새로운 세상을 찾아나선 차세대 ‘행성 사냥꾼’의 첫번째 '작품'이 일반에 공개했다. 지난 18일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 우주망원경 ‘테스’(TESS·Transiting Exoplanet Survey Satellite)가 촬영한 첫번째 과학 이미지를 홈페이지에 공개했다. 심연의 우주 속에 수많은 천체들로 가득한 이 사진은 지난달 7일 TESS의 카메라가 30분 간 남반구 하늘을 촬영해 얻은 결과물이다. 사진 왼편 십자 모양으로 밝게 빛나는 천체는 황새치자리 R(R Doradus)로 불리는 별로 적색 초거성으로 분류된다. 사진 오른편 수많은 별들이 가득차 빛나는 지역은 대마젤란은하(Large Magellanic Cloud)다. 안드로메다 은하보다는 낯설지만 사실 우리 은하와 가장 가까운 이웃인 마젤란 은하는 대마젤란은하와 소마젤란은하로 구성돼 있는 불규칙 은하(일정한 모양을 갖추지 않은 은하)다. NASA 천체물리학 부서 책임자인 폴 허츠 박사는 "수많은 별들로 가득한 '우주의 바다'에서 TESS는 더 넓은 그물을 던져 유망한 행성들을 찾아낼 것"이라면서 "이번에 공개된 첫번째 과학 이미지는 TESS 카메라의 능력과 또 다른 지구를 찾을 수 있다는 가능성을 보여준다"고 설명했다. 한편 지난 4월 발사된 TESS는 지구 고궤도에 올라 13.7일에 한 바퀴 씩 지구를 돌면서 300~500광년 떨어진 별들을 집중 조사하게 된다. 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

-버팔로(BUFFALO) 프로젝트로 초기 은하 형성을 밝힌다 허블 우주 망원경이 우주에서 가장 멀리 떨어져 있는 은하계를 잡은 놀라운 이미지가 13일(현지시간) 우주 전문 사이트 스페이스닷컴에 소개되었다. 이 사진은 우주의 초창기에 생긴 태초의 은하계 모습을 근접 촬영한 것이다. 허블 망원경의 버팔로(BUFFALO:Beyond Ultra-Deep Frontier Fields And Legacy Observations) 프로젝트라는 새로운 미션의 일환으로 찍은 이 사진은 지구로부터 50억 광년 떨어진 아벨(Abell) 370이라는 거대한 은하단의 모습을 잡은 것이다. 이 은하단은 은하단 너머 멀리 떨어진 물체를 확대해서 보여주는 일종의 우주 돋보기 역할을 하고 있다. 허블 망원경은 아벨 370과 같은 거대한 은하단의 중력이 배경의 멀리 떨어진 물체로부터 빛을 굴절하고 상을 확대하기 때문에 아주 희미한 물체의 이미지를 잡아낼 수 있다. 이것은 한 세기 전 아인슈타인이 일반상대성 이론에서 예측한 현상으로, 중력이 큰 천체가 시공을 왜곡하여 빛을 휘게 하는 중력 렌즈 효과이다. 중력이 클수록 이 현상은 더욱 크게 나타난다. 아벨 370은 거대한 두 타원은하가 지배하고, 희미한 호가 가득한 것처럼 보인다. 중앙에서 약간 왼쪽에 보이는 인상적인 용모양 호와 산란된 푸른 호들은 아벨 370 은하단보다 약 두 배 더 먼 곳에 있는 은하들로, 아벨 은하단 같은 거대 질량체가 없다면 결코 보이지 않을 천체들이 중력 렌즈 현상으로 확대되어 이같이 보이는 것이다. 그런데 아벨 은하단의 거대한 질량은 보이지 않은 암흑물질에 의해 지배된다. 만약 이러한 암흑물질이 없다면 은하단에 속한 은하들이 다 뿔뿔이 흩어지고 말았을 것이다. 이미지의 오른쪽 아래 보이는 날카로운 푸른 별빛은 우리은하의 별이며, 그 별보다 훨씬 더 멀리 있는 아벨 370은 고래자리 에 있다. 버팔로 프로젝트의 일환으로 허블 망원경은 6개의 거대 은하단과 그 주변을 관측할 계획이다. 새로운 관측 데이터는 천문학자들이 초기 은하계의 진화에 대해 더 많은 것을 알 수 있게 해줄 것으로 기대되고 있다. 허블 망원경이 2013년부터 2017년까지 진행된 프론티어 필드 프로그램에서 중력 렌즈 효과가 강한 6​​개의 주목할 만한 은하계를 관측한 바 있는데, 버팔로 프로젝트는 이 프로그램을 계승한 것으로, 전 미션보다 10배 더 효율적으로 우주에서 가장 거대하고 오랜 은하들이 언제 어떻게 형성되었는지, 그리고 빅뱅 이후 처음 8억 년 동안 형성된 암흑물질과 은하 사이의 관계가 어떠한가를 조사할 계획이다. 버팔로 프로젝트에서 수집된 데이터는 허블 망원경을 대체하기 위해 2021년에 발사될 예정인 NASA의 제임스 웹 우주망원경과 같은 향후 미션에도 도움이 될 것으로 기대되고 있다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

우주를 이루는 별돌, 은하 우주라는 구조체를 구성하는 기본적인 벽돌은 무엇일까? 얼핏 별이라고 생각하기 쉽지만, 천문학자들은 은하를 우주의 기본 단위라고 간주한다. 왜냐면, 은하들의 모임이 이 대우주의 다양한 구조들을 만들어내고 있기 때문이다. 그러한 은하들이 이 우주에는 얼마나 많은 있는 걸까? 결론부터 말하자면, 은하의 수를 정확하게 안다는 것은 불가능하다. 지금까지 밝혀진 것에 따르면 은하의 수는 수천억 개에 이르는 것으로 알려져 있다. 우리가 사는 미리내 은하도 그 중 하나일 뿐이다. 서양에서는 이것을 밀키 웨이(Milky Way)라 부르며. 대문자 'Galaxy'로 쓴다 소문자 galaxy는 보통명사로 은하를 뜻한다. 그렇다면 최대한 정확한 숫자를 알 방법은 없을까? 지구 행성에 사는 우리 입장에서 볼 때 그게 그리 간단한 문제가 아니다. 첫째, 아무리 큰 구경의 대형 망원경을 갖다대더라도 대기의 일렁임으로 분해능에 한계가 있게 마련이다. 더 근본적인 문제는 138억 년 전에 출발한 우주가 빛보다 빠른 속도로 팽창함으로써 우주 저편의 빛은 아직까지 우리에게 도착하지도 못하고 있다는 점이다. 그러니 우리의 시야는 빛의 장벽으로 막혀 있다는 뜻이다. 이 장벽을 사건 지평선이라 한다. 우주에는 빛보다 빠른 것이 없다. 빛이 아직까지 우리에게 도착하지 않았으니 그 너머에 은하가 얼마나 있는지는 알 방도가 없는 셈이다. 지금까지 가장 먼 심우주를 관측한 기록은 허블우주망원경이 갖고 있다. 1995년 천문학자들은 큰곰자리의 어두운 영역으로 보이는 망원경을 고정시켜 10일 간의 관측 자료를 수집했다. 그 결과 한 프레임에 약 3,000개의 희미한 은하가 있었으며, 밝기는 30등성 정도로 희미했다(참고로 북극성은 약 2등급이다). 이 이미지 합성물은 '허블 딥 필드'(Hubble Deep Field)라고 불렸고, 그 당시에는 우주에서 가장 멀리 떨어져 있는 은하들이었다.​ 그 다음, 2003년 9월부터 2004년 1월 사이 허블망원경은 밤하늘에서 가장 어두운 부분, 곧 화학로자리(fornax)의 매우 좁은 영역에다 렌즈 초점을 맞추었다. 이 영역에는 심우주를 들여다보는 데 걸리적거리는 밝은 천체들이 거의 없어서 심우주의 창이라 할 수 있는 구역으로, 넓이는 36.7평방분각(1분은 1도의 60분의 1)이다. 이는 대략 보름달 면적의 10분의 1보다 작으며, 하늘 전체 면적 중 1천 3백만 분의 1에 불과하다. 이 사진 내에는 약 1만 개에 이르는 은하들이 찍혔다 허블 울트라 딥 필드(HUDF)로 불리는 범위에 130억 년 이상 된 우주의 모습을 관측해 초기의 은하를 알아보기 위한 것이지만, 곁들여 온 우주의 은하 수를 추정해볼 수 있는 실마리를 제공하는 것이기도 하다. 이 영역은 온하늘의 1천 3백만 분의 1의 구역에 이토록 많은 은하가 존재한다면 우주의 은하 개수는 대략적으로 추산할 수 있다. 울트라 딥 필드 속의 은하들 빅뱅 직후 10억년 정도 은하까지를 관측하는 허블 울트라 딥 필드는 우주 초기 은하의 모습을 관측하여 초기에 은하가 어떻게 형성되고 발전했는지를 알 수 있다. 과학자들은 이런 초기 은하들이 지금의 은하들보다 훨씬 불규칙하고 자주 합체를 일으켰으며 보다 활발한 항성 생성이 이루어졌다고 알고 있다. 울트라 딥 필드 사진은 초기 우주에 대해 예상한대로, 현재에 비해 은하가 활발히 생성되거나 은하끼리 합치는 모습이 포착되어 있다. 말하자면 130억 년 전 우주의 모습이라 할 수 있다. ​허블 울트라 딥 필드 관측 이후 마지막 허블 우주 망원경 업그레이드였던 2009년 미션에서 광시야 카메라(Wide Field Camera:WFC) 3을 탑재한 이후 이전의 관측 결과와 합쳐 더 세밀한 허블 익스트림 딥 필드(XDF) 영상을 얻게 되었다. 이를 통해 가장 먼 거리에 있는 은하들의 존재가 밝혀졌는데, 이 은하들은 빅뱅 직후 5억 년이라는 아주 초기의 은하들로, 현재 관측 기술의 경계에 있는 천체라 할 수 있다. 팔을 쭉 뻗치면 엄지 손가락으로 달을 완전히 가릴 수 있다. 그런데, XDF 영역은 핀의 머리로 가릴 수 있는 좁은 영역이다. 망원경 초점을 이 영역에다 고정시켜 오랜 시간 빛을 모아 얻은 XDF 이미지에는 수천 개의 은하들이 담겨 있다. 이 좁은 시야에서도 천문학자들은 약 5,500 개의 은하를 탐지할 수있었다. 이 이미지는 익스트림 울트라 딥 필드라고 불린다. 물론 학자들마다 다양한 견해들이 있지만, 미국 메릴랜드 주 볼티모어에 있는 우주망원경 과학연구소의 천체 물리학자 마리오 리비오의 추산에 따르면, 전체적으로 허블은 우주에서 약 1,000억 개의 은하계를 밝혀내고 있으며, 우주 망원경 기술이 향상됨에 따라 이 숫자는 약 2,000억까지 증가할 것으로 예측하고 있다. 차세대 망원경 제임스 웹이 2021년에 우주로 올라가면 초기 은하에 관한 더 많은 정보와 함께 보다 정확한 은하의 수가 밝혀질 것으로 예상된다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

태양계 밖에 위치한 지구보다 2배 정도 큰 외계행성이 새롭게 발견됐다. 최근 캐나다 몬트리올 대학과 미국, 독일 공동연구팀은 지구에서 약 145광년 떨어진 곳에 위치한 외계행성을 발견했다는 논문을 발표했다. 미 항공우주국(NASA) 케플러 우주망원경의 데이터를 바탕으로 정체가 드러난 외계행성의 이름은 'Wolf 503b'. 처녀자리에 위치한 Wolf 503b는 지구보다 2배 이상 크지만 놀랍게도 태양보다 온도가 낮고 차가운 오렌지색 왜성 주위를 단 6일 만에 돈다. 이 정도 거리면 태양과 수성사이의 거리보다 10배 이상은 가까운 셈. 행성의 크기로만 보면 슈퍼지구의 조건에는 맞지만 항성에 딱 붙어있기 때문에 생명체가 살 수 있는 환경은 되지 못한다. 국제 공동연구팀은 케플러 우주망원경의 데이터를 바탕으로 행성찾기 프로그램을 가동해 ‘트랜싯’(transit) 현상을 찾아냈다. 일반적으로 행성은 스스로 빛을 내지 않기 때문에 주위 별 빛으로 그 존재가 확인된다. 행성이 항성 앞을 지나가는 경우 잠시 빛이 잠식되는 현상이 발견되는데 이같은 현상을 트랜싯이라 부른다. 특히 이번 발견이 관심을 끄는 이유는 일등공신이 바로 몬트리올 대학 대학원생인 메린 피터슨이라는 사실로 이번 논문의 제 1 저자로 이름을 올렸다. 지난해부터 이 대학에서 석사과정을 밟고있는 피터슨은 "이렇게 빨리 새로운 외계행성을 발견할 수 있을 것이라 예상치 못했다"면서 "연구성과에 오싹한 기분이 들 정도였으며 이번 논문은 지도교수와 팀으로서 연구한 여러 과학자들 덕"이라고 밝혔다. 피터슨의 지도교수인 비요른 베네케 박사는 "Wolf 503b는 지구와 같은 바위형 행성이거나 가스형인 작은 해왕성일 수도 있다"면서 "Wolf 503b가 실제로 존재하는지 최종 확인은 차후 발사되는 제임스 웹 우주망원경이 하게될 것"이라고 말했다. 허블우주망원경의 후계자인 제임스 웹 우주 망원경(JWST·James Webb Space Telescope)은 역사상 가장 비싸고 강력한 우주 망원경으로 현재는 2021년 이후로 발사가 연기된 상황이다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

- 두 개의 소행성이 22만km 거리까지 접근 두 개의 소행성이 내일 지구로 접근한다. 우주 전문 사이트 스페이스닷컴이 9일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)이 새로 발견된 두 개의 소행성이 9월 10일(한국시간) 달보다 가까운 거리에서 지구를 스쳐 지날 것이라고 보도했다. ​NASA의 소행성 관측 팀에 따르면, 두 개의 소행성중 작은 것은 자동차 크기만 하고, 그 뒤를 따라오고 있는 큰 소행성 2018 RC는 10층 빌딩만 한 것으로, 지난 9월 3일(현지시간) 하와이에 있는 소행성 충돌 최종경보 시스템(Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System:ATLAS)에 의해 발견되었다. 2018 RC가 10일 지구에 가장 가까이 접근할 때 지구와의 거리는 약 22만km에 지나지 않는데, 이는 지구-달의 거리인 38만km보다 훨씬 가까운 거리이다. NASA는 행성 2018 RC의 지름을 40m로 추정했으며, 밝기는 12등급으로, 구경 10cm 소형망원경으로 볼 수 있다. NASA의 소행성 관측 팀에 따르면, 10일 2018 RC 소행성은 지난 9월 7일(현지시간) 발견된 소행성 2018 RW를 뒤따라올 것으로 알려졌는데, 이 소행성은 지름 3m로, 자동차 크기만 한 것이다. 이탈리아의 체카노에 있는 벨라트릭스 천문대의 천체 물리학자인 지안루카 마시가 설립한 온라인 관측소인 가상 망원경 프로젝트(Virtual Telescope Project)는 10일 저녁 6시(EDT/2200 GMT)부터 실시간 웹 캐스트를 시작한다고 발표했다. 해당 프로젝트나 스페이스닷컴(Space.com) 그리고 virtualtelescope.eu/webtv에서 직접 볼 수 있다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

20세기 가장 중요한 천체 물리학 발견 중 하나인 라디오 펄서를 발견했지만 노벨상에서는 제외된 영국의 천체물리학자 조슬린 벨 버넬(75)이 기초과학 분야 최고 영예의 상인 ‘브레이크스루 상’의 특별 수상자로 선정됐다고 6일(현지시간) 우주전문 사이트 스페이스닷컴이 보도했다. 브레이크스루 상은 구글의 세르게이 브린, 페이스북의 마크 저커버그 등 IT·과학 분야 거두들이 후원해 ‘실리콘밸리의 노벨상’이라는 별명으로도 불리는 상으로, 기초학문 분야 상 가운데 상금이 가장 많다. 물리, 생명과학, 수학 분야에서 매년 1~4명씩 선정하며, 물리 분야에서 이 상을 받은 학자는 올해 타계한 스티븐 호킹, 중력파를 발견해 지난해 노벨물리학상을 받은 라이고 국제협력단 등이 있다. 버넬이 받을 수상 금액은 300만 달러(한화 34억원)로 알려졌다. 올해 시상식은 11월 4일 미국에서 열릴 계획이다. 버넬은 대학원생일 때인 1967년 펄서를 최초로 발견했는데, 이 펄서의 발견으로 인해 인류는 언젠가 태양계 바깥으로 진출하는 데 필수적인 ‘은하계 위치설정 체계’를 구축할 수 있게 되었다. 버넬은 그러나 펄서를 발견하고도 1974년 펄서 발견 업적에 수여된 노벨물리학상 수상자에서는 제외되었다. 그 대신에 노벨상은 그녀의 지도교수인 케임브리지 대학의 앤터니 휴이시와 동료 마틴 라일에게 돌아갔다. 휴이시는 그녀와 함께 필요한 전파망원경을 만들었지만, 펄서를 발견한 사람은 어디까지나 벨이었다. 1974년의 노벨 물리학상 수상은 노벨상이 가장 불공정하게 수여된 사례로 비판을 받는 등, 두고두고 많은 논란을 불러일으켰다. 그러나 버넬은 실망하지 않고 과학자로서의 경력을 성공적으로 쌓아간 끝에 영국 여성 과학자로서는 처음으로 에든버러 왕립학회장을 맡고 영국물리학회장을 역임했으며, 마이클 패러데이상 등 굵직한 상을 여럿 받은 끝에 펄서 발표 50주년을 맞는 올해 브레이크스루 상을 받은 것이다. 버넬이 발견한 펄서는 맥동전파원(脈動電波源)으로 불리는 빠르게 회전하는 작은 별이다. 놀랍게도 성분이 모두 중성자로 이루어진 천체로, 보통의 항성이 폭발로 생을 마감한 후 뒤에 남겨지는 속고갱이 같은 별이다. 중성자별의 밀도는 성냥갑 하나 부피의 물질이 무려 5조 톤에 달한다. 그러나 지름은 겨우 30km 정도로, 초당 수백 회에 이르는 회전을 하면서 라디오파나 X-선 빔을 우주공간으로 쏘아댄다. 이 빔이 지구 쪽으로 향하면 우리는 비로소 펄서 존재를 확인할 수 있게 된다. 펄서는 아인슈타인의 일반 상대성 이론을 테스트 할 수있는 가장 훌륭한 도구 중 하나이기도 하다. 상대성 이론은 천문학자들이 할 수있는 가장 정교한 검증을 모두 통과하여 100년 이상 건재를 과시하고 있다. 그러나 우주가 어떻게 작동하는지에 대한 우리의 가장 성공적인 이론인 양자역학과는 아귀가 잘 맞지 않는다. 과학자들은 그래서 상대성 이론의 작은 결점이라도 찾아내기 위해 분투하고 있는 중이다. 펄서는 이 문제를 풀 수 있도록 도움을 줄 수 있다고 과학자들은 믿고 있다. 지금도 천문학자들에게 날밤을 새게 하는 것은 블랙홀 주변의 궤도에서 펄서를 찾아내고자 하는 열망이다. 이것은 일반 상대성 이론을 검증할 수 있는 가장 이상적인 시스템이기 때문이다. 어쨌든 펄서의 발견은 우주에 대한 인류의 이해를 크게 바꾸었으며, 그 진정한 중요성은 여전히 미지인 채로 펼쳐져 있다고 할 수 있다. “조슬린 벨 버넬의 펄서 발견은 천문학 역사상 가장 위대한 업적 중 하나가 될 것”이라고 규정한 브레이크스루 상 선정위원회 의장 에드워드 위튼은 “발견할 그 순간까지 중성자 별이 실제로 어떻게 존재하는지를 아무도 정확히 알 수 없었지만, 펄서의 발견으로 믿을 수 없을 만큼 정확한 방법으로 이러한 물체를 관찰할 수 있게 되었고 그후 엄청난 진보가 이루어졌다”고 밝혔다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

목성의 거대 폭풍인 대적점(Great Red Spot)이 목성에 물이 있는지 ‘답’을 갖고 있다는 사실이 최근 새로운 연구에서 밝혀졌다고 우주 전문 사이트 스페이스닷컴이 1일(현지시간) 보도했다. 우리 태양계에서 가장 큰 행성인 목성은 아주 특별한 세계이다. 미 항공우주국(NASA)에 따르면 목성은 태양을 만들고 남은 여분의 물질들을 몽땅 품고 있는 첫 번째 천체일 가능성이 높다. 그래서 과학자들이 목성이 태양과 똑같은 조성을 가지고 있다고 생각하는 것은 놀라운 일이 아니다. 그러나 지난 수십 년 동안 이 행성에 대한 후속 연구에 의해 목성의 사정은 더욱 복잡해졌다. 목성 대적점이 물의 힌트를 가지고 있을지도 모른다는 것은 NASA 고다드 우주비행센터의 천체물리학자 고든 뵤레이커의 최근 연구에서 비롯되었다. “목성을 도는 위성들은 주로 물의 얼음으로 이루져 있기 때문에 모두 물이 풍부하다”고 밝힌 뵤레이커는 “그렇다면 거대한 중력 우물인 모행성에 물이 없을 까닭이 없지 않은가?” 라고 NASA 성명서에서 반문했다. 뵤레이커와 동료 과학자들은 하와이의 마우나 케아산 정상에 있는 케크 천문대의 지구상에서 가장 강력한 적외선 망원경을 사용하여 목성에 대한 복사선 데이터를 수집했다. 또 NASA의 목성 탐사선 주노의 데이터로 보완함으로써 이전의 어떤 미션보다 목성의 구름 속을 더 깊이 탐사할 수 있었다. 현재 주노는 53일에 한 번 목성을 공전한다. 지상 장비를 사용하여 대적점의 깊은 곳에서 나오는 열 복사를 지켜본 결과, 연구팀은 이 폭풍의 심연에 있는 구름 위에서 물의 화학적 특성을 발견했다. 이론적으로나 컴퓨터 분석에 의한 모델 역시 목성에 ‘풍부한’ 물의 존재를 뒷받침한다. 연구팀은 물의 증거를 갖고 있는 대적점 내부의 가장 깊은 구름층은 지구의 대기압의 5배가 되어 온도가 물의 빙점에 도달한다는 사실도 아울러 발견했다. 이는 연구자가 목성에서 발견한 일산화탄소 수준과 더불어 목성이 산소가 풍부하다는 것을 확인하는 것으로 보이며, 이미 풍부한 양의 수소가 있다는 사실이 잘 알려져 있기 때문에 물 성분이 모두 존재하고 있는 것이다. 하지만 목성에 얼마나 많은 물이 있는가 하는 점은 앞으로 규명해야 할 과제로 남아 있다고 연구팀은 밝혔다. 캘리포니아주 패서디나 소재 NASA 제트추진연구소의 주노 프로젝트 과학자인 스티븐 레빈 박사는 “목성의 물은 우리에게 이 거대한 행성의 생성과정에 대해 많은 정보를 알려줄 것”이라면서 “그러나 문제는 목성 전체에 얼마나 많은 물이 있는지를 알아내는 일”이라고 밝혔다. 이번 연구 결과를 상세히 기술한 논문은 8월 17일 ‘아스트로노미컬 저널’(Astronomical Journal)에 발표되었다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　　​

지구 하늘에 너풀너풀 날리는 아름다운 오로라가 멀리 토성의 북극 지역에서도 관측됐다. 지난 30일(현지시간) 유럽우주국(ESA)은 허블우주망원경이 관측한 토성 오로라의 모습을 사진으로 공개했다. 오로라는 태양표면 폭발로 인해 날아온 전기 입자가 지구자기(地球磁氣) 변화에 의해 고도 100∼500㎞ 상공에서 대기 중 산소분자와 충돌해서 생기는 방전현상으로 지구에서만 볼 수 있는 현상은 아니다. 이번에 ESA가 공개한 토성의 오로라는 지난해 허블우주망원경이 하지(夏至) 전후로 총 7개월 간의 관측 끝에 얻어진 결과물이다. 사진 상으로는 토성의 오로라가 푸른 빛으로 보이지만 사실 우리 눈으로는 볼 수 없다. 토성의 경우 지구와 대기 조성이 달라 가시광 영역으로는 이를 관측할 수 없다. 대신 자외선으로 이를 관측할 수 있는데 파장의 차이에 따라 이처럼 색을 입혀 합성한다. ESA 측은 "태양계 내에서 목성, 토성, 천왕성, 해왕성에서도 지구와 유사한 오로라를 볼 수 있다"면서 "다만 토성 오로라의 경우 지구와 비슷한 원인으로 발생하는 것으로 추측되며 오직 자외선으로만 볼 수 있다"고 설명했다. 　 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

인듀어런스/스콧 켈리 지음/홍한결 옮김/클/508쪽/2만 2000원알폰소 쿠아론 감독의 영화 ‘그래비티’는 허블 우주망원경을 수리하러 우주를 탐사하다 위기를 맞은 라이언 스톤(샌드라 블럭 분)의 고군분투를 다룬다. 인공위성 잔해가 국제우주정거장(ISS)과 부딪치면서 충격으로 우주로 내던져진 그는 죽을 고비를 넘겨 지구로 귀환한다. 영화는 ISS에서의 생활을 생생하게 그렸다는 평가를 받는다. “지구로부터 600㎞ 떨어진 곳의 온도는 화씨 -258(영하 161도)~-148도(영하 100도) 사이에서 변동을 거듭한다. 소리도 없고, 기압도 없고, 산소도 없다. 우주에서의 생활은 불가능하다”는 내레이션으로 시작하는 영화는 무중력 공간에서 둥둥 떠다니는 우주인의 모습을 비롯해 복잡한 기계 장비를 잘 묘사했다. 무엇보다 우주에서 바라본 지구 모습은 압권이다. 신간 ‘인듀어런스’는 영화보다 ISS에서의 생활을 좀더 세밀하게 그린다. 책은 ISS에서 장기간 체류하고 지구로 귀환한 우주인 스콧 켈리의 자전적 에세이다. 저자는 지금까지 네 차례 우주 비행으로 모두 520일을 우주에서 생활했다. 특히 2015년 2월 20일부터 340일 동안 ISS에서 지내며 연속 우주체류 미국인 최장기록을 세웠다.1990년대 우주정거장 계획에 따라 16개국이 공동으로 만든 ISS는 거대한 음료수 캔 여러 개를 줄줄이 연결한 것처럼 생겼다. 거대한 태양 전지판 여러 개가 몸통 위아래에 붙었다. 규모는 축구장만 하며 러시아, 미국, 일본 등 여러 나라 우주인들이 들락거린다. 우주인들은 우주식으로 포장된 음식으로 끼니를 해결하고 말라붙은 땀 조각을 물티슈로 수습해야 한다. 샤워는 수건으로 물기를 훔치는 것으로 대신한다. 모아둔 소변은 증류해 식수로 만들어 마신다. “러시아 우주인의 소변은 러시아와 미국 간에 지속적으로 이루어지는 각종 재화와 용역의 물물교환에 이용되는 상품 중 하나”라는 표현을 비롯해 각국 우주인이 다 같이 모여 영화 ‘그래비티’를 감상하며 “우리 생활을 잘 표현했다”면서 감탄하는 부분에서는 슬그머니 웃음이 나온다.영화는 우주에서의 생활이 무척이나 흥미진진한 것처럼 묘사했다. 아마 많은 이들이 그런 점에만 주목해 우주인을 동경할 것이다. 그러나 저자는 “여기서 살다 보면 자연이 얼마나 절절히 그리워지는지 살아 보지 않은 사람은 모른다”고 말한다. ISS에서 생활하는 우주인들이 빗소리, 새소리, 나뭇가지에 바람 부는 소리 등 자연의 소리를 녹음한 것을 즐겨 듣는 이유다. 저자는 또 “신선한 재료를 써는 느낌, 채소 썰 때 나는 냄새가 그립다. 씻지 않은 과일 향기가 그립다. 신선한 농산물이 수북이 쌓여 있는 마트 풍경이 그립다”고도 한다. 우리가 상상하는 우주의 모습과 많이 다르다는 우주인의 솔직한 고백이다. 다만 그곳에서 바라보는 지구의 모습은 영화보다 멋지지 않을까. 저자는 가끔 바하마 군도를 내려다본다. 그러면서 “지구를 내려다보는 느낌은 말로 표현하기 어렵다”고 한다.저자는 ISS에서의 생활과 함께 우주인이 되기까지의 고군분투도 솔직 담백하게 담았다. 만년 열등생이었던 그가 열여덟 살에 톰 울프의 소설 ‘영웅의 자질’을 읽고서 우주인을 꿈꾸고, 해군 장교와 공군 전투기 조종사를 거쳐 미국항공우주국(NASA) 베테랑 우주인이 되기까지의 과정이 담담하게 그려진다. 열등생이 치열한 경쟁을 거쳐 우주인이 되기까지, 지구의 중력을 벗어나 우주에 이르기까지, 그리고 가족과의 재회를 그리며 무미건조한 ISS에서의 생활을 이어 가기까지 무엇이 가장 필요했을까. 책 제목을 왜 ‘인듀어런스’(인내)라고 했을까 궁금했는데, 다 읽고 나니 제목의 의미를 알 듯하다. 김기중 기자 gjkim@seoul.co.kr

우리 은하보다 1000배 더 빠르게 별이 태어나는 괴물 은하가 사상 처음으로 자세히 관측됐다. 국제 천문학 연구팀은 남미 칠레 고원에 있는 알마 전파망원경을 사용해 이 같은 은하를 포착하는 데 성공했다고 세계적 학술지 네이처 최신호(29일자)에 발표했다. 연구팀은 알마 망원경 덕분에 기존보다 10배 더 자세한 자료를 얻을 수 있었다. ‘COSMOS-AzTEC-1’로 명명된 이 은하는 지구에서 보면 육분의 자리 방향으로 약 124억 광년 떨어진 곳에 있다. 연구팀은 이 은하에서 나오는 전파를 관측하고 별이 태어나는 데 필요한 수소 등의 가스가 어떻게 분포하고 있는지를 분석했다. 또한 별이 태어나는 데 중요한 요소가 되는 가스의 움직임과 밀도도 조사했다. 그 결과, 이 은하의 가스 농도는 우리 은하의 약 30배에 달하는 것으로 나타났다. 즉 이 은하에서는 가스가 매우 짙게 몰려 있다는 것. 뿐만 아니라 중력을 벗어나려는 가스의 움직임이 약해 별의 탄생이 매우 활발하게 이뤄지고 있는 상태로 확인됐다. 심지어 별의 요람으로도 불리는 이런 가스 덩어리는 은하 중심부 외에도 그 주변에 2개 나 더 있었다. 가스 구름 자체의 중력이 커 가스가 쉽게 모이고 별이 빠르게 태어나고 있는 것이다. 연구팀은 이 속도라면 이 은하에 있는 모든 가스는 약 1억 년 안에 별이 되는 데 쓰이리라 추정한다. 이는 다른 은하에서 별이 태어나는 것보다 10배 빠른 것이다. 그리고 우리 은하보다는 약 1000배 더 빠른 속도로 별이 태어나고 있는 것이라고 연구팀은 덧붙였다. 연구팀은 이런 '괴물 은하'가 우리 은하의 초기 모습이라고 추측한다. 따라서 앞으로 더 많은 괴물 은하를 관측해 은하의 별 형성 비밀을 밝힐 것이라고 말했다. 한편 이번 연구에는 일본 국립천문대(NAOJ)와 도쿄대, 나고야대, 미국 매사추세츠 애머스트대, 멕시코 국립천체물리·광학·전자공학연구소(INAOE), 네덜란드 흐로닝언대, 독일 막스플랑크천문학연구소의 연구자들이 참여했다. 사진=NAOJ(위), ALMA(ESO/NAOJ/NRAO), 타다키 등 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

머나먼 심연의 우주 속에 마치 눈동자처럼 빛나는 천체의 정체는 무엇일까? 최근 미 항공우주국(NASA)은 허블우주망원경으로 촬영한 행성상 성운인 NGC 3918의 모습을 공개했다. 켄타우루스자리에 위치한 NGC 3918은 약 4900광년 떨어진 곳에서 밝은 빛을 발하며 지구를 노려본다. 전체적인 모습이 행성처럼 원형으로 생겨 행성상 성운으로 분류되는 NGC 3918은 적색거성이 죽어가며 남긴 흔적 때문에 이처럼 보인다. 곧 NGC 3918의 중심에 있는 별이 죽어가며 물질을 우주로 방출하면서 부풀어 오른 것이다. 이후 적색거성은 결국 차갑게 식으며 쪼그라들면서 백색왜성(white dwarf)이 된다. 우리의 태양 역시 앞으로 70억 년 후면 수소를 다 태운 뒤 바깥 껍질이 떨어져나가 행성모양의 성운을 만들고 나머지 중심 부분은 수축한 뒤 지구만한 크기의 백색왜성이 될 것으로 예상된다. NASA 측은 "외부로 뿜어져 나오는 물질의 속도는 시속 35만㎞에 달한다"면서 "NGC 3918은 다른 행성성 성운처럼 수천수만 년의 매우 짧은 삶을 살게 될 것"이라고 밝혔다. 사진=ESA/Hubble and NASA 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

정확히 15년 전 지난 2003년 8월 25일 미국 케이프커내버럴 공군 기지에서 우주망원경 한 대가 실린 델타 II 로켓이 우주를 향해 발사됐다. 바로 인류에게 우주에 대한 새로운 지평을 열어 준 스피처 우주망원경(Spitzer Space Telescope)이다. 거대한 망원경을 우주공간에 띄우자고 최초 제안한 미국의 천문학자 라이먼 스피처(1914~1997)에서 이름을 따온 스피처 우주망원경은 이후 15년 째 우주의 비밀을 밝혀주는 데이터를 지구로 보내오고 있다. 스피처 우주망원경은 세상에 널리 알려진 허블 우주망원경보다 대중적인 유명세는 떨어지지만 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. 또한 스피처 우주망원경으로 외계행성의 빛을 최초로 관측했으며 최근에는 물이 있을 것으로 추정되는 7개의 지구형 행성 ‘트라피스트-1'(TRAPPIST-1)을 찾아내는 성과도 올렸다. NASA에 따르면 스피처 우주망원경은 지금까지 총 10만 6000 관측시간을 기록했으며 여기서 얻어진 데이터는 8000건 이상의 논문 자료가 됐다. NASA 천체물리학 부서 책임자인 폴 허츠 박사는 "스피처 우주망원경은 우주에 대한 새로운 시각의 눈을 뜨게 해줬다"면서 "NASA의 다른 관측 장비와 협업해 수많은 천체의 신비를 볼 수 있었다"고 평가했다. 한편 NASA는 지난 1990년 허블 우주망원경을 시작으로 콤프턴 감마선 관측선(1991), 찬드라 X선 우주 망원경(1999), 스피처 우주 망원경(2003)을 차례차례 우주로 쏘아 올렸다. 망원경을 지구 밖으로 보내는 이유는 지상에서는 날씨와 대기의 영향을 받아 우주의 정보를 제대로 관측하기 힘들기 때문이다.　　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

할리우드 블록버스터의 공세가 주춤해진 늦여름 극장가에 한국영화의 ‘흥행 1위 바통터치‘가 이어지고 있다. 이달 초부터 ‘신과 함께2’, ‘공작’, ‘목격자’, ‘너의 결혼식’이 차례로 박스오피스 1위를 사이좋게 나눠가지는 가운데 추억을 돋우는 재개봉작들이 틈새를 노린다. 꽃중년들의 ‘청춘의 미모’ 다시 한 번...‘탑건’, ‘보디가드’ 22년째 ‘불가능한 미션’을 호쾌하게 완수하는 톰 크루즈. 지금은 ‘미션 임파서블’이 그의 대표작이 됐지만 그의 현재를 있게 한 ‘도약대’가 있다. 그가 스물 둘 청량함을 가득 머금은 ‘꽃미모’로 ‘세계에서 가장 잘생긴 남자’임을 알렸던 영화 ‘탑건’이다. 1986년 제리 브룩하이머가 제작한 이 영화는 최고의 파일럿에 도전하는 청춘들의 사랑과 우정을 그리며 당시 청춘들의 가슴을 뜨겁게 덥혔다. 톰 크루즈뿐 아니라 멕 라이언, 팀 로빈스, 발 킬머 등 추억의 배우들의 젊은 시절을 되짚어볼 수 있는 ‘탑건’이 오는 29일 31년 만에 극장가에 다시 걸린다. 지난 7월 톰 크루즈가 이끄는 ‘미션 임파서블: 폴아웃’이 647만명의 관객을 모으며 흥행에 성공했다는 점, 내년에는 ‘탑건:매버릭’이라는 제목으로 속편이 개봉(북미에서는 7월)할 예정이라는 점도 재개봉 열풍의 동력이다. 휘트니 휴스턴의 무대 밖 삶을 재구성한 영화 ‘휘트니’ 개봉과 맞물려 ‘보디가드’도 오는 9월 26년 만에 스크린에서 재상영된다. 영화 ‘휘트니’는 맑고 유려한 고음으로 세계인들의 사랑을 누렸던 휴스턴이 가장 외롭고 비극적으로 생을 마쳤음을 아프게 보여준다. 영화는 지난 23일 개봉 하루 만에 다양성 영화 박스오피스 1위에 오르며 여전히 많은 이들이 그를 그리워하고 있음을 보여줬다. 그에 맞춰 많은 이들에게 ‘인생 로맨스물’로 꼽히는 ‘보디가드’가 재개봉되면서 휴스턴이 절정의 인기를 누리던 때가 삶에서는 가장 아팠을 때였다는 아이러니를 다시 대비해볼 수 있게 됐다. 30대 중반, 배우로 깊이있는 눈빛을 머금기 시작한 케빈 코스트너의 젊은 시절도 아련한 그리움에 젖게 한다. 우주 마주하는 황홀경 다시 한번...‘그래비티’ 2014년 제86회 아카데미 시상식에서 감독상, 촬영상 등 7개 부문을 휩쓴 우주 영화 ‘그래비티’도 오는 29일 재개봉된다. 불과 5년 전 작품이지만 굵직한 한국영화들이 상위권에 포진한 상태에서 현재 예매율 6위를 기록하며 영화 팬들의 발길을 다시 불러모으고 있다. 이번에는 2013년 개봉 당시에는 선보이지 않았던 ‘아이맥스 레이저 3D’관에서도 상영된다. 아이맥스 레이저 3D 상영관은 일반 상영관보다 5배 이상 큰 스크린에 고해상도 레이저 영사기가 갖춰져 기존 스크린보다 50% 더 밝고 2배 더 선명한 화면으로 감상할 수 있다. ‘그래비티’는 허블 우주망원경을 수리하기 위해 우주를 탐사하던 라이언 스톤 박사(산드라 블록)가 인공위성 잔해와 부딪히면서 우주 한가운데 홀로 남겨지는 극한의 재난 상황을 그린 작품이다. 때문에 이번 재개봉은 경이와 공포를 일으키는 우주 체험을 극대화할 수 있는 기회이기도 하다. 수입·배급사인 해리슨앤컴퍼니 관계자는 “요즘은 재개봉 시장도 경쟁이 심하기 때문에 새 활로를 찾기 위해 여름 성수기 막바지를 겨냥해 작품을 내놨다”며 “영화 자체의 성격상 우주를 ‘경험’할 수 있는 부분이 강해서 스크린이 큰 아이맥스나 4DX관 같은 특수관에서 다시 작품을 보려는 관객들이 많다”고 했다. 정서린 기자 rin@seoul.co.kr

알마(ALMA), 혹은 아타카마 거대 밀리미터 서브 밀리미터 어레이(Atacama Large Millimeter/sub Millimeter Array)는 칠레의 고지대에 건설된 거대 전파 망원경으로 66개의 전파 망원경이 하나의 거대 전파 망원경처럼 작동해 우주의 비밀을 풀고 있다. 건설에만 14억 달러가 투입되었고 현재 미국, 유럽, 일본, 캐나다, 한국, 대만 등 여러 나라가 함께 이를 이용해서 연구를 진행 중이다. ALMA는 이름처럼 9.6mm에서 0.3mm까지 밀리미터와 서브 밀리피터파 파장(주파수로는 31 ~ 1000 GHz)에서 우주를 관측한다. 이 파장은 인간에 눈에는 보이지 않지만, 여러 가지 중요한 정보를 담고 있어 우주를 연구하는 과학자들에게 귀중한 자료를 제공하고 있다. 최근 미 국립 전파 망원경 관측소의 브렛 맥기어가 이끄는 연구팀은 알마의 관측 능력을 한계까지 끌어올려 새로 태어나는 아기별에서 물과 유기물의 존재를 증명했다. 알마의 관측 파장대는 크게 band 1에서 band 10까지 10단계로 구분되는데, band 10은 0.3-0.4mm(787-950GHz) 파장으로 대부분 지구 표면에 도달하기 전 대기에 흡수되어 관측이 어려웠다. 연구팀은 좋은 기상 여건과 알마의 높은 고도(해발 5,000m), 그리고 매우 민감한 안테나의 힘을 이용해서 band 10에서 NGC 6334I 성운을 관측하는 데 성공했다. NGC 6334I는 그 독특한 생김새 때문에 '고양이 발 성운'(Cat‘s Paw Nebula)라고 불리고 있는데, 중심부에는 새로 생겨나는 아기 별이 다수 존재한다. 따라서 과학자들은 전파 망원경을 이용해 그 내부를 상세히 관측했다. 가스에 가린 성운 내부 관측에는 가시광선보다 파장이 긴 전파가 유리하기 때문이다. 하지만 band 10에서 관측은 처음으로 이뤄진 것이다. 이 관측에서 과학자들은 중수소와 산소로 이뤄진 중수(heavy water)의 증거를 찾아냈다. 중수는 일반적인 물에 일정 부분 섞여 있기 때문에 이는 물의 존재를 시사하는 것이다. 이 중수는 새로 태어나는 별의 제트(jet)에서 발견되었으며 이 성운에 물 분자가 풍부함을 시사하는 결과로 해석된다. 더 흥미로운 발견은 생각보다 복잡한 유기물인 글리콜알데하이드(glycolaldehyde)가 검출된 점이다. 글리콜알데하이드는 알데하이드와 하이드록시기를 같이 지닌 가장 작은 분자로 생물체 내부에서 일어나는 여러 대사 과정의 중간에 등장한다. 이런 유기물이 수천 광년 떨어진 지구에서도 검출된다면 이 성운 내부에 유기물이 풍부하다고 해석할 수 있다. 아마도 검출되지 않았을 뿐 더 복잡한 유기물이 존재할 가능성도 크다. 아마도 태양계 역시 이렇게 물과 유기물이 풍부한 성운에서 태어났을 것이고 앞으로 이들 가운데 제2의 태양계가 태어날지도 모른다. 연구팀은 band 10에서 이제까지 관측하기 어려웠던 여러 가지 분자를 검출할 수 있을 것으로 기대하고 있다. ALMA는 이미 세계에서 가장 강력한 전파 망원경 중 하나지만, 과학자들은 그 성능을 한계까지 끌어올려 우주의 비밀을 한층 더 깊이 파고들 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

태양계에서 가장 질량이 큰 천체는 두말할 것도 없이 태양이다. 얼마나 클까? 태양계의 모든 식구들, 태양과 8개 행성, 수백개의 위성, 수천억 개의 소행성 등등을 밀가루반죽처럼 한데 뭉쳐서 그중 태양이 차지하는 비중을 계산해보면 무려 99.86%에 달한다. 태양 외 기타 등등은 기껏해야 0.14%라는 얘긴인데, 정말 어처구니가 없을 정도로 미미하다. 그뿐만이 아니다. 그 기타 등등의 90%를 목성과 토성이 차지한다고 하니, 지구를 포함한 태양계 기타 등등은 고작 0.014%라는 얘기다. 그렇다고 태양이 큰 별 축에 속하냐 하면 그런 것도 아니다. 우리은하에 있는 약 4천억 개의 별 중 중간치 크기에 속하는 별이다. 그러니까 별들 중 반 이상이 태양보다 크다는 뜻이다. 밤하늘에서 반짝이는 별들은 거의가 태양의 수십 배 내지 수백배 큰 별이라고 보아 거의 틀림이 없다. 그렇다면 이들 별 중에서 가장 질량이 큰 별은 태양의 몇 배나 될까? 현재까지 관측으로 밝혀진 바에 따르면, 최대 질량의 별은 R136a1이라는 별로, 우리 태양 질량의 300배를 넘는 것으로 알려져 있다. 타고난 질량이 별의 운명을 결정한다 보통 R136a1로 불리는 RMC 136a1 별은 지구에서 약 16만 3,000광년 떨어진 타란툴라 성운에 있는 별이다. 즉, 우리은하 바깥에 있는 별로서, 우리은하의 위성은하 중 하나인 대마젤란 은하 속의 별이라는 뜻이다. 남아프리카 공화국의 래드클리프 천문대 소속의 천문학자들은 1960년 나중에 RMC 136이라고 명명한 성단을 처음으로 발견했다. 허블 우주 망원경이 이 성단을 조사해본 결과, 성단은 200개 이상의 아주 밝은 별들로 구성되어 있었다. 그중 가장 질량이 큰 별이 바로 RMC 136a1로, 태양 질량의 315배나 되는 엄청난 질량의 거성이었다. 사람으로 치면 R136a1은 엄청난 과체중인 셈이지만, 사람과는 달리 나이를 먹어감에 따라 점차 체중이 줄어든다. 현재 이 별의 나이는 약 100만 년 남짓으로 거성으로서는 중년을 막 넘긴 셈이다. 과체중이 단명한다는 이치는 별의 세계에서도 그대로 통한다. 태양같은 중간치 별들은 약 100억 년을 살지만, R136a1 같은 거성은 고작 몇백만 년이면 생을 마감한다. 내부의 엄청난 중력과 압력으로 수소핵융합 반응이 격렬하게 일어나기 때문이다. R136a1이 태어날 때의 체중은 태양 질량의 320배 정도 되었을 것으로 추정되고 있지만, 이미 자기 체중의 5분의 1, 그러니까 태양 50개에 맞먹는 질량을 우주공간으로 방출했다. 이처럼 지금까지 우주에서 가장 무거운 별로 알려진 R136a1이지만, 가장 큰 별은 아니다. 태양지름의 약 30배나 되기는 하지만, 가장 큰 별에 비하면 거의 난쟁이 수준에 지나지 않는다. 지금까지 알려진 최대의 별은 UY Scuti라는 별로, 무려 태양 지름의 1,700배에 달하는 거대한 덩치를 자랑한다. 하지만 이 별의 질량은 태양의 30배에 지나지 않는다. 메이드 인 스타 만약 R136a1을 끌어다가 태양 자리에다 갖다놓는다면, 태양의 밝기는 지금 달 정도의 밝기로 비례 축소될 것이다. 게다가 그것의 강력한 방사선은 지구에 심각한 상황에 빠뜨릴 것이다. 그리고 별의 무거운 질량은 지구의 1년 길이를 3주나 줄일 것이며, 지구는 방사선 물질로 멱을 감아 어떠한 생명체도 살아남지 못할 것이다. R136a1과 같은 별을 '볼프-레이에 별'(Wolf-Rayet Star)이라 부르며, 태양 질량의 20배 이상인 별들이 나이를 먹고 진화하여 초속 2000km 이상의 강력한 항성풍을 통해 막대한 질량을 상실한다. 수백만 년 동안 약 태양 질량의 10배 물질을 우주공간으로 방출할 수 있다. 따라서 이런 거대한 별들은 방사선 등으로 환경에 심대한 영향을 줄 수 있다. 볼프-레이에 별은 태양의 대략 100억년의 수명보다 훨씬 짧으며 약 500만년 밖에되지 않는다. 과학자들은 은하에서 200개가 넘는 볼프-레이에 별을 알고 있지만, 은하수는 2000 개가 넘는 것으로 추정되며 대부분은 먼지에 의해 숨겨져 있다. 대략 볼프-레이에 별의 절반은 다른 거대한 별, 블랙홀 또는 중성자별과 같은 동반자를 가진 것으로 생각된다. 거대한 별의 최후는 극적이다. 태양 수십 배의 질량과 덩치를 가진 존재가 한순간 폭발로 임종을 맞는 것이다. 그러면 핵융합으로 버린 모든 원소들뿐 아니라, 폭발 순간 엄청난 온도와 압력으로 나머지 중원소들을 만들어 우주공간으로 흩뿌린다. 이것이 바로 초신성 폭발이다. 그러나 신성이 아니라 늙은 별의 임종인 셈이다. 그리고 이 별의 잔해들이 모여 다시 새로운 별을 만든다. 이른바 별의 윤회다. 인간을 비롯한 모든 생명들은 이 별의 윤회 과정에서 나타난 산물에 다름아니다. 우리 몸을 이루고 있는 모든 원소들은 별의 몸 속에서 그리고 별의 먼지에서 나온 것들이다. 별이 제 몸을 아낌없이 우주로 내놓지 않았더라면 사람도, 다른 생명도 존재할 수 없었을 것이다. 이것이 바로 별과 인간의 관계, 나와 우주의 관계인 것이다. 우리는 말하자면 메이드 인 스타인 것이다. 그런 점에서 긍지를 느껴도 좋지 않을까? 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

중앙아메리카 과테말라 북부에 있는 밀림 속에 6만 개가 넘는 고대 마야문명 유적이 남아있는 것으로 밝혀졌다. 최근 미국 CNN 등 외신은 미국과 과테말라 공동 연구팀이 최신 레이저 장비를 탑재한 항공기를 활용한 대대적인 조사로 과테말라 북부 밀림 속에서 수십 개의 고대 마야도시를 발견했다고 전했다. 이들 고대 도시에는 일반 가옥은 물론 왕족이 살던 궁전, 그리고 피라미드도 남아 있다. 높이 약 27m로 추정되는 피라미드는 지금까지 단순한 언덕으로 여겨졌다. 연구팀은 이번 발견으로 고대 마야도시가 지금까지 생각보다 훨씬 거대하고 복잡했다는 사실을 알아냈다. 특히 이 연구에서는 농업·관개 시설과 채석장, 그리고 방어 요새의 흔적이 광범위하게 확인됐다. 또 대규모의 도로망이 남아있어 각 도시가 지금까지 알려진 것보다 더욱 밀접하게 연결돼 있었다는 것이 새롭게 밝혀졌다. 연구에 참여한 미국 툴레인대학의 마르셀로 카누토 연구원은 “이번 발견은 메소아메리카 문명의 하나인 마야 문명에 관한 우리의 이해를 근본적으로 바꿀 수도 있다”면서 “모든 시설이 예상보다 많이 존재하며 규모도 훨씬 큰 것으로 밝혀졌다”고 말했다. 이어 “어느 지역에서도 예상을 뛰어넘는 수의 건축물과 건물, 수로, 계단식 밭이 발견됐다”고 덧붙였다. 연구팀은 2100㎢에 달하는 이번 유적의 조사 데이터를 분석해 해당 지역의 추정 인구도 수정했다. 그리고 이제 연구팀은 과거 마야 저지대(현재 과테말라와 멕시코에 걸쳐 지역)에는 기존 조사에서 나타난 수의 몇 배에 해당하는 1000만 명이 살았었다고 추정한다. 마야 고고학을 30년 이상 연구해 온 카누토 연구원에 따르면, 열대 지방은 문명이 존재하는 데 적합하지 않으며 (열대 기후는) 복잡한 사회를 유지하는 데 도움이 되지 않는다는 것이 지난 100년 동안 이어진 일반적인 생각이었다. 그는 “마야 사회는 인구가 적고, 인프라가 드물며 각 도시 국가는 소규모로 독립하고 있어 도시 국가 간의 교류가 거의 없었다는 것이 기존 가설이었지만 잘못됐다는 것이 새롭게 밝혀지고 있다. 이번 조사에서는 이 지역에 많은 사람이 살았을 뿐만 아니라 그들은 지형의 생산성을 높이기 위해 다양한 방법으로 지형에 수정을 가한 것을 알 수 있었다”고 말했다. 이어 “지금까지 발견된 여러 방어 요새 구조도 한때 이 지역에 많은 사람과 자원이 존재했으며 이는 수많은 분쟁이 일어났음을 시사하는 것”이라고 덧붙였다. 중앙아메리카의 밀림은 밀도가 높아 현지 조사는 교통 면에서 어려움이 많다. 하지만 빛을 이용해 물체를 감지하고 거리를 측정하는 ‘라이다’(LiDAR·Light Detection And Ranging)라는 신기술 덕분에 고고학자들이 상공에서 밀림 속까지 내려다볼 수 있었다. 항공사진 도화(매핑)는 하부에 센서를 장착한 항공기를 활용한다. 이 장치는 자율주행 차량에 쓰이는 것과 같은 기술을 사용해 펄스 형태의 레이저를 발사하고 그 빛이 돌아올 때까지의 시간을 측정함으로써 경관의 매핑을 시행한다. 그 결과 얻어진 데이터로부터 지표면의 등고선이 표시돼 연구팀은 등고선에서 캐노피 밑 인공 구조물을 발견할 수 있는 것이다. 고고학자들은 이 방법으로 매우 상세하고 전례없는 대규모 조사를 시행할 수 있게 됐다. 카누토 연구원은 “이는 열대 지방에서 고고학자들의 조사 방법을 근본적으로 바꾸는 기술”이라면서 “태양과 별을 맨눈으로 관찰하던 시절에 망원경이 발명된 것과 같은 것”이라고 말했다. 사진=PACUNAM 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

생명의 근원으로 여겨지는 물이 태양계 밖 외계행성에 흔하게 존재할 가능성이 있다는 분석결과가 나왔다. 미국 하버드대학의 리 쩡 박사는 이런 내용이 담긴 연구결과를 미국 보스턴에서 열린 골드슈미트 2018 컨퍼런스(12~17일)에서 발표했다. 쩡 박사는 컨퍼런스 마지막 날 진행한 발표에서 “워터 월드(물의 세계)가 태양계 밖에서 흔하다는 분석결과에 우리는 놀라지 않을 수 없었다”고 말했다. 쩡 박사와 동료들은 미국항공우주국(NASA)의 케플러 우주망원경 등이 외계행성 후보군을 포함해 지금까지 발견한 외계행성 4000여 개를 반지름에 따라 지구보다 1.5배 또는 2.5배 큰 두 집단으로 분류했다. 그리고 유럽우주국(ESA)의 가이아 우주망원경의 최신 측정을 기반으로 이들 행성의 내부 구조를 추정할 수 있는 모형을 개발했다. 그 결과, 외계행성의 3분의 1은 지구보다 2~4배 크며, 이런 행성의 질량은 절반이 물로 돼 있는 것으로 나타났다. 쩡 박사는 “우리 자료는 지금까지 알려진 지구보다 큰 외계행성의 약 35%가 물이 풍부하다는 것을 보여준다”면서 “분석에 따라 상대적으로 큰 행성들은 질량이 약 10배 이상으로 물의 세계로 이뤄져 있을 것”이라고 말했다. 또한 “이는 물이지만 지구 상에서 흔히 발견되는 것과는 다르다. 표면 온도는 섭씨 200도에서 500도 범위에 있을 것으로 예상된다”면서 “대기 상태는 수증기가 주를 이뤄 액체 상태 물의 수위는 낮을 수 있다”고 말했다. 이제 연구팀은 지난 4월 궤도에 안착해 얼마 전 행성 탐사를 시작한 테스(TESS) 우주망원경 외에도 오는 2021년 발사 예정인 제임스웹 우주망원경이 수집하는 자료도 분석해 연구를 거듭해 나갈 예정이다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

해가 진 뒤 밤이 조용히 찾아온다. 인적은 없고 매미만 시끄럽게 울어댄다. 고개 들어 까맣디 까만 하늘을 바라본다. 빛나는 큰 별, 그리고 그 옆에 반짝반짝 작은 별. 우리가 보는 별은 ‘물체’가 아닌, ‘빛’이다. 빛이 빠르다는 사실은 학교에서 배웠다. 우주는 아주 넓다. 빛이 아무리 빠르게 달려도 밤하늘 건너 우리에게 온 저 별의 빛은 결국 아주 오래전 것이란 이야기다. 문득 궁금증이 생긴다. 이 우주는 얼마나 크고, 어떻게 작동하는 것일까. 그 궁금증을 따라 우주를 다룬 신간 3권을 펼쳐본다. ◆빛 분석해 우주 지도 그린다-매일 밤 우리가 보는 수천 개의 별은 우리 은하(Milky Way galaxy)의 별에 지나지 않는다. 눈으로 보지는 못하지만, 우주 안에는 모양·크기·나이가 제각각인 수천억개의 은하가 있다. 은하마다 또 수천억 개의 별을 저마다 거느린다. 우리 지구는 이런 은하들이 각기 방출하고 흡수한 뒤 결합한 빛을 온몸으로 받는다. 이 빛을 연구한다면 우리는 우리 은하와 외부 은하의 지도를 그릴 수 있다. 또 우주의 구성 성분도 밝혀낼 수 있다. ‘우주의 지도를 그리다’(글항아리 사이언스) 저자 제임스 기치는 관측 천문학자로, 우주를 더 깊이, 더 멀리, 더 자세히 들여다보고자 매일 빛을 모은다. 광자 가운데 일부를 포착하고 분석해 그것이 어디서 왔고, 어떻게 방출되었는지 알아내고자 노력한다. 저자는 이를 통해 우리 은하와 다른 은하의 존재를 최초로 입증했던 100년 전 ‘나선성운들’로 독자를 데려간다. 그 여정에서 우리는 은하가 어떻게 형성·진화했는지 배울 수 있다. 저자는 우리 은하에서 극도로 멀리 떨어져 있는 은하의 성질과 진화 방식에 관한 최신 관측 자료는 물론, 급속도로 발전하고 있는 관측 천문학 연구 분야 사례를 풍부하게 소개한다. 나아가 우주에 대한 ‘세계 모형(world model)’과 컴퓨터 시뮬레이션을 깊이 있게 다룬다. 특히 108장에 이르는 컬러 도판이 우주의 모습을 생생하게 그려낸다. ◆몰랐던 우주물리학 쉽고 재밌게-우주의 크기는 얼마나 클까. 그런데 왜 우주는 텅텅 비어 있는 것처럼 보일까. 그리고 우주 너머에는 무엇이 있을까. 우리는 우주에 관해 꽤 많은 것을 알고 있다고 생각한다. 그러나 그것은 착각일뿐이다. 우주는 인류의 직관과 전혀 다른 방식으로 작동한다. 이런 우주를 ‘코스모스 오디세이’(사회평론) 저자 호르헤 챔과 대니얼 화이트슨이 우주물리학으로 풀어낸다. 상대성이론, 양자역학, 강입자 충돌기(LHC)처럼 많이 들어봤지만 알지 못하는 개념에서 암흑물질, 암흑에너지, 쿼크와 반물질 등 우리가 밝혀내야 할 미지의 존재까지 드넓은 우주의 세계로 안내한다. 호르헤 챔은 앞서 스탠퍼드 대학원 재학 시절, 대학원생의 고달픈 삶과 이공계의 현실을 그린 ‘PHD COMICS’를 연재해 큰 인기를 끌었다. 미국에서는 드라마로까지 만들어질 정도로 유명세를 탔다. 저자는 우주물리학의 개념과 원리를 일러스트와 적절한 설명으로 알려준다. 예컨대 ‘질량’이 무엇인지에 관해 ‘질량이란 그 안에 있는 물질의 양이 아니라 입자에 붙여진 신비한 양자 이름표’라고 설명하는 식이다. 페이지마다 등장하는 유머러스한 삽화는 이해를 돕고 책을 지루하지 않게 한다. 암흑물질, 암흑에너지, 반물질, 물질을 이루는 가장 기본적인 원소, 중력과 공간, 그리고 시간과 차원 등을 비롯해 빅뱅과 우주 너머까지, 우주물리학을 재밌게 즐겨보자. ◆우주 바라보고 인간을 돌아보다-천체를 관측하기 가장 좋은 곳은 어딜까. 태평양 한가운데에 있는 하와이 마우나케아 천문대다. 버지니아대 천체물리학 교수 트린 주안 투안이 북반구에서 가장 아름다운 밤하늘을 관측할 수 있는 이곳을 찾았다. 청색 밀집 왜소은하에 관한 연구를 위해서다. 망원경을 설치하고 밤이 내려오기를 기다리는 저자는 땅거미에서 새벽녘까지 은하를 분석하고, 우주의 기원을 발견하려고 수십억 년을 거슬러 올라가고, 흑색물질의 수수께끼를 조사한다. 그러면서 세상의 아름다움과 덧없음, 인간 존재에 대한 이런저런 질문을 던진다. 저자는 어린 시절 베트남 전쟁을 겪었다. 그에게 밤이란 포탄소리가 울리는, 언제 어디서 공격을 받을지 모르는 위험한 시간이었다. 이후 스위스의 로잔으로 유학을 떠난 저자는 밤중에 유탄이 날아들까 봐 걱정하지 않아도 되고 안심하며 돌아다닐 수 있다는 사실에 놀랐다. 자신의 내면에 자리 잡은 밤에 관한 이런 생각을 저자는 다양한 문학·예술작품과 함께 녹였다. 라이너 마리아 릴케가 쓴 ‘밤에 드리는 시’를 비롯해 고흐, 샤갈, 피카소, 뭉크, 르네 마그리트에 이르기까지 예술가들의 작품을 통해 밤을 돌아본다. 사랑과 두려움, 신비로움에 대한 이야기가 감성적으로 다가온다. 해발 4207m의 천문대 연구 과정과 결과, 그곳에서 찍은 사진, 그리고 명화와 글이 잘 어울린다. ‘과학과 아름다운 예술의 조화’라는 찬사 속에 프랑스 천문학회가 뽑은 ‘2018년 올해의 천문학 도서’로 선정됐다. 김기중 기자 gjkim@seoul.co.kr

지난달 28일 개기월식이 일어난 지 보름 만에 이번에는 부분일식을 볼 수 있게 되었다. 월식은 지구 그림자가 달을 가리는 것인 데 비해 일식은 달이 태양을 가리는 것이다. 태양을 완전히 가리면 개기일식, 일부분만을 가리면 부분일식이라 한다. 이번에 일어나는 일식은 아쉽게도 부분일식으로, 한국천문연구원은 11일 오후 7시 12분부터 7시 30분까지 18분 동안 부분일식이 일어난다고 밝혔다. 지역에 따라 달이 태양면을 가리는 비율이 조금씩 다르게 관측되는데, 한반도에서는 대체로 태양의 3∼8％ 정도가 가려진 모습을 볼 수 있을 것으로 예측된다. 일단 서쪽 하늘이 탁 틔여 있는 곳을 잡으면 약 20분 동안 장엄한 우주 쇼를 즐길 수 있다. 일식은 달이 서쪽에서 동쪽으로 태양을 가리며 지나가는 형태로 진행되는데, 이는 물론 달의 공전 운동 때문이다. 일식에 얽힌 재미있는 사실로, 달과 태양이 완벽하게 포개져 연출해내는 개기일식을 지구에서 볼 수 있는 것은 달과 태양의 희한한 우연의 일치 때문이다. 즉, 태양 지름은 달보다 400배 크지만, 달보다 딱 400배 먼 거리에 있다. 따라서 지구 하늘에서 태양과 달은 똑같은 크기로 보인다. 지구에서 가까워졌다 멀어졌다 하는 달의 궤도에 따라 달이 태양을 완전히 못 가리고 가장자리가 비어져나오는 일식을 만들기도 하는데, 그 모양이 가락지 같다고 하여 금환일식이라 한다. 개기일식의 경우 대부분 대양에서 보이며, 지상에서는 제대로 관측할 기회가 적다. 최근의 개기일식은 지난해 8월 있었는데, 99년 만에 미국 전역에서 개기일식을 볼 수 있어서 큰 화제를 불러일으켰다. 다음 개기일식은 내년 7월 2일 태평양, 칠레, 아르헨티나 등에서 볼 수 있으며, 한반도에서는 2035년 9월 2일 오전 9시 40분께 북한 평양과 강원도 일부 지역에서 볼 수 있다. 벌써 별지기들은 고성 북쪽에 눈독을 들이고 있다. 일식 관측 때 주의할 점은 맨눈으로 태양을 보거나 아무 준비 없이 망원경을 태양으로 향하게 해서는 안 된다는 점이다. 반드시 태양 안경을 끼고 보거나, 태양 필터나 태양 필름으로 렌즈 앞을 가리고 관측해야 한다. 특히 자녀와 함께 관측하는 사람에게 주의가 필요하다. 자칫 실명의 위험이 있기 때문이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

과학을 전공하지는 않았지만 과학에 관심이 많은 일반시민들이 모여 과학자들도 하지 못한 희귀 곤충들의 분포지도를 만드는데 성공했다. 캐나다 맥길대 천연자원과학과, 퀘벡 리무스키대 북부생태다양성연구센터, 몬트리올곤충관 공동연구팀과 시민과학자들은 북미 지역에서 희귀종으로 알려진 북부 검은 미망인 거미(Northern black widow, 학명 Latrodectus variolus)와 검은 지갑거미줄 거미(Black purse-web spider, 학명 Sphodros niger)의 생태 분포 지도를 만들었다고 10일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 국제학술지 ‘플로스 원’ 8일자(현시시간)에 실렸다. 종 분포도는 특정 생물의 생태계를 이해하고 환경변화가 생물의 삶에 어떤 영향을 미치는지 예측하고 관리 전략을 수립하는데 필수적인 도구이다. 더군다나 최근들어 지구온난화로 인한 기후변화 때문에 생태 환경이 급격히 변화하고 있기 때문에 생태지도 작성은 시급한 문제이기도 하다. 그렇지만 희귀 생물종의 경우는 연구자가 많지 않아 상세한 생태지도를 만들기 쉽지 않다. 이에 연구팀은 곤충박물관과 연구자들이 기존에 모아놓은 데이터베이스와 함께 시민 과학자들이 작성한 데이터를 결합하기로 했다. 결합된 데이터는 전문 과학자들을 통해 다양한 통계적 실험과 모델링을 거쳐 의심스러운 관측결과를 제거함으로써 최종 생태 예측 모델의 유효성을 높였다. 연구팀에 따르면 검은 지갑거미줄 거미의 범위는 캐나다 북부 경계 가장자리를 따라 미국 아칸사스, 미주리, 테네시주까지 확장하고 있는 것으로 밝혀졌다. 또 검은 지갑거미줄 거미의 생태에 있어서 가장 중요한 것은 연중 가장 추운 3개월 동안 평균 온도였고, 북부 검은 미망인 거미에게서 중요한 것은 가장 따뜻한 3개월 평균 온도라는 사실도 새로 밝혀졌다. 연구팀 관계자는 “거미의 생태 분포는 비교적 잘 알려져 있지 않기 때문에 과학자들은 자신이 발견한 지역을 중심으로 연구를 진행해 일반적 생활환경을 쉽게 이해하지 못한다”며 “이번 연구를 통해 덜 알려지고 덜 연구된 종들의 지식을 넓히는데 시민과학자들의 역할이 얼마나 큰지 알 수 있다”고 말했다. 왕 위푸 맥길대 교수는 “이번 연구는 비전문가인 시민들이 과학연구에 적극적으로 참여함으로써 만들어 낼 수 있는 성과가 얼마나 큰지를 보여주고 있다”라면서 “벅 가이드(Bugguide)나 아이내추럴리스트(iNaturalist) 같은 플랫폼을 활용해 생태계 모니터링 프로젝트를 계속 추진해 새로운 대규모 생태 예측 모델을 만들 계획”이라고 설명했다. 시민과학은 과학에 관심이 있는 일반인들이 데이터 수집이나 관찰 등에 참여함으로써 과학자들의 분석을 돕거나 아직 발견하지 못한 새로운 현상까지 알아내는 것이다. 특히 시민과학자들의 참여는 과학에 대한 자연스러운 관심을 불러일으킬 뿐만 아니라 연구 비용은 적게 들이면서 예상치 못했던 연구결과를 갖고 올 수 있어서 생물, 환경, 천문 분야를 중심으로 확산되고 있다. 실제로 지난 1월에는 일반인들이 참여한 시민과학플랫폼 ‘주니버스’가 미국항공우주국(NASA)에서 운용하는 케플러우주망원경 사진 데이터를 분석해 과학자들이 찾지 못한 지구형 행성을 5개나 찾아내 세계적인 과학저널 ‘사이언스’에 발표하기도 했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr