마침내 블랙홀이 인류에게 모습을 드러냈다. 이벤트 호라이즌 망원경(EHT) 프로젝트 국제연구진이 전 세계 전파망원경 8대를 동원해 사상 처음으로 촬영에 성공한 블랙홀 M87의 모습을 10일 공개했다. 지구에서 5500만 광년 떨어진 곳에 있는 이 블랙홀의 가운데 검은 부분은 블랙홀과 블랙홀을 포함하는 그림자이고 고리의 빛나는 부분은 블랙홀의 중력에 의해 휘어진 빛이다. EHT 제공

아인슈타인의 일반상대성이론이 발표된지 104년, 블랙홀의 존재가 예측된지 103년만에 드디어 어둠 속에 숨겨져 있던 블랙홀의 모습이 처음 공개됐다. 이번에 포착된 블랙홀은 지구에서 5500만 광년 떨어져 있는 처녀자리 은하단 중심부에 존재하는 거대은하 M87 중심부에 있는 것이다. 무게는 태양질량의 65억배에 달하는 것으로 알려졌다. ‘이벤트 호라이즌 망원경’(EHT) 프로젝트 연구진은 전 세계 8개의 전파망원경을 하나로 묶은 가상의 전파망원경을 형성해 초대질량 블랙홀 관측에 성공했다고 10일 밝혔다. 아인슈타인의 일반상대성이론으로 예측된 중력파를 2016년 검출하고 3년이 지난 지금 다시 상대성이론을 바탕으로 그 존재가 예견됐던 블랙홀을 실제로 확인하게 된 것이다. 이날 블랙홀 포착 소식은 세계표준시 기준 오후 1시에 벨기에, 덴마크, 칠레, 중국, 일본, 대만, 미국 7원 생중계로 전 세계에 알려졌다. 인류 최초로 블랙홀 모습을 포착한 이번 연구에는 전 세계 200여명의 천문학자가 참여했으며 국내 연구자도 8명이 포함돼 있는 것으로 알려졌다. 이번 연구결과는 천체물리학 분야 국제학술지 ‘천체물리학 저널 레터스’ 10일자 특별판에 6편의 논문으로 실렸다. 블랙홀은 빛조차 빠져나갈 수 없는 강한 중력을 갖고 있어서 블랙홀 외곽부인 이벤트 호라이즌(사건지평선)을 지나는 빛도 휘어지게 만든다. 이 때문에 블랙홀 뒤편에 있는 밝은 천체나 블랙홀 주변의 빛이 왜곡되면서 블랙홀 주위를 휘감아 윤곽인 ‘블랙홀의 그림자’를 드러내게 한다. 연구팀은 관측자료의 보정과 영상화 작업을 통해 블랙홀의 그림자를 발견한 것이다. EHT 프로젝트 총괄단장인 미국 하버드-스미소니언 천체물리센터 쉐퍼드 도에레만 박사는 “시공간의 휘어짐, 초고온 가열 물질, 강한 자기장 등 물리적 요소를 포함시킨 컴퓨터 시뮬레이션과 관측자료들이 놀랄만큼 일치되는 것에 깜짝 놀랐다”며 “불과 한 세기 전까지만해도 불가능하리라 여겼던 일을 이번에 수많은 과학자들의 협력을 통해 이뤄냈다”고 말했다. 한편 이번 관측에 사용된 EHT는 전파망원경 8개를 연결해 1.3㎜파 파장대에서 거대한 지구 규모의 가상의 망원경을 만든 것으로 프랑스 파리 카페에서 미국 뉴욕에 있는 신문의 글자를 읽을 수 있을 정도의 해상도를 갖고 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

하루 4~6차례 한반도 주변을 통과하는 국제우주정거장(ISS)의 환상적인 모습이 포천에서 촬영됐다. 지난 8일 포천아트밸리 천문과학관 김창섭 주무관은 저녁 8시 2분부터 7분까지 5분 간 관측이 가능했던 ISS를 사진에 담아냈다고 알려왔다. 김 주무관에 따르면 이날 포천 상공을 지나는 ISS는 천체망원경에 카메라를 부착해서 포착했다. ISS와 관측자와의 거리는 411㎞였으며 밝기는 -4.1등급에 달해 밤하늘에서 가장 밝게 보이는 시리우스보다 약 7배나 밝게 빛나며 이동했다. ISS는 스스로 빛을 내지 못하기 때문에 태양빛을 반사하는 일몰 후나 일출 전에만 관측이 가능하다. 특히 지평선부근에서는 거리가 약 1500㎞에 달하지만 천정을 지날때는 410㎞정도 된다. 김 주무관은 "사진에서 보듯 ISS가 작은 모습에서 점차 천정을 지나며 최대로 커지고, 다시 지평선으로 이동하면서 작아지는 모습을 확인할 수 있다"면서 "천정부근을 지날 때는 ISS의 태양전지판이 그대로 보이는 모습을 확인할 수 있다"고 설명했다.이와함께 김 주무관은 ISS가 오른쪽(NW) 페르세우스 별자리 부근에서 출현해 마차부자리와 쌍둥이자리 위쪽을 지나 사자자리(SE)까지 날아가는 모습도 카메라에 담는데 성공했다. 사진의 우측 아래에는 초승달이 떠 있는데, 약 4분 간의 장노출로 인해 보름달처럼 보인다. 30초 노출한 연속된 7장을 한 장에 합성한 이 사진은 30초간 노출하고 셔터를 재작동하는 과정에서 빛이 끊어진 모습이다. 크기가 73m x 108m x 29m 에 달하는 ISS는 인류가 만든 최대 크기의 우주 궤도 비행체로서 천정부근을 지날때는 제주도 한라산에서 서울 잠실종합운동장을 보는것에 비유할 수 있다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

우주에는 수많은 별과 은하가 존재한다. 하지만 과학자들은 우리 눈에 보이는 별과 은하, 그리고 눈으로는 직접 볼 수 없는 가스와 먼지를 합쳐도 우주를 구성하는 물질과 에너지의 5% 지나지 않는다는 사실을 밝혀냈다. 68%는 아직 그 존재를 알 수 없는 암흑 에너지이고 28%는 역시 정체가 불분명한 암흑 물질이다. 과학자들은 암흑 에너지와 암흑 물질을 직접 검출하지는 못했지만, 우주의 팽창과 은하단의 모습을 통해 그 존재를 확인했다. 은하와 은하가 모인 집단인 은하단은 눈에 보이는 물질이 지닌 중력만으로는 지금과 같은 형태를 유지할 수 없다. 반대로 우주의 팽창 속도를 생각하면 물질과 암흑 물질의 중력을 훨씬 뛰어넘는 에너지가 존재해야 한다. 과학자들은 그 정체를 밝히기 위해 노력했지만, 아직 명확한 단서를 찾지 못했다. 미국 에너지부 산하의 로렌스 버클리 국립 연구소와 여러 협력 기관들은 이 비밀을 풀기 위해 암흑 에너지 분광기(Dark Energy Spectroscopic Instrument, 이하 DESI)라는 새로운 관측 장치를 개발했다. DESI는 광섬유에 연결된 5,000개의 작은 로봇을 이용해서 수많은 은하와 퀘이사를 동시에 관측할 수 있다. 암흑 에너지를 직접 관측하기는 어렵지만, 암흑 에너지의 영향을 받는 은하와 퀘이사를 수천만 개를 관측해 그 분포와 크기를 가늠할 수 있는 것이다. DESI는 애리조나 고산 지대에 있는 4m 구경 마얄 망원경(Mayall Telescope)에 설치됐으며 올해부터 5년에 걸쳐 3,000만 개 이상의 은하와 퀘이사를 관측할 예정이다. 로렌스 버클리 국립 연구소는 지난 1일 시행한 첫 관측 이미지를 공개했는데,(사진) 이미 잘 알려진 천체에 대한 시험 관측을 통해 장치를 테스트한 후 올해 하반기부터 본격적인 관측에 들어가게 된다. 이렇게 얻은 데이터는 매우 정교한 우주의 3차원 지도를 작성하는 데 사용된다. 이를 통해 우주의 팽창에 관여하는 암흑 에너지와 그와 연관된 과학적 정보를 얻을 수 있다. 암흑 에너지와 암흑 물질 모두 우리의 일상생활과는 전혀 상관없는 존재들이다. 하지만 이들은 현재의 우주를 만든 주역이고 앞으로 우주의 운명 역시 이들에 달려있다. 암흑 물질과 암흑 에너지의 정체를 파악하는 것은 21세기 과학의 가장 큰 도전이다. 최첨단 관측 기술이 적용된 DESI가 이 문제를 푸는 데 중요한 단서를 제공할지 결과가 주목된다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

미 항공우주국(NASA)의 행성 탐사 미션이 우선 순위가 높은 탐사표적의 목록을 얻었다. 천문학자들은 TESS 우주망원경의 제2지구 탐색작업을 돕기 위해 ‘거주 가능 행성 목록’을 작성했다고 8일(현지시간) 우주 전문 사이트 스페이스닷컴이 보도했다. “생명체는 어떤 종류의 천체에도 존재할 수 있지만, 생명체를 지탱할 수 있는 종류는 우리 행성과 같은 천체이므로 지구와 비슷한 행성을 먼저 찾아보는 것이 타당하다”고 TESS 과학 팀원인 리사 캘터네거 코넬대 천문학 교수가 밝혔다. 목록을 작성한 새로운 연구를 이끈 캘터네거 교수는 “이 목록은 TESS에게 중요하다. 데이터를 다루는 누구나 가장 가까운 지구 유사체를 찾을 수 있는 별을 알고 싶어하기 때문”이라고 덧붙였다. 2018년 4월 18일에 발사된 TESS(Transiting Exoplanet Survey Satellite)는 전임자인 케플러 우주망원경의 미션을 물려받아 태양의 이웃에 있는 수십만 개의 별들을 조사하고, 외계행성들이 모항성의 앞을 가로지를 때 일어나는 밝기의 감소를 검색하는 방법으로 외계행성을 찾아낸다. 이를 트랜싯 방법이라 하는데, NASA의 유명한 케플러 우주망원경은 이 기법을 사용해 현재까지 발견된 3750 개의 외계행성 중 약 70%를 발견했다. 미션이 끝나면 케플러보다 훨씬 더 많은 업적을 올릴 수 있을 것으로 기대되고 있는 TESS는 2년간의 주요 임무 중 약 40만 개의 별을 관찰할 것으로 예상된다. 그 별들이 모두 제2 지구를 가지고 있을 가능성이 같지 않은 만큼 이번 새 목록이 필요한 것이다. 캘터네거 교수와 그 동료들은 1822개의 별을 확인했으며, 이들 별은 TESS가 한 번의 트랜싯 방법으로 발견한 것으로, 크기는 지구의 2배 이하, 모항성으로부터의 복사선 조사량은 우리 지구와 비슷한 행성들이다. 이는 곧 행성의 표면 온도가 지구와 비슷하다는 뜻이다. 연구팀은 TESS가 지구 크기의 따뜻한 행성을 발견할 가능성이 높은 408개의 별을 강조했다. “내가 특히 좋아하는 새로운 별 408개가 있는데, 하나만 골라야 할 필요가 없다는 것이 놀랍다. 나는 수백 개의 별을 찾아다닌다”고 캘터네거 교수는 말했다. 이 새로운 별 목록에는 89억 달러가 투입된 제임스웹 우주망원경이 지속적으로 관측할 137개의 별이 포함되어 있다고 연구진은 밝혔다. 2021년 발사 예정인 제임스웹은 산소와 메탄 같은 ‘생체 신호(biosignature)’ 가스를 탐색하는 등, 가까운 외계행성 대기를 분석할 수 있을 것으로 기대된다. 캘터네거 교수는 “TESS가 우리 목록에 있는 수백 개의 별 주변에서 얼마나 많은 거주 가능 외계행성을 발견할지는 알 수 없지만 그럴 가능성은 충분히 있다”면서 “일부 연구에 따르면 우리 카탈로그에 있는 것과 같이 많은 거주 가능 암석 행성의 존재를 시사하고 있으며, 우리는 그러한 세계의 발견을 흥미진진하게 지켜보고 있다”고 덧붙였다. 이 연구는 지난달 ‘아스트로피지컬 저널 레터’(The Astrophysical Journal Letters)에 발표되었다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

빅뱅 이전에도 우주가 존재했을까? 빅뱅 이후 우주는 어떻게 진화했는가? 이 같은 문제를 알기 위해서 연구자들이 시계처럼 작동하는 입자의 영향을 조사할 것을 제안한 새 연구가 발표되었다고 30일(현지시간) 우주전문 사이트 스페이스닷컴이 보도했다. 현재 대세를 이루고 있는 우주론은 우주가 태초의 짧은 순간에 엄청난 속도로 팽창을 했다는 급팽창 이론(inflation theory·인플레이션 우주론)이다. 빅뱅 후 10−36~10−34초라는 매우 짧은 시간에 우주의 크기가 1043배 팽창되었다는 것이다. 이 기간에 공간 자체는 빛의 속도보다 빠르게 팽창했다. 인플레이션 이론은 우주의 구조와 진화에 대한 여러 신비를 푸는 데 도움이 될 수 있다. 예를 들어, 인플레이션은 우주가 모든 방향에서 대체로 같은 모습을 보이는 우주의 평탄성 이유를 잘 설명해준다. 그러나 인플레이션 이론을 비판하는 쪽에서는 우주에 대한 시작 조건이 있을 것으로는 보이지 않는다고 주장하며, 우주의 가장 오래된 빛인 마이크로파 배경복사에 대한 최신 데이터를 설명하기 위해 점점 더 부가적인 모델이 필요하다고 연구 공동저자인 아비 로브 하버드대 천체물리학과장이 밝혔다. “가장 자연스럽고 그럴듯한 인플레이션 모델이 배제되었다”고 주장하는 로브는 “모든 것이 가능하고 어떤 시나리오라도 수용할 수 있는 지극히 유연한 인플레이션 이론은 조금 걱정스럽다. 과학적 이론의 강점은 어떤 결과를 예측하고 다른 이론들을 배제할 수 있는 데에 있다”고 강조한다. 과학자들은 지금까지 인플레이션 이론과 같이 우주의 수수께끼를 설명할 수 있는 전혀 다른 우주론 모델을 개발해왔다. 예컨대, 인플레이션 이론은 우주가 물질과 에너지가 극한으로 밀집된 한 특이점(singularity)에서 출발했다고 가정한다. 이론상으로 특이점은 공간과 시간의 구조를 무한대로 왜곡시키기 때문에 빅뱅 이전에는 아무것도 존재하지 않으며 시간조차도 존재하지 않는다. 그러나 또 다른 우주론 모델은 우주가 원시우주의 붕괴에 뒤따른 ‘빅 바운스'(Big Bounce)에서 태어났다고 제안한다. 이 모델은 인플레이션 이론과 마찬가지로 우주가 왜 지금처럼 되었는가를 설명할 수 있다고 로브는 주장한다. 인플레이션 이론과 다른 우주론의 진위를 결정하기 위해 로브와 그의 동료 연구자들은 한 가지 테스트를 제안했다. “과학은 믿음이 아니라 증명으로 발전하는 것이다. 그래서 우리는 어떤 시나리오가 발생했다는 것을 입증하기 위해 단서를 찾는 작업에 착수했다”고 로브는 밝혔다. 이 테스트의 핵심은 다른 우주론 모델에서 우주가 어떻게 행동하는가를 알아보는 것이라고 밝히는 하버드 대학의 종-지 시안위 공동저자는 “인플레이션은 우주가 기하급수적으로 확장되었다고 보는 반면, 빅 바운스는 원시우주가 축소되고 현재의 우주로 확장되었다고 가정한다. 어떤 모델은 우주가 서서히 팽창했다고 보지만, 그와 반대로 우주가 급격히 팽창했다고 보는 우주론도 있다”고 설명한다. 지금의 우주가 있기 전에 원시우주란 게 존재했다면, 현재의 물리학은 시계추가 앞뒤로 흔들리듯이 일정한 주파수로 진동하는 입자들이 존재했을 것이라는 사실을 말해준다. 이러한 ‘원시 표준시계’의 작동은 극미세계의 물질 밀도에 불균질을 가져와 우주가 팽창한 후 지금과 같은 구조를 갖게 하는 데 씨앗이 되었을 것이다. 하버드 대학의 싱잉 첸 대표저자는 “빅뱅 이전에 어떤 일이 있었는지에 대해 우리가 지금까지 알아낸 모든 정보가 필름 롤에 들어 있다고 상상해보면 표준시계가 어떻게 이러한 프레임을 재생해야 하는지를 알려준다”고 주장한다. 한때 원시우주가 존재했다면, 그 붕괴는 현재의 우주 구조에서 감지할 수 있는 방식으로 원시 표준시계를 작동하게 했을 것이라는 말이다. 시안위 공동저자는 성명서에서 “우주가 수축하는 것을 보여주는 신호 패턴이 발견되면 인플레이션 이론이 완전히 허구임이 입증될 것”이라고 주장한다. 연구자들이 그 같은 증거를 찾기 위해 분석할 수 있는 몇 가지 데이터 세트가 있다. 하나는 슬론 디지털 스카이 서베이(Slan Digital Sky Survey)를 비롯해, 곧 취역하게 될 다크 에너지 서베이(Dark Energy Survey), 광시야 적외선 망원경(WFIRST), 대형 시놉틱 관측 망원경(LSST)들이 전천에 대한 대규모 조사에 나설 것이라고 밝히면서, 과학자들은 또한 우주 마이크로파 배경복사를 볼 수 있을 것이라고 로브는 덧붙였다. “우리는 이미 인플레이션 이론을 배제할 수 있는 관찰 가능한 세부 사항을 확인했다”고 밝히는 로브는 “인플레이션이 발생했을 가능성은 매우 높지만, 인기있는 아이디어가 과연 진실인지 밝힐 수 있는 것은 언제나 멋진 일이다”고 강조한다. 연구진은 피지컬 리뷰 레터에 자세한 연구결과를 게재했으며, 출판 전 서버인 아카이브에 웹 사이트에서 볼 수 있다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　　

지난해 발사된 미국항공우주국(NASA)의 차세대 행성사냥꾼 테스(TESS·Transiting Exoplanet Survey Satellite)가 태양계에는 존재하지 않는 독특한 행성인 뜨거운 토성형 외계행성을 발견해냈다. 141명의 과학자로 구성된 국제연구팀은 TESS가 보내온 초기 데이터를 분석해 ‘TOI 197.01’(TOI는 TESS Object of Interest의 약자)로 명명된 외계행성 후보를 확인하고 다른 망원경을 이용해 그 존재를 입증했다. 해당 외계행성은 태양과 유사한 별의 주변을 공전하는 외계행성으로 공전 주기는 14일에 불과하다. 모항성에서 워낙 가까워 표면 온도가 높기 때문에 뜨거운 토성이라고 부를 수 있다. 과학자들은 케플러 우주망원경을 통해 이런 형태의 가스행성을 여럿 찾아냈지만, 이 행성의 독특한 부분은 크기가 목성급이 아니라 토성급이라는 점이다. 행성의 지름은 지구의 9배 정도로 토성과 비슷하지만, 질량은 토성보다 작은 지구의 60배 정도다.(토성은 95배 정도) 따라서 밀도는 토성보다 더 작아 지구의 13분의 1에 불과하다. 이는 뜨거운 표면 온도와 연관이 있다. 뜨거워진 가스 때문에 행성이 부풀어 올라 본래는 토성과 해왕성 사이 질량을 지닌 가스행성이 토성만큼 커진 것이다. 아마도 우주에는 뜨거운 목성만큼이나 뜨거운 토성형 행성 역시 흔할 것으로 생각된다. 사실 이 행성 자체는 놀랍거나 특이한 발견은 아닐 수도 있다. 하지만 연구팀에 속한 스티브 카왈러 아이오와주립대 교수는 이번 발견이 소방호스에서 나오는 첫 번째 물과 같다고 설명했다. 다시 말해 앞으로 TESS 데이터에서 쏟아질 외계행성 데이터의 첫 결과물 중 하나라는 것이다. TESS가 관측을 시작한지는 1년이 채 지나지 않았고 과학자들은 이제 막 데이터를 받아 분석을 시작했을 뿐이다. 전세대 행성사냥꾼인 케플러보다 훨씬 많은 외계행성이 밝혀지는 것은 단지 시간 문제에 불과하다. TESS가 밝혀낼 외계행성 가운데는 제 2의 지구에 해당되는 외계행성도 적지 않을 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

미국항공우주국(NASA)의 테스(TESS) 우주망원경이 가시적인 성진(별의 지진파) 현상을 보이는 항성의 주위를 공전하는 외계행성을 발견했다고 우주전문사이트 스페이스닷컴이 28일(현지시간) 보도했다. 이 발견이 NASA 과학자들의 관심을 집중시키는 이유는 TESS의 외계행성 탐사능력이 입증됐을 뿐만 아니라 이번에 발견된 외계행성의 성질을 더 정확하게 특징지을 수 있게 해주기 때문이다. 토성을 닮았지만 모항성과 너무 가까워 ‘뜨거운 토성’으로 불리는 이 행성은 TESS에 설치된 첨단 카메라들에 의해 포착됐다. 이에 대해 연구에 공동저자로 참여한 스티브 카발러 미 아이오와주립대 천문학과 교수는 성명을 통해 “이는 TESS에서 나온 첫 번째 자료에 불과하다”며 앞으로 더 놀라운 발견이 있을 것을 시사했다. 지난해 4월 18일 발사된 TESS는 전임자인 케플러 우주망원경의 임무를 물려받아 태양의 이웃에 있는 수십만 개의 별들을 조사하고, 외계행성들이 모항성의 앞을 가로지를 때 일어나는 밝기의 감소를 관측하는 방법으로 외계행성을 찾는다. 이를 트랜싯 법이라 하는데, NASA의 케플러 우주망원경은 이 기법으로 현재까지 발견된 3750개의 외계행성 중 약 70%를 발견했다. 그러나 TESS 임무에 참여한 과학자들은 TESS가 케플러보다 훨씬 더 많은 업적을 올릴 수 있을 것으로 기대한다. 케플러는 1차 임무 중 하늘의 한 작은 한 구역을 작업장으로 제한했지만, TESS는 계획된 2년간의 관측 동안 거의 모든 하늘을 샅샅이 조사할 계획이다. 이 조사는 하늘에 있는 20만 개의 가장 밝은 별에 중점을 둘 것이다. 말하자면 별지기들에게 친숙한 별자리의 거의 모든 별 주위를 뒤져 외계행성을 찾아낸다는 듯이다. 이들은 TESS가 지구 크기를 포함한 외계행성 약 1600개를 새로 발견해낼 것으로 추산하고 있다. TESS는 성진, 곧 별의 지진파를 감지할 수도 있는데, 지구의 지진파처럼 별을 관통하는 이런 현상이 일어날 경우 별의 밝기는 급격한 변화를 보인다. 성진은 모든 별에서 일어나는 현상으로 어느 정도 별을 요동시키지만 항상 발견할 수 있는 것은 아니다. 그러나 성진학자들은 이런 별의 떨림으로 해당 별의 질량과 나이 그리고 크기에 대한 유용한 정보를 얻어낸다. 그런 정보는 별의 궤도를 도는 행성에 관한 세부사항을 파악하는 데 도움이 된다. 이 연구에서 TESS 자료는 모항성 TOI-197의 나이가 약 50억 년이며, 크기는 태양보다 조금 더 크고, 적색거성(별의 후기 생애 단계)으로 변하기 시작한 것을 밝혔다. 이 별 주위를 돌고 있는 TOI-197.01 행성은 토성 크기의 가스 행성이지만, 태양계의 토성과는 달리 모항성에 너무 가까이 접근해 있어서 공전주기가 14일에 불과하다. 이 행성은 토성 크기의 외계행성으로는 아마 가장 정확하게 연구된 대상일 거라고 한 연구원은 밝혔다. TOI-197.01은 모항성에 너무 가까이 돌고 있으므로 불행하게도 적색거성으로 뜨거워지는 모항성에 의해 바짝 구워질 운명에 처해 있다. 천문학자들은 별이 팽창함에 따라 근접한 행성은 그 열기로 인해 크게 부풀어오를 수 있으며, TOI-197.01의 경우 케플러가 발견한 적색거성에 딸린 저밀도의 거대 가스 행성들처럼 팽대할 것으로 예측한다. 한편 이번 연구 논문은 출판 전 논문저장소 아카이브(arXiv)에 수록됐으며, 저명한 천문학 분야 학술지 ‘천문학 저널’(AJ·The Astronomical Journal) 최신호에 실릴 예정이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

500개가 넘도록 계속 발견되는 위성들 지구는 위성을 달 하나 갖고 있지만, 태양계 8개 행성들이 갖고 있는 위성의 수는 모두 얼마나 될까? 놀라지 마시라. 미 항공우주국(NASA)과 국제천문연맹(IAU)에 따르면 2018년 9월 현재 태양계 행성 주변을 맴도는 위성은 185개에 이른다. 태양계 행성 중 위성 갑부는 단연 목성이다. 무려 79개를 자랑한다. 그 다음은 토성인데, 만만치 않게 위성 수가 62개나 된다. 이 두 행성이 차지하고 있는 위성이 전체의 약 80%에 달하고, 역시 같은 가스 행성인 천왕성이 27개, 해왕성이 14개를 차지하고, 암석으로 된 지구형 행성인 화성은 2개, 지구 1개, 금성과 수성은 하나도 없다. 위성의 차원에서 본다면 태양계는 부의 편중이 엄청나다는 사실을 알 수 있다. 그렇다면 어째서 이처럼 심한 편중 현상이 나타나게 된 걸까? 이유를 캐보기 전에 일단 위성이란 어떤 존재인가부터 살펴보자. 위성은 어떤 천체와 중력으로 묶여 그 둘레를 공전하는 천체를 일컫는다. 이를 자연위성이라 하고, 사람이 만들어 궤도에 올린 것을 인공위성이라 한다. 행성만이 위성을 갖는 게 아니라, 명왕성 같은 왜행성도 위성을 가질 수 있으며, 소행성 중에도 위성을 갖고 있는 것이 있다.왜행성 중 세레스는 위성이 없지만, 명왕성은 카론을 비롯해 5개의 위성을 갖고 있으며, 에리스는 1개, 하우메아는 2개, 마케마케는 1개의 위성을 가지고 있는 것으로 알려졌다. 이들 왜행성, 소행성들이 갖고 있는 위성 수만도 현재 334개에 이른다. 그러니까 현재까지 밝혀진 태양계의 위성 수는 모두 500개가 넘는다는 얘기다. 최근 관측기술이 발달하면서 감자처럼 찌그러진 위성이나 수세미처럼 구멍이 숭숭 뚫린 위성, 물얼음이 덮힌 위성 등, 지구의 달과는 다른 다양한 위성들이 무더기로 발견되고 있어, 앞으로 어떤 위성들이 얼마나 더 많이 발견될지는 아무도 모른다. 이들 위성은 그동안 행성에 딸린 ‘서자’ 취급을 받다가 현재는 생명체 서식과 태양계 형성의 비밀을 지니고 있을 가능성이 높아짐에 따라 위성이 천체 연구의 새로운 주인공으로 떠오르고 있다. 지구형 행성에 위성이 드문 이유 지구의 밤하늘에는 달이 하나밖에 없지만, 79개의 위성을 자랑하는 목성의 밤하늘에는 수십 개의 달들이 떠 있는 장관을 이룰 것이다. 물론 토성의 상황도 비슷하지만, 고리까지 두르고 있는 토성의 밤하늘은 더욱 환상적일 게 틀림없다. 행성에 이렇게 위성이 많은 이유는 행성이 외부에서 작은 천체를 ‘입양’한 경우가 많기 때문이다. 위성이 태어나는 방법은 크게 두 가지로, 행성이 탄생할 때 남은 찌꺼기가 뭉쳐서 위성이 되거나, 주위를 지나가는 작은 천체를 중력으로 끌어들여 자신의 위성으로 삼는 방법이다. 후자의 경우에는 대개 작은 소행성들이 대상이 되므로 대부분이 작고 찌그러진 감자 모양을 하고 있으며, 모행성과는 전혀 다른 기울기로 공전한다. 따라서 이런 행성에 사는 사람이라면 달이 북쪽에서 떠서 남쪽으로 지는 광경을 볼 수도 있다. 과학자들은 이런 위성을 ‘불규칙 위성’이라고 부른다. 현재 전체 위성 중 60%가 넘는 113개가 불규칙위성으로 분류돼 있다. 대부분의 위성은 지구의 달처럼 중력으로 잠겨 있는 상태로 늘 같은 면을 모행성으로 향하고 있다. 그러나 토성 주위를 불규칙하게 도는 히페리온이나, 행성의 가장 바깥 궤도를 도는 토성의 포에베 등은 예외에 속한다. 그러면 암석형 행성에는 왜 위성이 귀한 것일까? 이유는 태양에 너무 가깝기 때문이다. 위성이 행성에서 너무 멀어지면 궤도가 불안정해져 압도적인 태양의 중력에 붙잡혀버린다. 반대로 행성에 너무 접근하면, 중력의 조석효과에 의해 파괴되어 버린다. 수성과 금성 각각의 주기에서 위성이 수십억 년이나 안정되기 있을 영역은 너무나도 좁기 때문에 행성에 붙잡히는 천체도 없으며, 위성이 형성되기도 어려웠을 것이다. 위성 크기로 서열을 매긴다면태양계 위성 중에서 가장 덩치가 큰 것은 어떤 위성이며 얼마나 클까? 목성의 위성 가니메데가 위성의 왕초다. 지름이 5,262km로, 행성인 수성보다도 8%나 크며, 지구의 달보다는 1.5배 가량이나 크다. 가니메데는 1610년 갈릴레오 갈릴레이가 자작 망원경으로 발견한 목성 4대 위성 중 하나로, 나머지 셋인 칼리스토, 이오, 유로파 등과 함께 갈릴레이 위성으로 불린다. 이 4대 위성은 태양계의 거대 위성군으로, 다 위성 덩치 랭킹 10위 안에 드는 위성들이다. 서열을 매기자면 다음과 같다. 1. 가니메데 5,262km 2. 타이탄(토성) 5,151km, 3. 칼리스토 4,821km, 4. 이오 3,122km 5. 달 3,476km, 6. 유로파 3,122km, 7. 트리톤(해왕성) 2,706km 8. 티타니아(천왕성) 1,580km 9. 레아(토성) 1,527km 10. 오베론(천왕성) 1,423km 이 10대 위성 중 우리의 관심을 가장 끄는 존재는 말할 것도 없이 지구의 달이다. 비록 덩치 순위로는 5위에 지나지 않지만, 모행성 대비 크기 비율은 무려 27%에 달한다. 모행성 대비 2위는 트리톤인데, 그래봐야 5.5%에 지나지 않는다. 이런 이유로 달은 위성이라기보다 동반 행성으로 봐야 한다는 주장까지 있다. 이 달이 지구 자전축을 23.5도로 안정적으로 잡아줌으로써 사계절이 생기고 지구상에 생명이 서식하게 된 것이다. 이 위성에 인류는 50년 전 첫 발을 내딛었으며, 현재는 중국의 탐사 로버가 최초로 그 뒷면을 탐사하고 있는 중이다. 참고로, 지구의 (적도)지름은 12,756km로, 육지는 표면적의 3분의 1을 차지한다. 그러므로 지름이 지구의 약 반인 가니메데의 표면적만 하더라도 지구의 육지면적과 맞먹는 넓이임을 알 수 있다. 우주생물학자들이 가장 가고 싶어하는 위성들현재 과학자들에게 가장 뜨거운 관심을 받고 있는 위성은 토성의 엔셀라두스이다. 토성 탐사선 카시니는 2005년부터 여러번 엔셀라두스를 접근 통과하면서 표면의 세부적인 부분까지 탐사하던 중, 엔셀라두스 남극 지방에서 얼음에 뒤덮인 지표를 뚫고 솟아오르는 물기둥들이 발견했다. 간헐천에서 뿜어져나오는 100개가 넘는 얼음기둥 중에는 높이가 무려 300km에 달하는 것도 있다. 이것은 지하에 거대한 바다가 있음을 뜻하는 증거였다. 카시니가 이 위성 가까이 돌면서 확보한 중력측정 결과에 따르며, 엔셀라두스 남극에 있는 바다는 얼음 표층으로부터 30∼40km 아래에 있으며, 바다의 깊이는 약 10km로, 수량은 지구 바당의 2배로 추정되었다. 이 같은 얼음 행성이 과학자들의 관심을 끄는 것은 태양계 내 생명의 존재를 발견할 확률이 아주 높기 때문이다. 이러한 얼음 행성들은 거의 그 내부에 바다를 가지고 있을 것으로 추정되며, 토성과의 강한 중력 상호작용으로 인해 바다는 액체 상태에서 미생물들을 포함하고 있을 것으로 보여지고 있다. 이런 이유로 엔셀라두스는 우주 생물학자들의 버킷 리스트 1번에 올랐다. 목성의 위성 유로파에서도 물기둥이 발견되었다. 허블 우주망원경(HST)으로 촬영한 유로파의 자외선 방출 패턴을 분석한 결과, 이 위성의 남반구 지역에서 거대한 물기둥 2개가 각각 200㎞ 높이로 치솟는 현상이 발생하는 것을 포착했다. 이런 물기둥 분출 현상은 특정한 장소에서 일어났으며, 일단 발생하면 7시간 이상 지속되는 것으로 관측됐다. 이 현상은 유로파가 목성에서 멀리 떨어져 있을 때 생겼으며, 목성에 가까이 다가갔을 때는 발생하지 않았다. 이런 점으로 미뤄볼 때 과학자들은 유로파와 목성 사이의 거리에 따라 유로파의 표면에 덮인 얼음이 갈라지면서 일어나는 현상으로 보고 있다. 이는 지구와 달이 서로에게 힘을 미쳐 ‘밀물-썰물’이라는 현상이 생기듯이, 목성과 힘을 주고받는 유로파 표면의 특정 지역에서 얼음에 틈이 생겨 그 바로 밑 ‘바다’에 있는 물이 뿜어져나온다는 해석이다. 유로파는 표면이 얼음으로 덮여 있고 그 아래에 액체 상태 물로 이뤄진 ‘바다’가 있어 태양계에서 생명체가 존재할 개연성이 가장 큰 곳 중 하나로 꼽힌다. 액화 메탄 바다를 가지고 있는 토성의 위성 타이탄도 우주생물학자들이 주시하고 있는 천체 중 하나다. 초기 지구와 비슷한 환경을 가진 타이탄은 지금까지 탐사한 천체 중 여러 면에서 지구와 가장 닮은 천체로, 생명이 서식하고 있을 가능성이 아주 높은 곳으로 간주되고 있다.타이탄은 지름 약 5,150km로, 목성의 위성 가니메데보다는 작지만 수성보다 크며, 질량도 달의 약 2배나 된다. 또 표면온도가 낮기 때문에 태양계 행성의 위성 중 유일하게 대기를 갖고 있다. 대기의 주성분은 질소이며, 메탄이 액화한 바다를 이루고 있는 것이 카시니 탐사선에 의해 촬영된 바 있다. 타이탄은 어쩌면 미생물을 갖고 있을지 모르며, 적어도 생물 발생 이전의 화학적 상태에 있을 것이라는 점은 분명한 것으로 보인다. 타이탄의 하늘은 메탄과 에탄으로 된 구름으로 뒤덮여 있으며, 또한 대기에는 시안화 아세틸렌과 시안산, 프로판 등 갖가지 유기분자도 발견되었다. 따라서 인간이 숨쉴 수 있는 공기 레시피는 결코 아니다. 중력은 지구의 14% 정도이며, 두터운 구름층으로 인해 방사선은 화성보다 오히려 적다. 또한 다양한 자원을 가지고 있어 에너지를 생산하기는 좋은 환경으로, 이런 여러 가지 이점들 때문에 타이탄은 인류의 미래 식민지로 서서히 부상하고 있는 중이다. ​화성의 꼬마 위성 포보스와 데이모스의 미래도 관심의 표적이 되고 있다. 포보스는 태양계 위성들 중 모행성에 가장 가까이 붙어 있으며, 1년에 1cm 꼴로 계속 접근하고 있다. 이 상태라면 5000만 년 뒤에는 화성과 충돌하거나 조석력으로 산산이 부서질 것으로 예상된다. 인류가 이때까지 지구 행성에서 살아 있다면 포보스의 파편을 고리처럼 두른 이색적인 붉은 행성의 모습을 볼 수 있을지도 모른다. 앞으로 관측-탐사 기술이 발전함에 따라 위성들이 가진 놀라운 비밀들이 점차 밝혀질 것으로 보여, 위성에 관한 인류의 관심은 더욱 높아갈 것으로 보인다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

미 항공우주국(NSAS)의 오시리스-렉스(OSIRIS-REx) 탐사선은 소행성 베누(101955 Bennu)에서 여러 가지 새로운 사실을 밝혀냈다. 이 가운데 지상 관측으로는 밝히지 못했던 의외의 사실이 자전 속도가 빨라진다는 것이다. 애리조나 대학의 마이크 놀란 교수가 이끄는 연구팀은 오시리스-렉스 관측 데이터를 분석해 베누의 자전 속도가 100년마다 1초씩 빨라지고 있다는 사실을 발견했다. 다른 말로 하면 하루가 100년마다 1초씩 빨라지고 있다. 이는 대단한 차이가 아닌 것처럼 들리지만, 이 효과는 수억 년 이상 누적된다. 따라서 현재 자전 주기는 4.3시간이지만, 과거에는 이보다 훨씬 길었던 것으로 추정된다. 흥미로운 부분은 자전 주기가 짧아지는 이유다. 에너지 보존 법칙을 생각하면 별도의 힘이 가해지지 않는 이상 자전 속도가 그냥 빨라질 순 없다. 베누는 작은 소행성이지만, 그래도 지름 500m 정도 되는 천체로 질량도 최소 6000만t에 달해 자전 속도를 빠르게 하려면 상당한 에너지가 필요하다. 이 힘의 근원은 태양 에너지이다. 소행성 역시 태양 주위를 공전하는 한 낮과 밤이 존재한다. 대기와 물이 없는 작은 소행성은 낮인 부분은 금방 뜨거워지고 반대로 밤인 부분은 금방 차가워진다. 이로 인해 소행성에서 나오는 복사 에너지도 낮과 밤에 상당한 차이가 있다. 소행성에서 방출하는 에너지의 차이는 YORP 효과(Yarkovsky-O‘Keefe-Radzievskii-Paddack effect) 혹은 야르콥스키 효과라는 힘을 만든다. 물론 이 힘은 강하지 않지만, 소행성을 한쪽 방향으로 계속 밀어 궤도를 바꿀 수 있다. 지구 같은 큰 행성은 영향이 미미하지만, 질량이 작은 소행성에 미치는 영향은 작지 않다.놀란 교수 연구팀은 과거에도 아레시보 전파 망원경을 이용해서 베누의 YORP 효과를 관측했다. 1999년부터 2011년까지 궤도를 측정한 결과 베누의 궤도가 160km 정도 예측과 다르다는 점이 확인되었는데, 이는 YORP 효과로 설명된다. 이번에 오시리스-렉스의 근접 관측을 통해 연구팀은 YORP 효과로 자전 속도가 빨라진다는 점을 추가로 확인한 것이다. 이는 소행성이 구형이 아니라 다소 울퉁불퉁하고 비대칭인 표면을 지니고 있기 때문에 한쪽 방향으로 힘을 많이 받는 것과 연관이 있다. 지구와 가까운 소행성의 공전 궤도는 이 소행성이 지구에 충돌할 가능성을 예측하는데 중요하기 때문에 YOPR 효과에 대한 연구가 중요하다. 따라서 오시리스-렉스 탐사 데이터는 단순히 과학적 지식을 얻는 데 그치지 않고 만에 하나 있을지도 모르는 소행성 충돌 위험을 예측하는 데 크게 기여할 것으로 예상된다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

중생대 백악기 말 지구를 지배하던 공룡들은 단 한 번의 소행성 충돌로 순식간에 사라져버렸다. 이 때문에 SF영화 ‘아마겟돈’이나 ‘딥 임팩트’에서도 소행성 충돌로 인한 인류의 공포를 그리고 있다. 실제로 미국과 러시아 과학자들은 지구와 충돌 가능성이 큰 소행성을 파괴하는 방법을 연구하고 있다. 이런 가운데 일본과 미국 과학자들이 탐사선을 띄워 관찰한 소행성의 기원과 형태, 성분 등을 정밀 조사한 논문이 20일 한꺼번에 쏟아져 나와 주목받고 있다. 미국항공우주국(NASA)은 2016년 발사한 소행성 탐사선 ‘오리시스-렉스’가 관측한 소행성 ‘베누’를 관찰한 연구결과를 ‘네이처’와 ‘네이처 천문학’ ‘네이처 지구과학’ ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 7편의 논문을 발표했다. 일본우주항공연구개발기구(JAXA)도 2014년에 자신들이 발사한 소행성 탐사선 ‘하야부사2’가 지난 2월 22일 지구에서 약 3억㎞ 떨어진 소행성 ‘류구’에 착륙해 관측한 결과를 세계적인 과학저널 ‘사이언스’에 3편의 논문으로 발표했다. 이처럼 비슷한 주제의 연구에 대해 한꺼번에 10편의 논문이 같은 날 발표된 것은 이례적인 일로 소행성에 관한 연구자들의 관심을 반영한 것이라고 할 수 있을 것이다. 특히 하야부사 연구에는 서울대 자연대 물리천문학부(천문학 전공) 마사테루 이시구로 교수도 저자로 참여했다.이번에 관측한 류구는 폭이 900m, 베누는 폭이 500m 정도 되는 소행성이다. 과학자들이 이들 소행성에 관심을 갖는 것은 소행성 물질을 채취해 태양계와 생명체 탄생의 비밀을 풀기 위해서이고 또 하나는 지구와의 충돌 가능성 여부를 파악하기 위한 것이다. 우선 일본 연구진이 류구의 질량과 모양, 밀도를 관찰한 결과 소행성 류구는 다공성 물질들로 구성된 잡석 무더기들이 모여 만들어진 것으로 추정되고 있다. 소행성의 밀도 자체가 무척 낮기 때문에 이는 다공성 암석들이 느슨하게 모여있는 잡석들로 이뤄져 있다고 봐야 한다는 것이다. 또 가운데 불룩하게 솟아오른 것은 류구가 생성 당시 빠르게 회전했기 때문으로 결론 지었다.연구팀은 하야부사2호에 실린 근적외선 분광계를 이용해 표면 구성성분을 조사한 결과 소행성의 어두운 표면에 물이 있는 광물들이 산재해 있다는 것을 확인했다. 그렇지만 류구를 구성하고 있는 물질들이 열이나 충격에 의해 변성된 탄소질 콘크라이트 운석과 유사한 만큼 물의 존재 가능성은 있지만 물이 많았을 것으로 보기는 어렵다는 것이다. 이 때문에 류구가 떨어져 나온 모체 행성에도 물은 적을 것으로 연구진은 예상했다. 나사측이 관측한 소행성 베누의 경우 역시 예상보다 큰 바위들이 불규칙하게 결합돼 있는 형태를 보이고 있는 것으로 분석됐다. 류구와 마찬가지로 잡석 덩어리들이 모여있는 형태라고 설명된다. 표면을 구성하고 있는 바위는 크기가 1m 이상 되는 것은 물론 10m가 넘는 것도 200여개 발견됐고 높이 30m, 길이 58m에 이르는 거대바위도 관찰됐다. 베누의 표면은 이전에 관측했던 것과 마찬가지로 수분과 휘발성 물질이 풍부한 것으로 조사됐다. 또 지금까지 추정된 것보다 훨씬 오래 전인 1억~10억 년 전에 소행성대(帶)에서 형성됐고 떨어져 나오는 과정에서 다른 소행성들의 잔해와 뭉쳐져 회전하는 과정을 거쳐 만들어 진 것으로 보인다.오리시스-렉스 프로젝트 수석과학자인 미국 애리조나대 달·행성 연구소 단테 로레타 교수는 “오시리스-렉스를 베누 표면으로 내려보내기 전에 표본을 채취할 후보 지역의 안전성을 철저한 평가가 필요한 상황이 됐다”라며 “우리 예측과 달리 잡석 덩어리들이 불균일하게 배치돼 있는 것으로 분석된 만큼 오리시스-렉스가 안전하게 표본채취를 할 수 있도록 최선을 다할 것”이라고 말했다. 류구 분석에 참여한 마사테루 이시구로 서울대 교수는 “류구와 같은 소행성은 생명의 근원이 되는 물이나 유기물 함량이 높은 것으로 알려져 있지만 지구상 물질에 의해 오염됐을 가능성도 높다”라며 “탐사를 통해 생명체의 기원이 된 물과 유기물의 특징을 밝히고 지구상에 있는 것들과 비교함으로써 우주생성의 비밀을 풀어낼 수 있을 것”이라고 설명했다. 한편 19일 한국천문연구원도 2017년 12월 중순 40년만에 지구에 가장 근접했던 소행성 ‘파에톤’의 표면과 3차원(3D) 형상 분석결과를 발표했다. 연구팀은 천문연 산하 부현산천문대 1.8m, 소백산천문대 0.6m, 레몬산천문대 1m, 충북대천문대 0.6m, 우주물체 전자광학 감시네트워크 0.5m 망원경과 우주베키스탄, 카자흐스탄 천문대까지 동원해 자료를 분석했다. 그 결과 파에톤 표면은 화학적으로 균질하고 3.604시간에 한 번 시계방향으로 자전한다는 사실을 밝혀냈다. 파에톤 역시 류구처럼 적도지역이 불룩하게 튀어나온 다이아몬드와 유사한 모양을 갖는 것으로 조사됐다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

칠흙같은 밤하늘에 수많은 보석을 뿌려놓으면 이같은 모습일까? 지난 11일(현지시간) 유럽우주국(ESA)은 수많은 '보석'들로 빽빽한 별들의 도시 '메시에 28'(Messier 28)의 사진을 홈페이지에 공개했다. 허블우주망원경의 광시야 카메라 3(WFC3)과 탐사용 고성능 카메라(ACS)에 의해 촬영된 이미지를 합성한 이 사진은 우주에 대한 아름다움을 넘어 경외감마저 자아낸다. 지구에서 약 1만 8000년 광년 떨어진 궁수자리에 위치한 메시에 28(혹은 NGC 6626)은 이름에서처럼 지난 1764년 프랑스의 천문학자 샤를 메시에가 발견해 자신의 천체목록에 넣었다. 흥미로운 점은 당시 메시에는 메시에 28를 별이 없는 성운(星雲·가스와 먼지 등으로 이루어진 대규모의 성간물질)으로 판단한 것. 그러나 메시에 28은 사진에서처럼 보석같은 별들로 가득하다. 특히 메시에 28은 별들이 마치 공처럼 둥글게 모여있어 구상성단(球狀星團·globular cluster)으로 분류되며 적어도 5만 개 이상의 별들이 존재할 것으로 추측된다. 　　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

두 개의 먼지 고리가 발견됨으로써 태양계 내행성계에 대한 우리의 인식이 큰 변화를 맞을 것 같다고 12일(현지시간) 우주전문 사이트 스페이스닷컴이 보도했다. 최근 연구에 따르면, 수성은 그 궤도상을 떠도는 거대한 먼지 고리와 궤도를 공유하는 것으로 드러났으며, 또 다른 연구는 아직 발견되지 않은 소행성 무리는 금성 근처에서 헤일로(halo)와 비슷한 현상을 일으킬 가능성이 있다는 결론을 내렸다. 금성 논문의 공동저자인 마크 쿠크너와 NASA 고다드 우주비행센터의 천체물리학자들은 성명서에서 “매일 태양계 내에서 새로운 것을 발견하게 되는 것은 아니다”라고 말하면서 “이것이 바로 우리 이웃들의 모습”이라고 밝혔다. 지구와 금성은 둘 다 그 궤도상에 먼지들을 모아서 고리를 형성하고 있다. 행성이 강력한 중력이 우주 먼지들을 끌어당겨 같이 궤도를 돌고 있는 것이다. 그러나 이제껏 수성의 궤도에는 그러한 현상이 없는 것으로 여겨져왔다. “지구나 금성과는 달리 수성은 너무나 덩치가 작을 뿐 아니라 태양에 근접해 있기 때문에 그러한 먼지 고리를 찾아내기란 아주 어려운 일이었기 때문”이라고 연구자들은 밝혔다. 게다가 태양으로부터 불어오는 태양풍과 자기력이 수성 궤도에 떠도는 먼지들을 날려버렸을 거라고 예측되었던 것도 그 이유 중의 하나다. 그러나 이 같은 예측은 이번 연구로 깨어지게 되었다. 연구진은 2006년 태양 궤도에 진입하여 태양 측면과 후면을 관측하는 NASA의 STEREO(Solar and Terrestrial Relations Observatory) 쌍둥이 탐사위성 중 하나가 포착한 이미지를 분석했다. 연구자들은 NASA가 최근에 발사한 파커 태양 탐사선을 비롯해 STEREO 등에서 수집한 데이터를 이용해 극히 포착하기 어려운 먼지 모델을 생성해내는 데 성공했다. STEREO 이미지에 이 모델을 적용했을 때 먼지 고리의 존재가 드러났는데, 먼지는 예상보다 훨씬 많은 양이었다. 연구팀은 먼지 고리가 약 1500만km 정도의 크기라는 계산서를 뽑아냈다. 연구결과는 지난 11월 천체물리학 저널에 발표되었다. 금성 궤도를 공유하는 헤일로는 수성 궤도의 먼지 고리보다 약간 규모가 크다. 금성의 헤일로는 1000만km 크기이지만, 바닥에서 꼭대기까지는 무려 2600만km 정도로 뻗어 있다. 그러나 이 먼지 고리는 극단적으로 확산되어 있어 밀도가 아주 낮다. 예컨대, 금성 궤도를 도는 헤일로는 주변 우주공간보다 겨우 10% 밀도가 더 높을 뿐이라고 NASA 관계자는 밝혔다. 만약 당신이 그 고리 먼지를 모두 한 덩어리로 뭉친다면 겨우 3.2km 지름의 소행성이 될 것이다. 두 번째 논문에서 쿠크너와 동료 고다드 천체물리학자인 페트르 포코르니는 금성의 궤도 먼지가 어디에서 왔는지 알아냈다. 과학자들은 잠재적인 먼지의 원천이라고 예상되는 화성과 목성 사이의 주요 소행성대(지구 공전 궤도 먼지 고리의 주요 원천), 오르트 구름 혜성, 목성 가족 혜성 등을 검토했다. 그러나 그 어떤 것도 이들 먼지고리와의 직접적인 연결 관계가 발견되지 않았다. 연구진은 다른 용의자를 찾아나선 끝에 시뮬레이션으로 금성 궤도를 타고 태양 주위를 돌고 있는 미지의 소행성 집단을 발견한 데 이어, 45억 년 태양계 역사를 통해 1만 개의 가상 금성 궤도 소행성을 추적하는 또 다른 모델을 만들었다. 시뮬레이션에서 약 800개의 우주 암석이 오늘날까지 생존해 금성 궤도에 실제로 존재할 수 있음을 보여주었다. 이 작은 소행성 무리가 여태 발견되지 않고 있다는 사실은 그리 놀라운 일은 아니다. 무엇보다 이제껏 아무도 그러한 바위를 실제로 발견한 사람이 없었다. 게다가 지구 궤도에 있는 소행성을 발견하기란 정말 어려운 일이다. 눈부신 태양빛 속에서 먼지 한 톨 같은 우주 암석은 쉽게 묻혀버리고 말기 때문이다. 그래도 금성 근처의 소행성 무리가 존재한다면 “우리는 그것을 발견할 수 있어야 한다”고 포코르니는 힘주어 말하면서 “NASA의 허블 우주 망원경은 그 일을 할 수 있을 것”이라고 덧붙였다. 포코르니와 쿠크너는 3월 12일(현지시간) ‘천체물리학 저널 레터’에 온라인으로 연구결과를 발표했다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

수백, 수천 개의 은하들이 서로의 중력으로 묶여 구성되어 있는 은하단은 우주에 존재하는 가장 거대한 구조물이라 할 수 있다. 그들은 어떤 음향을 쉼없이 우주로 방출하고 있는데, 마치 유령의 노래처럼 들리는 기묘한 가락을 가지고 있는 것이 포착되었다.　​ 미 항공우주국(NASA)의 허블 우주망원경이 수천 개의 나선은하와 타원형 은하들로 이루어진 놀라운 거대 은하단의 이미지를 잡았을 뿐만 아니라, 이 은하단이 방출하는 유령 같은 노래를 포착했다고 우주전문사이트 스페이스닷컴이 6일(현지시간) 보도했다. NASA의 발표에 따르면, 과학-예술 홍보 프로그램인 시스템 사운드(System Sounds)의 연구원들이 허블 데이터를 음향으로 변환시켜본 결과, 은하단이 생성한 기괴하면서도 다양한 가락의 톤을 보여주었다. 시스템 사운드의 연구원들은 “작은 은하와 그 전면의 별들은 짧은 음을 만들어내는 반면, 길쭉한 나선형 은하는 음정을 변경할 수 있는 더 긴 음을 만들어낸다”고 밝혔다. 문제의 은하단은 'RXC J0142.9 + 4438'로 알려져 있으며, 중력에 의해 묶여진 수천 개의 은하를 포함하고 있는 거대 은하단이며, 각 은하는 수많은 별들을 가지고 있다. 위 사진에서 전경에 밝게 빛나는 별들이 바로 그중 일부이다. 가장 큰 은하 그룹은 이미지의 중심 부근에 있으며, 중간 주파수 범위의 사운드를 생성하고 있다. 비디오 중간 부분에서 들리는 소리가 바로 그것이다. 반대로, 이미지의 하단 근처에 있는 은하들은 낮은 음을 생성하고, 상단 근처의 은하들은 높은 음을 만들어내고 있다. 위의 이미지는 2018년 8월 13일 허블 망원경의 첨단 탐사용 카메라와 광시야 카메라 3으로 촬영한 것이다. 은하단과 같은 거대 질량의 천체를 망원경으로 관측할 경우, 관측 대상이 이른바 중력 렌즈 역할을 하게 되는데, 이럴 때 그 관측 대상 너머에 있는 먼 천체들이 더욱 확대되어 보이게 된다. 위의 허블 이미지는 RELICS(중력렌즈 은하단 관측을 통화 재이온화 연구·Reionization Lensing Cluster Survey)라는 관측 프로그램의 일부로 잡은 것이다. 프로그램을 통해 확인된 은하들은 2021년 3월에 취역할 것으로 예상되는 제임스 웹 우주 망원경에 의해 더 자세히 연구될 예정이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

요즘 같이 미세먼지 가득한 하늘에서는 엄두도 낼 수 없지만 맑은 밤하늘 반짝거리는 별들을 보면서 사람들은 ‘우주는 얼마나 넓을까’ ‘우주의 무게는 얼마나 될까’라는 상상을 해보곤 한다. 사람의 체중을 재듯 정확하게 우주와 은하계의 무게를 잴 수는 없지만 천문학자들이 은하질량의 가장 근사치를 최근 발표해 주목받고 있다. 미국 항공우주국(NASA) 고다드 우주비행센터, 우주망원경과학연구소, 천문학연구대학협회, 유럽우주국(ESA) 공동연구팀이 NASA 허블우주망원경과 ESA 가이아위성을 활용해 은하질량을 예측하는데 성공하고 천문학 분야 국제학술지 ‘천체물리학’에 곧 발표될 예정이라고 8일 밝혔다. 이들 연구에 따르면 은하의 무게는 약 1조 5000억 태양질량으로 조사됐다. 태양질량은 천문학에서 항성(별)이나 은하 질량을 표시하는 단위로 태양 1개 질량과 동일하며 지구 33만 2950개의 질량과 동일하다. 지난 수십 년 동안 많은 학자들은 은하의 무게가 태양계 질량의 5000억~3조 사이가 될 것이라고 다양한 측정치를 내놨다. 연구팀은 허블망원경과 가이아위성을 이용해 구상성단의 3차원 운동을 측정했다. 별들은 우리은하 중심을 천천히 공전하고 있다. 가이아위성의 관측자료를 바탕으로 우리은하의 정확한 3차원 지도를 만들고 그 움직임을 추적하도록 했다. 허블우주망원경은 가아이위성보다 관측범위는 작지만 희미한 빛을 가진 별까지 측정할 수 있기 때문에 멀리 떨어진 영역까지 관측이 가능하다는 장점이 있다. 이번 연구는 최근 10년 동안 13만광년 거리에 있는 12개의 성단을 측정한 허블 망원경 측정결과와 6만 5000광년 거리까지에 있는 34개 구상성단을 관측한 가이아위성 측정치를 결합시켰다. 은하수에 있는 약 2000억개의 별의 무게는 몇 %에 불과하고 여기에는 400만개 정도의 태양과 비슷한 질량을 가진 초거대질량 블랙홀이 포함돼 있다. 질량의 나머지 부분은 우주 전체를 뒤덮고 있으면서도 보이지 않은 암흑물질인 것으로 알려졌다. 이번 은하질량 추산을 통해 가벼운 은하는 약 10억 태양질량을 갖고 있는 반면 무거운 것은 30조 태양질량까지 다양한 것으로 나타났다. 1조 5000억 태양질량을 가진 은하가 일반적인 것으로 알려졌다. 허블측정을 주도한 토니 손 미국 우주망원경과학연구소 박사는 “이번 측정을 통해 우리 은하 주변 광대한 암흑물질 질량 측정도 가능해질 것”이라며 “은하 무게 측정은 우주의 생성과 진화의 과정을 더 자세히 이해할 수 있게해줄 것으로 본다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

엄마 손잡고 놀러와 고사리 손으로 조개 캐보는 아이 옹이 진 손가락으로 종일 허리 굽혀 갯것 캐는 어민들 모두 ‘감태 매기’ 몰두하다 보면 노을지는 평온한 동네어촌은 두 가지 얼굴을 가졌습니다. 여행지로서의 어촌과 삶의 터전으로서의 어촌. 전자에 한갓진 풍경, 다양한 체험거리, 바구니 가득 바지락을 채운 여행자가 있다면, 후자에는 고된 노동, 마디마디가 옹이 진 손가락, 종일 허리 굽혀 갯것을 캐는 어민이 있습니다. 이맘때 충남 서산의 중리어촌체험마을은 어촌의 두 가지 얼굴을 보여주는 여행지입니다. 선택은 자유입니다. 감태 뜨기 체험을 하며 서산의 갯벌을 알아가도 좋고, 허리를 한껏 수그리고 감태 매는 어민을 보며 노동의 무게에 대해 사색해도 좋습니다. 어떤 선택을 하든 여행의 끝자락에는 감태 한 장이 식탁에 오르기까지의 수고로움을 생각하게 될 겁니다. 그리고 하나 더. 연초록 물이 든 감태가 입에 들어오면 봄이 시작되었음을 깨닫게 될 겁니다.충남 서산 시내에서 차로 30분 거리에 평온한 어촌이 있다. 세계 5대 청정 갯벌 중 하나인 가로림만에 자리한 중리어촌체험마을이다. 펄이 깨끗하니 마을에서 나는 바지락, 굴, 뻘낙지는 청정 수산물로 이름났다. 그뿐 아니다. 숱한 어촌체험마을 중 2016년도 어촌마을 전진대회에서 대상을 수상한 이력이 있을 만큼 운영 실력을 검증받았다. 바지락 캐기 체험, 감태 뜨기 체험, 쪽대 그물로 물고기 잡기 등 체험거리도 다양하다. 해마다 10만 명 이상의 관광객이 찾아와 추억을 만들고 간다. 이맘때 마을에서 흔히 볼 수 있는 풍경은 갯벌에서 감태 매는 어민들이다. 감태 철인 겨울부터 초봄까지 마을의 하루 작업량은 150톳, 1만 5000장이나 되는 양이다. 갯벌을 뒤덮은 초록색 실오라기가 걷힐 때마다 봄이 딸려온다.●年10만 명 이상 관광객 찾아… 지금은 갯벌서 감태 매기 한창 발이 푹푹 빠지는 중리 갯벌 군데군데 초록빛 잔디가 깔려 있다. 긴 고무장화를 신은 할머니가 갯벌 이리저리 옮겨 다니며 잔디를 한 움큼씩 건져 올린다. 잔디의 정체는 감태, 한겨울부터 초봄까지 나는 녹조류 갈파래과다. 감태는 언뜻 보면 파래나 매생이와 비슷하지만 알고 보면 전혀 다르다. 감태 줄기는 파래보다 가늘고 매생이보다 굵다. 양식 방법도 다르다. 파래나 매생이는 주로 대나무 발에 포자를 붙여 양식하는 반면, 감태는 갯벌에 포자가 박힌 뒤 제 알아서 자란다. 상서로운 땅, 서산의 자연이 주는 귀한 식재료다. 감태는 채취하기가 여간 까다로운 게 아니다. 수온이 조금만 높아져도 연초록색이던 것이 갈색으로 변한다. 하늘하늘하던 것이 뻣뻣해져 맛도 없다. 깨끗한 갯벌에서만 자라는 데다가 양식도 불가능하다. 노동은 또 얼마나 고된가. 호미로 밭을 매듯 갯벌에 찰싹 달라붙어 손으로 뜯어야 하기에 감태는 ‘맨다’고들 한다. 매고, 씻고, 발에 뜨고, 말리는 모든 과정이 손으로 시작해 손으로 끝난다. 당연지사 김보다 훨씬 귀한 대접을 받는다. 중리어촌체험마을은 감태 뜨기 체험을 통해 감태가 식탁에 올라오기까지의 과정을 알려준다. 고층 빌딩에 둘러싸여 살고 편의점 음식에 길들여진 ‘도시 촌놈’이 서산의 갯벌, 자연의 맛을 느낄 기회다. 체험 후에는 건조한 감태를 집에 가져갈 수 있다. 감태 김은 한 톳(100장)당 3만 5000원 선. 어른은 25장, 어린이는 10장을 가져갈 수 있으니 나쁘지 않은 장사다.●매고, 씻고, 뜨고, 말리는 전 과정이 손으로 시작해 손으로 끝나 체험은 감태를 씻는 것부터다. 감태 줄기 사이사이의 진흙이 빠져나가도록 몇 번씩 헹구는데, 마구잡이로 휘젓지 말고 시계 방향으로 둥글게 돌려가며 씻는 것이 포인트다. 다음 단계는 감태 뜨기. 헹군 감태를 감태 발과 틀을 이용해 물속에서 골고루 펴는 작업이다. 한곳에만 뭉치지 않도록 감태를 이리저리 움직여야 하니 체험자들은 이내 말을 잊고 집중한다. 한 올 한 올 흩날리던 감태가 체험자의 손에 이끌려 네모난 김처럼 모양새를 갖춰간다. 마지막 단계인 감태 건조까지 거치면 감태 뜨기 체험이 마무리된다. 체험까지 했는데 감태 맛을 논하지 않을 수 없다. ‘감태’(甘苔)를 풀면 단 이끼다. 이끼처럼 생겨서 단맛이 난다고 붙은 이름이다. 그런데 이 단맛이라는 게 참 묘하다. 처음엔 쓴맛이 지배적이다가 씹을수록 단맛이 천천히 번진다. 엔딩 크레디트가 올라가도 자리를 뜰 수 없는 영화처럼 단맛의 여운이 짙다. 감태 김 한 장에 수백 번의 허리 굽힘, 수십 번의 헹굼이 담겨 있다고 생각하면 더욱 곱씹게 되는 단맛이다. 이 쌉싸래한 달달함에 중독되면 김이나 파래는 성에 차지 않는다. 감태 김치, 감태 무침 등 감태를 먹는 방법은 여러 가지이지만 가장 쉬운 방법은 감태 김에 밥 한 숟갈 올려 양념장에 찍어 먹는 것이다. 마을의 다양한 즐길 거리 중 바지락 캐기 체험은 가족 방문객에게 언제나 인기다. “엄마, 나 게 잡았어!” 갯벌에서는 아이들이 너 나 할 것 없이 소란스러워진다. 바지락은 갯벌 표면 가까이에 살기 때문에 호미로 야트막한 곳을 공략하는 것이 좋다. 체험 후에는 중리의 너른 갯벌을 따라 마을을 산책할 시간이다. 이른 봄 햇살을 받은 갯벌은 별 가루를 뿌린 듯 반짝이고, 꽃무늬 작업복을 입은 할머니는 익숙한 손놀림으로 갯것을 손질한다. 마을의 오늘은 어제와 다르지 않고 내일도 오늘과 같을 것이다. 단조로울 정도로 반복되는 일상의 어촌이지만 지금 이 순간에도 중리 감태에는 연초록 물이 오른다. 봄이 오고 있다는 소리다.중리어촌체험마을 인근 볼거리 ●묵향 흐르는 문화예술공간, 서산창작예술촌 중리어촌체험마을 맞은편 언덕배기에 분홍색 옷을 입은 단층 건물이 있다. 2010년, 서산시가 폐교를 매입해 만든 서산창작예술촌이다. 서예, 미술, 도예 등의 다양한 전시가 두세 달에 한 번씩 교체되며 연중 열린다. 예술촌은 30분 남짓이면 둘러보기 충분하다. 초등학교 교실과 복도는 어엿한 갤러리가 된다. 마룻바닥이 삐거덕대는 소리와 스피커에서 흐르는 클래식 음악이 기분 좋은 화음을 이룬다. 예술촌 뒷문은 운동장으로 이어진다. 하늘로 힘차게 뻗은 솟대와 나룻배가 서산의 들녘을 배경으로 안온한 풍경을 연출한다. 서산창작예술촌이 특별한 것은 한국을 대표하는 서예가 중 한 명인 시몽 황석봉이 이곳의 관장이기 때문이다. 웅진식품 ‘아침햇살’ 음료수 병의 수묵화, 국순당 ‘백세주’의 글씨 모두 그의 작품이다. 서산 출신인 황 관장은 50여 년의 서울살이를 마치고 고향에 돌아와 허름한 폐교에 자신의 예술혼을 불어 넣었다. 크고 작은 작품부터 매주 화요일 오후 2시에 열리는 서예 아카데미까지 예술촌 구석구석에 그의 손길이 닿지 않는 곳이란 없다. 서예 아카데미에서는 서예의 대가에게 전통서예, 현대서예, 전각을 배울 수 있다. 수업료는 무료, 재료비는 별도다.●류방택 선생 업적 기리는 ‘서산류방택천문기상과학관’ ‘류방택’이라는 이름은 낯설어도 만 원권 지폐 뒷면의 별자리 그림은 익숙하다. 그림의 정체는 천상열차분야지도(국보 제228호). 서산 출신의 고려 말 천문학자, 금헌 류방택 선생이 제작한 것이다. 하늘을 그린 석각 천문도 중 세계에서 두 번째로 오래된 소중한 문화유산이다. 둥근 원 안에 1467개의 별을 새겼는데, 별의 밝기에 따라 크기를 다르게 표현했다. 서산류방택천문기상과학관은 류방택 선생의 업적을 기리기 위해 세웠다. 관측실에서 천체를 관측할 수 있음에도 ‘천문대’라고 명명하지 않은 이유다. 1층의 류방택사료관에서 류방택 선생과 천상열차분야지도에 관한 전시를 둘러보아야 공간을 제대로 이해했다고 할 수 있다. 주 관측실은 현재 장비 수리 중으로 보조관측실만 이용할 수 있다. 보조관측실의 슬라이딩 돔 뚜껑이 열리고 굴절망원경으로 낮에는 태양의 흑점이나 홍염, 밤에는 달이나 별자리가 보일 때엔 모두가 탄성을 지른다. 주의할 점 하나. 해가 지고 별이 뜨기 전인 박명 시간(오후 5시 30분~7시 30분)에는 태양과 별 모두 관측할 수 없다. 이곳의 매력은 뭐니 뭐니 해도 접근성이다. 굽이진 길을 차로 몇 십 분 달려야 도착하는 두메산골 천문대가 아니다. 누구나 쉽게 찾아올 수 있는 관측소를 표방해 훤한 대로변에 자리한다. 거대한 돔 뚜껑에 이끌린 곳에서 류방택 선생의 업적을 배우고 천체를 관측하게 된다면 꽤 뿌듯한 배움이겠다. 글 이수린(유니에스 여행작가) 사진 정철훈(사진작가) ■여행수첩(지역번호 041) →가는 길 : 서울에서 자동차로 갈 경우, 서해안고속도로를 타고 서산IC에서 ‘서산, 태안’ 방면으로 우회전한다. 서산톨게이트 통과 후 70번 지방도를 지나 중왕교차로에서 중왕리 방면으로 우회전한다. 왕산이로를 5㎞가량 달리다 어름들2길을 따라가면 중리어촌체험마을이다. →맛집 : 서산시청 앞에 있는 진국집(665-7091)은 오래된 게국지 집으로 이름났다. 젓갈을 듬뿍 넣은 게국지를 중심으로 나물 반찬, 달걀찜 등을 준다. 삼기꽃게장(665-5392)은 2대에 걸쳐 운영하는 간장게장 전문점이다. 어리굴젓을 숙성시킨 젓국을 써서 꽃게의 비린 맛을 잘 잡아낸다. 큰마을영양굴밥(662-2706)은 간월암 근처에 있는 굴 요리 전문점이다. 간월도 자연산 굴, 대추, 은행 등이 들어간 영양굴밥이 대표 메뉴. 김에 굴밥과 어리굴젓을 함께 싸먹는 맛이 일품이다. →잘 곳 : 서산버스터미널과 중앙호수공원 근처에 잘 곳이 모여 있다. 중앙호수공원에서 도보 5분 거리에 있는 서산아리아호텔(668-7822)은 블랙 앤 화이트로 단장한 인테리어가 깔끔하다. 특실에는 의류 관리기인 스타일러를 비치했다. 계암고택(010-2376-8273)은 한옥의 전통미와 현대식 시설의 편안함이 조화를 이루는 고택이다. 19세기에 지은 사대부 한옥이지만 현대식 화장실, 부엌, 에어컨 등을 갖췄다.

어떤 관계는 맺어지는 것이 파멸로 직결되는 경우가 더러 있다. 특히 천문학에서 그런 일은 비일비재하다. 미 항공우주국(NASA)의 망원경이 몇 쌍의 은하들을 관측한 결과, 은하들이 서로 가까이 접근할 때 다른 은하에게 자신의 가스를 대량 빼앗기는 바람에 더 이상 별을 만들지 못하는 것으로 드러났다. NASA의 발표에 따르면, NASA의 스피처 우주망원경이 잡은 은하 합병 이미지는 은하들이 서로의 중력으로 묶이게 된 후 합병하는 방식을 더 잘 이해할 수 있게 되었다. 지금은 은하 합병이 아주 낮은 비율로 드물게 진행되고 있지만, 우주의 나이가 젊었던 60억 년에서 100억 년 전에는 은하 합병이 일반적으로 광범위하게 이루어졌다. 현재 우주의 나이는 약 138억 년으로 추정되고 있다. 은하 합병을 연구하면 오늘날 은하가 우주의 역사에서 어떤 과정을 밟아왔는가에 대해 더욱 잘 이해할 수 있게 되며, 우주가 어떻게 진화했는지에 대한 통찰을 얻을 수 있다. GOALS(Great Observatories All-sky LIRG Survey)라는 연구 프로그램은 이미 합병된 은하계를 포함해 200개에 가까운 천체를 관측, 연구했다.NASA 관계자는 “합쳐진 은하 내부에서 별 형성이 갑자기 멈추어지는 원인으로 생각되는 주요 과정 중 하나는 과식하는 블랙홀에 관계가 있다”라고 밝히면서 “대부분의 은하계의 중심에는 거대한 블랙홀이 있다. 태양 질량의 수백억 또는 수십억 배나 되는 거대 블랙홀이다. 이들이 은하 합병 때 별들을 생성하는 가스를 독차지해서 집어삼킨다”고 덧붙였다. 은하 합병은 높은 비용을 지불한다. 블랙홀이 커짐에 따라 은하계를 통해 파문을 일으킬 수있는 충격파가 생성되어 이웃의 가스가 방출시켜 별이 태어나는 데 필요한 연료를 빼앗기게 된다. 최악의 경우, 은하는 새로운 별을 만드는 데 필요한 모든 연료를 잃어버릴 수 있으며, 현재 갖고 있는 별들이 늙어서 죽으면 은하는 종말을 맞게 된다. NASA 관계자는 연구자들이 여전히 은하 합병과 별의 형성, 그리고 블랙홀 활동 사이에 어떤 인과관계가 존재하는지 이해하기 위해 연구하고 있다고 밝혔다. GOALS 과학자들은 최근 하와이의 W. M. 케크 천문대에서 활동 은하핵의 충격파를 찾아냈는데, 그 속에는 주변의 모든 것들을 집어삼키는 초질량 블랙홀이 숨어 있다.이 연구는 몇몇 충격적인 현상을 발견하기도 했는데, NASA 관계자의 설명에 따르면 합병 과정에서 은하 성장을 주도하는데 있어 활동 은하핵의 역할이 간단하지 않고 아주 복잡할 수도 있다는 것이다. 이 연구에 GOALS 과학자들은 스피처 적외선 우주망원경 은하 합병을 관측하는 한편, 허블과 찬드라 우주 망원경, 유럽 우주국의 허셜 위성과 같은 다른 우주 관측소를 사용해 같은 대상을 관측했다. 하와이의 케크 관측소, 미국국립과학재단(NSF)의 전파망원경 배열인 장기선간섭계(Very Large Array), 칠레 북부의 아타카마 사막에 있는 알마전파망원경 및 몇몇 지상 기반 관측소들도 목표 연구에 사용되었다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

천문학자들은 지난 수십 년간 수천 개의 외계 행성을 발견했다. 초창기에는 관측 기술의 한계로 별에 가까이 위치해 표면 온도가 매우 높은 뜨거운 목성(hot Jupiter)형 외계 행성만 관측 가능했지만, 현재는 기술 발전로 매우 다양한 형태의 외계 행성이 발견되고 있다. 특히 작년부터 관측을 시작한 TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite)는 전임자인 케플러 우주 망원경보다 훨씬 강력한 성능으로 지구와 유사한 크기의 외계 행성을 다수 찾아낼 것으로 기대된다. 최근 하버드 스미스소니언 천체 물리학 연구소 (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)는 TESS 데이터를 분석해 지구형 외계 행성이지만, 공전 주기가 11시간에 불과한 외계 행성을 찾아내는 데 성공했다. 지름은 지구의 1.3배 정도로 지구보다 약간 크기만 표면 온도가 800K (섭씨 527도)에 달해 수성이나 금성보다 뜨겁기 때문에 생명체가 살 수 없는 환경이다. 그나마 이 외계 행성이 태양보다 많이 어두운 별 주변을 공전하기 때문에 표면 온도가 뜨거운 목성형 외계 행성보다 낮은 수준이다. 과학자들은 이 행성이 뜨거운 지구 (hot Earth)라는 새로운 분류의 외계 행성이라고 보고 있다. 이 행성의 공전 궤도는 모항성 지름의 7배 수준에 불과해 비율로 따지면 지구 – 달 거리보다 더 가깝다. 이렇게 가까운 거리에서 공전하면 아무리 어두운 별 근처라도 강력한 항성풍과 플레어 (별 표면에서 발생하는 폭발)에 의해 대기가 모두 사라졌을 것으로 예상된다. 하지만 나이가 젊은 행성이고 지구보다 큰 중력과 상대적으로 낮은 온도를 생각하면 아직 옅은 대기를 가지고 있을 가능성도 있다. 연구팀은 정확한 검증을 위해 후속 연구를 준비하고 있다. 어쩌면 지구형 행성의 대기가 항성풍과 방사선에 의해 벗겨져 나가는 보기 드문 장면을 포착할 수 있기 때문이다. 케플러의 후계자인 TESS는 활동을 시작한 후 1년도 되지 않아 여러 가지 과학적 성과를 거두고 있다. 수천 개의 외계 행성을 찾아낸 후 임무를 마감하고 작년에 퇴역한 케플러의 후계자 역할을 이미 톡톡히 하는 셈이다. 앞으로 지구와 매우 흡사한 외계 행성은 물론 새로운 형태의 외계 행성이 TESS에 의해 여럿 발견될 것으로 기대된다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

-다음 돌아올 핼리 혜성을 볼 수 있는 사람은? 남쪽의 튀코 우주에 조금만 관심이 있는 사람이라면 핼리 혜성을 모르는 이는 없을 것이다. 핼리 혜성의 존재를 최초로 밝힌 것으로 유명한 에드먼드 핼리는 영국의 천문학자로, 지구 물리학, 수학, 기상학 및 물리학 분야에서도 중요한 발견들을 해낸 다용도 과학자다. 1656년 11월 8일 영국 런던에서 부유한 사업가 집안에서 태어난 핼리는 어려서는 집에서 가정교사에게 공부하다가 17세가 된 1673년 옥스퍼드 대학에 입학했다. 핼리는 입지(立志)가 빨랐던 인물이다. 일찍이 천문학에 꽂혀 20살 때 그리니치 천문대에서 개인적인 관측을 마음대로 할 수 있게 되자 다니던 옥스퍼드 대학을 그만두고 아프리카 서해안의 세인트헬레나 섬으로 가는 배에 올랐다. 1677년 11월 7일 수성이 지구와 태양 사이의 일직선상에 놓이는 태양면 통과(transit) 현상의 관측과, 아직까지 한번도 시도되지 않았던 남반구 별들을 관측하기 위해서였다. 거기서 핼리는 수성의 태양면 통과를 관측하고 진자실험(振子實驗)을 했다. 22살 때 귀국한 그는 341개 남반구 별들의 정보를 실은 '남천 항성목록'을 출판한 데 이어, '행성의 궤도에 대하여'라는 논문으로 명성을 쌓았다. 영국와 찰스 2세는 옥스퍼드에 핼리에게 석사학위를 주라는 칙령을 내렸다. 중퇴자에게 석사학위를 준 전례가 없었기 때문에 대학 당국은 한동안 망설였지만 칙령을 무시할 수는 없었다. 결국 핼리는 대학 중퇴자로서 석사학위를 받았을 뿐더러, 왕립협회 회원으로 천거되어 당당한 천문학자로 입신했다. 그때 핼리의 나이 22살로, 최연소 왕립협회 회원이었다. 왕실 천문학자이자 그리니치 천문대장인 존 플램스티드는 핼리를 ‘남쪽의 튀코’라고 불렀다. 덴마크의 천문학자로 역사상 최고의 육안 관측자로 꼽히는 튀코 브라헤에 비견한 것이다. 크리스마스 전날 밤에 돌아온 핼리 혜성 영국으로 돌아온 지 4년째가 되던 핼리는 그의 삶에서 전기가 된 천문학적 사건을 맞게 되었다. 장대한 꼬리를 가진 대혜성이 출현한 것이다! 오늘날 핼리 혜성이라 불리는 것이다. 고대로부터 혜성은 불길한 징조로 여겨져왔다. 핼리의 시대에도 혜성은 재앙을 알리기 위해 하늘로부터 파견된 사자라는 믿음이 널리 퍼져 있었다. 하지만 뉴턴의 친구인 핼리는 누구보다 만유인력을 잘 이해하고 있었다. 우주의 모든 천체는 만유인력의 영향을 받는다. 이는 곧 혜성이 태양을 향해 떨어져가다가 이윽고 태양을 유턴할 것이다. 말하자면 타원형 궤도를 도는 것이다. 핼리는 헤성에 관한 과거의 기록들을 샅샅이 조사했다. 그 결과, 꼭 76년 전인 1607년, 그리고 다시 76년 전인 1531년에 밝은 혜성이 나타났다는 사실을 알 수 있었다. 또 그전의 기록들에도 밝은 혜성이 75년 내지 76년을 주기로 관측되었다. 1607년의 혜성에 대해 요하네스 케플러는 “무한에서 무한으로 직선으로 움직인다”는 결론을 내리고 있었다. 그러나 핼리는 위의 혜성들이 모두 같은 것이라고 확신하고, 이 혜성은 약 3/4세기의 공전주기로 거대한 타원을 그리며 태양 둘레를 도는 태양계의 일원이라는 결론을 내렸다. 주기가 좀 차이나는 것은 목성의 인력 때문이라고 생각했다. 핼리는 1705년 뉴턴의 역학을 적용해 그 궤도를 산정하여 '혜성 천문학 총론'>이란 책을 펴냈다. 핼리의 추측이 맞다면, 1682년 밤 인류에게 엄청난 흥분을 불러일으킬 혜성은 다음에는 1758년 말이나 1759년 초에 돌아올 것으로 예상되었다. 핼리가 그때까지 산다면 102살이다. 핼리는 다음과 같은 글을 남겼다. “만약 우리가 예측한 바가 맞다면, 이 혜성은 1758년경에 다시 돌아와야 한다. 그때 우리의 정직한 후손들은 이 혜성이 영국인에 의해 최초로 발견되었음에 감사히 여길 것이다.” 핼리 혜성의 다음 회귀년은 2061년 핼리는 86살로 세상을 떠났다. 따라서 자신의 예언이 맞았는지는 확인하지 못했다. 그러나 이 예언은 정말로 성취되었다! 1758년 천문학계는 혜성에 대한 기대와 흥분으로 가득 차 있었다. 이윽고 혜성은 크리스마스 전날 밤 그 아름다운 모습을 나타내며 접근해왔다. 하늘에 나타난 ‘혜성의 귀환’을 맨 먼저 본 사람은 천문학자가 아니라, 아마추어 별지기인 독일의 한 농부였다. 그는 성탄 전야에 망원경을 들여다보다가 물고기자리 근처에서 빛나는 한 점을 발견했다. 그후 이 대혜성은 핼리 혜성이라고 불리게 되었다. 핼리의 공적에 의해서 혜성 중에 주기적인 것이 있다는 것을 비로소 알게 되었다. 고대의 기록을 알아보면, 지금까지 29회의 출현기록이 남아 있는데, 가장 오래 된 기록은 기원전 467년 중국 주대(周代)의 문서에서 찾아볼 수 있다. 1910년에 이어 1986년 지구에 출현한 핼리는 소련의 베가 1호, 유럽 우주기구의 지오트 탐사기, 일본의 플래닛 탐사기 등의 카메라에 의하여 얼음에 덮인 핵과 꼬리를 선명하게 드러냈다. 핼리 혜성의 다음 방문은 2061년으로 예약되어 있다. 현재 지구 행성에서 살고 있는 70억 인구 중 2분의 1은 그때 핼리 혜성이 태양을 향해 달려가는 장관을 볼 수 없을 것이다. 핼리 혜성은 앞으로 약 1천 번 더 회귀할 것이며, 7만 6000 년 후에 수명을 다하게 된다. ​ 핼리가 천문학에 끼친 다른 큰 영향은 항성의 고유운동 발견이다. 그는 시리우스와 아르크투루스, 알데바란의 위치가 1850년 전 고대 그리스 천문학자 히파르코스가 기록했던 위치에서 30분(1/2도) 이상 움직인 것을 발견했다. 핼리는 이것을 바탕으로 별들이 움직였다는 결론을 내렸다. 이 고유운동의 발견은 수정구에 별들이 박혀 있다고 주장한 천동설의 관에 마지막 대못을 박은 것이나 같았다. 핼리는 다재다능하여 그의 과학적 업적도 여러 방면에 걸쳐 이루어졌다. 그중 하나는 최초로 과학적인 인간의 사망률표를 만든 것으로, 이는 그후 생명보험회사들이 보험료를 산출하는 데 기초가 되었으며, 인구 통계학의 시초가 되었다. 그밖에도 뉴턴의 '프린키피아' 탄생에 결정적인 역할을 한 인물도 바로 핼리였다. 성질 까칠한 뉴턴이 만유인력의 우선권을 놓고 로버트 훅과 마찰을 빚은 나머지 프린키피아 집필을 거부했다. 핼리는 뉴턴과 훅 사이를 원만히 조절하여 뉴턴으로 하여금 다시 집필하게 하고, 원고 교정을 기꺼이 떠맡았을 뿐만 아니라, 자금이 모자라는 왕립협회를 대신하여 사비로 책을 출판하기까지 했다. 핼리가 아니었다면 '프린키피아'는 자칫 햇빛을 보지 못했을 수도 있다는 점을 생각하면, 인류 과학 발전에 끼친 핼리의 공적은 적지 않다 할 것이다. 핼리는 1703년 모교인 옥스퍼드 대학의 천문학 교수가 되었고, 64살인 1720년에는 플램스티드의 뒤를 이어 2대 그리니치 천문대 대장에 취임했다. 1742년 1월, 그가 평생을 보냈던 그리니치 천문대에서 삶을 마감했다. 향년 86세. 손에는 포도주 한 잔이 쥐어져 있었다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

태양계의 목성, 토성과 유사한 외계행성들이 차세대 ‘행성 사냥꾼’의 도움으로 새롭게 발견됐다. 최근 미국 컬럼비아대학 연구팀은 지구에서 583광년 떨어진 곳에 위치한 작은 항성 주위를 도는 2개의 가스형 행성을 발견했다는 연구결과를 내놨다. 우리 태양 질량의 약 87%, 지름으로는 84%로 작은 이 항성의 이름은 'TOI-216'. 이번에 발견된 것은 TOI-216의 주위를 도는 2개의 행성으로 각각의 이름은 'TOI-216b', 'TOI-216c'다. 먼저 TOI-216b는 지구와 비교하면 질량은 26배, 크기는 8.2배로, 항성의 주위를 단 17일 만에 돌만큼 바짝 붙어있다. 그 거리는 0.13AU(1AU=1억4900만㎞)로 태양과 수성 사이 거리의 3분의 1 수준. 이 때문에 행성의 표면도 항성의 영향을 받아 뜨거운데 온도는 357℃ 정도다. TOI-216b보다 바깥쪽 궤도를 도는 TOI-216c는 이보다 더 크다. 지구와 비교해보면 질량은 190배, 크기는 11.3배나 더 큰 TOI-216c는 항성과 0.2AU 떨어져있다. 표면 온도는 224℃로 추정되며 이곳의 1년은 34.6일이다.　 연구를 이끈 컬럼비아대 천문학과 데이비드 키핑 교수는 "두 행성 모두 목성과 토성처럼 부피가 크지만 지구와 같은 암석형이 아닌 가스형"이라면서 "두 행성의 존재가 아직 공식적으로 인정받은 것은 아니지만 그곳에 두 행성이 있는 것은 거의 확실하다"고 설명했다. 이어 "이번 발견은 새로운 천체 사냥꾼인 테스(TESS)의 데이터를 이용해 가능했다"고 덧붙였다.지난해 4월 발사된 미 항공우주국(NASA)의 우주망원경 TESS(Transiting Exoplanet Survey Satellite)는 지구 고궤도에 올라 13.7일에 한 바퀴 씩 지구를 돌면서 300~500광년 떨어진 별들을 집중 조사하고 있다. 특히 TESS에 ‘차세대’라는 명칭이 붙은 이유는 지금까지 임무를 수행해 온 케플러 우주망원경의 후임이기 때문이다. 케플러보다 관측범위가 400배는 더 넓은 TESS는 20만 개의 별이 조사 범위다. 케플러와 TESS가 이렇게 많은 별들 속 외계행성을 찾을 수 있는 이유는 식현상(transit)을 이용하기 때문이다. 천문학자들은 행성이 별 앞으로 지날 때 별의 밝기가 약간 감소하는 것을 포착해서 행성의 존재 유무를 확인한다. 이후 학자들은 추가 관측을 통해 외계 행성의 존재를 최종 판단하는데 향후 이 임무는 2021년 이후로 발사가 연기된 ‘제임스 웹 우주망원경’(JWST·James Webb Space Telescope)이 맡는다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr