먼 우주에서 희미하게 빛나는 성운들을 향해서 망원경의 주경을 겨누고는, 사진을 찍고 스펙트럼을 찍기 시작했다. 그것은 때로는 열흘 밤을 꼬박 지새워야 하는 고된 작업이었다. 허블은 소년 시절에 할아버지의 망원경으로 별보기를 좋아했다. 그리고 할아버지가 좋아하던 퍼시벌 로웰의 화성 이야기를 들으며 우주로의 꿈을 키워왔다. 허블의 박사논문 주제는 ‘희미한 성운’이었다. 주류 천문학자들은 밝은 별과 행성, 혜성에 연구할 주제가 얼마든지 있는데 무엇하러 그런 희미한 빛뭉치를 연구한다 말인가 하고 의아해했다. 하지만 허블의 깊은 관심은 늘 그 희미한 빛뭉치인 성운에 있었다. ‘저 가스 구름들은 과연 우리 은하 안에 있는 것인가, 아니면 은하 바깥을 떠도는 별들의 도시인가?’ 라틴 어로 '안개'를 뜻하는 성운(nebula)은 20세기 초만 해도 정말 안개에 가려진 천체였다. 허블의 머리속에는 늘 성운에 대한 의문이 떠나질 않았다. 허블이 윌슨 산에 오자마자 대망원경의 주경을 성운 쪽으로 돌린 것은 당연한 노릇이었다. -건달에 가까운 노새 몰이꾼 휴메이슨 이 대목에서 우리는 또 한 사나이를 떠올리지 않을 수 없다. 허블의 조수였던 그 사내 역시 천문학사에서는 전설이 되어 있는 존재이다. 그는 원래 노새 몰이꾼이었다. 이름은 밀턴 휴메이슨, 나이는 허블보다 2살 아래였다. 윌슨 산 천문대로 장비나 생필품을 운반하는 잡일꾼으로 일했던 휴메이슨은 학교는 일찌감치 중2 때 때려치우고, 당구와 도박, 여자 후리기에 한가락하는 사내로, 좋게 말하면 한량, 나쁘게 말하면 건달이었다. 그런데 머리가 영리하고 호기심도 풍부한데다, 도박으로 다져진 눈썰미와 손재주, 머리회전에 힘입어, 천문대의 각종 장비와 기계에 대해 질문하고 익히고 하는 새에 어느덧 엔지니어 비슷한 수준까지 되었다. 그러던 어느 날, 야사가 전하는 바에 따르면 휴메이슨의 놀라운 변신이 펼쳐진다. 야간 관측 보조원이 병결했는데, 대타로 투입할 마땅한 사람이 없었다. 그렇다고 귀한 망원경을 놀릴 수도 없는 노릇이라, 천문대에서는 하룻밤 공칠 요량을 하고 휴메이슨에게 대타로 뛰어볼 용의가 없느냐고 제안했다. 그 업무는 거대한 덩치인 망원경을 다룰 뿐만 아니라 천체사진까지 찍어야 하는 일이었다. 그날 밤 휴메이슨은 임시직 관측 보조원이 되어 왕년에 트럼프 장 다루듯이 거대 망원경을 능숙하게 다루는 솜씨를 자랑했다. 그뿐인가, 천문대 연구원들은 휴메이슨이 찍어놓은 은하 스펙트럼들을 보고는 입을 다물지 못했다. 선명한 화질이 일급 전문가의 솜씨였던 것이다. 이 일로 그는 천문대 정식 직원으로 채용되어 허블의 조수가 되었다. 중학 중퇴로 천문대에 정식직원이 된 것은 전무후무한 일이었다. 이 중학 중퇴 건달과 허풍기 있는 천문학 박사는 만나자마자 악동들처럼 서로 죽이 잘 맞았다. 휴메이슨은 일을 시작하자 이내 양질의 은하 스펙트럼을 얻는 데 어떤 천문학자보다 뛰어난 역량을 발휘했고, 나중엔 '휴메이슨 혜성'을 발견하는 등 훌륭한 업적을 많이 남겨 완벽한 천문학자로 인정받게 되었다. 건달에서 천문학자로의 놀라운 변신이었다. 1923년 10월 어느 날 밤, 마침내 허블은 생애 최고의 사진을 찍었다. 그는 2.5m 반사망원경을 이용해 안드로메다 대성운으로 알려진 M31과 삼각형자리 나선은하 M33의 사진을 찍었다. 며칠 후 안드로메다 성운 사진 건판을 분석하던 허블은 갑자기 “유레카!” 하고 크게 외쳤다. 성운 안에 찍혀 있는 변광성을 발견한 것이다. 1912년 헨리에타 리빗이 변광성의 주기와 밝기가 밀접한 관계가 있음을 발견하고 이를 우주를 재는 표준 촛불로 삼아, 그때까지 알려지지 않았던 하늘의 잣대를 제공한 바 있었다. 리빗의 발견을 잘 알고 있던 허블은 안드로메다 변광성의 주기를 측정해본 결과 31.4일이라는 것을 알아냈다. 여기에다 리빗의 자를 들이대어 지구까지의 거리를 계산해보니 놀랍게도 93만 광년이란 답이 나왔다. 우리 은하 크기보다 10배나 멀리 떨어져 있는 게 아닌가! 단순히 나선 모양의 성운으로 알고 있었던 안드로메다는 사실 우리 은하를 까마득히 넘어선 곳에 있는 독립된 나선은하였다. 칸트의 섬우주론이 200 년 만에 완벽히 증명된 셈이었다. 이로써 인류 역사상 가장 먼 거리를 측정했던 허블은 새로운 우주공간의 문을 활짝 열어젖혔던 것이다. 당시 천문학계는 우리은하의 크기를 놓고 '대논쟁'을 벌이고 있었다. '우리은하가 우주 전체다', '우리은하 외에도 많은 은하들이 있을 것이다'는 두 진영으로 나뉘어 있었는데, 뒤늦게 나타난 신출내기 천문학자가 그 판정을 내려주었던 것이다. 어쨌든 이 하나의 발견으로 허블은 일약 천문학계의 영웅으로 떠올랐다. 나중에 알려진 사실이지만, 허블의 계산은 참값보다 큰 차이가 나는 것이었다. 현재 알려진 안드로메다 은하까지의 거리는 그 두 배가 넘는 250만 광년이다. 밤하늘에서 빛나는 모든 것들이 우리 은하 안에 속해 있다고 믿고 있던 사람들에게 이 발견은 청천벽력과도 같은 것이었다. 갑자기 우리 태양계는 조그만 웅덩이 정도로 축소되어버리고, 태양은 우주라는 드넓은 바닷가의 한 알갱이 모래에 지나지 않은 것이 되었다. 허블의 발견 이후 은하들 뒤에 다시 무수한 은하들이 늘어서 있는 무한에 가까운 우주임이 드러났다. 인류에게 이것은 근본적인 계시였다. -하늘도 불안정하다! 은하를 추적하는 허블의 망원경은 여기서 멈추지 않았다. 그후 6년 동안 허블과 그의 조수 휴메이슨은 은하들의 거리에 관한 데이터들을 모으느라 춥고 긴 밤을 지새우기 일쑤였다. 과학자들은 은하들이 제자리에 고정되어 있지 않다는 사실을 알고 있었다. 1912년, 로웰 천문대의 베스토 슬라이퍼는 은하 스펙트럼에서 적색이동을 발견하고, 은하들이 엄청난 속도로 지구로부터 멀어지고 있다는 사실을 처음으로 알아냈다. 허블은 슬라이퍼의 연구를 기초로 삼고, 그 동안 24개의 은하를 집요하게 추적해서 얻은 자신의 관측자료를 정리하여 거리와 속도를 반비례시킨 표에다가 은하들을 집어넣었다. 그 결과 놀라운 사실이 하나 드러났다. 멀리 있는 은하일수록 더 빠른 속도로 멀어져가고 있는 것이다. 은하는 후퇴하고 있다. 먼 은하일수록 후퇴속도는 더 빠르다. 그리고 은하의 이동속도를 거리로 나눈 값은 항상 일정하다. 이것이 허블 법칙이다.(사실 허블-휴메이슨 법칙이라 불러야 공평하다) 훗날 이 상수는 허블 상수로 불리며, 'H'로 표시된다. 허블 상수는 우주의 팽창속도를 알려주는 지표로서, 이것만 정확히 알아낸다면 우주의 크기와 나이를 구할 수 있다. 그래서 허블 상수는 우주의 로제타 석에 비유되기도 한다. 허블과 휴메이슨의 발견은 우주가 팽창하고 있음을 명백히 보여주는 것이었다. 또한 여러 세기 동안 과학자들을 괴롭혀왔던 올베르스의 역설도 이로써 우주팽창이라는 정답을 얻은 셈이었다. 그러나 당시에는 허블 자신까지 포함해서 이것이 우주의 기원과 연관되어 있으며, 모든 것의 근본을 건드리는 심오한 문제라고 확신하는 사람은 아무도 없었다. 묘하게도 죽이 잘 맞았던 이 덤앤더머 커플이 인류를 우주 기원의 순간으로 데려갈 이론적 토대를 닦았던 것이다. 이는 20세기 천문학사에서 가장 중요한 발견으로 받아들여졌다. 1929년, 이 사실이 발표되었을 때 엄청난 충격을 사람들에게 던져주었다. 이 우주가 지금 이 순간에도 무서운 속도로 팽창하고 있으며, 우리가 발붙이고 사는 이 세상에 고정되어 있는 거라곤 하나도 없다는 이 현기증 나는 사실에 사람들은 황망해했다. 최초로 인류가 지구상을 걸어다닌 이래 우리 인간사가 불안정하다는 것을 알고는 있었지만, 20세기에 들어서는 하늘조차도 불안정하다는 사실을 깨닫게 되었던 것이다. 그것은 제행무상(諸行無常)의 대우주였다. -허블의 유해는 어디에? 허블은 죽을 때까지 열성적으로 은하를 관측했다. 1953년 허블은 팔로마 산 천문대의 지름 5m의 거대 망원경 앞에서 며칠 밤을 새워 관측할 준비를 하던 중 갑자기 심장마비로 숨졌다. 대천문학자다운 열반이었다. 향년 64세. 코페르니쿠스 이후 천문학의 발전에 최대의 공헌을 한 허블의 업적은 노벨 상을 뛰어넘는 것이지만, 허블은 상을 받지 못했다. 노벨 물리학상이 천문학을 배제했기 때문이다. 그러나 뒤늦게 규정이 바뀌어 허블에게도 상을 주기로 결정했지만, 이번엔 상을 받을 사람이 없었다. 허블이 죽은 지 3개월 뒤였던 것이다. 노벨 상은 고인이 된 사람에게는 주지 않는 것이기 때문에, 상을 받으려면 업적 못지않게 수명도 중요한 변수라는 것을 새삼 일깨워주었다. 죽은 뒤에도 허블은 세간의 관심을 모았다. 허블의 유언에 따른 거라는 설도 있지만, 그의 부인 그레이스는 장례식과 추도회를 모두 거부했다. 그리고 남편의 유해를 어떻게 처리했는지에 대해서도 끝내 입을 열지 않았다. 그래서 20세기의 가장 위대한 천문학자였던 허블의 행방은 반세기가 지난 지금까지도 풀리지 않은 미스터리가 되는 바람에 허블을 추념하려면 우주공간에 떠 있는 허블 망원경을 바라볼 수밖에 없다. 1990년 우주 공간으로 쏘아올려진 우주망원경에 허블의 업적을 기리는 뜻에서 그의 이름이 붙여졌기 때문이다. 지금도 지구 중심 궤도를 95분마다 한 바퀴씩 돌며 먼 우주를 담아 보내고 있는 허블 우주망원경은 지난 4월 24일로 관측 25주년을 맞았으며, 2018년 제임스 웹 우주망원경이 발사될 때까지 계속 운용될 전망이다. 마지막 허블의 말로 이 글을 접기로 하자. “오감만 잘 갖춰져 있으면 인간은 우주가 무엇인지 탐험할 수 있으며, 그걸 모험과학이라 부른다.” ​이광식 통신원 joand999@naver.com

인류의 오랜 과학사에서 최대의 과학적 발견 하나를 꼽으라면 서슴없이 '우주팽창'을 드는 사람들이 적지 않다. 이 우주팽창의 증거를 발견하여 인류에 고함으로써 20세기 천문학의 최고 영웅이 된 사람은 허블 우주망원경, 허블 법칙 등으로 너무나 잘 알려진 미국의 에드윈 허블이다. 그는 여러 가지 면에서 문제적 인물이었다. -허풍스러운 태도의 '20세기 천문학 최고 영웅' 1889년 미국 미주리 주의 마시필드에서 태어난 허블은 한마디로 온갖 행운을 타고난 사람이었다. 아버지는 변호사이자 보험 대리인이라 유복한 어린 시절을 보냈다. 그는 부모로부터 높은 지능과 강건한 체질까지 물려받은데다 미남형이라 매력이 주체하지 못할 정도로 철철 흘렀다. 허블은 고등학교 시절 육상대표로 7종 경기에서 우승했고, 그밖에도 여러 대회, 여러 종목에서 메달을 수두룩하게 받았다. 공부도 잘했다. 명문 시카고 대학 법학과에 어렵잖게 진학했다. 말하자면 허블은 엄친아 대표선수였다. 대학에서도 발군의 성적을 보인 그는 로즈 장학금을 받고 영국 옥스퍼드 대학으로 유학을 갔다. 이 유학기간 3년이 허블에게 큰 영향을 미친 듯하다. 이때부터 허블은 늘 정장차림에다 파이프를 입에 물고 멋을 내며 허세를 부리기 시작했다. 그리고 허풍스러운 영국식 억양을 쓰기 시작했는데, 이 버릇은 평생 바뀌지 않았다. 천문학 하는 사람 중에 괴짜가 많긴 하지만, 허블도 그런 면에서는 전혀 꿀리지 않는 등급이었다. 아무튼 그런 허블이 어떻게 20세기 천문학계에서 최고의 영웅으로 등극하는 영예를 거머쥐게 되었을까? 가끔 세상에는 별로 힘들이지 않고도 손대는 일마다 떡 먹듯이 성공하는 그런 부류의 인간들이 있는 법이다. 불공평하게 보이고 배 아픈 노릇이지만, 어쩔 수 없는 일이다. 허블이 바로 그런 인간형이었다. 1913년 귀국해서 잠시 변호사 협회에 이름을 걸어놓은 허블은 얼마 후 돌연 하던 일을 접고 시카고 대학 천문학과에 들어갔다. 이에 대해 훗날 허블은 다음과 같이 말했다. “천문학은 성직과도 같다. 소명을 받아야 하기 때문이다. 나는 루이스빌에서 1년 동안 법률업무에 종사한 다음에야 비로소 그 소명을 받았다.” 뒤늦게 시작한 천문학이었지만 그는 뛰어난 머리와 약간의 노력으로 밀린 공부를 따라잡아 1917년 천문학 박사학위를 손에 쥐었다. 졸업 후 은사인 조지 헤일의 추천으로 윌슨 산 천문대에서 일하려던 허블의 계획은 뜻하지 않은 일로 취소되었다. 미국이 뒤늦게 1차대전에 뛰어들었던 탓이다. 육군 장교로 지원한 허블은 전투에서 오른팔에 부상을 입은 덕으로 소령으로 특진되었다. 그 역시 허블에게는 자랑거리였다. 평생 소령 칭호를 입에 달고 살았다니까. -무시받던 '희미한 빛뭉치'에 꽂히다 전선에서 돌아온 허블은 1919년 30살 때 짐을 꾸려서 윌슨 산으로 들어갔다. 말 그대로 입산이었다. 해발 1,800m 산꼭대기에 있는 윌슨 산 천문대에는 당시 세계 최대인 2.5m 후커 반사망원경이 설치되어 있었다. 그러나 노새가 이끄는 수레를 타고 한나절이나 걸려서야 도착할 수 있는 외진 곳이라 생활은 고행이었고, 일과는 고달팠다. 그럼에도 수십 명의 천문학자들이 연구를 위해 이곳에 둥지를 틀었다. 그들은 추운 겨울에도 관측대 위에 앉아 온밤을 지새웠다. 거대한 반사망원경을 조그마한 손잡이를 돌려 조절하며, 렌즈의 십자선을 응시하면서 최고 12시간을 버텨야 했다. 따뜻한 커피를 마실 수도, 난방기구를 이용할 수도 없었다. 망원경에 안 좋은 영향을 끼치기 때문이다. 연구원 숙소에 여자가 머무는 것은 금지되었기 때문에 연구원들은 그곳을 수도원이라 불렀다. '수도원 원장'인 조지 헤일은 천체물리학은 모든 잡념을 버린 남자만이 전념할 수 있는 분야라고 일찍이 설파했다. 윌슨 산 꼭대기에서 허블은 먼 우주에서 희미하게 빛나는 성운들을 향해서 망원경의 주경을 겨누고는, 사진을 찍고 스펙트럼을 찍기 시작했다. 그것은 때로는 열흘 밤을 꼬박 지새워야 하는 고된 작업이었다. 허블은 소년 시절에 할아버지의 망원경으로 별보기를 좋아했다. 그리고 할아버지가 좋아하던 퍼시벌 로웰의 화성 이야기를 들으며 우주로의 꿈을 키워왔다. 허블의 박사논문 주제는 ‘희미한 성운’이었다. 주류 천문학자들은 밝은 별과 행성, 혜성에 연구할 주제가 얼마든지 있는데 무엇하러 그런 희미한 빛뭉치를 연구한다 말인가 하고 의아해했다. 하지만 허블의 깊은 관심은 늘 그 희미한 빛뭉치인 성운에 있었다. ‘저 가스 구름들은 과연 우리 은하 안에 있는 것인가, 아니면 은하 바깥을 떠도는 별들의 도시인가?’ 라틴 어로 '안개'를 뜻하는 성운(nebula)은 20세기 초만 해도 정말 안개에 가려진 천체였다. 허블의 머리속에는 늘 성운에 대한 의문이 떠나질 않았다. 허블이 윌슨 산에 오자마자 대망원경의 주경을 성운 쪽으로 돌린 것은 당연한 노릇이었다. -건달에 가까운 노새 몰이꾼 휴메이슨 이 대목에서 우리는 또 한 사나이를 떠올리지 않을 수 없다. 허블의 조수였던 그 사내 역시 천문학사에서는 전설이 되어 있는 존재이다. 그는 원래 노새 몰이꾼이었다. 이름은 밀턴 휴메이슨, 나이는 허블보다 2살 아래였다. 윌슨 산 천문대로 장비나 생필품을 운반하는 잡일꾼으로 일했던 휴메이슨은 학교는 일찌감치 중2 때 때려치우고, 당구와 도박, 여자 후리기에 한가락하는 사내로, 좋게 말하면 한량, 나쁘게 말하면 건달이었다. 그런데 머리가 영리하고 호기심도 풍부한데다, 도박으로 다져진 눈썰미와 손재주, 머리회전에 힘입어, 천문대의 각종 장비와 기계에 대해 질문하고 익히고 하는 새에 어느덧 엔지니어 비슷한 수준까지 되었다. 그러던 어느 날, 야사가 전하는 바에 따르면 휴메이슨의 놀라운 변신이 펼쳐진다. 야간 관측 보조원이 병결했는데, 대타로 투입할 마땅한 사람이 없었다. 그렇다고 귀한 망원경을 놀릴 수도 없는 노릇이라, 천문대에서는 하룻밤 공칠 요량을 하고 휴메이슨에게 대타로 뛰어볼 용의가 없느냐고 제안했다. 그 업무는 거대한 덩치인 망원경을 다룰 뿐만 아니라 천체사진까지 찍어야 하는 일이었다. 그날 밤 휴메이슨은 임시직 관측 보조원이 되어 왕년에 트럼프 장 다루듯이 거대 망원경을 능숙하게 다루는 솜씨를 자랑했다. 그뿐인가, 천문대 연구원들은 휴메이슨이 찍어놓은 은하 스펙트럼들을 보고는 입을 다물지 못했다. 선명한 화질이 일급 전문가의 솜씨였던 것이다. 이 일로 그는 천문대 정식 직원으로 채용되어 허블의 조수가 되었다. 중학 중퇴로 천문대에 정식직원이 된 것은 전무후무한 일이었다. 이 중학 중퇴 건달과 허풍기 있는 천문학 박사는 만나자마자 악동들처럼 서로 죽이 잘 맞았다. 휴메이슨은 일을 시작하자 이내 양질의 은하 스펙트럼을 얻는 데 어떤 천문학자보다 뛰어난 역량을 발휘했고, 나중엔 '휴메이슨 혜성'을 발견하는 등 훌륭한 업적을 많이 남겨 완벽한 천문학자로 인정받게 되었다. 건달에서 천문학자로의 놀라운 변신이었다. 1923년 10월 어느 날 밤, 마침내 허블은 생애 최고의 사진을 찍었다. 그는 2.5m 반사망원경을 이용해 안드로메다 대성운으로 알려진 M31과 삼각형자리 나선은하 M33의 사진을 찍었다. 며칠 후 안드로메다 성운 사진 건판을 분석하던 허블은 갑자기 “유레카!” 하고 크게 외쳤다. 성운 안에 찍혀 있는 변광성을 발견한 것이다. 1912년 헨리에타 리빗이 변광성의 주기와 밝기가 밀접한 관계가 있음을 발견하고 이를 우주를 재는 표준 촛불로 삼아, 그때까지 알려지지 않았던 하늘의 잣대를 제공한 바 있었다. 리빗의 발견을 잘 알고 있던 허블은 안드로메다 변광성의 주기를 측정해본 결과 31.4일이라는 것을 알아냈다. 여기에다 리빗의 자를 들이대어 지구까지의 거리를 계산해보니 놀랍게도 93만 광년이란 답이 나왔다. 우리 은하 크기보다 10배나 멀리 떨어져 있는 게 아닌가! 단순히 나선 모양의 성운으로 알고 있었던 안드로메다는 사실 우리 은하를 까마득히 넘어선 곳에 있는 독립된 나선은하였다. 칸트의 섬우주론이 200 년 만에 완벽히 증명된 셈이었다. 이로써 인류 역사상 가장 먼 거리를 측정했던 허블은 새로운 우주공간의 문을 활짝 열어젖혔던 것이다. 당시 천문학계는 우리은하의 크기를 놓고 '대논쟁'을 벌이고 있었다. '우리은하가 우주 전체다', '우리은하 외에도 많은 은하들이 있을 것이다'는 두 진영으로 나뉘어 있었는데, 뒤늦게 나타난 신출내기 천문학자가 그 판정을 내려주었던 것이다. 어쨌든 이 하나의 발견으로 허블은 일약 천문학계의 영웅으로 떠올랐다. 나중에 알려진 사실이지만, 허블의 계산은 참값보다 큰 차이가 나는 것이었다. 현재 알려진 안드로메다 은하까지의 거리는 그 두 배가 넘는 250만 광년이다. 밤하늘에서 빛나는 모든 것들이 우리 은하 안에 속해 있다고 믿고 있던 사람들에게 이 발견은 청천벽력과도 같은 것이었다. 갑자기 우리 태양계는 조그만 웅덩이 정도로 축소되어버리고, 태양은 우주라는 드넓은 바닷가의 한 알갱이 모래에 지나지 않은 것이 되었다. 허블의 발견 이후 은하들 뒤에 다시 무수한 은하들이 늘어서 있는 무한에 가까운 우주임이 드러났다. 인류에게 이것은 근본적인 계시였다. -하늘도 불안정하다! 은하를 추적하는 허블의 망원경은 여기서 멈추지 않았다. 그후 6년 동안 허블과 그의 조수 휴메이슨은 은하들의 거리에 관한 데이터들을 모으느라 춥고 긴 밤을 지새우기 일쑤였다. 과학자들은 은하들이 제자리에 고정되어 있지 않다는 사실을 알고 있었다. 1912년, 로웰 천문대의 베스토 슬라이퍼는 은하 스펙트럼에서 적색이동을 발견하고, 은하들이 엄청난 속도로 지구로부터 멀어지고 있다는 사실을 처음으로 알아냈다. 허블은 슬라이퍼의 연구를 기초로 삼고, 그 동안 24개의 은하를 집요하게 추적해서 얻은 자신의 관측자료를 정리하여 거리와 속도를 반비례시킨 표에다가 은하들을 집어넣었다. 그 결과 놀라운 사실이 하나 드러났다. 멀리 있는 은하일수록 더 빠른 속도로 멀어져가고 있는 것이다. 은하는 후퇴하고 있다. 먼 은하일수록 후퇴속도는 더 빠르다. 그리고 은하의 이동속도를 거리로 나눈 값은 항상 일정하다. 이것이 허블 법칙이다.(사실 허블-휴메이슨 법칙이라 불러야 공평하다) 훗날 이 상수는 허블 상수로 불리며, 'H'로 표시된다. 허블 상수는 우주의 팽창속도를 알려주는 지표로서, 이것만 정확히 알아낸다면 우주의 크기와 나이를 구할 수 있다. 그래서 허블 상수는 우주의 로제타 석에 비유되기도 한다. 허블과 휴메이슨의 발견은 우주가 팽창하고 있음을 명백히 보여주는 것이었다. 또한 여러 세기 동안 과학자들을 괴롭혀왔던 올베르스의 역설도 이로써 우주팽창이라는 정답을 얻은 셈이었다. 그러나 당시에는 허블 자신까지 포함해서 이것이 우주의 기원과 연관되어 있으며, 모든 것의 근본을 건드리는 심오한 문제라고 확신하는 사람은 아무도 없었다. 묘하게도 죽이 잘 맞았던 이 덤앤더머 커플이 인류를 우주 기원의 순간으로 데려갈 이론적 토대를 닦았던 것이다. 이는 20세기 천문학사에서 가장 중요한 발견으로 받아들여졌다. 1929년, 이 사실이 발표되었을 때 엄청난 충격을 사람들에게 던져주었다. 이 우주가 지금 이 순간에도 무서운 속도로 팽창하고 있으며, 우리가 발붙이고 사는 이 세상에 고정되어 있는 거라곤 하나도 없다는 이 현기증 나는 사실에 사람들은 황망해했다. 최초로 인류가 지구상을 걸어다닌 이래 우리 인간사가 불안정하다는 것을 알고는 있었지만, 20세기에 들어서는 하늘조차도 불안정하다는 사실을 깨닫게 되었던 것이다. 그것은 제행무상(諸行無常)의 대우주였다. -허블의 유해는 어디에? 허블은 죽을 때까지 열성적으로 은하를 관측했다. 1953년 허블은 팔로마 산 천문대의 지름 5m의 거대 망원경 앞에서 며칠 밤을 새워 관측할 준비를 하던 중 갑자기 심장마비로 숨졌다. 대천문학자다운 열반이었다. 향년 64세. 코페르니쿠스 이후 천문학의 발전에 최대의 공헌을 한 허블의 업적은 노벨 상을 뛰어넘는 것이지만, 허블은 상을 받지 못했다. 노벨 물리학상이 천문학을 배제했기 때문이다. 그러나 뒤늦게 규정이 바뀌어 허블에게도 상을 주기로 결정했지만, 이번엔 상을 받을 사람이 없었다. 허블이 죽은 지 3개월 뒤였던 것이다. 노벨 상은 고인이 된 사람에게는 주지 않는 것이기 때문에, 상을 받으려면 업적 못지않게 수명도 중요한 변수라는 것을 새삼 일깨워주었다. 죽은 뒤에도 허블은 세간의 관심을 모았다. 허블의 유언에 따른 거라는 설도 있지만, 그의 부인 그레이스는 장례식과 추도회를 모두 거부했다. 그리고 남편의 유해를 어떻게 처리했는지에 대해서도 끝내 입을 열지 않았다. 그래서 20세기의 가장 위대한 천문학자였던 허블의 행방은 반세기가 지난 지금까지도 풀리지 않은 미스터리가 되는 바람에 허블을 추념하려면 우주공간에 떠 있는 허블 망원경을 바라볼 수밖에 없다. 1990년 우주 공간으로 쏘아올려진 우주망원경에 허블의 업적을 기리는 뜻에서 그의 이름이 붙여졌기 때문이다. 지금도 지구 중심 궤도를 95분마다 한 바퀴씩 돌며 먼 우주를 담아 보내고 있는 허블 우주망원경은 지난 4월 24일로 관측 25주년을 맞았으며, 2018년 제임스 웹 우주망원경이 발사될 때까지 계속 운용될 전망이다. 마지막 허블의 말로 이 글을 접기로 하자. “오감만 잘 갖춰져 있으면 인간은 우주가 무엇인지 탐험할 수 있으며, 그걸 모험과학이라 부른다.” ​이광식 통신원 joand999@naver.com

-천문학자들의 줄자 '우주 거리 사다리' (3) '천문학 역사상 가장 중요한 한 문장' 연주시차가 0.01초이면 326광년이고, 0.1초면 32.6광년, 1초면 3.26광년이 된다. 이처럼 광년의 단위도 별까지 거리가 멀어지면 숫자가 매우 커지므로 연주시차가 1초일 때 1파섹(pc)으로 정했다. 시차(parallax)와 초(second)의 두 낱말의 머릿글자를 따서 만든 말이다. 별의 절대등급은 10pc, 곧 32.6광년의 거리에 위치한다고 가정하여 정한 별의 밝기이다. 그러나 이 연주시차로 천체의 거리를 구하는 것은 한계가 있다. 대부분 별은 매우 멀리 있어 연주시차가 아주 작기 때문이다. 지구 대기의 산란 효과 등으로 인한 오차 때문에 미세한 연주시차는 계산할 수 없으므로, 100pc 이상 멀리 떨어진 별에 적용하기는 어렵다. 따라서 더 먼 별에는 다른 방법을 쓰지 않으면 안 된다. 그렇다면 대체 어떤 방법을 쓸 수 있을까? 사실 시차만 하더라도 일종의 '상식'을 관측으로 찾아낸 것이라 할 수 있다. 그러나 더 먼 우주의 거리를 재는 잣대는 이런 상식에서 나온 것이 아니라 우주 속에서 발견한 것이었다. 그리고 그 발견에는 당시 천문학계의 기층민이었던 '여성 컴퓨터'의 땀과 희생이 서려 있었다. 이 놀라운 우주의 잣대를 발견한 주역은 한 청각장애인 여성 천문학자였다. 그러나 청력과 그녀의 지능은 아무런 관련도 없었다. 1868년 미국 매사추세츠 주 랭커스터에서 태어난 헨리에타 스완 리빗은 1892년 대학을 졸업한 후 하버드 대학 천문대에서 일하게 되었다. 업무는 주로 천체를 찍은 사진 건판을 비교·분석하고 검토하는 일이었다. 시간당 0.3불이라는 저임으로, 이런 직종을 당시 '컴퓨터'라고 불렀다. 그러나 단조롭기 한량없는 그 작업이 그녀의 영혼을 구원해주었을지도 모른다. 페루의 하버드 천문대 부속 관측소에서 찍은 사진 자료를 분석하여 변광성을 찾는 작업을 하던 리빗은 소마젤란은하에서 100개가 넘는 세페이드 형 변광성을 발견했다. 이 별들은 적색거성으로 발전하고 있는 늙은 별로서, 주기적으로 광도의 변화를 보이는 특성이 있다. 이 별들이 지구에서 볼 때 거의 같은 거리에 있다는 점에 주목한 그녀는 변광성들을 정리하던 중 놀라운 사실 하나를 발견했다. 한 쌍의 변광성에서 변광성의 주기와 겉보기 등급 사이에 상관관계가 있다는 점을 감지한 것이다. 곧, 별이 밝을수록 주기가 길어진다는 점이다. 리빗은 이 사실을 공책에다 "변광성 중 밝은 별이 더 긴 주기를 가진다는 사실에 주목할 필요가 있다"고 짤막하게 기록해 두었다. 이 한 문장은 후에 천문학 역사상 가장 중요한 문장으로 꼽히게 되었다. ​리빗은 수백 개에 이르는 세페이드 변광성의 광도를 측정했고 여기서 독특한 주기-광도 관계를 발견했다. 3일 주기를 갖는 세페이드의 광도는 태양의 800배이다. 30일 주기를 갖는 세페이드의 광도는 태양의 1만 배이다. 1908년, 리빗은 세페이드 변광성의 ‘주기-광도 관계’ 연구 결과를 <하버드 대학교 천문대 천문학연감>에 발표했다. 리빗은 지구에서부터 마젤란 성운 속의 세페이드 변광성들 각각까지의 거리가 모두 대략적으로 같다고 보고, 변광성의 고유 밝기는 그 겉보기 밝기와 마젤란 성운까지의 거리에서 유도될 수 있으며, 변광성들의 주기는 실제 빛의 방출과 명백한 관계가 있다는 결론을 이끌어냈다. 리빗이 발견한 이러한 관계가 보편적으로 성립한다면, 같은 주기를 가진 다른 영역의 세페이드 변광성에 대해서도 적용이 가능하며, 이로써 그 변광성의 절대등급을 알 수 있게 된다. 이는 곧 그 별까지의 거리를 알 수 있게 된다는 뜻이다. 이것은 우주의 크기를 잴 수 있는 잣대를 확보한 것으로, 한 과학 저술가가 말했듯이 '천문학을 송두리째 바꿔버릴 대발견'이었다. 리빗이 발견한 세페이드형 변광성의 주기-광도 관계는 천문학사상 최초의 '표준 촛불'이 되었으며, 이로써 인류는 연주시차가 닿지 못하는 심우주 은하들까지의 거리를 알 수 있게 되었다. 또한 천문학자들은 표준 촛불이라는 우주의 자를 갖게 됨으로써, 시차를 재던 각도기는 더 이상 필요치 않게 되었다. 리빗이 밝힌 표준 촛불은 그녀가 암으로 세상을 떠난 2년 뒤에 위력을 발휘했다. 1923년 윌슨산 천문대의 에드윈 허블(1889~1953)이 표준 촛불을 이용해, 그때까지 우리은하 내부에 있는 것으로 알려졌던 안드로메다 성운이 외부 은하임을 밝혀냈던 것이다. 이로써 우리은하는 우주의 중심에서 끌어내려지고, 우리은하가 우주의 전부인 줄 알고 있었던 인류는 은하 뒤에 또 무수한 은하들이 줄지어 있는 대우주에 직면하게 되었다. ​밤하늘에서 빛나는 모든 것들이 우리 은하 안에 속해 있다고 믿고 있던 인류에게 이 발견은 청천벽력과도 같은 것이었다. 갑자기 우리 태양계는 작은 웅덩이로 축소되어버리고, 지구상에 살아 있는 모든 것들에게 빛을 주는 태양은 우주라는 드넓은 바닷가의 모래 한 알갱이에 지나지 않은 것이 되었다. 허블은 표준 촛불을 발견한 리빗에 대해 그의 저서에서 “헨리에타 리빗이 우주의 크기를 결정할 수 있는 열쇠를 만들어냈다면, 나는 그 열쇠를 자물쇠에 쑤셔넣고 뒤이어 그 열쇠가 돌아가게끔 하는 관측사실을 제공했다”라며 그녀의 업적을 기렸다. 이처럼 허블 본인은 리비트의 업적을 인정하며 리빗은 노벨상을 받을 자격이 있다고 자주 말하곤 했다. 그러나 스웨덴 한림원이 노벨상을 주려고 그녀를 찾았을 때는 이미 세상을 떠난지 3년이 지난 후였다. 하지만 불우한 여성 천문학자 헨리에타 레빗의 이름은 천문학사에서 찬연히 빛나고 있을 뿐만 아니라, 소행성 5383 리빗과 월면 크레이터 리빗으로 저 우주 속에서도 빛나고 있다. 우주 팽창을 가르쳐준 '적색편이' 우주 거리 사다리에서 변광성 다음의 단은 적색편이다. 이것은 별빛 스펙트럼을 분석해서 그 별 까지의 거리를 알아내는 방법으로, 이른바 도플러 효과라는 원리를 바탕으로 하고 있다. 도플러 효과를 설명할 때 주로 소방차 사일렌 소리가 예로 제시된다. 소방차가 관측자에게 다가올 때 소리가 높아지다가, 멀어져가면 급속이 소리가 낮아진다는 것을 알 수 있다. 이것은 파원이 관측자에게 다가올 때 파장의 진폭이 압축되어 짧아지다가, 반대로 멀어질 때는 파장이 늘어남으로써 나타나는 현상이다. 이것을 바로 도플러 효과로, 1842년에 이 원리를 처음으로 발견한 오스트리아의 과학자 크리스티안 도플러의 이름을 딴 것이다. 도플러 효과는 모든 파동에 적용되는 원리이다. 빛도 파동의 일종인만큼 도플러 효과를 탐지할 수 있다. 도플러가 제시한 이 원리를 이용한 장비가 실생활에서도 여러 방면에 쓰이고 있는데, 만약 당신에게 어느 날 느닷없이 속력 위반 딱지가 날아왔다면, 그것은 바로 도플러 원리를 장착한 스피드건이 찍어서 보낸 것이다. 현재 천문학에서 천체들의 속도를 측정하는 데 이 도플러 효과가 널리 사용되고 있다. 우주 팽창으로 인해 후퇴하는 천체가 내는 빛의 파장이 늘어나게 되는데, 일반적으로 가시광선 영역에서 파장이 길수록 (진동수가 작을수록) 붉게 보인다. 따라서 후퇴하는 천체가 내는 빛의 스펙트럼이 붉은색 쪽으로 치우치게 되는데, 이를 적색편이라고 한다. 이 적색편이의 값을 알면 천체의 후퇴 속도를 측정할 수 있다. 적색편이가 천문학에 거대한 변혁을 몰고온 것은 미국의 천문학자 베스토 슬라이퍼에서 시작되었다. 그는 1912년 당시 '나선성운'이라고 불리던 은하들이 상당히 큰 적색편이 값을 보인다는 것을 발견했다. 슬라이퍼는 이 논문에서 온 하늘에 고루 분포하는 나선은하들의 속도를 측정했는데, 그중 3개를 제외하고는 모든 은하가 우리은하로부터 초속 수백, 수천km의 속도로 멀어지고 있는 것을 발견했다. 그 뒤를 이어 1924년 초 에드윈 허블은 은하들의 적색편이(속도)와 은하들까지의 거리가 비례한다는 허블의 법칙을 발견했다. 1929년에는 더욱 놀라운 사실이 밝혀졌다. 에드윈 허블이 우주가 팽창하고 있다는 관측결과를 발표했던 것이다. 이는 인류의 우주관에 혁명을 일어킨 대사건이었다. 따지고 보면, 이 같은 우주 팽창이라든가 빅뱅 이론 같은 것도 리빗의 표준 촛불이 있음으로써 가능했던 것이었다. 리빗이 변광성의 밝기와 주기 사이의 관계를 알아냄으로써 빅뱅의 첫단추를 꿰었다고 할 수 있다. 이러한 발견들은 우주가 정적이지 않고 팽창하고 있다는 가설을 관측으로 뒷받침하는 것으로, 우주의 팽창과 빅뱅 이론의 문을 활짝 열어젖힌 가장 중요한 근거로 받아들여지고 있다. 우주 거리 사다리의 마지막 단은 '초신성' 우주에서 가장 먼 거리를 재는 우주 줄자는 초신성이다. 초신성이란 진화의 마지막 단계에 이른 별이 폭발하면서 그 밝기가 평소의 수억 배에 이르렀다가 서서히 낮아지는 별을 가리키는데, 마치 새로운 별이 생겼다가 사라지는 것처럼 보이기 때문에 이런 이름이 붙었다. 하지만 사실은 늙은 별의 임종인 셈이다. 우리나라에서는 잠시 머물렀다 사라진다는 의미로 객성(客星, 손님별)이라고 불렀다. 그러면 어떤 별이 초신성이 되는가? 몇 가지 유형이 있는데, 먼저 태양 질량의 9배 이상인 무거운 별이 마지막 순간에 중력 붕괴를 일으켜 폭발하는 것이 있다. 다음으로는, 쌍을 이루는 백색왜성에서 물질을 끌어와 그 한계질량이 태양 질량의 1.4배를 넘는 순간 폭발하는 유형이 있는데, 이것이 바로 거리 측정에 사용되는 1a형 초신성이다. 이는 같은 한계질량에서 폭발하여 같은 밝기를 보이므로, 그 광도를 측정하면 그 별까지의 거리를 알아낼 수가 있기 때문이다. 따라서 1a형 초신성은 자신이 속해 있는 은하까지의 거리를 측정할 수 있게 해주는 중요한 지표가 된다. 또한 초신성이 폭발할 때의 광도는 1000억 개의 별이 내는 광도와 맞먹을 정도이므로 우주 어느 곳에서 터지더라도 관측할 수 있다. 1929년 허블이 적색편이를 이용해 우주의 팽창을 처음으로 알아낸 이후, 우주의 팽창속도가 어떻게 변화하고 있는지가 중요한 관심사가 된 가운데, 1a형 초신성은 먼 은하까지의 거리를 측정하고 우주의 팽창속도를 알아낼 수 있는 최적의 도구가 되었다. 1990년대에 들어 과학자들은 멀리 있는 1a형 초신성 수십 개의 거리와 후퇴속도를 분석한 결과, 초신성들이 우주가 일정한 속도로 팽창하는 경우에 비해 밝기가 더 어둡다는 사실이 밝혀졌다. 이것은 이 초신성들이 예상보다 멀리 있다는 것을 말하며, 그것은 곧 우주의 팽창속도가 점점 빨라지고 있음을 뜻한다. 말하자면 우주는 가속팽창되고 있다는 것이다. 이 획기적인 사실을 발견한 두 팀의 천문학자들은 뒤에 노벨 물리학상을 받았다. 이전까지는 우주에 있는 물질들의 인력 때문에 우주의 팽창속도가 일정하게 유지되거나 줄어들 것으로 생각되었다. 그런데 실제 관측 결과는 이와 정반대로 나타난 셈인데, 우주의 이같은 가속팽창에는 분명 어떤 힘이 계속 작용하고 있음을 뜻한다. 지금으로써는 이 힘의 정체가 무엇인지 알 길이 없지만, 과학자들은 이 정체불명의 힘에 ‘암흑 에너지’라는 이름을 붙였다. 이 암흑 에너지는 우주가 팽창하면 팽창할수록 점점 더 커진다. 그러므로 우리 우주는 앞으로 영원히 가속 팽창할 운명이다. 이런 놀라운 우주의 비밀을 밝혀준 것이 바로 우주의 가장 긴 줄자인 초신성이다. 우주의 가속팽창 그 끝에는 무엇이 기다리고 있을지는 신만이 알 것이다. 표준 촛불 1a형 초신성 폭발 동영상( https://youtu.be/C24PicfBXIo ) 이광식 통신원 joand999@naver.com

100억 년에 걸친 우리은하의 진화과정을 자세히 추적한 연구결과가 발표됐다. 　 최근 미 텍사스 A&M 대학 등의 연구결과에 따르면, 약 100억 년 전 우리은하와 같은 은하들은 '별들의 베이비붐 시대'를 맞았다고 한다. 당시 은하들은 지금의 은하들에 비해 거의 30배나 빠른 놀라운 별 생성 속도를 기록했다고 천문학자들은 믿고 있다. 우리 태양은 그 '파티'에 늦게 도착한 손님으로 거의 50억 년이나 지난 뒤에야 태어나 우리은하의 늦둥이인 셈이다. 하지만 그 덕분에 생명체가 서식할 수 있는 지구와 같은 행성들을 잉태할 수 있었다고 과학자들은 생각하고 있다. 수소와 헬륨보다 무거운 원소들은 별들이 폭발적으로 생성될 초기 은하 시대보다는 1세대 별들이 생애를 마친 이후에 보다 풍부하게 존재했고, 이 물질들을 재료삼아 지구와 같은 생명체 서식이 가능한 행성들이 만들어질 수 있었기 때문이다. 우리은하의 태동기와 각 단계별 성장 모습을 지금 우리가 직접 볼 수는 없지만, 천문학자들은 그것들을 추적해 볼 수 있는 방법을 고안해냈다. 그것은 우리은하와 덩치가 비슷한 은하들을 우주 속에서 찾아내는 것인데, 100억 광년 밖에서 찾아낸 그런 은하의 모습은 빛이 100억 년 전에 그 은하에서 출발해 우리에게 도착한 것이므로, 바로 우리은하의 100억 년 전 모습과 다를 게 없기 때문이다. 우주에서는 공간이 바로 시간인 만큼 각 거리에 있는 은하들은 바로 그만큼 오랜 우리은하의 옛 모습인 것이다. 천문학자들은 100억 년에 걸친 우리은하의 진화과정을 추적하기 위해 우리은하와 비슷한 덩치의 은하들을 찾아내 거의 2,000컷의 은하사진들을 수집해 앨범을 만들었다. 이 새로운 은하 호구조사는 은하들이 100억 년 에 걸쳐 어떻게 오늘날 우리은하와 같은 장대한 나선은하로 진화하는가를 한 눈에 보여준다. 이 은하들의 호구조사에는 미항공우주국(NASA)의 허블 망원경과 스피츠 우주망원경, 허셜 우주망원경 그리고 지상 망원경들이 동원된 가운데, 자외선에서부터 원적외선에 이르는 다양한 파장의 전자기파 영역에서 조사가 이루어졌다. 논문 주저자 텍사스 A&M 대학 케이시 파포비치 교수는 “이 조사에서 우리은하의 과거 모습을 뚜렷이 볼 수 있었다”면서 “이 은하들은 지난 100억 년간 별들의 수가 10배 이상 불어나는 엄청난 변화를 겪었는데, 이는 우리의 예상치와 맞아 떨어졌다”고 밝혔다. 이어 “은하들의 별 인구 증가는 은하 초반 50억년 동안에 거의 다 이루어진다는 사실이 확인됐다"고 덧붙였다. 이 새로운 연구결과는 우리은하와 같은 은하는 초기에 작은 별들의 집단에서 시작되었다고 하는 이전의 연구를 확인해주는 것이다. 은하들은 엄청난 양의 가스를 모아들여 별들을 생성하는데, 이번 연구는 별의 생성과 성간물질 간의 연관관계를 뚜렷이 보여주고 있다. 성간물질이 소진되고 나면 별들의 생성 속도도 낮아지며, 따라서 은하의 성장세도 감소하게 된다. 파포비치 교수는 “우리은하 같은 은하의 과거 별 생성 속도를 계산해서 모두 합하고, 현재의 별 총수를 조사해 비교해보면 그 수치가 거의 맞아 떨어지고 있다” 면서 "이번 연구성과는 우리은하와 비슷한 평균은하의 진화과정을 비교적 자세히 밝혀낸 것"이라고 말했다. 이광식 통신원 joand999@naver.com