​‘기적의 해’ 1666년* “사과는 떨어지는데 달은 왜 안 떨어지지?” ​1666년 어느 날 저녁, 고향집 마당에 있는 사과나무 아래서 졸던 뉴턴의 머리 위로 사과 한 개가 뚝 떨어졌다. 깜짝 놀라 깨어난 뉴턴의 눈에 때마침 저녁 하늘에 떠 있는 달이 들어왔을 순간에 머리를 스친 생각이다. 24살의 뉴턴은 케임브리지에서 공부하다가 잠시 고향에 내려오게 됐는데, 런던 시가지의 5분의 4가 불타는 대화재가 일어난데다 흑사병까지 창궐하는 바람에 학교가 문을 닫았기 때문이다. ‘왜 달은 안 떨어질까?’ 하는 생각이 드는 다음 순간, 달도 지금 떨어지고 있는 중이라는 생각이 퍼뜩 떠올랐다. 하지만 달은 지구로 떨어지는 동시에 옆으로 진행하고 있으므로, 이 두 운동의 결합이 지구 주위를 도는 궤도로 나타난다는 데까지 생각이 미쳤다. 만약 지구가 달을 끌어당기는 작용을 하지 않는다면 달은 일직선으로 지구를 지나쳐버렸을 것이다. 그런데 사실 달도 지구를 향해 계속 떨어지고 있지만, 지구의 곡률로 인해 지표에는 영원히 닿지 못하고 있다. 아래 그림에 나타나듯, 달이 떨어진 거리만큼 지표 역시 아래로 내려가기 때문이다. 달의 지구 공전속도는 초속 약 1㎞로, 발산된 총알과 비슷한 빠른 속도인데, 이 속도보다 낮아진다면 달은 지구에 추락할 것이다. 만약 어느 산 위에서 사과를 충분히 빠른 속도로 던진다면 그 사과는 땅에 떨어지지 않고 달처럼 지구를 돌 것이다. 후배 과학자들은 뉴턴의 업적을 기리기 위해 그런 가상의 산을 ‘뉴턴의 산’이라 불렀다. 인공위성이 지구 둘레를 도는 것은 바로 이 원리다.이리하여 뉴턴은 마침내 사과가 아래로 떨어지는 데는 어떤 힘이 작용하며, 그 힘은 행성을 포함해 우주 만물에 적용된다는 사실을 깨달았다. 지구가 태양 둘레를 도는 것 역시 마찬가지라는 생각이 들었다. 지구와 태양은 서로를 잡아당긴다. 말하자면 서로를 향해 끊임없이 떨어지고 있는 것이다. 사과가 땅에 떨어지는 것은 지구에 비해 사과가 너무나 가볍기 때문이다. 물체가 떨어지는 일은 태초부터 있었다. 갈릴레오도 물체의 자유낙하를 실험해본 적이 있었다. 달이 지구 둘레를 돈다는 사실 역시 옛적부터 알려진 것이었다. 그러나 이 두 가지 현상이 같은 힘에 의해 일어난다는 엄청난 사실을 인류 최초로 깨달은 사람은 뉴턴이었다. 뉴턴의 중력 법칙을 만유인력의 법칙이라고 하는 까닭이 바로 여기에 있다. 뉴턴은 달의 궤도로부터 달이 초당 얼마만큼 지구를 향해 떨어지는지 계산할 수 있었는데, 그것은 사과보다 훨씬 더 느리게 떨어지고 있었다. 이는 필시 달이 사과보다 훨씬 더 먼 거리에 있어 지구 인력이 거리에 비례하여 감소하기 때문일 거라고 뉴턴은 생각했다. 빛의 강도는 거리의 제곱에 반비례한다는 사실이 알려져 있었으므로, 지구의 인력도 그와 같은 방식으로 ‘역제곱 법칙’에 따를 것이라 생각하고 계산 끝에 달의 낙하속도를 구했는데, 그것은 실제값의 8분의 7이었다. 우주의 작동 원리를 풀어낸 만유인력의 법칙은 이렇게 발견됐다. 질량이 있는 물체는 서로를 끌어당긴다. 사과 한 알이 떨어지거나 새 한 마리가 날더라도 우주 만물이 그에 조응한다는 뜻이다. 그후 중력 이론은 잊혀진 채 있다가 20년이나 지난 뒤인 1684년에 다시 뉴턴의 관심사가 됐다. 모교의 교수로 있던 뉴턴에게 어느 날 동료 천문학자인 에드먼드 핼리(핼리 혜성의 주인공)가 찾아와, 만약 태양의 인력이 거리 제곱에 반비례한다면 태양 주위를 도는 혜성의 궤도는 어떤 모양일까 하고 물었다. 뉴턴이 대뜸 말했다. “그야 타원이지요” “그걸 어떻게 알지요?” “전에 한번 계산해본 적이 있으니까요. 한 20년 전부터 혜성의 궤적을 망원경으로 관측해왔는데, 헤성 운동에 중력법칙을 적용하면 타원궤도가 나오지요” 계산한 것을 보여달라는 핼리의 요구에 그러나 뉴턴은 응할 수 없었다. 성서와 연금술(당시 그는 납을 금으로 바꾸는 연구에 몰두해 있었다), 수학 등 갖가지 내용이 담긴 종이더미가 산처럼 쌓인 속에서 그 계산한 메모지를 찾아내기란 불가능했기 때문이다. 그래도 핼리는 크게 고무됐다. 당대 최고의 물리학자인 뉴턴이 근거 없는 말을 할 리가 없다고 생각했던 터이다. 뉴턴 역시 핼리에게 고무돼, 다시 한번 그 증명을 하고 이번에는 아예 이론으로 완성해 보여주겠노라는 약속을 했다.*기적의 해 알베르트 아인슈타인(1879~1955)이 26살인 1905년, 광양자 가설, 브라운 운동, 특수상대성 이론 등 과학사에 길이 남을 중요한 이론을 불과 몇 달 사이 세 편의 논문으로 발표했기 때문에 이렇게 불린다. 유엔이 그 100주년 되는 2005년을 ‘물리의 해’로 선포, 인류에 끼친 아인슈타인의 공적을 기렸다. 우주의 작동원리를 밝힌 ‘인류 최고의 지적 유산’ 이즈음 뉴턴은 미적분 이론을 완성해 그 계산에 필요한 수단을 갖고 있었다. 게다가 프랑스의 천문학자 장 피카르가 1671년 새로운 지구 반지름 측정값을 발표했는데, 이것은 뉴턴이 1666년의 계산에 사용했던 것보다 훨씬 정확한 값이었다. 그는 다시 계산했고, 이번에 나온 결과들은 현상과 이론이 딱 일치하는 것이었다! 뉴턴은 크게 숨을 내쉬었다. 그러나 이것만으로는 부족하다는 생각이 들었다. 태양계 역학 이전에 먼저 모든 운동, 즉 역학의 일반 법칙을 세울 필요가 있었다. 그후 18개월 동안 뉴턴은 먹는 것도 잊을 정도로 무서운 집중력을 보이며 연구에 몰입하여 그 결과물로 1687년 세 권의 책을 세상에 내놓았다. 이것이 인류의 가장 위대한 지적 유산이라고 평가받는 <자연철학의 수학적 원리>다(자연철학이란 형이상학적 관념이 포함된 자연해석이란 뜻. 여기선 자연과학의 뜻). 흔히 ‘프린키피아’로 불린다. <프린키피아>에서 제시된 뉴턴의 운동의 세 법칙은 다음과 같다. 1. 외부에서 힘이 가해지지 않으면 물체는 등속 직선 운동을 계속한다.(관성의 법칙) 2. 물체의 운동(운동량)의 변화는 외부에서 가한 힘의 크기에 비례하며, 그 방향은 외부에서 작용하는 힘의 방향과 같다.(가속도의 법칙) 3. 한 물체가 다른 물체에 힘을 가하면, 힘을 받는 물체는 힘을 가하는 물체에 반대 방향으로 똑 같은 힘을 미친다.(작용-반작용의 법칙) 뉴턴은 운동의 세 법칙에서 중력의 법칙을 이끌어냈다. 뉴턴은 <프린키피아>에서 만유인력의 법칙을 설명하기에 앞서, “나는 이제 세계의 기본 얼개를 선보이겠다”고 자랑스레 선언했다. 일찍이 케플러가 행성 궤도가 타원임을 밝혔지만, 그 원인은 여전히 풀리지 않는 수수께끼였다. 뉴턴은 케플러의 행성 운동에 관한 제3법칙(조화의 법칙)에 자신의 원심력 법칙을 적용해 역제곱 법칙을 이끌어냈다. 그것은 두 물체 사이의 중력이 두 물체 중심 간 거리의 제곱에 반비례한다는 법칙이다. 곧, 우주의 모든 물질은 질량의 곱에 비례하고 거리에 반비례하는 힘으로 서로를 끌어당긴다는 것이다. 이른바 만유인력의 법칙이다. 이것은 다음과 같은 간단한 식으로 표현할 수 있다. F=Gmm‘/r·2(F는 인력, G는 만유인력 상수, m, m’는 두 물체의 질량, r은 두 물체 사이의 거리) 여기서 알 수 있겠지만, 뉴턴의 중력법칙은 우주 어디에서나 성립하는 보편 법칙이다. 뉴턴은 이 법칙 하나로 하늘과 땅을 통합한 것이다. 우주 안의 만물은 이 공식으로 서로 감응한다.‘나’라는 존재도 온 우주의 만물과 서로 중력을 미치고 있다. 우리 집 마당에 사과 한 알이 떨어져도 온 우주가 그 사실을 알고 감응한다는 말이다. 만유인력의 법칙은 태양 중심주의를 물리학적으로 완전히 규명해낸 것으로, 이로써 코페르니쿠스 체계가 옳다는 것이 결정적으로 증명됐다. <프린키피아>에서 뉴턴은 행성의 운동을 비롯해, 조석의 움직임, 진자의 흔들림, 사과의 낙하 같은 다양한 현상들을 단일한 원리로 통일하고, 다시 그것을 수학적으로 완벽하게 제시했다. 이 놀라운 솜씨는 마침내 지상의 물리학과 천상의 물리학을 하나로 통합했다. 이것은 갈릴레이가 그토록 이루기를 갈망했으나 끝내 성공하지 못했던 것이었다. 당시 철학자들은 운동의 개념을 물리적, 정신적인 것까지 포함한 모든 현상의 기초라고 생각했다. 이 모든 운동의 뒤에 숨어 있는 유일한 원동력, 즉 중력을 뉴턴이 찾아냈던 것이다. 뉴턴 물리학은 이 세계 안에서 비물질적인 것이 영향을 미친다는 생각의 여지를 허용하지 않았다. 뉴턴 이전에는 땅의 세계와 하늘의 세계가 엄격히 구분돼 있었다. 땅의 세계는 불완전한 사멸과 변화의 세계고, 천상의 세계는 비물질적이며 완전하고 불변하는 신의 세계였다. 그러나 뉴턴으로 인해 우주에서 비물질적이고 관념적인 것들을 모두 걷어내고 천상과 지상의 물리학을 하나로 통합시킴으로써, 인류는 문명사 6000년 만에 비로소 우주를 이성적으로 사고할 수 있게 된 것이다. ‘뉴턴이 있으라 하자 만물이 밝아졌다’ 뉴턴 역학으로 인해 우리는 우주에 대해 깊은 이해에 도달할 수 있는 열쇠를 갖게 된 것이다. 지금도 지구 궤도를 돌고 있는 수많은 인공위성들의 궤도 계산이나 로켓 발사, 그리고 우주 탐사선의 우주 여행 등이 모두 300여 년 전에 확립된 뉴턴의 이론적 모델에 기초하고 있다는 것만 보더라도 뉴턴의 공적이 얼마나 큰 것인지 알 수 있다. 사람들은 뉴턴을 가리켜 ‘신의 마음에 가장 가까이 간 사람’이라 평했다. <프린키피아>로 일약 명사의 반열에 오른 뉴턴은 그밖에도 뉴턴식 반사 망원경을 만드는 등 광학과 수학에서 많은 업적을 남겼다. 그리고 사회적으로는 왕립학회 회장, 국회의원, 조폐국 장관 등을 역임하고 기사작위를 받는 등, 영달의 길을 걸었지만, 개인적으로 볼 때 행복한 삶을 살았다고 하기는 어려웠다. 신은 한 사람에게 모든 것을 다 주지는 않는 모양이다. 뉴턴은 평생 결혼하지 않은 채 독신으로 살았다. 로맨스라고는 대학 입학 전 하숙집 딸을 잠시 좋아했던 것이 꼴랑 전부였다. 늙어서는 조카딸 내외의 보살핌을 받았는데, 한때 몰두했던 연금술 연구에서 얻은 수은 중독 때문에 만년엔 심한 신경쇠약을 앓기도 했다. “지난 1년 동안 제대로 먹지도 자지도 못했네. 이젠 친구도 그만 만나야 될 것 같애”라는 더없이 슬픈 편지를 친구에게 쓰기도 했다. 자신이 발견한 것을 남에게 빼앗길까봐 늘 전전긍긍했고, 동료 과학자들과 무섭게 경쟁적이었던 나머지 평생을 수많은 적들을 만들고 그들과 싸웠던 뉴턴은 영국 작가 올더스 헉슬리의 말마따나 ‘우정, 사랑, 부성애 결핍 등 인간적인 면에서는 최악’이었을지도 모른다. 그러나 그가 인류에게 준 선물로 인해 인류는 오늘의 문명사회로 성큼 다가서게 되었다는 점을 부정할 수 없을 것이다.뉴턴은 1727년 3월 20일 새벽녘, 폐렴 발작과 통풍으로 숨을 거두었다. 향년 85세. 예수 다음으로 인류에게 큰 영향을 미친 위인으로 평가받는 뉴턴은 성대한 장례식을 치른 후 명사들이 묻히는 웨스트민스터 사원에 묻혔다. 묘비명으로는 뉴턴과 동시대인인 곱사등이 시인 알렉산더 포프가 성경 구절을 차용한 다음과 같은 시가 새겨졌다. 자연과 자연의 법칙들이 어둠 속에 숨어 있었다. 신께서 “뉴턴이 있으라” 하시자, 만물이 밝아졌다. 죽기 바로 전 뉴턴은 스스로를 돌아보는 다음과 같은 아름다운 글을 남겼다. “내가 세상 사람들에겐 어떻게 보였을는지 모르지만, 내게는 바닷가에서 노는 아이로 보였을 뿐이다. 인간의 발길이 전혀 닿지 않은 드넓은 진리의 바다, 그 앞에서 이따금씩 여느 것보다 더 매끄러운 조약돌이나 더 예쁜 조가비를 발견하고는 즐거워하는 아이였을 뿐이다” 이광식 과학컬럼니스트 joand999@naver.com

르네상스 시대의 천문학 책 속에 아직 발견되지 않은 논문이 숨겨져 있을지도 모른다는 사실이 발표되어 화제를 모으고 있다. ​ 최근 뉴욕 주 버팔로 서쪽에 위치한 로체스터 공과대학(RIT)에 기증된 천문학 서적 두 권 중 한 권은 팔림프세스트(palimpsest)라는 사실이 밝혀졌다. 다시 말해, 이 책이 부분적 또는 전체적으로 지워진 이전 자료 위에 덮어 씌어진 책이란 뜻이다.​ 고급 양피지는 르네상스 시대에 값비싼 재료였다. 따라서 돈을 절약하기 위해 양피지를 재사용하기도 했다. 천문학 전문가들은 기증된 책의 내용 아래에 13세기 학자이자 수도사인 요하네스 데 사크로보스코의 작품을 15세기 버전으로 만든 오래된 텍스트가 숨어 있을 것으로 보고 있다. 대학 관계자에 따르면, RIT 영상 과학과 학생들은 지워진 단어를 해독하려고 노력하는 중이라 한다.​ 또 다른 기증 도서는 폴란드 천문학자 니콜라우스 코페르니쿠스가 1543년에 쓴 유명한 저작이다. 코페르니쿠스는 17세기 초 망원경이 발명되기 여러 세대 전, 지구가 아닌 태양이 태양계의 중심이라는 사실을 수학적 증명과 천체 관측을 통해 보여주었다. 코페르니쿠스는 또한 태양이 우주의 중심에 있다고 제안했는데, 이는 나중에 과학과 수학적 계산이 향상되면서 반증되었다.​ “우리 가족은 귀중한 텍스트를 개인 수집가에게 판매하기보다는 적극적으로 연구하고 사용할 수 있는 곳에 기증하는 데 동의했다”라고 기증자 이레네 콘리는 말하면서 “책이 RIT에 도착하자 학생들이 조심스럽게 책의 포장을 풀며 고급 작업과 연구에 사용할 계획이라는 사실을 알고 매우 기뻤다”고 덧붙였다. 그의 동생 마틴 해리스는 RIT 출신이다.​ 이 두 권의 책은 르네상스 시대에 천문학이 얼마나 빠르게 변화했는지를 보여준다. 사크로보스코가 쓴 라틴어 책 <세계의 구체에 대하여>는 알렉산드리아 천문학자 클라우디우스 프톨레마이오스가 12세기 전에 제안한 모델에 따라 지구를 우주의 중심에 두었다.​ 16세기에 코페르니쿠스는 태양이 우주의 중심에 있다고 확신하는 천문학자 중의 하나였다. 사회에 널리 받아들여지는 견해는 아니었지만(가톨릭 교회는 지구 중심의 우주관을 지지하는 그룹 중 하나임), 그는 오랫동안 지속되어 온 ‘기존 사고방식’을 사용했다고 코페르니쿠스의 저작을 분석한 미국의회도서관(LOC)이 강조했다.​ 예를 들어, 고대 그리스 천문학자 플라톤과 에우독소스는 르네상스 이전에 1000년 이상 진행된 과학 연구를 바탕으로 수성과 금성이 항상 태양 가까이에 머물렀다는 사실을 잘 알고 있었다. 지난 몇 세기 동안 수많은 모델이 사모스 출신 아리스타르코스의 태양 중심 우주와 같은 다양한 태양계 모델을 제안했다. 또는 5세기에 마르티아누스 카펠라는 지구가 우주의 중심이지만, 수성과 금성이 태양을 공전한다고 제안했다.​ LOC 성명서는 “비록 주류는 아니지만 이것들은 모두 코페르니쿠스가 구축한 아이디어였다”고 덧붙였다. 사실 코페르니쿠스는 논란을 피하기 위해 <천구의 회전에 관하여>로 알려진 그의 저작을 출판하기까지 약 30년을 기다려야 했다.​ 그러나 코페르니쿠스가 제안한 태양 중심 모델은 실제 현실과는 크게 다르다. 코페르니쿠스는 행성이 타원 궤도로 움직이는 것이 아니라 완벽한 원으로 움직인다고 생각했다. 따라서 움직임의 편차를 설명하기 위해 그는 프톨레마이오스가 이전에 사용한 것처럼 주전원(周轉圓​, epicycle)을 사용했다고 LOC는 밝혔다.​ 그럼에도 불구하고 기존의 과학을 재평가한 코페르니쿠스의 작업은 매우 중요하다. 그로부터 수십 년 후 튀코 브라헤와 요하네스 케플러는 부분적으로 코페르니쿠스의 연구를 사용하여 행성의 움직임을 보다 정확하게 기술할 수 있었기 때문이다.

달 너머 뒷면 쪽의 심우주에서 바라본 지구와 달은 어떤 모습일까? 지난 2022년 후반 미 항공우주국(NASA) 아르테미스 I 임무의 오리온 무인 우주선이 달 주위를 돌며 고향인 먼 지구를 향해 돌아보는 이미지가 NASA가 운영하는 ‘오늘의 천체사진(APOD) 24일자에 공개되었다. 지구는 달 지름의 약 4배지만, 이미지에 나타난 크기는 그 앞의 달보다도 작게 보인다. 물론 이는 오리온의 카메라가 달에 가까이 있어 벌어진 원근법의 효과 때문이다. 달의 뒷면은 지구에서는 결코 볼 수 없는 면이다. 지구와 달은 중력으로 너무 꽁꽁 묶여 있는 나머지 서로의 앞면만을 보며 공전하기 때문이다. 달이 지구 주위를 한 번 공전하는 데 걸리는 시간은 27.3일(항성월)인데, 이는 달의 한 번 자전시간과 같은 것이다. 이것을 동주기 자전이라고 한다. 이는 곧 달이 지구 인력에 붙잡혀 꼼짝 못하고 공전만 하고 있다는 뜻이다. 따라서 지구에서는 항상 ‘계수나무 옥토끼’가 보이는 달의 한쪽 면만을 볼 수 있을 뿐이다.그래서 인류는 지구상에서 수십만 년을 살아오면서도 최근까지 달의 뒷면을 볼 수가 없어, 갈릴레오가 최초로 망원경으로 달을 관측한 17세기 초부터 달의 뒷면은 인류에게 하나의 미스터리였다. 인류가 최초로 달의 뒷면을 볼 수 있었던 것은 1959년 소련의 루나 3호가 달의 뒷면을 돌면서 찍은 사진을 전송했을 때였다. NASA 아르테미스 시리즈의 다음 발사인 아르테미스 II와 아르테미스 III는 각각 2025년과 2026년 말에 인간을 달 표면으로 보낼 계획이다. 이광식 과학 칼럼니스트 joand999@naver.com

2021년 미 항공우주국(NASA)의 행성사냥꾼인 우주망원경 TESS는 지구에서 31광년 떨어진 곳에 있는 ‘글리제 367’에서 외계 행성을 발견했다. ‘글리제 367b’로 명명된 이 외계 행성은 지름이 지구의 0.67배 정도에 불과해 그때까지 발견된 외계 행성 가운데 가장 작은 편에 속했다. 태양계 행성과 비교하면 화성보다는 크지만 금성보다 작은 행성으로 밀도나 내부 구조는 수성과 비슷해 ‘슈퍼 수성’이라는 별명을 얻었다. 글리제 367b가 수성과 또 닮은 점은 모항성에서 매우 가깝다는 것이다. 다만 수성은 태양에서 5800만km 떨어진 반면 글리제 367b는 100만km 밖에 떨어져 있지 않아 공전 주기가 지구의 하루보다 짧은 7.7시간에 불과했다. 따라서 표면 온도가 매우 높아 물이나 생명체는 물론 대기도 없을 것으로 보였지만, 당시 관측 기술로 이를 입증하기는 어려웠다. 하지만 제임스 웹 우주 망원경이 발사된 후 과학자들은 이를 검증할 도구를 손에 넣었다. 사실 별 옆에 꼭 붙은 작은 행성 표면을 관측한다는 것은 등대 옆에 반딧불보다 더 어두운 물체를 찾는 것과 다를 바 없다. 하지만 제임스 웹 우주 망원경의 성능이라면 이런 상황에서도 행성의 표면 온도와 대기의 존재를 확인할 수 있다. 시카고 대학 마이클 장이 이끄는 연구팀은 제임스 웹 우주 망원경을 이용해 글리제 367b를 12.7시간 정도 관측했다. 공전 주기의 1.6배에 달하는 시간임과 동시에 자전 주기의 1.6배에 달하는 시간이다. 지구와 달처럼 이렇게 가까이 있는 행성은 조석 고정이 이뤄져 공전 주기와 자전 주기가 같기 때문이다. 그리고 낮은 부분은 영원히 낮이고 밤은 부분은 영원히 밤이 지속된다. 제임스 웹 우주 망원경 관측 결과 글리제 367b의 낮 부분은 실제 온도가 섭씨 1,455도로 수성이나 금성보다 3배 이상 높았다. 반면 밤인 지역은 섭씨 574도로 이보다 훨씬 낮았다. 만약 글리제 367b가 지구나 금성처럼 대기를 지닌 행성이라면 뜨거워진 공기가 차가운 곳으로 이동하면서 열이 분산되기 때문에 이렇게 큰 차이가 나기 힘들다. 따라서 글리제 367b는 대기가 거의 없는 셈이다. 연구팀은 글리제 367b에 매우 희박한 대기가 있을 가능성도 낮다고 보고 있다. 수성처럼 대기는 없고 표면은 엄청나게 뜨거운 행성인 셈이다. 제임스 웹 우주 망원경은 역사상 가장 강력한 성능으로 이전에는 불가능했던 외계 행성의 대기 연구를 수행하고 있다. 그리고 이 과정에서 행성의 대기가 어떤 조건까지 존재할 수 있는지 검증하는 역할도 겸하고 있다. 제임스 웹 우주 망원경의 활약을 통해 과학자들은 지구형 외계 행성이 실제 대기를 지니고 있고 지구와 비슷한 환경인지 좀 더 확실하게 구분할 수 있게 됐다. 관련 데이터가 쌓이면 과학자들은 어떤 행성이 지구와 진짜 닮았고 생명체가 살고 있을 가능성이 높은 지 보다 자신 있게 말할 수 있을 것이다. 고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

아폴로 11호가 최초로 지구 이외의 천체인 달에 착륙한 것이 1969년이니까, 인류의 우주 탐사도 어언 반세기를 넘어선 셈이다. 인류가 외계 생명체에 대해 구체적으로 관심을 기울이기 시작한 것은 20세기 후반 들어 미국의 아폴로 시리즈 등으로 본격적인 우주 진출에 나선 직후부터였다. 지금은 화성에까지 착륙선을 보내고 있는 인류의 우주 탐사에서 최대 목표로 삼고 있는 것은 바로 외계 생명체의 발견이다. 그러나 아직까지 지구 외의 천체에서는 아메바 한 마리도 발견하지 못한 것이 우주 탐사의 현주소다. 관측 가능한 우주에만도 수천억 개의 은하들이 존재한다. 또 은하마다 수천억 개의 별들이 있으니, 생명이 서식할 수 있는 행성의 수는 그야말로 수십, 수백조 개가 있을 거란 계산이 금방 나온다. 외계문명에 대한 언급으로는 이탈리아의 천재 물리학자인 엔리코 페르미가 제안한 ‘페르미 역설’이 유명하다. 우주의 나이와 크기에 비추어볼 때 외계인들이 존재할 것이라는 가정하에 방정식을 만든 결과, 그는 무려 100만 개의 문명이 우주에 존재해야 한다는 계산서를 내놓았다. “그런데 수많은 외계문명이 존재한다면 어째서 인류 앞에 외계인이 나타나지 않았는가? 대체 그들은 어디 있는 거야?“라는 질문을 페르미가 던졌는데, 이를 ‘페르미의 역설’이라 한다. 이 역설은 아직까지 풀리지 않고 있다. 페르미의 역설과 밀접한 관계가 있는 방정식이 또 하나 1960년대에 나타났는데, 미국 천문학자 프랭크 드레이크가 만든 ‘드레이크 방정식’이다. 우주의 크기와 별들의 수에 매혹된 드레이크는 우리은하에 존재하는 별 중 행성을 가지고 있는 별의 수를 어림잡고, 거기서 생명체를 가지고 있는 행성의 비율을 추산한 다음, 다시 생명이 고등생명으로 진화할 수 있는 환경을 가진 행성의 수로 환산하는 식을 만들었다. 그 결과, 우리와 교신할 수 있는 외계의 지성체 수를 계산하는 다음과 같은 방정식이 만들어졌다. ‘N=R*·fp·ne·fl·fi·fc·L’ N은 우리은하 속에서 탐지 가능한 고도문명의 수, R*은 지적 생명이 발달하는 데 적합한 환경을 가진 항성이 태어날 비율, fp는 그 항성이 행성계를 가질 비율, ne는 그 행성계가 생명에 적합한 환경의 행성을 가질 비율, fl은 그 행성에서 생명이 발생할 확률, fi는 그 생명이 지성의 단계로까지 진화할 확률, fc는 그 지적 생명체가 다른 천체와 교신할 수 있는 기술문명을 발달시킬 확률, L은 그러한 문명이 탐사 가능한 상태로 존재하는 시간.　 이 식에 기초해 드레이크 자신이 예측하는 우리은하 내 문명의 수는 약 1만 개에서 수백만 개에 이른다. 드레이크는 이에 그치지 않고, 전파망원경을 이용해 외계로부터의 신호를 찾기 위해 가까이 있는 두 별의 주변에서 오는 신호를 찾는 시도를 한 것이 공식적인 외계 지적 생명체 탐사, 곧 SETI의 출발점이 되었다. 우리은하에만도 슈퍼지구가 3억 개 인류는 지난 100년간 놀라운 발전을 이루었다. 그러나 이 기간은 우주의 나이 138억 년에 비하면 그야말로 눈 깜짝할 찰나에 지나지 않는다. 그렇다고 우리가 미래에 다른 별을 방문하는 상상을 할 수 없는 것은 아니다. 우주에는 우리 외에도 다른 문명이 있을 거라는 데 많은 과학자들은 동의하고 있다. 우리은하에만도 슈퍼지구가 3억 개나 되는데도 우리는 왜 외계인들을 한번도 본 적이 없는가? 그 이유로 항성 간 거리가 너무나 멀기 때문에 어떤 문명도 그만한 거리를 여행할 수 있는 기술을 확보하지 못한 거라고 과학자들은 생각하고 있다. 인류의 현재 기술수준으로는 이 거리의 장벽을 넘을 수가 없다. 예컨대, 태양계에서 가장 가까운 4.2광년 떨어진 프록시마 센타우리 별까지 가는 데만도 지금 로켓 속도로는 10만 년 가까이 걸린다. 만약 우리가 광속으로 날리는 로켓을 개발했다고 쳐도 우리은하를 가로지르는 데만도 10만 년이 걸린다. 하지만 이 은하도 우주 속에서는 한 개의 조약돌에 지나지 않는다. 이 모든 상황을 감안해볼 때 우리가 다른 행성으로 가서 산다는 것은 거의 불가능한 일일 것으로 보인다. 이것이 바로 외계인을 만날 수 없는 가장 근본적인 장애이다. 장애의 또 하나는 통신수단의 문제이다. 비록 외계 문명이 존재한다 하더라도 그들과 교신하기에는 우리의 통신수단이 너무나 원시적이라 소통불능일지도 모른다는 사실이다. 그리고 외계인들이 신호를 보내온다 하더라도 우리 기술로는 그것을 포착하지 못할 수도 있다는 것이다. 외계 생명체의 단골 메뉴 UFO 정말 있나? 여론조사에 의하면, 미국인의 거의 절반이 외계인이 과거나 근래에 지구를 방문한 것으로 믿고 있다고 한다. 그리고 그 비율은 갈수록 높아지고 있는 추세다. 일반적으로 과학자들은 이러한 믿음이 실제 과학적인 근거를 갖지 못한 것으로 보고 일축한다. 하지만 그들은 지적 외계인의 존재를 부정하지 않는다. 그러나 그들은 다른 항성계의 지성체들이 우리를 방문했다는 증거에 높은 기준을 설정했다. 칼 세이건이 일찌기 언명했듯이 ”특별한 주장에는 특별한 증거가 필요“하기 때문이다. UFO 목격은 오랜 역사를 가지고 있다. UFO는 글자 그대로 ‘미확인 비행체’라는 뜻으로, 그 이상도 이하도 아니다. UFO에 대한 미 공군의 연구는 1940년대부터 계속되고 있다. 1947년 미국 뉴멕시코 주 로스웰에서 UFO에 관련된 ‘그라운드 제로’가 발생했다. 로스웰 사건은 군용 고고도 감시용 풍선의 추락을 많은 사람들이 목격함으로써 빚어진 것인데, 미군은 지금까지 일관되게 로스웰 사건이 외계인 관련 사건이 아니며, 군에서 운용하던 감시용 기구가 추락한 사건이라고 확인해주고 있다. 그러나 로스웰 사건은 아직도 현재 진행형이다. 모든 정황으로 미루어볼 때 로스웰 사건 역시 흔한 음모론 중 하나일 뿐이며, 이 가짜 뉴스가 끈질기게 확대재생산되는 이면에는 책 판매와 관광수입을 노리는 일부의 비즈니스가 작동하고 있다는 게 전문가들이 대체적인 시각이다. 또한 대부분의 UFO는 미국 사람들 앞에 나타나는 현상이다. 아시아와 아프리카는 인구가 많음에도 불구하고 UFO 목격자가 거의 없다는 것이 흥미로운 점이며, 또 희한하게도 캐나다와 멕시코 국경에서 딱 멈춘다는 게 놀라운 일이다. 대부분의 UFO 목격은 대체로 평범한 천문적인 현상으로 설명된다. 절반 이상이 유성이나 화구(火球·큰 불덩어리 운석)이거나, 워낙 밝은 금성 때문에 일어나는 소동이다. 이러한 밝은 ‘천체‘는 천문학자에게 친숙하지만 일반인의 의식에는 익숙하지 않기 때문이다. UFO는 현대인의 신화이자 종교UFO의 목격 보고는 약 10년 전에 정점에 도달했다. UFO를 본 적이 있다고 말하는 많은 사람들은 개를 데리고 산책하거나 담배 피우는 사람들이다. 왜 그럴까? 그들이 가장 많이 바깥에 있기 때문이다. 술에 거나해서 휴식을 취하는 저녁 시간, 특히 금요일에 UFO 목격이 급증한다. 외계인에 의한 납치와 외계인이 만든 미스터리 서클에 대한 설명을 포함하여 지금까지의 UFO는 음모론의 일종에 지나지 않는다. 우수한 기술을 가진 지적인 존재가 지구 밭의 밀을 누르기 위해 수조 마일을 여행할 것이라고 당신은 믿을 수 있는가? UFO는 하나의 문화적 현상으로 간주하는 것이 적절하리라 본다. 노스캐롤라이나 대학의 다이아나 파술카 교수는 신화와 종교는 인간이 상상할 수 없는 경험을 다루는 수단이라고 지적한다. 이런 시각에서 볼 때 UFO는 일종의 새로운 미국 종교라고 본다. 젊은 성인을 대상으로 한 연구에 따르면, UFO의 신념은 조현형 성격, 사회적 불안, 편집증적인 생각 및 일시적인 정신병에 대한 경향과 관련이 있음이 밝혀졌다. 만약 당신이 UFO를 믿는다면, 자신이 어떤 편집적 신념을 갖고 있지 않는지 살펴볼 필요가 있다. 전 NASA 직원 제임스 오버그 같은 사람들은 수십 년에 걸친 UFO 목격담을 끈질기게 추적해 진상을 파헤쳤다. 그러나 어떤 과학적 증거도 발견할 수 없었다. 그래서 대부분의 천문학자들은 외계인 방문에 대한 가설을 믿을 수 없는 것으로 치부하고, 지구 너머 외계 생명체에 대한 과학적 탐구에 에너지를 집중하고 있다. 우리는 우주에서 혼자인가? UFO가 인기있는 대중문화로 자리잡는 동안 과학자들은 UFO가 제기한 큰 질문, 곧 우주에서 ’우리는 혼자인가?‘에 답하려 노력하고 있다. 지금까지 천문학자들은 다른 별을 공전하는 4000개 이상의 외계행성을 찾아냈다. 이 수는 2년마다 두 배씩 증가하고 있다. 이들 외계행성 중 일부는 지구와 질량이 비슷하고 모성에서 적당한 거리에 있어 표면에 물이 있기 때문에 거주 가능한 것으로 간주된다. 이 거주 가능한 행성들 중 가장 가까운 행성은 우리 우주의 ’뒤뜰‘에서 20광년도 안되는 거리에 있다. 이 슈퍼지구들은 생명체가 발현하고 지성체와 문명이 출현하는 데 충분한 시간인 수십억 년 전에 형성된 것들이다. 천문학자들은 지구 너머의 생명체가 있다고 확신한다. “우주는 분명 생물학적 성분이 넘치고 있다”고 천문학자이자 외계행성 일급 사냥꾼인 제프 마시는 단언한다. 생명체에 적합한 조건을 가진 지구에서 별에서 별로 호핑하는 지적 외계인에 이르기까지 많은 단계가 있지만, 천문학자들은 드레이크 방정식을 사용하여 우리은하의 외계 문명 수를 추정한다. 비록 드레이크 방정식에는 많은 불확실성이 있지만 최근 외계행성 발견에 비추어 해석하면 우리가 유일한 또는 최초의 진보된 문명 일 가능성이 거의 없는 것으로 과학자들은 보고 있다. 지적인 외계인이 존재하더라도 우리가 그들을 찾지 못하거나 그들이 우리를 찾지 못할 여러 가지 이유가 있다. 우주의 시간이 너무나 장구하며 그 공간이 너무나 광대하기 때문이다. 장구한 우주의 시간과 거대한 우주의 크기가 견고한 장벽이 되어 우리를 외부 세계와 격리해놓고 있는 것이다. 그러나 과학자들은 외계인의 존재를 부정하지는 않는다. 다만 그들은 보다 확실한 과학적인 증거를 요구하고 있는 것이다. 우리 인류가 비록 은하의 시간 척도로 볼 때 극히 짧은 시간대에 존재하고 있지만, 만약 우리가 우주 속에서 홀로라면 우주 속에서 차지하는 우리의 진정한 위치를 탐구하기 위해 우리의 노력을 멈추지 말아야 하며, 다른 세계로 진출하기 위한 진보를 계속해야 할 것이다. 마지막으로 칼 세이건의 유명한 격언을 내려놓는다. “열린 마음을 유지하는 것은 가치 있는 일이지만 너무 많이 마음을 열면 머리가 빠진다.” 이광식 과학 칼럼니스트 joand999@naver.com

울산시와 태화강생태관광협의회는 19일부터 태화강과 동천에 서식하는 물새를 관찰할 수 있도록 ‘울산철새여행버스’를 운행한다고 밝혔다. 버스는 태화강 국가정원 1부설주차장에서 출발해 태화강과 동천 일대를 돌며, 탐조 시간은 약 3시간이다. 개인별로 지급하는 쌍안경으로 버스 안이나 밖에서 물새를 직접 관찰할 수 있다. 주요 물새는 자연환경해설사와 함께 고성능 망원경으로 관찰한다. 주로 물가에서 생활하는 왜가리, 쇠백로, 쇠오리, 흰뺨검둥오리, 흰죽지, 물닭, 민물가마우지, 청둥오리 등 다양한 새들을 관찰할 수 있을 것으로 기대된다. 참가자는 태화강생태관광협의회 홈페이지에서 회당 12명씩 선착순으로 모집하며, 참가 신청은 개인, 가족, 단체 단위로 할 수 있다. 버스는 주마다 수요일부터 일요일까지 매일 오전 9시 30분, 오후 1시 30분 등 2회 운행한다. 9~10월과 설·추석 당일은 운행하지 않는다.

부처 아닌 주제별 토론에 긍정적칸막이 없애고 정책 고민 깊어져관행적 ‘보고서 재탕’은 안 통해현미경 수준으로 정책들 살펴야발표 내용 100번 넘게 고치기도토론자 섭외하는 일도 쉽지 않아 타성에 젖은 공직사회 관행을 원점에서 재검토하자는 윤석열 정부의 국정철학이 새해 업무보고에도 변화를 가져왔다. 장차관이 대통령에게 보고하는 형식에서 탈피해 테마 중심의 ‘국민과 함께하는 민생토론회’로 전환한 것이다. 주제별로 국민과 전문가가 참여하는 토론회 형식을 업무보고에 도입한 것은 이번이 처음이다. 야권에서는 4월 총선을 앞두고 용인·고양·수원 등 수도권 격전지에서 민생토론회가 열렸다는 점을 들어 ‘총선용 정책 홍보 행사’라는 비판도 나오지만 부처 칸막이를 허물고 대국민 정책 홍보를 강화한다는 측면에서 긍정적 평가도 만만치 않다. 민생토론회는 지난 15일까지 세 차례 진행됐다. 4일 기획재정부가 ‘활력있는 민생경제’를 주제로 2024년 경제정책방향을 발표한 것이 시작이다. 국토교통부가 10일 ‘국민이 바라는 주택’을 주제로 재건축 절차를 앞당겨 공급을 늘리는 ‘1·10 주택대책’을 발표했고, 산업통상자원부와 과학기술정보통신부는 15일 ‘민생을 살찌우는 반도체 산업’을 주제로 한 토론회에서 세계 최대 규모 반도체 메가 클러스터 조성 전략을 내놓았다. 앞으로 열릴 토론회 주제는 ▲저출산·고령화 ▲의료개혁 ▲약자복지 ▲국민 안전 ▲규제개혁 ▲노동개혁 등이다. 국민적 화두로 떠오른 저출산·고령화 민생토론회에는 주무 부처인 보건복지부뿐만 아니라 관련 부처가 총출동한다. 대통령실 관계자는 “국민 시각에서는 각 부처 업무가 무엇인지보다 정부가 각종 문제를 어떻게 해결하는지가 중요하기 때문에 주제별로 나눠 토론의 장을 만들려는 것”이라고 설명했다.공직사회의 반응은 대체로 긍정적이다. 이전에는 정책을 백화점식으로 나열하기만 했는데, 업무보고 방식이 바뀌면서 폭넓은 시각으로 현안을 볼 수 있게 됐다는 점에서다. 칸막이를 걷어 냈다는 점도 성과로 꼽힌다. 복지부의 한 과장은 “부처별 업무를 큰 목표에 맞춰 구체화하고, 국민이 알고 싶어 하는 주제를 깊이 있게 다루면서 체감도 높은 정책을 고민하는 계기가 됐다”고 말했다. 업무 긴장도가 상승한 것은 물론 ‘보고서 재탕’도 어려워졌다. 행정안전부 관계자는 “기존 보고에서 정책을 ‘망원경’으로 봤다면 민생토론회는 ‘현미경’으로 들여다보는 수준”이라면서 “정책 수요자의 입장에서 이해하기 쉬운 용어를 써야 하고 성과뿐만 아니라 비전까지 제시해야 해 난도가 높다”고 말했다. 다만 느닷없이 커진 업무 부담에 고충을 호소하는 공무원도 적지 않다. 실무를 맡은 한 공무원은 “중립성과 대표성을 동시에 지닌 국민을 성별·나이·지역에 따라 섭외하고, 말을 조리 있게 하면서 정책 이해도가 높은 토론자를 구하는 일이 간단치 않다”고 털어놨다. 다른 공무원은 “대통령 행사여서 경호상 이유로 정보를 구체적으로 알리지 못한 채 섭외해야 해 지각이나 노쇼(불참)에 대한 우려도 크다”고 전했다. 특정 부서에만 일이 쏠리는 업무 비대칭도 문제로 꼽혔다. 기존 업무보고 때는 부서 업무량이 비교적 균등했는데, 이번에는 주제와 관련된 부서에만 일 폭탄이 떨어졌다. 일부 부서는 토론회 발표 내용을 100번도 넘게 수정했다고 한다. 행안부의 한 공무원은 “임팩트 있는 내용을 뽑아 비전을 보여 줄 수 있느냐가 중요하다”면서 “생방송이어서 밀도 있고 짜임새 있게 준비해야 하고 토론회 전날과 아침의 동선, 순서, 발언 시간 체크 등 리허설을 할 때도 더 긴장된다”고 전했다.

태양계에서 두 번째로 큰 행성인 토성은 거대한 고리와 함께 수많은 위성을 거느리고 있다. 하지만, 위성 질량의 대부분은 태양계에서 두 번째로 큰 위성인 타이탄이 차지하고 있다. 타이탄은 지구의 달보다 더 큰 것은 물론이고 사실 수성보다도 지름이 약간 더 커서 작은 행성이나 다를 바 없는 위성이다. 더욱이 태양계에서 유일하게 두꺼운 대기와 바다를 지닌 위성이기 때문에 과학자들의 중요 연구 대상이다. 타이탄 표면은 평균 영하 179도의 극저온 세상이기 때문에 물도 바위처럼 단단하게 얼을 수밖에 없다. 따라서 타이탄의 바다와 호수는 물이 아니라 천연가스의 주요 성분인 메탄과 다른 탄화수소로 되어 있다. 당연히 이 탄화수소 바다는 과학자들의 비상한 관심을 끌었으나 안개 같은 타이탄의 뿌연 대기 때문에 망원경으로 직접 관측할 수 없다는 문제점이 있다. 따라서 미 항공우주국(NASA)의 카시니 탐사선은 레이더를 이용해 표면 지형을 관측하고 바다 및 호수의 크기와 형태를 관측했다.그런데 2014년 카시니 데이터를 분석한 과학자들은 이상한 사실을 발견했다. 타이탄의 호수 한 가운데 레이더 반사율이 좀 다른 지역이 존재했다. 마치 섬처럼 단단한 고체 형태로 생각되었으나 타이탄의 다른 육지 지형보다 반사율이 높아 그 정체를 두고 과학자들 사이에서 갑론을박이 이어졌다. 일부 과학자들은 질소의 거품이 레이더에 반사된 것이라고 주장했고 다른 과학자들은 지구의 빙산과 같은 탄화수소의 얼음 덩어리라고 맞받아쳤다. 이 미스터리 섬은 과학자들 사이에서 마법의 섬(magic islands)이라는 별명을 얻었다. 텍사스 대학 행성 과학자인 신팅 유가 이끄는 연구팀은 마법의 섬에 대해 새로운 해석을 추가했다. 연구팀은 타이탄의 대기에서 생성된 탄화수소 중 고체 성분이 눈이나 비처럼 내린 후 강을 타고 호수에 모이면 바로 가라앉아 침전될지 아니면 둥둥 뜨게 될지 연구했다.연구팀의 모델에 따르면 고체 탄화수소는 물에 뜨는 성질이 약해 빙산처럼 둥둥 뜨기 어렵다. 물처럼 얼면서 부피가 커지고 밀도는 낮아지지 않기 때문이다. 여기에 액체 탄화수소는 표면 장력도 낮아 물체를 띄우는 힘이 약하다. 하지만 만약 고체 성분의 탄화수소 덩어리가 스위스 치즈처럼 구멍이 많은 다공성 구조라면 이 한계를 극복하고 호수 위에 모여 덩어리를 만들 수 있다. 그리고 이 덩어리 표면에 서리처럼 얇은 막이 형성되면 레이더 신호에 잡힌 것처럼 반사율이 높지만, 그렇다고 일반적인 육지나 호수가 아닌 독특한 반사 신호가 생성될 수 있다고 해석했다. 결론은 얼어붙은 탄화수소 덩어리가 떠 있다는 이야기다. 물론 마법의 섬의 정체를 가장 확실하게 확인할 방법은 직접 타이탄에 탐사선을 보내 직접 관측하는 것이다. NASA는 2034년 타이탄 하늘을 비행할 탐사선인 드래곤 플라이를 발사할 계획이다. 그리고 잠수함 형태의 탐사선을 보낼 계획도 있다. 이런 시도가 이어지면 마법의 섬도 언제까지 그 정체를 숨길 수는 없을 것이다. 고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

헤성도 아닌 외계행성이 지구과 달 사이 거리의 1.5배에 달하는 56만 ㎞나 되는 거대한 꼬리를 달고 있어 천문학자들을 흥분시키고 있다. 행성이 모항성과 함께 어떻게 진화하는지에 대한 새로운 질문을 촉발하고 있기 때문이다. ​지구에서 160광년 떨어진 뜨겁고 푹신한 거대 외계행성 ‘WASP-69b’는 3.9일의 빠른 주기로 모성을 공전하고 있다. 이 행성이 천문학자들에게 관심을 끌게 된 것은 2018년 행성 대기에서 누출되는 긴 가스 꼬리를 발견되면서부터다. 헬륨 입자로 이뤄진 희미한 흔적으로 여겨졌던 그 꼬리가 실제로 존재한다면 그 길이는 최소 56만 3270㎞, 즉 해당 행성 지름의 약 7배일 것으로 추정된다. 이 헬륨 대기는 모성에서 쉼없이 불어닥치는 태양풍에 의해 뜯겨나가고 있는 중이다. 미국 캘리포니아대 로스앤젤레스 캠퍼스(UCLA)의 에릭 페티구라 천문학·천체물리학과 조교수는 “WASP-69b 시스템은 실시간으로 대기 질량 손실을 연구할 수 있는 드문 기회를 천문학자들에게 제공하는 보석 같은 존재”라고 밝혔다. 연구 공동저자인 다코타 타일러 UCLA 천체물리학 박사과정 연구원은 지난 9일 뉴올리언스에서 열린 제243차 미국천문학회 회의의 언론 브리핑에서 “이 행성은 방사선에 휩싸여 있다”고 밝히면서도 “만약 당신이 은퇴를 고려하고 있다면 이 행성으로 은퇴하는 것은 고려하지 말 것을 제안하고 싶다”고 조크를 덧붙였다. 타일러 연구원은 브리핑에서 해당 외계행성의 누출 대기에 대한 하와이 케크 천문대의 새로운 데이터를 공유했다. 이는 지난 9일 ‘천체물리학 저널’(ApJ)에 발표된 논문에도 설명돼 있다. 최근 관측에 따르면, 대기는 초당 200만 t의 속도로 행성에서 방출돼 이전에 볼 수 없었던 거대한 혜성 같은 꼬리를 형성하고 있는 것으로 나타났다.이번 연구 성과는 주로 이 행성을 관찰했던 이전 망원경보다 더 많은 빛을 수집하는 케크 천문대의 대형 망원경 덕에 이뤄졌다. 그러나 천문학자들이 말하는 별의 변동성이 모성의 행동을 변화시킬 수도 있다고 타일러 연구원은 설명하면서 “별 자체 내에서 정확히 어떤 유형의 변동성이 일어나고 있는지는 파악하기는 어렵다”고 덧붙였다. 뿜어져나오는 대기 덕분에 이 행성은 10억 년마다 지구 한 개 질량만큼 대기를 잃고 있는데, 이는 ‘상당히 적은 양’이라고 타일러 연구원은 말했다. 그러면서 “‘뜨거운 목성’의 경우에 있어서는 실제로 그다지 많은 양은 아니다”고 부연했다. 휘날리는 꼬리를 관찰하면 이 행성의 대기가 모항성과 어떻게 상호작용하는지를 알 수 있으며, 각각의 별과 함께 행성의 진화에 대한 빛을 밝힐 수 있다. 페티구라 교수는 성명을 통해 “대부분의 알려진 외계행성의 경우 대기 손실 기간이 오래 전에 끝난 것으로 추정한다”고 밝히면서도 “WASP-69b 시스템은 실시간으로 대기 질량 손실을 연구하고 다른 행성을 형성하는 중요한 물리학을 이해할 수 있는 드문 기회를 제공하고 있다”고 말했다. 타일러 연구원은 성명서에서 과학적 매력 외에도 끊임없는 항성풍에 직면한 행성의 회복력은 또한 이 행성의 미래에 대한 예측을 가능케 해준다고 밝히면서 “WASP-69b와 같이 우리 역시 우리가 직면하는 수많은 과제에도 불구하고 계속해서 나아갈 수 있는 능력을 갖추고 있다”고 했다. 이광식 과학 칼럼니스트

제임스 웹 우주 망원경(JWST)은 인류 역사상 가장 비싼 망원경으로 제작에서 발사까지 10조 원이 넘는 막대한 비용이 투입됐다. 하지만 비싼 몸값은 충분히 하고 있다. 제임스 웹 우주 망원경이 아니라면 불가능한 정보를 과학자들에게 제공하며 인류의 지식을 한 단계 더 확장하고 있기 때문이다. 최근 제임스 웹 우주 망원경은 지구에서 270만 광년 떨어진 거리에 있는 삼각형자리 은하(Triangulum galaxy, M33)에서 새로 태어난 아기별을 다수 관측했다. 아기별 관측 거리로는 역대 최대 거리다. 과학자들은 지금까지 아기별의 탄생 과정을 자세히 관측해 많은 사실을 알아냈으나 대부분의 관측은 우리 은하에서만 이뤄졌다. 제임스 웹 우주 망원경 발사 이전에도 마젤란 은하처럼 근접 거리에 있는 위성 은하에서 새로운 별의 생성을 관측했지만, 망원경 성능 한계로 멀리 떨어진 다른 나선 은하에서도 우리 은하와 비슷한 방식으로 별이 태어나는지 확인할 길은 없었다. 하지만 과학자들은 제임스 웹 우주 망원경의 강력한 성능을 활용해 우리 은하에서 두 번째로 가까운 나선 은하인 삼각형자리 은하에서 새로운 별이 탄생하는 장면을 포착했다. 허블 우주 망원경과 스피처 우주 망원경을 이용해 새로운 별이 생성될 가능성이 높은 위치를 먼저 파악하고 제임스 웹 우주 망원경으로 중적외선 관측 장비 (mid-infrared imager, MIRI)로 남쪽에 있는 나선팔을 집중 관측한 덕분이다.이번 관측에서 제임스 웹 우주 망원경은 1-2개의 아기별을 찾은 것이 아니라 무려 793개의 후보를 확인했다. 보통 아기별은 거대한 가스 성운에서 동시에 태어나기 때문에 여러 개를 동시에 찾아내는 경우가 드물지 않다. 하지만 이렇게 많은 별을 찾아낸 것은 제임스 웹 우주 망원경의 관측 범위와도 연관이 있다. 허블 우주 망원경과 달리 제임스 웹 우주 망원경의 주 관측 영역은 파장이 긴 적외선 영역이다. 가시광선보다 파장이 긴 적외선은 가스나 먼지를 뚫고 나오기 쉽다. 성장 중인 아기별은 아직 가스와 먼지에 둘러싸여 있어 가시광 영역에서 관측이 쉽지 않다. 제임스 웹 우주 망원경은 허블 우주 망원경보다 훨씬 큰 거울을 사용할 뿐 아니라 파장 자체도 아기별을 관측하는 데 더 유리해서 좋은 성과를 거둘 수 있었다. 현재는 데이터 분석 초기이지만, 과학자들은 삼각형자리 은하의 나선팔이 우리 은하보다 더 덩어리진 형태로 별의 생성이 한 번이 아닌 여러 차례 일어났을 가능성이 높다고 보고 있다. 왜 이런 차이가 생겼는지는 확실치 않지만, 모든 나선 은하가 비슷한 과정으로 별을 생성하고 성장하지 않는다는 점은 짐작할 수 있다. 제임스 웹 우주 망원경으로 이웃 나선 은하를 우리 은하처럼 자세히 들여다보면 지금까지 몰랐던 여러 가지 사실이 밝혀질 것으로 기대된다.

제임스 웹 우주망원경(JWST·이하 웹 망원경)은 인류 역사상 가장 비싼 망원경으로 제작에서 발사까지 10조 원이 넘는 막대한 비용이 투입됐다. 하지만 비싼 몸값은 충분히 하고 있다. 제웹 망원경이 아니라면 불가능한 정보를 과학자들에게 제공하며 인류의 지식을 한 단계 더 확장하고 있기 때문이다. 최근 웹 망원경은 지구에서 270만 광년 떨어진 거리에 있는 삼각형자리 은하(Triangulum galaxy, M33)에서 새로 태어난 아기별을 다수 관측했다. 아기별 관측 거리로는 역대 최대 거리다. 과학자들은 지금까지 아기별의 탄생 과정을 자세히 관측해 많은 사실을 알아냈으나 대부분의 관측은 우리은하에서만 이뤄졌다. 웹 망원경 발사 이전에도 마젤란 은하처럼 근접 거리에 있는 위성 은하에서 새로운 별의 생성을 관측했지만, 망원경 성능 한계로 멀리 떨어진 다른 나선 은하에서도 우리 은하와 비슷한 방식으로 별이 태어나는지 확인할 길은 없었다. 하지만 과학자들은 웹 망원경의 강력한 성능을 활용해 우리은하에서 두 번째로 가까운 나선 은하인 삼각형자리 은하에서 새로운 별이 탄생하는 장면을 포착했다. 허블 우주망원경과 스피처 우주망원경을 이용해 새로운 별이 생성될 가능성이 높은 위치를 먼저 파악하고 웹 망원경의 중적외선 관측 장비(mid-infrared imager, MIRI)로 남쪽에 있는 나선팔을 집중 관측한 덕분이다.이번 관측에서 웹 망원경은 1~2개의 아기별을 찾은 것이 아니라 무려 793개의 후보를 확인했다. 보통 아기별은 거대한 가스 성운에서 동시에 태어나기 때문에 여러 개를 동시에 찾아내는 경우가 드물지 않다. 하지만 이렇게 많은 별을 찾아낸 것은 웹 망원경의 관측 범위와도 연관이 있다. 허블 우주망원경과 달리 웹 망원경의 주 관측 영역은 파장이 긴 적외선 영역이다. 가시광선보다 파장이 긴 적외선은 가스나 먼지를 뚫고 나오기 쉽다. 성장 중인 아기별은 아직 가스와 먼지에 둘러싸여 있어 가시광 영역에서 관측이 쉽지 않다. 웹 망원경은 허블 우주망원경보다 훨씬 큰 거울을 사용할 뿐 아니라 파장 자체도 아기별을 관측하는 데 더 유리해서 좋은 성과를 거둘 수 있었다. 현재는 데이터 분석 초기이지만, 과학자들은 삼각형자리 은하의 나선팔이 우리은하보다 더 덩어리진 형태로 별의 생성이 한 번이 아닌 여러 차례 일어났을 가능성이 높다고 보고 있다. 왜 이런 차이가 생겼는지는 확실치 않지만, 모든 나선 은하가 비슷한 과정으로 별을 생성하고 성장하지 않는다는 점은 짐작할 수 있다. 웹 망원경으로 이웃 나선 은하를 우리은하처럼 자세히 들여다보면 지금까지 몰랐던 여러 가지 사실이 밝혀질 것으로 기대된다. 고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

우리 은하에 가장 가까운 은하 중 하나인 소마젤란은하 뒤에 또 다른 은하가 숨어 있다는 새로운 연구 결과가 발표됐다. 소마젤란은하는 대마젤란은하와 함께 우리 은하의 위성 은하로 천문학자들에게 매우 친숙한 은하다. 새로운 연구 결과에 따르면 지구에서 약 19만 9000광년 떨어진 곳에 있는 소마젤란 은하는 지금까지 하나의 은하처럼 보였지만 실제로는 2개의 은하로 이루어진 것이다. 한 은하가 소마젤란 은하 뒤에 숨어 있었던 것이다. 소마젤란은하 뒤의 숨어 있었던 은하 발견  이번 발견을 위해 메릴랜드 우주망원경과학연구소의 천문학자인 클레어 머레이가 이끄는 연구진은 소마젤란운 주변의 가스 구름과 그 안에서 태어나는 어린 별들의 움직임을 추적했다. 연구진은 폭이 우리 은하의 5분의 1에 약간 못 미치는 약 1만 8900광년 떨어진 이 작은 은하에 서로 수천 광년 떨어진 2개의 별 산란실이 있다는 것을 발견했다. 연구 결과는 천체물리학 저널(The Asphysical Journal)에 게재됐으며, 온라인 저널 '아카이브'(arxiv.org)를 통해 제공됐다.  소마젤란은하와 대마젤란은하는 모두 우리 은하에 중력적으로 묶여 있으며, 먼 미래에 충돌과 합병을 위해 우리 은하를 향해 꾸준히 끌려오고 있는 왜소 은하들이다.  대마젤란은하는 우리 은하와 비슷한 원반 모양을 하고 있는 반면에 소마젤란운은 불규직 은하에 속한다. 소마젤란은하의 질량은 대마젤란의 3분의 1에 불과하지만 질량은 태양 질량의 약 70억배에 달한다.   가스구름으로 가득찬 왜소 은하의 '난파선' 판단  연구진은 소마젤란은하가 우리 은하 및 대마젤란과의 중력 상호작용에 의해 찢어져나간 가스구름으로 가득 찬 왜소 은하의 '난파선'일 것으로 판단했다. 소마젤란은하에 대한 새로운 조사를 위해 그들 연구진은 서호주 지역에 있는 안테나 36개로 구성된 ASKAP(Australian Square Kilometer Array Pathfinder) 전파 망원경을 사용해 왜소 은하계의 수소 가스에서 방출되는 전파를 집중 관측했다. 연구진은 현재 은하계 별의 3D 지도를 작성하고 있는 유럽 우주국(ESA)의 가이아 우주선을 사용해 1000만년 이상 더 어린 소마젤란은하에 있는 수천 개의 별의 속도와 방향을 추적했다.연구진은 가스와 먼지로 이루어진 2개의 별 탄생 영역을 발견했다. 두 영역의 구름 덩어리는 수소나 헬륨보다 무거운 원소인 '금속'의 함량이 서로 다랐다. 연구진이 풀고자 하는 미스터리 중 하나는 두 별 영역의 탄생이 중력에 의해 서로 끌어당겨졌는지, 아니면 대마젤란운과의 중력 상호작용에 의해 분리되어 나온 가스로 구성되어 있는지의 여부였다.  이 같은 설명을 뒷받침하는 증거는 두 구름이 비슷한 질량을 갖고 있다는 사실이다. 만약 하나가 다른 하나로부터 분리된 것이라면 '딸 구름'은 '조상 구름'보다 작을 것이라는 것이 합리적이다. 반면 두 구름이 서로 관련이 없다면 소마젤란은하가 하나가 아니라 두개의 천체라는 것을 의미한다.  많은 과학자들은 소마젤란은하에 새로운 이름이 필요할 수도 있다는 사실에 찬성하고 있다. 두 왜소 운하는 15~16세기 포르투갈의 탐험가 페르디난드 마젤란의 이름을 따서 붙여진 것인데 마젤란이 대마젤란운이나 소마젤란운을 최초로 발견한 사람이 아니고, 지구를 탐험하면서 수천 명의 원주민을 죽이고 노예로 삼은 데 책임이 있는 만큼 명예롭지 못한 이름이라는 이유 때문이다.

2년 전 크리스마스날 천문학자들과 우주 마니아들은 30년을 기다려온 큰 선물을 받았다. 이는 별과 은하를 탐사하기 위한 세계 최대이자 최고가인 제임스웹 우주망원경(JWST)의 발사였다. 무려 10조 원이 투입된 웹은 기대에 어긋나지 않게 올해도 숨막힐 듯 아름답고, 과학적으로 가치 있는 우주 이미지를 전해왔다. 우주에 대한 우리의 이해를 바꿔놓은 JWST이 2023년 발견한 '12장면'을 정리했다.  1. 제임스웹이 잡아낸 태양계의 새로운 모습들 JWST는 우주 최초의 별과 은하를 보는 것이지만 태양계의 새로운 이미지들도 선사했다. JWST는 지난 10월 폭이 4800㎞가 넘는 목성의 거대한 고속 제트기류가 시속 515㎞로 이동하는 모습을 보여줬다. 지난 6월에는 목성의 얼음 위성 유로파의 염분 액체 바다에서 처음으로 이산화탄소를 확인했다. 또한 가스 행성인 토성의 섬세한 고리 시스템을 비롯해 146개의 달 중 3개를 포착한 이 이미지는 토성에 대한 새로운 시각을 제공했다. NASA에 따르면 JWST의 적외선 눈을 통해 본 토성은 섬뜩할 정도로 어둡다. 이 파장에서 메탄가스가 대기에 떨어지는 햇빛을 거의 모두 흡수하기 때문이다.  또 천왕성의 가장 밝은 위성과 13개의 먼지 고리 중 11개의 이미지도 포착했다.    2.  생명체에 필요한 분자가 풍부한 가까운 외계행성 가설 뒷받침  JWST는 지난 9월 지구에서 120광년 떨어진 차가운 별을 돌고 있는 'K2-18 b'라는 외계행성의 대기에서 메탄과 이산화탄소를 발견했다. 태양계에서 꽤 가까운 이 외계행성은 지구보다 크지만 태양계의 거대 행성보다는 작다.  과거 허블 우주망원경으로 관측할 당시에 K2-18 b는 지각 아래 액체 물로 이루어진 바다가 있으며, 수소가 풍부한 대기가 있는 미니 해왕성급 외계행성인 '하이션(Hycean) 행성'일 수 있는 것으로 나타났다. JWST의 최근 관찰 결과는 풍부한 메탄과 이산화탄소에 대한 증거를 증명했고, 암모니아는 거의 없다는 가설을 뒷받침했다.  캠브리지 대학 천문학자 사바스 콘스탄티노는 "이는 K2-18 b에 대한 단 두 차례의 관측에서 나온 것이며, 앞으로 더 많은 관찰이 진행될 예정"이라면서 "우리의 연구가 웹이 생명체 서식 가능 외계행성에 대한 초기 시연에 불과하다는 것을 의미한다"고 덧붙였다.    3.  지금까지 관측된 최소 천체를 발견 JWST는 지난 2월  화성과 목성 사이의 소행성대에 묻혀 있는 작은 소행성을 예상치 못하게 발견했다.  그 지역에 있는 대부분 천체들은 미국 워싱턴 기념비(높이 169.29m)만 한 우주 암석들로 태양계 형성의 잔재로 추정된다. 이는 태양계 진화에 관한 흥미로운 역사를 간직하고 있다.    4.  원시 우주에서 거대하고 신비한 은하 발견 지난 2월 과학자들은 빅뱅 이후 불과 5억~7억년 후 우주 풍경을 담은 JWST의 우주 이미지에서 우리 은하만큼 거대한 새로운 은하를 발견했다. 기존 이론과 모델에 따르면 JWST가 발견한 은하는 과학자들의 예상치보다 크며, 그 안에 있는 성숙한 붉은 별은 나이가 무척 오래된 항성들이다.  펜 스테이트 대학의 천문학자 조엘 레자는 "이것은 초기 은하 형성의 전체 그림에 의문을 제기한다"고 말했다. 5.  우주의 팽창 속도에 대한 격렬한 논쟁 우주가 점점 더 빠른 속도로 팽창하고 있다는 것을 알려져 있지만 얼마나 빠른지는 정확히 알려지지 않았다. 이는 우주의 팽창률을 추정하는 데 중요한 값인 허블 상수의 정확한 값을 결정하는 것을 뜻하는데, 아직까지 논쟁이 계속되고 있다. 올해 JWST는 세페이드 변광성으로 알려진 종류의 별을 관찰했다. 이 별은 일반적으로 태양보다 약 10만배 더 밝은 별로 우주 거리를 측정하고, 우주의 팽창 속도를 알아내는 데 있어 매우 신뢰할 수 있는 자료다. 그러나 JWST의 새로운 데이터는 논쟁을 해결하기 보다는 허블 상수에 대한 논쟁을 더욱 격화시켰다.  존스홉킨스 대학의 천문학자이자 노벨상 수상자인 아담 리스는 “허블 상수의 값이 어떻게 나오든 상관하지 않는다”면서 "나는 우리가 가진 최고의 도구, 즉 표준 도구가 서로 일치하지 않는 이유를 이해하고 싶다"고 밝혔다.    6. 최초의 초거대 블랙홀 관측 올해 JWST는 천문학자들이 최초의 초거대 블랙홀 중 하나가 출현했다고 생각하는 두 개의 초기 은하에서 별빛을 볼 수 있도록 도왔다. JWST는 우주의 나이가 10억년 미만이었을 때의 은하계를 관찰해 시간이 지남에 따라 블랙홀이 어떻게 태양의 수백만 또는 수십억 배에 달하는 아마무시한 질량을 갖게 되는지를 보여주었다. 7. 원시 은하의 복잡한 유기분자 발견  지난 6월 천문학자들은 JWST가 우주 나이가 현재 나이의 10%에 불과했던 120억년 전 우주에서 지구상의 석유나 석탄 매장지에서 발견된 것과 유사한 탄소 기반 분자를 발견했다고 밝혔다. 우주에서는 이런 분자가 아주 작은 먼지 알갱이와 결합하는데, 지금껏 망원경의 한계로 인해 이를 발견하기 어려웠다. 그러나 텍사스 A&M 대학의 천문학자 저스틴 스필커는 "웹을 사용하면 유기분자를 쉽게 찾을 수 있을 것으로 보인다"고 말했다.    8. 우주 탄생 후 가장 초기의 '메이지 은하' 발견 지난해 여름 JWST는 메이지 은하로 알려진 흐릿한 주황색 덩어리를 촬영했다. 천문학자들은 이것이 지금까지 발견된 가장 초기의 은하 중 하나라고 발표했다. 이 은하는 우주의 나이가 고작 3억 9000만년이었을 때 존재했던 것으로 보이며, 이는 지금까지 발견된 4개 은하 가운데 가장 초기 은하로 추정하고 있다.  지난해 발견된 메이지 은하계는 높은 별 형성률을 가지고 있다. 그것을 발견한 사람의 9살짜리 딸의 이름을 따서 '메이지 은하'라는 이름이 붙었다. 오스틴에 있는 텍사스 대학의 천문학자인 스티븐 핀켈스타인은 "이것은 우리가 JWST로 은하계를 찾아보기 전까지 은하계가 어떻게 형성되었는지, 어떻게 생겼는지 전혀 알 수 없었던 미지의 개척지였다"고 밝혔다. 9. 가장 먼 거리의 초대질량 블랙홀 발견 천문학자들은 지난 7월 JWST가 지금까지 본 것 중 가장 멀리 떨어져 있는 활동성 초대질량 블랙홀을 발견했다고 발표했다. 이 블랙홀의 모은하는 빅뱅 이후 불과 5억 7000만년 후에 형성됐다. 그러나 이 고대 블랙홀은 질량이 태양의 900만 배에 불과할 정도로 매우 작다. 일반적으로 대부분의 블랙홀은 태양 질량의 10억 개가 넘는 무게를 가지고 있다. 연구진은 “우주가 시작된 직후에 그것이 어떻게 형성되었는지 설명하는 것은 여전히 쉽지 않다”고 말했다.    10. 원시 우주의 유령 은하 발견 먼지 구름 깊숙한 곳에 묻혀 있는 흐릿한 은하를 잡은 JWST 이미지는 최근 천문학자들의 관심을 끌었다. 부분적으로는 최초의 별이 나타난 빅뱅 이후 불과 9억 년 후에 나타난 것으로 보이기 때문이다.  텍사스 대학 오스틴 캠퍼스의 천문학자인 제드 맥키니는 "이는 아직 우리가 발견하지 못하고 있는 은하계가 엄청나게 많을 것이라는 사실을 말해주는 것"이라고 말했다.11. 전설적인 3개의 '다크 스타' 발견 천문학자들은 지난 7월 JWST가 그레이트풀 데드의 노래 '다크 스타'에 나온 '어두운 별'로 추정되는 세 개의 밝은 천체를 발견했다고 보고했다. 그 '별들'은 원래 지난해 JWST에 의해 은하로 지정된 것이었다.  텍사스 대학교 오스틴 캠퍼스의 물리학 교수인 캐서린 프리스는 “제임스 웹 데이터를 보면 이러한 천체에 대해 두 가지 경쟁 가능성이 있다는 것을 알 수 있다”면서 "하나는 수백만 개의 평범한 종족 III 별을 포함하는 은하계라는 것이고, 다른 하나는 그들이 어두운 별이라는 것이다. 그리고 믿기 어렵지만, 어두운 별 하나가 은하계 전체와 맞먹을 만한 밝기의 빛을 가지고 있다"고 말했다.  천문학자들은 이러한 유형의 별들이 우리 우주 물질의 85%를 구성하지만, 우리 눈에는 보이지 않는 암흑물질에 의해 구동된다고 생각한다. 만약 '어두운 별'이 정말로 존재한다면 그들의 존재는 JWST가 관찰한 것처럼 아주 어린 우주가 어떻게 그렇게 많은 큰 은하들을 생성하도록 성장했는지에 대한 수수께끼를 푸는 데 도움이 될 것이라고 연구자들은 말한다. 12.  우리 은하와 비슷하게 보이는 놀라운 초기 은하들 은하 진화 이론은 우리 우주에서 가장 초기의 은하가 너무 어려서 나선 팔이나 막대 또는 고리와 같은 특징을 만들어내지 못했을 것으로 예측됐다. 천문학자들은 이러한 복잡한 구조가 빅뱅 이후 약 60억년 후에 나타나기 시작했을 것으로 생각해왔다. 그러나 올해 JWST는 이처럼 섬세한 특징을 가진 은하가 빅뱅 이후 37억 년 만에 존재할 수 있다는 사실을 발견했다. 영국 맨체스터 대학 천문학 교수인 크리스토퍼 콘셀리스는 "우리의 관측 결과를 바탕으로 천문학자들은 최초의 은하 형성과 지난 100억 년 동안 은하의 진화가 어떻게 일어났는지에 대한 우리의 이론을 재고해야 할 것"이라고 말했다.

한국천문연구원은 한국우주전파관측망(KVN) 4호기 서울대 평창 전파망원경이 처음으로 고주파인 230기가헤르츠(GHz)신호를 검출하는 데 성공했다고 밝혔다. 내년부터는 초대질량 블랙홀 관측에 참여할 예정이다. 이 망원경은 최고 270GHz에 이르는 고주파수 우주전파신호를 관측할 수 있는 세계 최초 5채널(22/43/86/150/230GHz) 수신시스템을 갖추고 있다.  KVN은 서울, 울산, 제주, 평창에 있는 직경 21m 전파망원경 4기로 구성된 초장기선 전파간섭계(VLBI)로 우리나라 크기만한 가상의 큰 망원경을 구현해 블랙홀이나 활동성은하핵, 별의 탄생과 사멸 지역과 같은 우주의 초미세 구조를 세밀하게 관측할 수 있다.  지난 10월 100GHz 대역에서 오리온성운 일산화규소 분자선을 성공적으로 검출한 데 이어, 이번에는 높은 주파수 대역인 230GHz 대역에서 오리온성운 일산화탄소 분자선을 검출하는 데 성공했다.  전파망원경 건설을 담당한 위석오 천문연 전파천문본부 전파기술개발그룹 책임연구원은 “230GHz 관측을 위해서는 전파망원경 주경면을 설계된 곡면과 일치하도록 정밀하게 구현하는 것이 핵심 기술”이라며 “이에 필요한 주요 정밀 부품을 순수 국내 기술로 제작하고 설치했으며 이는 천문연과 관련 국내기업 하이게인안테나의 창의적인 도전 결과”라고 말했다.  KVN은 현재 단독 관측과 더불어 한일 VLBI 관측망, 동아시아 VLBI 관측망, 유럽 VLBI 관측망, 국제 밀리미터 VLBI 관측망 등 전 세계 전파망원경들과 국제 공동 관측 및 협력 연구를 수행 중이다. 최근에는 M87 블랙홀 관측과 우리은하 중심 궁수자리 블랙홀 관측에 기여했다. 천문연이 독자적으로 개발한 KVN 다주파수 동시관측 수신시스템은 현재 전 세계 여러 전파망원경에 도입돼 국제 표준으로 자리 잡아가고 있다. 이 시스템은 블랙홀 관측을 위한 거대 국제공동연구 프로젝트인 ‘차세대 사건지평선망원경(EHT) 프로젝트’의 핵심 관측 시스템으로도 채택됐다.  내년부터 KVN 평창 전파망원경은 기존 KVN 망원경 3기와 더불어 EHT 프로젝트에 참가해 초대질량 블랙홀 관측에 직접 참여할 예정이다. EHT는 전 세계에 산재한 전파망원경을 연결해 지구 크기의 가상 망원경을 만들어 블랙홀 영상을 포착하려는 프로젝트다.  내년 상반기 시범 운영을 거쳐 하반기부터 본격적인 관측 운영을 하게 될 KVN 평창 전파망원경은 천체 관측 영상 성능을 2배 이상 높여 우주 초미세구조 연구에 크게 기여할 것으로 기대된다. 김기태 천문연 전파천문본부장은 “평창 전파망원경 건설로 동아시아 및 국제 밀리미터 VLBI 관측망에서 KVN의 위상이 더 높아지고 있다”며 “EHT 관련 국제협력에서 한국 연구팀의 역할이 더 중요해질 것“이라고 말했다.

히어로즈 패밀리 대통령실 초청 행사오찬, 선물 증정, 마술쇼 등 진행 윤석열 대통령은 22일 전몰·순직 군경 유가족인 ‘히어로즈 패밀리’를 용산 대통령실로 초청했다. 대통령실에서 열린 첫 크리스마스 행사로 전몰·순직한 군인·경찰·소방관 등의 배우자와 초등학생 이하 자녀 등 30여명이 함께 했다. 윤 대통령은 오찬을 겸해 열린 행사에서 아이들에게 선물을 나눠주고 마술쇼와 캐럴 메들리 공연 등을 함께 관람했다. 윤 대통령은 “여러분은 혼자가 아니다”라며 “여러분들 아버지, 아빠를 기억하고, 여러분의 가족을 잊지 않는 국가가 늘 있다고 하는 것을 잊지 말아 주길 바란다”고 당부했다. 이날 아이들은 자신의 꿈을 적은 ‘꿈 카드’를 크리스마스 나무에 걸었다. 특히 윤 대통령은 강직성 전신마비를 가진 유이현 군의 꿈 카드를 대신 걸어주며 격려했다고 대통령실은 전했다. 유 군은 어머니 이꽃님씨가 2020년 2월 한강에 투신한 실종자를 수색하다 순직한 남편 유재국 경위의 갑작스러운 소식에 충격을 받고 조산해 강직성 전신마비를 갖고 태어났으며, 지금도 계속 병원에서 치료를 받고 있다. 고 심문규 소방교의 쌍둥이 아들인 심지안 군은 목성을 직접 보고 싶다는 희망에 따라 천체 망원경을 선물 받는 등 대통령실은 이날 아이들에게는 평소 갖고 싶어 했던 선물을 전달했다.

미국 항공우주국(NASA)이 18일(현지시간) 제임스웹우주망원경이 지구에서 가장 멀리 떨어져 있는 천왕성을 찍은 사진을 공개했다. 세밀한 감도로 촬영하면서 관측이 매우 어려웠던 가장 안쪽 고리인 ‘제타’를 포함해 13개 고리를 모두 담았고 27개 위성 중에서는 14개까지 포착했다. 미 NASA 제공·UPI 연합뉴스

체코 프라하 구시가지 광장에 초저녁부터 안개가 들어차기 시작했다. 영화에 나올 것 같은 오묘한 분위기가 연출됐다. 낮에는 한 걸음에 닿을 것 같은 ‘얀 후스’(Jan Hus, 1372~1415)의 동상조차 안개에 가려 잘 보이지 않았다. 짙은 안개를 뚫고 구시청사 쪽으로 사람들이 모여들기 시작했다. 그리고 모두 고개를 들고 벽에 걸려 있는 거대한 시계를 뚫어지게 바라보고 있었다.  갑자기 사람들이 카운트다운을 외치기 시작했다. 12월 31일에서 1월 1일로 넘어가는 자정에 흔히 볼 수 있는 장면이었다. 마지막 ‘제로(0)’ 외침소리와 동시에 시계가 7시를 알리는 종을 울렸고, 위쪽 두 개의 창이 열리고 예수의 12사도 행렬이 시작됐다. 프라하에서 만난 ‘전설의 고향’ 1410년 프라하 구시가지 광장 구시청사 벽에 전 세계에서 세 번째로 ‘천문시계’(Pražský orloj)가 설치됐다. 전 세계에서는 세 번째지만, 지금도 움직이고 있는 천문시계 중에서는 가장 오래된 시계라고 한다. 이 시계는 시계제작자 미쿨라스(Mikulas)와 하누쉬(Hanus) 그리고 수학자 얀 신델(Jan Sindel)의 합작품이다.  이 시계에는 슬픈 전설이 전해지고 있다.  프라하 천문시계의 정교함과 아름다움에 대한 소문이 주변국으로 퍼져 나가자, 천문시계를 갖고 싶은 왕과 영주들의 제작요청이 쇄도하기 시작했다. 프라하 시청은 곤란했다. 천문시계의 인기가 많은 것은 좋은 일이다. 하지만, 다른 나라에도 천문시계가 많아지면 ‘프라하 천문시계’의 희소성은 사라질 것이다.어느 날 새벽, 프라하 시청에서 보낸 사람들이 시계제작자 ‘하누쉬’의 집에 도착했다. 그들은 ‘하누쉬’를 붙잡은 다음 불에 달군 인두로 ‘하누쉬’의 눈을 지졌다. 억울한 일을 당한 ‘하누쉬’는 죽고 싶었다. 하지만 죽기 전 마지막으로 천문시계를 한 번만 만져보고 싶었다. ‘하누쉬’는 시계탑으로 올라갔다. ‘하누쉬’가 천문시계를 만지자 순간 천문시계가 멈추었다. 이후 수많은 시계전문가들이 천문시계를 다시 움직이게 하려고 노력했다. 그러나 천문시계는 움직이지 않았다. 그리고 약 400년이 지난 1860년경 어느 날 갑자기 천문시계가 움직이기 시작했다고 한다. 지금도 전해 내려오는 천문시계에 얽힌 슬픈 이야기다. 그런데 이 전설은 그냥 전해 내려오는 이야기일 뿐 전혀 사실이 아니라고 한다.  꽃보다 남자, 기능보다 퍼포먼스 천문시계는 천동설의 원리에 따라 해와 달의 움직임 그리고 시간을 정교하게 나타낸다. 하지만 오늘날 인류는 양자시계로 시간의 오차를 극복하고, 인공위성을 통해 태양 주위를 도는 지구를 볼 수 있다. 그래서 천문시계가 주는 기능은 더 이상 의미가 없다. 오히려 오전 9시부터 오후 11시까지 매시간 정각 보여주는 12사도 행렬과 같은 이벤트에 더 관심이 있다. 아쉬운 것은 천문시계의 이벤트가 약 20초로 너무 짧다는 것이다. 이벤트가 끝나자 요즘 말로 ‘현타(현실 자각 타임)’가 왔다. 이 짧은 이벤트를 보려고 어렵게 군중 사이를 파고들어 자리잡았나 하는 허탈함마저 느껴졌다. 다행히 최근에는 이벤트 시간이 너무 짧다는 여론을 의식해서 나팔부는 기사를 추가하여 전체 이벤트 시간을 약 60초로 늘렸다고 한다. 아는 만큼 보인다 천문시계는 위 아래 두 개의 시계판으로 구성되어 있다. 위쪽 시계판에는 죽음을 의미하는 ‘해골’, 인생을 낭비하는 ‘악기 연주자’, 허영으로 가득 찬 ‘거울을 들고 있는 청년’, 돈 주머니를 들고 있는 ‘고리대금업자’가 조각되어 있다. 이 조각들은 시계가 만들어질 당시 사람들이 ‘혐오하는’ 인간의 모습을 조각한 것이라고 한다. 아래쪽 시계판 주변에도 칼과 방패를 든 ‘정의의 여신’, 책과 펜을 들고 있는 ‘철학자’, 망원경을 들고 있는 ‘과학자’ 등이 조각되어 있다. 이 조각들은 위쪽 시계판 조각들과는 반대로 당시 사람들이 ‘추구하는’ 인간의 모습을 조각한 것이라고 한다. 천문시계 제작자들은 나쁜 사람들과 좋은 사람들이 뒤섞여 살아가는 인간세상을 그리고 싶었던 것 같다. 그리고 매시간 등장하는 해골로 죽음을 암시하는 동시에, 12사도의 행렬을 통해 죽음을 극복하는 지혜를 전하고 싶었던 것 같다. 종합해보면, 천문시계는 계절과 시간 보다는 그 시대를 살아가는 사람들에게 꼭 필요한 철학을 전달하고자 하는 의미를 담은 것이라는 결론에 이르렀다.  생각이 여기까지 미치자 천문시계가 다르게 보이기 시작했다. 그리고 머리 속에는 유홍준 교수가 인용한, 조선시대 정조 때 문장가 유한준(兪漢雋, 1732~1811)의 글이 떠올랐다. ‘知則爲眞愛 愛則爲眞看 看則畜之而非徒畜也’(지즉위진애 애즉위진간 간즉축지이비도축야)‘알면 사랑하게 되고, 사랑하면 보게 되며, 보게 되면 모으게 된다. 이때 모으는 것은 그냥 모으는 것이 아니다.’

다양한 소품으로 형형색색 장식되는 크리스마스 트리. 아름다운 모습으로 집 거실과 우리 주위를 빛내지만 우주에도 이와 유사한 크리스마스 트리가 있다. 지난 19일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 이른바 '크리스마스 트리 성단'(Christmas Tree Cluster)으로 불리는 NGC 2264의 모습을 공개했다. 지구에서 약 2500광년 떨어진 곳에 위치한 NGC 2264는 원뿔 성운(Cone Nebula)으로 불리며 전체적인 모습이 실제 크리스마스 트리를 연상시킨다. NASA 측은 성단의 모습을 쉽게 파악하기 위해 여러 색상으로 채색된 합성 이미지를 만들어 더욱 트리를 연상케했다.해당 이미지는 찬드라 X선 우주 망원경의 적외선 데이터를 사용해 만든 것으로 파란색과 흰색 빛은 X선을 방출하는 성단 내 어린 별이며, 성운은 솔잎에 해당하는 녹색빛으로 표현됐다. 특히 NASA측은 파란빛과 흰색빛의 위치를 강조하기 위해 깜빡이는 애니메이션 버전을 만들었는데, 마치 크리스마스 트리의 전구가 반짝이는 것처럼 느껴진다. 한편 NGC 2264 성단에는 약 100만 년에서 500만 년 사이의 나이를 가진 어린 별들이 모여있으며 중심에 먼지와 가스로 이루어진 거대한 원뿔 모양의 기둥에서 수많은 별들이 태어나고 자라난다.

은하계에는 태양 같은 별이 무수히 많다. 그리고 별 주변을 공전하는 행성은 그보다 훨씬 많을 것으로 추정된다. 지금까지 발견한 외계 행성의 숫자는 5000개 정도에 불과하지만, 하나의 별이 태양계처럼 여러 개의 행성을 거느린 경우가 많이 확인됐기 때문이다. 현재 관측 기술로 포착이 어려울 뿐이지 지구 같은 외계 행성 역시 수없이 많을 것으로 예상된다. 당연한 이야기지만, 행성이 이렇게 많다면 위성은 그보다 더 많을 것으로 생각할 수 있다. 그러나 외계 위성 혹은 외계 달(exomoon)을 관측하는 일은 현재 기술로 거의 불가능에 가깝다. 별 앞으로 지나는 행성이 별빛을 약간 가리는 정도를 측정해 행성의 존재까지는 증명할 수 있는데, 이보다 훨씬 작은 위성이 행성 주변을 공전하면서 밝기가 복잡하게 변하는 것을 측정하기는 매우 어렵기 때문이다. 하지만 일부 과학자들은 이런 신호를 포착했다고 발표했다. 2018년 허블우주망원경은 외계 행성 케플러 1625b 주변에서 복잡한 밝기 변화를 포착했다. 이를 분석한 과학자들은 매우 큰 크기의 외계 달이 있을 가능성을 주장했다. 이후 케플러 1708b에서도 비슷한 밝기 변화가 관측되어 두 번째 외계 달의 신호로 추정됐다. 그러나 과학은 본래 믿음보다는 의심의 학문이다. 과학자들은 동료 과학자가 이미 연구한 내용이 맞는지 확인하기 위해 반복해서 관측과 실험을 계속한다. 독일 막스플랑크 태양계 연구소와 조넨베르크 천문대는 외계 달의 주장을 검증하기 위해 밝기 변화를 설명할 수 있는 여러 가지 모델을 만들었다. 이 연구 모델은 오픈 소스 형태로 공개되어 다른 과학자들도 쉽게 재현하거나 참조할 수 있도록 했다. 연구 결과 두 외계 행성에서 포착된 복잡한 밝기 변화는 외계 달 없이도 설명이 가능한 것으로 나타났다. 별 자체의 흑점 등에 의한 밝기 변화, 망원경 이미지 센서의 잡음, 기타 자연적인 요인이 마치 외계 외성이 있는 것 같은 밝기 변화를 만들었다는 것이다. (사진 참조) 물론 이것이 외계 달이 없다는 것을 의미하지는 않는다. 대다수 과학자가 별보다 행성이 많고 행성보다 위성이 많다는 데 동의한다. 다만 현재 기술 수준으로는 의심의 여지없는 증거를 확보하기 어렵다는 의미다. 연구팀은 2026년 발사를 목표로 제작에 들어간 차세대 외계 행성 망원경인 플라토(PLATO, PLAnetary Transits and Oscillations of stars)가 본격 가동에 들어가면 외계 달의 진짜 신호를 포착할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 본래 천문학의 발전은 망원경의 발전과 함께 이뤄졌다. 차세대 망원경으로 더 미세한 밝기 변화를 구분할 수 있다면 잡음인지 진짜 신호인지 자신 있게 말할 수 있을 것이다.

오랜 연구에도 불구하고 과학자들은 지금까지 외계 생명체의 존재를 입증하는 데 실패했다. 하지만 그럼에도 많은 연구자들은 외계 생명체가 있을 것으로 보고 있다. 광활한 우주에서 우리가 직접 탐사한 부분은 백사장의 모래 한 알 크기도 안 되는 작은 부분에 불과하기 때문이다. 태양은 은하계에 있는 수천억 개의 별 가운데 하나일 뿐이고 외계 행성은 그보다 더 많다는 점을 생각하면 생명체가 존재하는 행성이 지구 하나뿐이라는 가정이 더 이상해 보인다. 대부분 과학자가 이 의견에 동조하지만, 어떤 장소에 생명체가 있을 가능성이 제일 높은지에 대해서는 논쟁이 지속되고 있다. 최근 미국 애리조나 대학 연구팀은 생명체 존재 가능성이 낮을 것으로 추정됐던 은하계 외곽에도 생명 탄생에 필요한 물질이 부족하지 않다는 연구 결과를 발표했다. 애리조나 대학 루시 지우리스가 이끄는 연구팀은 애리조나 전파 망원경 관측소와 스페인의 IRAM 망원경을 이용해 은하계 중심에서 7만4000광년 떨어진 분자 구름인 WB89-621을 관측했다. 태양 같은 별이나 지구 같은 행성은 이런 분자 구름에서 형성되는데, 일부 과학자들은 은하계 외곽으로 갈수록 물질의 밀도가 낮아지고 인(phosphorus)같은 필수 영양소가 부족해 생명체가 탄생하기 어렵다고 보고 있다. 지구 생명체를 구성하는 6가지 주요 원소인 질소, 탄소, 수소, 산소, 인, 황(nitrogen, carbon, hydrogen, oxygen, phosphorus, sulfur)의 여섯 글자를 모아 NCHOPS라고 부르는데, 이중 인이 가장 희소성 높은 원소다. 인은 인산염 형태로 지질과 결합해 인지질을 형성하는데, 이는 모든 세포에 필수적인 세포막의 주요 재료다. 생명 에너지의 기본 단위인 ATP(아데노신 삼인산)도 이름처럼 인을 3개 지니고 있다. 뼈와 이 역시 인 성분이 부족하면 제대로 만들어지지 않는다. 산소, 탄소, 질소, 수소처럼 많은 원소는 아니지만, 귀한 대접을 받는 이유다. 그런데 원자번호 15번인 인은 태양보다 20배 무거운 별에서 생성되는 원소이기 때문에 가스 밀도가 낮은 은하계 외곽에서는 잘 생성되지 않는다는 게 일반적인 견해였다. 하지만 연구팀은 은하 나선팔에서 조금 떨어진 곳에 있는 WB89-621에서도 인의 존재를 확인하는 데 성공했다. 기존 가설에서 생각했던 것보다 훨씬 먼 은하계 외곽 지역에서 인이 확인된 것이다. 이 연구 결과는 저널 네이처에 발표됐다. 그 이유에 대해서는 확실히 설명하기 어렵지만, 초신성 폭발 때 외곽으로 밀려난 가스에 인이 있거나 혹은 중간 질량 별에서 원자번호 인 원자가 일부 합성될 수 있다는 가설도 존재한다. 어느 쪽이든 은하계 외곽에도 생명의 재료가 존재하는 셈이다. 물론 재료가 존재한다고 해서 반드시 생명체가 존재할 것이라고 말할 수는 없다. 과학자들은 외계 생명체의 확실한 증거를 발견하기 위해 여전히 우주를 관측하고 있다. 아마도 최초로 발견될 외계 생명체는 지구에서 멀지 않은 곳에 있을 가능성이 높다. 언젠가 은하계 먼 곳에서도 생명 현상의 징후를 발견하는 날이 올지도 모른다.