해왕성 너머 카이퍼벨트(태양계 끝자락에 수많은 천체가 도넛 모양으로 밀집해 있는 지역)에 존재하는 특이한 소행성이 확인됐다.최근 영국 퀸스대학 등 공동연구팀은 카이퍼벨트에 존재하는 소행성 ‘2004 EW95’가 과거 화성과 목성 사이에 있다가 태양계 끝자락으로 쫓겨난 천체로 보인다는 연구 결과를 ‘천체물리학 저널 레터’ 최신호에 발표했다. 폭이 300㎞에 달하는 이 소행성은 지구에서는 무려 40억㎞ 정도 떨어진 곳에 있어 관측이 쉽지 않다. 2004년 허블우주망원경을 통해 처음 존재가 확인됐으나 발견 당시부터 전문가들을 혼란스럽게 했다. 반사되는 파장이 기존의 카이퍼벨트 천체와는 달라 관측에 오류가 있는 것이 아니냐는 의문이 제기됐기 때문이다. 카이퍼벨트 지역은 태양의 빛이 미치지 못해 매우 춥고 어둡다. 이 같은 이유로 이곳에는 얼음 천체들이 모여 있으며 지구 주위로 날아오는 혜성의 고향도 바로 이곳이다. 이번에 연구팀은 유럽 남방천문대의 초거대망원경(VLT)을 이용해 2004 EW95의 재분석에 나섰다. 그 결과 2004 EW95가 탄소가 풍부한 암석형 소행성이라는 사실이 새롭게 드러났다. 또한 연구팀은 산화 제2철과 엽상(葉狀) 규산염도 찾아냈는데 이는 화성과 목성 사이 소행성대의 천체에서 주로 발견된다. 결과적으로 태양계가 형성되던 초기 소행성대에 있던 2004 EW95가 알 수 없는 원인으로 인해 수십억㎞ 떨어진 태양계 끝자락까지 밀려났다는 가설이 가장 합리적인 설명이다. 그렇다면 그 원인은 무엇일까? 연구팀은 이를 ‘그랜드 택 가설’로 설명했다. 이 이론에 따르면 태양계 형성 초기 가스 행성인 목성, 토성, 천왕성, 해왕성은 서로 가깝게 있었으며 태양과의 거리도 지금보다 가까웠다. 그러나 행성들이 서로 근접했다가 어떤 힘에 의해 멀어지면서 남은 물체를 태양계 끝으로 밀어냈다는 주장이다. 논문의 선임저자 톰 시컬은 “2004 EW95는 너무 먼 곳에 있어 매우 희미하게 보인다”면서 “카이퍼벨트에서 이 같은 성분의 소행성이 발견된 적은 없었다”고 설명했다. 이어 “2004 EW95는 그랜드 택 가설의 주요한 증거가 될 수 있다”면서 “태양계 형성의 비밀을 밝혀 줄 원시 태양계의 유물”이라고 덧붙였다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

우리 은하에서 가까운 이웃 은하들의 모습을 그 어느 때보다 선명하게 보여주는 이미지가 공개됐다.미국항공우주국(NASA)은 17일(현지시간) 천문학자들이 허블우주망원경으로 이웃 은하들을 관측해 고해상도 이미지를 만들어냈다고 밝혔다. 이들 연구자는 허블우주망원경의 새로운 적외선 관측 자료를 기존 자료와 결합해 무수히 많은 별이 만들어지고 있는 나선은하와 왜소은하 등 이웃 은하 50개의 이미지를 제작했다. ‘레거스’(LEGUS·Legacy ExtraGalactic UV Survey)로 명명된 이 프로젝트는 각 은하의 이미지뿐만 아니라 그 안에 있는 성단과 항성 목록까지 포함돼 있다. 이번 조사연구를 이끈 미국 매사추세츠대 애머스트캠퍼스의 다니엘라 칼제티 교수는 “지금까지 자외선 관측 자료를 포함한 성단과 항성 목록이 작성된 적은 없다”면서 “자외선은 천문학자들이 항성의 나이는 물론 형성 방법을 알아내는 데 도움을 주는 가장 뜨겁고 어린 별 집단을 추적하는 주요 인자”라고 설명했다. 성단 목록에는 100만 년부터 5억 년까지 약 8000개의 젊은 성단이 포함됐다. 이런 ‘항성 군집’(별들이 모여있는 것)은 우리 은하에서 볼 수 있는 가장 큰 성단보다 10배 더 크다. 또 항성 목록에는 우리 태양보다 최소 5배 더 큰 항성이 3900만 개가 있다. 가시광선 자료에는 100만 년에서 몇십억 년 사이에 있는 별들이 있고, 자외선 자료에는 100만 년에서 1억 년 사이에 있는 가장 어린 별들이 있다. 이같은 허블의 관측 자료는 이웃 은하들을 분석하기 위한 모든 정보를 제공해준다. 미국 우주망원경과학연구소(STScI)의 엘레나 새비 박사는 “우리는 다른 천문학자들에게도 항성과 성단 목록 자료를 해석하는 데 도움이 되도록 컴퓨터 모델을 제공한다”면서 “예들 들면 연구자들은 하나의 특정 은하나 일련의 은하에서 별들이 형성되는 방법을 조사할 수 있다”고 말했다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

132억 8000만 광년 떨어져 있는 은하 속의 별들이 빅뱅 이후 불과 2억 5000만 년 만에 형성된 별이란 사실이 새롭게 밝혀졌다. 새로운 관측 결과에 따르면, 이제껏 직접적으로 관측된 어떤 은하보다도 먼 거리에서 발견된 'MACS1149-JD1' 은하계는 우주의 역사에서 볼 때 가장 이른 초창기에 탄생한 은하로 밝혀졌다. 또한 이 은하는 가장 먼 거리의 산소 원천이자 정확한 거리 측정을 한 은하 중 가장 먼 은하라는 사실이 영국 런던 대학(UCL) 연구원 니콜라스 라포르테 공동저자의 연구결과로 밝혀졌다고 스페이스닷컴이 지난 16일(현지시간) 보도했다. MACS1149-JD1 은하는 2012년에 가장 먼 심우주의 천체 중 하나로 발견되었다. 런던 대학과 일본 오사카 산교 대학의 연구자들로 이루어진 연구팀은 이 은하의 스펙트럼에서 적색이동을 정밀하게 측정했다. 한 천체가 우리로부터 멀어질 때 그 천체의 스펙트럼이 거리에 비례해서 적색 쪽으로 이동하는 성질을 보이는데, 이 적색이동의 정도를 측정하면 해당 천체까지의 거리를 정확하게 결정할 수 있다. 이 은하의 산소 존재를 확인하는 과정에서 별의 나이가 분명하게 파악되었다. 산소는 별의 열핵융합으로 생성되며, 그 별이 죽으면 은하의 가스 구름으로 방출된다. 따라서 MACS1149-JD1에서 산소의 존재를 확인하면 이전 세대의 별이 이미 존재했었다는 사실이 증명되는 셈이다. 뿐만 아니라, 전 세대의 별들이 그 은하계에서 어떻게 사망했는지도 알 수 있다. 라포르테 박사는 "산소의 발견으로 충격을 받지는 않았지만, 우주의 역사에서 산소가 이처럼 일찍 형성되었다는 사실이 적잖이 놀랐다"면서 "앞으로 추가 연구에서 더 정확한 별의 나이를 계산할 것"이라고 밝혔다. 연구진은 칠레 아타카마에 있는 세계 최대 전파 망원경인 ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)를 이용해 MACS1149-JD1의 스펙트럼에서 이중 이온화 산소 방출선의 특성을 측정해 은하의 적색이동이 약 9.11임을 알아냈다. 적색이동이 클수록 해당 천체까지의 거리는 더 멀다. 연구자들은 이 은하의 적색이동을 조사한 결과, 이 은하의 나이가 겨우 5억 5000만 년밖에 되지 않았다는 결론을 내렸다. 그리고 이 은하의 별들은 빅뱅 이후 고작 2억 5000만 년 만에 형성된 것으로 나타났다. 라포르테 박사는 “시간을 더욱 거슬러 올라가고 싶다면 적색이동이 20, 50 되는 은하와 별을 찾으면 된다”면서 “우주의 역사에서 별과 은하가 처음 형성된 지점, 즉 우주의 새벽이라고 알려진 신기원을 발견함으로써 과학자들은 현대 천문학에서 가장 큰 신비 중 하나에 대답하게 될 것”이라고 설명했다. 이어 “'첫 번째 은하가 완전히 어두운 우주에서 나온 것인가?' '첫 번째 별과 은하는 어땠을까?' 하는 유서깊은 질문에 답하는 단계로 가고 있다”고 덧붙였다. 이 연구는 세계적인 학술지 '네이처' 16일자에 발표됐다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

우주에는 두 개의 별이 서로의 주변을 공전하는 쌍성계가 흔하다. 그리고 쌍성계에도 다양한 행성이 존재할 수 있다. 과거 과학자들은 영화 '스타워즈'에 등장한 타투인 행성처럼 태양이 두 개인 행성이 드물다고 생각했지만, 최근 연구 결과는 쌍성계 주변 행성이 생각보다 드물지 않다는 사실이 확인됐다. 과학자들은 쌍성계 주변 행성이 어떻게 생성되고 안정적으로 두 개의 별 주위를 공전하는지 연구 중이다. 네덜란드 레이던 대학의 연구팀은 지구에서 600광년 떨어진 CS 차(Cha) 쌍성계 주변에서 거대 행성이 생성되는 장면을 포착했다. 이 쌍성계는 이제 막 태어난 아기별로 주변에는 아직 가스와 먼지 원반이 존재한다. 이 원반 중심에 지구 태양 거리의 30배 지름의 빈 공간이 있고 여기 CS 차 쌍성계가 공전하고 있다. 연구팀은 칠레의 고산지대에 있는 VLT 망원경에 설치된 특수 장비로 이 쌍성계 주변을 관측해 지구 태양 거리의 214배 정도 되는 거리에 있는 천체를 발견했다. 이 천체는 별이 아니라 목성보다 질량이 큰 거대 행성인 슈퍼 목성이나 혹은 별과 행성의 중간 단계인 갈색왜성인 것으로 보인다. 연구팀은 과거 허블 우주망원경과 VLT 관측 데이터를 다시 확인해 이 천체의 희미한 흔적을 찾아냈다. 그리고 그 궤도를 분석해 이 천체가 우연히 주변을 지나가던 것이 아니라 실제로 쌍성계 주변을 공전하고 있다는 사실을 확인했다. 흥미로운 사실은 이 천체 역시 주변에 상당히 큰 디스크를 지니고 있어 미래에 목성이나 토성보다 더 복잡하고 거대한 위성 시스템을 지닐 가능성이 높다는 점이다. 만약 이 천체가 슈퍼 목성형 거대 행성이라면 쌍성계 주변 행성과 위성의 생성을 동시에 포착한 셈이다. 현재까지 외계 위성의 정보가 매우 부족한 점을 생각하면 상당히 흥미로운 발견이다. 다만 이 동반 천체의 더 정보를 알기 위해서는 더 높은 성능을 지닌 차세대 망원경의 힘이 필요하다. CS 차 시스템은 앞으로 발사될 제임스 웹 우주 망원경과 다른 차세대 망원경의 흥미로운 관측 목표가 될 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

1870년대 미국에서 ‘말이 달릴 때 네 발굽이 모두 땅에서 떨어지는 순간이 있는가’를 놓고 논쟁이 벌어졌다. 그러던 중 영국 출신 사진작가 에드워드 마이브리지가 경주 트랙을 따라 십여대의 사진기를 늘어놓고 말이 달리는 순간을 순차적으로 촬영하는 새로운 촬영기법을 활용해 속보로 달리는 말의 모습을 촬영하는 데 성공했다. 이를 통해 사람들은 말이 달리는 모습을 자세히 볼 수 있었고 말의 네 발굽이 모두 땅에서 떨어지는 순간이 있다는 것도 알게 되었다. 그 덕분에 마이브리지는 당시 이 논쟁에 큰 관심을 갖고 있던 미국 사업가 릴랜드 스탠포드로부터 현재 가치 10억원에 해당하는 2만 5000달러의 상금을 받았다. 과학에서 실험이나 관측이 없다면 어떤 멋진 이론도 단순한 가설에 불과하다. 미시 세계를 보는 현미경은 세포를 관측하는 도구로 생명 현상을 탐구하는 출발점이 됐으며 망원경은 인간이 도달할 수 없는 먼 우주를 볼 수 있게 함으로써 우주의 기원을 과학적으로 논하게 만들었다. 독일 물리학자 빌헬름 콘라트 뢴트겐이 발견한 엑스선으로 DNA 구조를 보게 된 지도 벌써 60년이 넘었다. 엑스선이나 전자빔은 물질 내 원자의 구조를 볼 수 있게 해 주었지만 이것만으로 충분치 않다. 마이브리지가 달리는 말의 모습을 촬영했듯이 원자가 움직이는 모습도 직접 볼 수 있어야 한다. 원자들은 사람들이 상상하기 어려울 정도로 매우 빠르게 움직이기 때문에 우리에게는 성능이 더 좋은 마이브리지의 사진기술이 필요하다. 원자의 움직임을 기록하기 위해서는 펨토초의 시간을 구분해야 한다. 1펨토초는 1000조분의1초로 빛이 겨우 0.3㎛(마이크로미터)를 진행하는 매우 짧은 시간이다. 일반적인 방법으로는 이런 움직임을 기록할 수 없다. 그래서 과학자들은 매우 짧은 시간 동안만 반짝이는 탐침을 이용하는 방법을 고안했다. 원자를 움직이게 한 다음 짧은 시간 동안만 전자빔이나 엑스선을 반짝여 순간을 차곡차곡 기록하는 방법(펌프-프로브 방식)이다. 대표적인 장치가 ‘초고속 전자빔 회절장치’이다. 아인슈타인의 광전효과를 이용해 레이저로 짧은 전자빔을 금속에서 끄집어낸 뒤 가속시켜 사용하는 원리로 원자의 움직임을 펨토초 단위로 측정할 수 있다. 이 장치는 에너지뿐만 아니라 원자나 분자의 본질을 탐구하는 등 미시 세계의 구조 분석에도 사용된다. 과학자들은 이 같은 장치를 사용해 이전에는 볼 수 없었던 미지의 세계를 봄으로써 새로운 발견을 하고 생명 현상을 탐구하며 놀라운 신물질을 개발할 수 있게 된다. 인류가 어디까지 볼 수 있을지는 아무도 장담할 수 없지만, 이게 끝이라고 생각하지 않는다. 우리는 더 많이 봄으로써 점점 더 많은 것을 알아 가고 있다.

해왕성 너머 미지의 영역인 카이퍼벨트(Kuiper Belt·태양계 끝자락에 수많은 천체가 도넛 모양으로 밀집해 있는 지역)에 존재하는 희한한 소행성이 확인됐다. 　 최근 영국 퀸즈대학 등 공동연구팀은 카이퍼벨트에 존재하는 소행성 '2004 EW95'가 과거 화성과 목성 사이에 있다가 태양계 외곽으로 쫓겨난 천체로 보인다는 연구결과를 발표했다. 다소 길쭉한 모양의 이 소행성은 폭이 300㎞ 정도로 지구에서는 무려 40억㎞ 가량 떨어진 카이퍼벨트에 위치해 있어 관측이 쉽지않다. 지난 2004년 허블우주망원경을 통해 인류와 처음 '조우'했으나 발견 당시부터 학계의 논쟁을 일으켰다. 반사되는 파장이 기존의 카이퍼벨트의 얼음 천체와는 달랐기 때문이다. 카이퍼벨트 지역은 태양의 빛이 미치지 못해 매우 춥고 어둡다. 이같은 이유로 이곳에는 얼음 천체들이 모여있으며 가끔 지구 상에서 관측되는 혜성의 고향도 바로 이곳이다. 이번에 연구팀은 유럽 남방천문대의 초거대망원경(VLT)을 이용해 2004 EW95의 재분석에 나섰다. 그 결과 2004 EW95가 탄소가 풍부한 암석형 소행성이라는 사실이 새롭게 드러났다. 또한 연구팀은 산화 제2철과 엽상(葉狀) 규산염도 찾아냈는데 이는 화성과 목성사이 소행성대의 천체에서 주로 발견된다. 결과적으로 태양계가 형성되던 초기, 소행성 대에 있던 2004 EW95가 어떤 '원인'으로 인해 수십 억㎞ 떨어진 태양계 끝자락까지 이동했다는 가설이 합리적인 설명이다. 그렇다면 그 원인은 무엇일까? 연구팀은 이를 '그랜드 택 가설'(Grand Tack hypothesis)에서 찾았다. 이 이론에 따르면 태양계 형성 초기 가스행성인 목성, 토성, 천왕성, 해왕성은 서로 간에 가깝게 위치해 있었으며 태양과도 거리가 지금보다 가까웠다. 그러나 행성들이 서로 근접했다가 어떤 힘에 의해 멀어지면서 이 과정에서 남은 물체를 태양계 끝으로 밀어냈다는 주장이다. 논문의 선임저자 톰 시컬은 "2004 EW95는 움직일 뿐 아니라 너무 먼 곳에 있어 매우 희미하게 보인다"면서 "카이퍼벨트에서 이같은 성분의 소행성이 발견된 적은 없었다"고 설명했다. 이어 "2004 EW95는 그랜드 택 가설의 주요한 증거가 될 수 있다"면서 "태양계 형성의 비밀을 밝혀 줄 원시 태양계의 유물"이라고 덧붙였다.　 이번 연구결과는 '천체물리학 저널 레터'(Astrophysical Journal Letters) 최신호에 발표됐다.　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

인류가 생산하는 데이터의 양이 이전과는 비교할 수 없이 많아지면서 ‘빅데이터’라는 새로운 용어가 생기고 관련 데이터를 처리하는 기술도 발전하고 있습니다. 이제는 데이터가 21세기 원유라는 이야기까지 나오는 세상입니다. 이런 변화는 과학 연구 분야에서도 예외가 아닙니다. 관측기기나 분석장치의 성능이 좋아지면서 이제 기가바이트(GB) 단위는 물론 테라바이트(TB) 단위의 과학 데이터들이 과학자들을 위해서 공개되고 있습니다. 그리고 앞으로는 페타바이트(PB, Petabyte, 10의 15제곱)를 넘어 엑사바이트(EB, Exabyte 10의 18제곱)나 제타바이트 (ZB, Zettabyte, 10의 21제곱) 규모의 과학 데이터가 공개되어 과학 연구의 양상을 바꿀 것으로 예상됩니다. 이전에는 연구자 개인이나 연구팀이 모은 소규모 데이터를 분석해서 연구가 진행되었다면 이제는 막대한 예산을 집행해 모은 거대과학 데이터가 과학자 집단을 위해 공개되고 있습니다. 따라서 이런 대규모 데이터를 다룰 수 있는 능력이 어느 때보다 중요해지고 있습니다. 데이터를 모두에게 공개하는 오픈 데이터(open data)가 늘어나고 데이터 크기도 계속 커지면서 직접 실험하고 관측하는 과학자 이외에 데이터를 분석해 결과를 내는 과학자의 역할이 커지는 것입니다. 최근 그런 사례 가운데 하나로 거대 강입자 충돌기(LHC)의 CMS(Compact Muon Solenoi) 오픈 데이터가 있습니다. CMS 오픈 데이터는 29TB에 달하는 거대 데이터로 3억 건 이상의 입자 충돌 데이터가 포함되어 있습니다. 사실 소수의 과학자팀이 모두 분석하기 어려운 규모이므로 이를 공개하는 것이 모두를 위해 이득이 될 수 있습니다. 물론 실제로 존재하지 않는 입자를 찾았다고 주장할 가능성이 있지만, 오픈된 데이터이므로 서로 검증하기가 쉽고 오류를 쉽게 찾아낼 수도 있습니다. 최근 이를 이용한 연구 결과들이 하나씩 등장하고 있는데, 이런 거대 입자 가속기 장치가 없는 과학자들에게도 연구할 기회를 열었다는 점에서 획기적인 변화라고 할 수 있습니다. 거대한 집단 과학 연구를 통해 데이터를 공유하고 분석하는 일은 이제 새로운 추세가 되고 있습니다. 현재 추진 중인 Earth BioGenome 프로젝트는 지구상 모든 진핵생물의 10%에 해당하는 150만 종의 생물체의 DNA의 정보를 수집한 거대 데이터베이스를 만들고 이를 공유하는 것입니다. 물론 유전자 데이터의 양이 매우 크기 때문에 전체 데이터 규모는 엑사바이트 급이 될 것입니다. 이는 수억 장의 DVD에 나눠 담아야 할 만큼 거대한 데이터입니다. 이런 프로젝트의 추진이 가능해진 이유는 DNA 분석 기술의 발달로 전체 염기서열을 해석하는 비용이 크게 저렴해진 데 있습니다. 하지만 워낙 많은 샘플을 분석해야 되서 전체 비용이 470억 달러 이상이 될 것으로 예상되고 있습니다. 현재는 계획 및 준비 단계지만, 현재 다양한 생물의 DNA 데이터 베이스가 구축되고 있다는 점을 생각하면 비교적 가까운 미래에 프로젝트가 본격적으로 추진될 수 있을 것으로 기대됩니다. 엑사바이트도 쉽게 상상이 되지 않는 거대한 데이터지만, 이를 다시 한 단위 뛰어넘는 제타바이트급 과학 프로젝트도 진행되고 있습니다. 초당 DVD 35,000장의 데이터를 생성할 거대 전파 망원경 프로젝트인 SKA (Square Kilometre Array)이 그것입니다. 호주에 건설될 SKA1 low 전파 망원경은 13만 개의 안테나에서 초당 157TB의 데이터를 생산합니다. 이는 연간 4.9ZB에 달하는 엄청난 규모로 이를 처리해 저장하는 것 자체가 큰 도전입니다. SKA는 세계 20여 개국이 서로 협력해 진행되고 있으며 2024년부터 초기 관측 결과를 보여줄 예정입니다. 이런 과학 빅데이터는 우리의 일상생활과 동떨어진 전문가들의 영역으로 여겨질 수 있습니다. 물론 이를 분석하고 결과를 내는 것은 전문가의 영역입니다. 하지만 이렇게 얻은 결과물은 인류 전체의 자산이 됩니다. 인공 지능이나 빅데이터 기술이 알게 모르게 우리 주변으로 파고드는 것처럼 빅데이터 과학의 결과물 역시 인류의 삶과 지식을 높여 나갈 것입니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

허블 우주 망원경은 천문학을 한 단계 끌어올린 획기적인 망원경이었다. 1990년대부터 맹활약을 펼친 허블우주망원경 덕분에 천문학자들은 우주의 놀라운 비밀들을 파헤칠 수 있게 됐다. 하지만 세월이 흘러 이제 허블우주망원경보다 더 강력한 망원경이 필요해졌다. 이제 발사를 앞둔 제임스 웹 우주 망원경은 2.4m 구경의 허블우주망원경보다 훨씬 큰 6.5m 지름의 반사경을 지녀 천문학의 수준을 한 단계 더 끌어올릴 것으로 기대되고 있다. 하지만 10조 원에 달하는 엄청난 비용으로 논란이 된 적이 있다. 앞으로 천문학의 발전을 위해서는 더 강력한 우주 망원경이 필요한데, 제임스 웹 우주 망원경보다 더 큰 망원경의 발사 비용을 어떻게 감당할지 고민인 것이다. 미 항공우주국(NASA)은 제임스 웹 우주 망원경의 후속으로 12m 지름의 반사경을 지닌 고해상도 우주 망원경 HDST(High-Definition Space Telescope)를 검토 중이지만, 비용 문제가 큰 걸림돌이다. 따라서 NASA는 대안적인 우주 망원경 기술에 대한 연구를 지원하고 있다. 코넬 대학의 드미트리 사브란스키와 그 동료들은 우주에서 스스로 조립되는 모듈식 우주 망원경을 제안했는데, NASA는 NIAC(NASA Innovative Advanced Concept) 1단계 사업으로 이 연구를 지원하기로 결정했다. 개념은 매우 간단해서 30m 크기의 반사경을 한 번에 발사하는 것이 아니라 1,000개로 쪼갠 후 우주에서 조립하는 것이다. 이미 지상에 건설되는 10m 이상 대형 망원경은 한 번에 반사경을 만들기 어렵기 때문에 여러 개의 육각형 거울을 이어 붙이는 방식으로 제작되고 있다. 제임스 웹 우주 망원경 역시 작은 육각형 거울을 접어서 발사했다가 우주에서 펼치는 방식이다. 그렇다면 차라리 작은 조각을 나눠서 발사하자는 주장도 설득력이 있다. 작은 조각들이 서로 결합하는 방식을 사용할 경우 망원경의 크기를 이론적으로 무한대로 확장할 수 있을 뿐 아니라 수리가 편리해지고 무엇보다 한 번에 모든 것을 걸지 않아도 되는 장점이 있다. 그런 일은 없어야 하겠지만, 만약 제임스 웹 우주 망원경이 발사과정에서 문제가 생기면 엄청난 시간과 비용을 들여 개발한 망원경을 사용 못 하게 될 수 있다. 하지만 모듈 구조는 여러 번 나눠서 발사하기 때문에 이와 같은 위험을 분산시킬 수 있으며 한 번 발사에 실패해도 프로젝트 전체가 실패하지 않는다. 하지만 사람의 도움 없이 작은 반사경 조각들이 우주에서 결합해서 하나의 큰 반사경으로 작동하는 기술은 아무도 성공한 적이 없는 미지의 영역이다. NASA는 1단계에서 13.5만 달러의 자금을 지원해 개념을 검증하고 타당성이 있다고 생각하면 실제 프로토타입까지 개발하는 2단계 프로젝트로 진행할 계획이다. 여기서 기술적 가능성이 검증되면 실제 모듈 몇 개를 우주에 발사해 실현 가능성을 최종적으로 검토하게 될 것이다. 이 단계까지는 상당한 시간이 소요될 것으로 보이는데, 28년이나 현역으로 활동하는 허블우주 망원경처럼 제임스 웹 우주 망원경도 바로 교체하기 어렵기 때문에 시간은 충분할 것이다. 천문학의 발전은 망원경의 발전과 함께했다고 해도 과언이 아닐 것이다. 태초 우주에 어떤 일이 있었는지, 생명체는 지구에만 존재하는지 같은 근원적인 질문에 답하기 위해서 과학자들은 지금보다 훨씬 크고 강력한 차세대 망원경이 필요하다. 물론 쉽지 과제지만, 인류는 언젠가 해답을 찾아낼 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com　

대기가 헬륨가스로 가득 찬 새로운 외계 행성에 학계의 관심이 쏠리고 있다. 영국 엑서터대학교 연구진이 지난해 발견한 이 행성의 이름은 WASP-107b로, 지구에서 200광년 가량 떨어진 곳에 위치해있다. 밀도가 매우 낮으며 크기는 목성과 비슷하지만 질량은 12% 더 크다. 표면온도는 500℃ 정도. 연구진이 허블우주망원경을 이용해 지속적인 연구를 실시한 결과 이 행성의 대기가 헬륨가스로 가득 차 있다는 사실이 새롭게 확인됐다. 연구진은 이 행성의 대기 성분을 알아보기 위해 흡수분광법을 활용했다. 흡수분광법은 빛을 비춰 반응하는 것을 해석하는 방식으로, 이때 물체(혹은 대기)가 흡수한 흡광도(스펙트럼)를 분석하는 것이다. 이 행성 대기에 가득 차 있는 헬륨은 우주에서 가장 흔하게 찾을 수 있는 성분 중 하나이며, 질량이 큰 행성의 대기에 주로 헬륨이 있다는 사실을 가정으로 삼아왔다. 다만 이를 직접 확인하고 입증하는 것에 어려움을 겪었는데, 헬륨 가스가 우리 태양계외 행성의 대기에도 존재한다는 사실이 밝혀진 것은 이번이 처음이다. 이번 연구는 과학자들에게 외계 행성을 연구하는 새로운 길을 제시한다는 평가를 받고 있다. 뿐만 아니라 외계 행성에서 생명체를 탐색하거나 인류의 기원을 찾는데도 도움이 될 것으로 기대를 모았다. 연구를 이끈 엑세터대학의 제니카 스페이크 박사는 “헬륨가스가 WASP-107b 대기 아래쪽에 매우 풍부하다는 사실을 확인했다”면서 “우리는 적외선과 자외선을 이용해 분석하는 기술로서 더 많은 정보를 얻어낼 수 있다. 더불어 외계생명체에 대한 정보를 얻는데도 도움이 될 것”이라고 설명했다. 자세한 연구결과는 세계적인 학술지인 ‘네이처’에 게재됐다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

천왕성의 대기는 달걀 썩는 냄새로 진동할 것이라는 흥미로운 연구결과가 나왔다.최근 영국 옥스퍼드대 등 공동연구팀은 천왕성 대기 상층부 구름이 대량의 황화수소로 이루어졌다는 논문을 네이처 자매지 ‘네이처 아스트로노미’에 발표했다. 황과 수소로 이루어진 화합물인 황화수소는 무색의 유독한 기체로 계란이 썩는 것 같은 악취로 유명하다. 그간 학계에서는 천왕성도 목성이나 토성처럼 구름층의 성분이 황화수소, 암모니아 등의 성분으로 이루어진 것으로 추측해 왔지만 이를 입증할 ´증거´는 찾아내지 못했다. 이번에 연구팀은 미국 하와이 제미니 노스 망원경에 설치된 근적외선 인테그랄 필드 분광계(NIFS)를 이용해 천왕성 구름 속 성분을 파장으로 쪼개 분석했다. 연구를 이끈 패트릭 어윈 박사는 “스펙트럼 분석을 통해 구름 속 성분의 정체가 황화수소인 것으로 드러났다”고 밝혔다. 또한 연구팀은 천왕성과 해왕성의 구름층 성분은 매우 유사한 반면 주로 암모니아 성분으로 이루어진 목성과 토성과는 약간의 차이가 있는 것으로 내다봤다. 어윈 박사는 “각 행성의 이 같은 차이는 태양계 형성 초기의 역사와 관계가 깊다”면서 “가장 큰 이유는 태양과의 거리 차이로, 행성 형성의 과거를 보는 단초가 될 것”이라고 설명했다. 한편 천왕성은 우리 태양계 행성 중 하나지만 정확한 대기의 성분도 모를 만큼 데이터가 별로 없다. 인류가 처음으로 천왕성의 ´얼굴´을 본 것은 1986년 1월 24일 ‘인류의 척후병’ 보이저 2호가 천왕성을 스쳐 지나가면서다. 단 5시간 30분의 근접비행 동안 보이저 2호는 8만 1500㎞ 거리에서 파랗게 빛나는 천왕성의 모습을 처음으로 보내왔다. 태양을 공전하는 데만 무려 84년이 걸리는 천왕성은 행성 내부의 열이 없어 -224.2C라는 극한의 환경을 갖고 있는 태양계에서 가장 ‘쿨’한 행성이다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

불과 몇 년 전만 해도 일반 대중에게 생소하던 개념인 머신 러닝이나 딥러닝 같은 용어가 이제는 일상적인 단어가 되었습니다. 국내에서는 알파고 이후 인지도가 급격히 높아졌지만, 알파고가 아니라도 이미 구글을 비롯한 주요 IT 기업들이 이를 적극적으로 도입하고 있어 결국 시대의 화두가 되는 것은 시간문제였다고 할 수 있을 것입니다. 그 적용 범위도 단순히 검색이나 안면 인식을 넘어 이제 의료 데이터 분석이나 자산 관리 등 과거 컴퓨터가 할 수 없던 분야까지 확산되고 있습니다. 일부에서는 이로 인해 일자리가 줄어들지 않을까 하는 걱정도 있지만, 다른 한편으로는 사람을 위해 일하는 똑똑한 비서가 생기는 장점도 있습니다. 특히 과학이나 의료 부분 전문가를 도와줄 인공 지능에 대해 기대가 큽니다. 그 대표적인 분야 중 하나가 천문학입니다. 다른 과학 분야와 마찬가지로 천문학 역시 관측기기의 발전으로 인해 갈수록 과학 데이터의 양이 폭발적으로 증가하고 있습니다. 우리 은하에만 수천억 개의 별이 있고 우주에는 이보다 더 많은 은하가 있다는 점을 생각하면 천문 관측 데이터의 폭발적인 증가는 필연적입니다. 하지만 수백만 장에 달하는 관측 이미지를 사람이 수작업으로 분류하고 분석해서 과학적으로 의미 있는 결론을 도출해내는 일은 이제 점점 한계에 도달하고 있습니다. 이런 빅데이터 분석에는 인공 지능의 도움이 필요합니다. 미국 캘리포니아 대학 산타크루즈 입자 물리학 연구소(SCIPP)의 조엘 프리맥 교수가 이끄는 연구팀은 딥러닝 기법으로 멀리 떨어진 젊은 은하들을 분류하는 연구를 진행했습니다. 딥러닝은 이미지 인식에서 특히 탁월한 효과를 입증했기 때문에 이런 목적으로 가장 제격입니다. 연구팀은 허블우주망원경으로 찍은 흐릿한 은하 이미지를 인식하고 분류하는 작업을 학습시켰습니다. 확실한 학습 효과를 검증하기 위해 연구팀은 VELA 시뮬레이션을 이용해서 여러 단계에 있는 은하의 모습을 재구성하고 이를 'Cosmic Assembly Near-infrared Deep Extragalactic Legacy Survey'(CANDELS) 프로젝트에서 얻은 허블망원경 이미지와 비슷하게 열화시킨 후 학습시켰습니다. 그 결과 연구팀이 만든 딥러닝 알고리즘은 시뮬레이션 된 은하 이미지와 실제 은하 이미지 모두 정확하게 인식하고 분류하는 것으로 나타났습니다. '블루 너깃'(blue nugget)이라는 단계와 그 이전 및 이후 상태의 은하를 인식하고 분류하는 작업을 자동화할 수 있게 된 것입니다. 이를 통해 사람의 힘으로 분류하기 어려운 수많은 은하 이미지를 연구 목적에 맞게 분류하고 체계적으로 분석할 수 있을 것으로 기대됩니다. 연구팀은 지금보다 사실 미래에 더 큰 기대를 걸고 있습니다. 앞으로 발사 예정인 제임스 웹 우주 망원경을 비롯해 차세대 우주 관측 장비들은 기존의 관측 장비와 비교해서 엄청난 양의 데이터를 생성할 것입니다. 수십억 개의 은하나 별을 사람이 눈으로 보고 분류하고 분석하는 일은 사실상 불가능하지만, 컴퓨터라면 가능할 것입니다. 최근 급속히 발전한 딥러닝 기술의 힘으로 과학자들은 우주를 더 잘 이해할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 물론 이는 천문학만의 이야기가 아닙니다. 현재 엄청난 양의 빅데이터를 생산하고 있는 여러 과학의 분야에서 인공 지능의 역할이 점점 커질 것으로 예상합니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

외계행성 중 손에 꼽을만한 '우주에서 가장 어두운 행성'이 발견됐다. 최근 영국 킬 대학교 연구팀은 우리의 목성과 유사한 외계행성 'WASP-104b'가 빛을 최대 99%까지 흡수해 우주에서 가장 어두운 행성에 꼽힌다는 논문을 발표했다. 크기도 목성만한 WASP-104b는 사자자리 방향으로 약 466광년 떨어진 별(항성)인 WASP-104의 주위를 도는 기체 행성이다. 처음 발견된 것은 지난 2014년으로 당시에 전문가들은 빛을 약 60% 정도 흡수하는 것으로 추측해왔다. 이번에 연구팀은 미 항공우주국(NASA)의 케플러 우주망원경의 데이터를 바탕으로 분석한 결과 WASP-104b가 빛을 최대 99% 흡수한다고 결론지었다. 결과적으로 너무 어두워 거의 보이지 않는 행성인 셈이다. 물론 WASP-104b가 빛을 거의 반사하지 못하는 이유는 있다. 연구팀은 그 원인으로 증발상태의 나트륨과 칼륨 등이 행성 대기에 다량 함유돼 있어 빛을 흡수해 행성 자체를 어둡게 하는 것으로 추측하고 있다. 또 하나 흥미로운 사실은 WASP-104b와 항성과의 거리로 두 천체는 불과 430만㎞ 떨어져있다. 우리의 태양과 가장 가까운 수성이 약 5800만 km 떨어져 있다는 것과 비교해 보면 얼마나 가까이 있는지 알 수 있는 대목. 이 때문에 전문가들은 이같은 외계행성을 ‘뜨거운 목성’(hot Jupiter)이라는 별칭으로 부른다. 연구를 이끈 테오 모치닉 박사는 "지금까지 발견된 것 중 탑3에 들어갈 만큼 가장 어두운 행성"이라면서 "실제 우주에서는 희미하게 자주색으로 보일 수 있다"고 설명했다. 이어 "대부분의 뜨거운 목성은 빛을 40% 정도 반사하지만 WASP-104b의 경우는 매우 극단적인 경우"라고 덧붙였다. 한편 WASP-104b처럼 어두운 행성으로는 지구에서 750광년 떨어진 ‘TrEs-2b'가 있는데 역시 99% 가까이 빛을 흡수해 '다크나이트'라는 별칭으로도 불린다. 전문가들이 이렇게 어두운 행성을 발견할 수 있는 것은 ‘트랜싯’(transit) 현상을 이용하기 때문이다. 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. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

이른바 ‘슈퍼지구’로 불리는 외계행성은 질량이 우리 지구보다 큰 암석행성으로, 생명체가 존재할 가능성이 크다고 알려져있다. 그러나 이같은 외계행성에 살고있을 지 모를 외계인들이 오히려 지구인보다 우주로 진출하기 어려운 환경에 살고있다는 주장이 나왔다. 최근 독일 존네베르그천문대의 미하엘 히프케 연구원은 슈퍼지구에서 아폴로 달 탐사 임무에 상응하는 기존 로켓을 발사하려면 약 44만 t의 연료가 필요하다고 밝혔다. 이는 이집트 기자에 있는 대피라미드 질량에 해당하는 엄청나게 많은 양이다. 그는 “더 큰 행성(슈퍼지구)에서 우주 비행을 하려면 비용이 기하급수적으로 올라갈 것”이라면서 “이는 지구보다 질량이 큰 슈퍼지구의 강한 중력 때문"이라고 설명했다. 히프케 연구원은 슈퍼지구에서 일반적인 로켓을 발사하는 것이 얼마나 어려운 일인지 알아보기 위해 우리 지구보다 질량이 약 70% 더 큰 가상의 슈퍼지구에서 벗어나는 데 필요한 로켓의 크기를 계산했다. 이 가상의 슈퍼지구는 지구에서 약 950광년 거리에 있는 외계행성 케플러-20b와 유사한데 이곳에서 대기권을 벗어나려면 로켓의 속도가 지구에서보다 약 2.4배 더 빨라야 하는 것으로 나타났다. 이같은 세계에 사는 외계인들은 일반적인 로켓을 발사하는 데 한 가지 큰 문제에 직면하는 데 그건 바로 연료 무게다. 슈퍼지구에서 일반적인 로켓을 발사하려면 많은 연료가 필요하고 이 때문에 로켓이 더 무거워진다는 것. 히프케 연구원은 스페이스닷컴과의 인터뷰에서 “우리가 우주 비행을 하기에 얼마나 가벼운 행성에 살고 있는지를 깨닫고 놀랐다”면서 “슈퍼지구에 외계문명이 있다면 그들은 운이 좋지 않을 수도 있다”고 말했다. 또한 이번 연구에서는 현재 가장 성능이 좋은 스페이스X의 팰컨 헤비 로켓을 사용해 제임스웹우주망원경과 같은 적재물을 대기권 밖으로 쏘아올리려면 가장 큰 항공모함의 질량과 맞먹는 6만 t의 연료가 필요한 것으로 나타났다. 그는 “슈퍼지구에 문명이 있어도 별을 탐사할 가능성은 우리보다 훨씬 더 적다”면서 “이에 외계인들은 우주선을 발사하는 대신 레이저나 전파 망원경을 사용해 성간 소통을 할 것”이라고 주장했다. 물론 일반 로켓이 아닌 방법으로도 궤도에 도달할 방법은 있다. 지상에서 우주에 떠 있는 정지궤도까지 거대 케이블로 연결해 우주 엘리베이터를 건설하는 것이다. 하지만 이 역시 제한적인 요소가 있는데 그것은 바로 케이블 소재의 강도에 있다. 오늘날 우리가 아는 가장 적합한 물질은 탄소 나노 튜브인데 이는 지구의 중력을 겨우 견딜 수 있기 때문이다. 또한 이보다 강한 물질이 물리적으로 가능한지는 아직 불분명하다고 한다. 또 다른 가능성은 ‘핵 펄스 추진’(nuclear pulse propulsion)으로, 원자력의 폭발 에너지로 추진하는 엔진을 이용하는 것이다. 이 전략은 일반적인 로켓보다 훨씬 더 큰 추진력을 제공해 질량이 10배 이상인 슈퍼지구를 벗어날 유일한 방법이 될 수 있다고 히프케 연구원은 말했다. 하지만 원자력 우주선은 기술적인 문제뿐만 아니라 정치적인 문제에도 직면할 것이라고 한다. 그는 “로켓 발사가 실패할 위험은 일반적으로 1%밖에 안 되지만 이는 환경에 심각한 영향을 미칠 수 있다. 다른 선택 사항이 없는 주력 프로젝트에서 한 사회가 이런 위험을 감수하리라 상상하긴 어렵다”고 말했다. 이번 연구논문은 국제천문학저널(International Journal of Astrobiology) 온라인판 12일자에 게재됐다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

천왕성 대기는 달걀썩는 냄새가 진동할 것이라는 흥미로운 연구결과가 나왔다. 최근 영국 옥스퍼드 대학 등 공동연구팀은 천왕성 대기 상층부 구름이 대량의 황화수소로 이루어졌다는 논문을 네이처 자매지 ‘네이처 아스트로노미’(Nature Astronomy)에 발표했다. 　 황과 수소로 이루어진 화합물인 황화수소는 무색의 유독한 기체로 계란썩는 냄새로 비유되는 악취를 가진 것으로 유명하다. 학계에서는 천왕성도 목성이나 토성과 마찬가지로 구름 층의 성분이 황화수소, 암모니아, 얼음 등의 성분으로 이루어진 것으로 추측해왔지만 이를 입증할 '증거'를 찾아내지는 못했다. 이번에 연구팀은 하와이에 설치된 제미니 노스 망원경에 설치된 NIFS(Near-infrared Integral Field Spectrograph)의 분석을 통해 구름 속 성분 중 하나가 황화수소가 맞다는 결론을 얻었다. 연구를 이끈 패트릭 어윈 박사는 "망원경을 통해 얻어진 스펙트럼 분석을 통해 구름 속 성분의 정체를 밝혀냈다"면서 "만약 우주인이 천왕성의 대기로 내려간다면 불쾌한 냄새와 마주하게 될 것"이라고 밝혔다. 특히 연구팀은 천왕성과 해왕성의 구름층 성분이 매우 유사한 반면 주로 암모니아 성분으로 이루어진 목성과 토성과는 약간의 차이가 있을 것으로 내다봤다. 어윈 박사는 "각 행성의 이같은 차이는 태양계 형성 초기의 역사와 관계가 깊다"면서 "가장 큰 이유는 태양과의 거리로, 행성 형성의 과거를 보는 단초가 될 것"이라고 밝혔다. 한편 천왕성은 우리 태양계 행성 중 하나지만 정확한 대기의 성분도 모를만큼 연구할 만한 데이터가 별로 없다. 인류가 처음으로 천왕성의 '얼굴'을 본 것은 지난 1986년 1월 24일 ‘인류의 척후병’ 보이저 2호가 천왕성을 스쳐 지나가면서다. 단 5시간 반의 근접비행 동안 보이저 2호는 8만 1500km 거리에서 파랗게 빛나는 천왕성의 모습을 처음으로 보내왔다. 태양을 공전하는데만 무려 84년이 걸리는 천왕성은 행성 내부의 열이 없어 −224.2 °C(단단한 표면이 없는 가스행성이기 때문에 상부 가스 기준)라는 극한의 환경을 갖고 있는 가장 ‘쿨’한 행성이다. 천왕성은 토성처럼 웅장하고 아름답지는 않지만 신비로운 고리를 무려 13개나 가지고 있으며 27개의 위성을 거느리고 있다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

“산에 다녀올게.” 출근할 때 하는 말이다. 퇴근 시간에 만난 이웃이 “산에 다녀오세요?”라고 물으면 “네”라고 답한다. 등산에 걸맞은 복장에 항상 백팩을 메고 있기 때문에 생기는 일이다. 올해로 천문대 생활 25년째이다. 매일 1100m 꼭대기까지 출퇴근한다. 물론 걸어서 산을 오르내리지는 않는다. 한겨울에도 빼먹지 않고 열심히 출퇴근한다. 가끔 폭설로 애를 먹지만 눈을 밀어내고 사륜구동의 통근차로 산을 오른다. 3, 4월에도 눈이 올 때가 있어 봄이 돼도 가끔 살짝 언 도로 때문에 바퀴가 헛돌기도 하다. 할 수 없이 차를 세워두고 걸어서 출근하기도 한다. 걷기가 쉽지는 않지만 다행히도 이런 날이 많지는 않다. 4월이면 서쪽 하늘로 지는 오리온자리, 황소자리, 쌍둥이자리가 겨울이 끝났음을 알려주고 동쪽 하늘에는 목동자리와 처녀자리가 떠오른다. 북두칠성은 이미 북극성 위로 높게 떠올라 있다. 새벽까지 기다리면 동쪽 하늘에 떠오르는 멋진 은하수도 볼 수 있다. 가만히 보고 있노라면 별이 흐른다는 것을 느낄 수 있다. 가끔은 유성이 밝은 빛을 뿌리기도 한다. 유성우가 있는 시기엔 극대기 2~3일 전부터 밝은 화구가 터지는 모습이 보이기도 한다. 당일에는 소문을 듣고 많은 사람이 몰리기도 한다. 2016년 8월 페르세우스 유성우는 특히 기억에 남는다. 산 아래 마을부터 천문대까지 약 9㎞ 도로 전체가 주차장이 됐었다. 25년 천문대 생활 중에 가장 많은 사람이 찾아왔던 날로 기억된다. 이날 1.8m 망원경 광축 조정을 하고 난 후 밤새 유성우를 보고 사진으로 기록했다. 새벽까지 남은 한 젊은 부부를 끝으로 기록적인 여름 더위를 시원하게 보낼 수 있게 한 행사가 끝났었다. ‘천문대’라면 별을 보고 즐길 수 있는 낭만적 장소로 생각해 많은 사람이 한 번쯤 와보고 싶어 하는 곳이다. 보현산천문대도 예외는 아니어서 1.8m 망원경으로 연구를 위한 관측을 하다가 가끔 관측실 내부에 있는 외부 점검용 카메라를 보면 정문 밖 주차장을 드나드는 차량이 심심찮게 눈에 띈다. 이곳은 연구를 위한 천문대라 야간에는 출입이 제한되지만 정문까지는 많은 사람이 올라와서 별을 보고, 밤하늘 사진도 찍는다. 하지만 정작 천문대 직원은 별을 보는 일이 거의 없다. 밤이면 퇴근하고, 산에 남아도 추워서 잘 안 나간다. 하지만 내겐 흐르는 별을 보고, 사진을 찍으면서 여러 가지를 기록하는 것은 큰 즐거움이다. 밤하늘의 흐르는 별을 보면서 연구와는 별개로 삶의 여유와 추억을 만들고 있다. 맑은 밤, 광(光)공해가 없는 교외로 나가 별을 보는건 어떨까? 흐르는 별을 보면 자연의 경이로움에 감탄하지 않을 수 없을 것이다.

마치 신이 물감으로 그린듯한 환상적인 성운의 모습이 영상으로 공개됐다. 최근 미 항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)은 허블우주망원경이 촬영한 아름다운 성운의 모습을 사진과 영상으로 소개했다. 마치 우주선을 타고 여행을 하는듯 느껴지는 영상 속 성운은 별 탄생의 요람인 ‘석호 성운’(Lagoon Nebula)이다. 석호 성운은 지구로부터 약 4000광년 떨어진 궁수자리에 위치해 있으며, 작은 망원경으로도 관측이 가능할만큼 밝고 화려한 발광성운(發光星雲·주위의 열을 받아 스스로 빛을 내는 성운)이다. 특히 영상 속 중앙에는 성운 속에 감춰진 십자 모양으로 빛나는 별 하나가 존재한다. 나이가 불과 100만 년에 불과한 이 별의 이름은 ‘허셀 36’(Herschel 36). 우리 태양의 나이가 50억년 인 것과 비교하면 아기에 불과한 별이지만, 허셀 36은 지름이 태양보다 9배는 더 크고 20만 배나 더 밝다. 다만 향후 수명이 500만 년에 불과해 말 그대로 짧고 굵게 생을 마감할 것으로 보인다. 영상에는 아름답고 평화로운 성운의 모습이 장중한 음악과 함께 담겨있지만 사실 이 속은 그야말로 지옥이다. 가운데 허셀 36을 중심으로 강력한 가스와 먼지가 폭풍처럼 휘몰아치기 때문인데 놀랍게도 이 과정에서 수많은 별들과 천체들이 탄생한다.　 이번에 공개된 석호 성운의 사진과 영상은 허블우주망원경의 28번 째 생일을 자축하기 위해 공개된 것이다. 대기의 간섭없이 멀고 먼 우주를 관측하기 위해 제작된 허블우주망원경은 지난 1990년 4월 25일 NASA의 디스커버리호에 실려 우주로 나갔다. 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

지난 1990년 4월 25일. 우주의 심연을 들여다 보고 싶은 인류의 꿈을 담은 우주망원경 한 대가 미 항공우주국(NASA)의 디스커버리호에 실려 힘차게 날아올랐다. 바로 다음 주 28번째 생일을 맞는 '허블우주망원경'(Hubble Space Telescope)이다. NASA와 유럽우주국(ESA)이 개발한 허블우주망원경은 대기의 간섭없이 멀고 먼 우주를 관측하기 위해 제작됐다. 허블우주망원경의 지름은 2.4m, 무게 12.2t, 길이 13m로, 지금도 지상 569㎞ 높이에서 97분 마다 지구를 돌며 먼 우주를 관측하고 있다. 최근 NASA는 허블우주망원경의 28번째 생일을 자축하는 환상적인 천체 사진을 공개했다. 매해 이맘 때 생일카드처럼 공개하는 이 사진은 물론 허블우주망원경이 과거에 촬열한 명작 사진이다. 이번에 공개한 사진은 별 탄생의 요람으로 알려져있는 '석호 성운'(Lagoon Nebula)이다. 마치 신이 물감으로 그린듯한 석호 성운은 지구로부터 약 4000광년 떨어진 궁수자리에 위치해 있으며, 작은 망원경으로도 관측이 가능할만큼 밝고 화려한 발광성운(發光星雲·주위의 열을 받아 스스로 빛을 내는 성운)이다. 특히 사진 속 중앙에는 십자 모양으로 빛나는 별 ‘허셀 36’(Herschel 36)이 자리잡고 있는데 우리 태양보다 4만 배는 더 뜨겁고 20만 배나 더 밝다. 사진 상으로는 아름답고 평화롭게 보이지만 사실 성운 속은 그야말로 아비규환이다. 가운데 별을 중심으로 강력한 가스와 먼지가 폭풍처럼 휘몰아치는데 놀랍게도 이 과정에서 수많은 별들과 천체들이 태어난다. 　 한편 허블우주망원경은 28년 간 100만 건이 넘는 관측 활동을 벌였으며 이를 통해 천문학자들은 1만 2000건 이상의 논문을 발표했다. 그간 몇 번의 수리 과정을 거치는 우여곡절을 겪었지만 허블우주망원경은 지상 천체망원경보다 10~30배의 해상도를 가진 사진을 지금도 충실히 전송해오고 있다. 그러나 허블우주망원경도 2020년이면 후임인 ‘제임스웹 우주망원경’(JWST)에게 임무를 넘겨 줄 예정이다. 다소 생소한 이름의 JWST는 허블우주망원경의 후계자로 NASA를 비롯 ESA와 캐나다우주국(CSA)이 공동으로 참여해 개발했다. 차세대인 만큼 JWST의 성능은 역대 최강이다. 허블우주망원경과 비교해 보면 성능이 무려 100배에 달하기 때문이다. JWST의 중량은 허블의 절반 수준인 6.4t이지만, 주경(primary mirror)은 허블보다 2.5배 큰 6.5m에 달한다. 이를 통해 NASA는 빅뱅 후 2억 년이 지난 초기 우주의 모습을 볼 수 있을 것으로 기대하고 있다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

첨단과학으로 ‘스마트 시티 부산’을 체험하는 과학축제가 열린다. 부산시는 21일 과학의 날을 맞아 21일과 22일 벡스코 제2전시장에서 과학 한마당 축제인 제17회 부산과학축전을 연다고 17일 밝혔다. 올해로 17회째인 부산과학축전은 부산시와 부산시교육청이 주최하고 부산과학기술협의회와 부산시 과학교육원이 공동 주관한다. 이번 행사는 ‘스마트 시티,부산’을 주제로 5개 전시관과 특별행사들로 꾸며 청소년들과 시민들을 신나는 과학의 세계로 안내한다. ‘스마트 테크 전시관’에서는 미래 신기술을 활용해 스마트 가로등,스마트 주차,스마트 미세먼지 측정,생체인식기술 등을 직접 체험할 수 있다. ‘스마트 과학관 전시관’에는 국립부산과학관,부산해양자연사박물관,국립수산과학관,LG사이언스홀 등 부산의 과학 관련 기관들이 참여해 드론시뮬레이터,로봇공연,스크래치 홀로그램,철봉 로봇 등을 시민들이 즐길 수 있도록 과학아이템을 전시한다. ‘스마트 드림 전시관’에서는 부산의 중·고교 60개 과학 동아리들이 갈고 닦은 과학적 소양을 뽐내는 경연장으로 과학발표회 및 드론체험 행사가 열린다. ‘스마트 스토리 전시관’에는 과학강연과 과학공연이 마련되고 ‘스마트 시티즌 전시관’에서는 과학 벼룩시장,로봇 옷 만들기 등 시민 참여의 장이 펼쳐진다. 이 밖에 천체망원경과 이동식 천체투영관 체험,소방안전 및 탈출체험,응급 처치 체험,경찰청 과학수사대 체험 등 부대행사가 열린다. 부산시 관계자는“이번 부산과학축전은 시민들이 4차산업 혁명 기술과 관련된 미래 스마트시티 부산의 모습을 즐겁고 유익하게 경험할 수 있는 좋은 기회가 될 것”이라고 말했다. 부산김정한 기자 jhkim@seoul.co.kr

과연 우주에 외계생명체가 혹은 인류가 거주할 만한 지구와 비슷한 환경의 행성이 있는지 찾아나설 차세대 사냥꾼이 발사된다. 최근 미 항공우주국(NASA)은 오는 16일(현지시간) 플로리다 주 케이프커내버럴 공군기지에서 우주망원경 '테스'가 발사된다고 밝혔다. 차세대 외계행성 탐색 우주망원경인 테스(TESS·Transiting Exoplanet Survey Satellite)는 지금까지 임무를 수행해 온 케플러 우주망원경의 후임이다. 지난 2009년 발사된 케플러 우주망원경은 외계 행성 탐사에 혁명이라고 불릴 만큼 큰 성과를 거뒀다. 지금까지 확인된 외계행성만 2342개, 또한 2245개의 외계행성 후보가 케플러 우주망원경의 '작품'이다. 이중 수십 개는 지구와 비슷한 크기와 환경을 가지고 있을 가능성이 높다. 그간 케플러 우주망원경이 심각한 고장에도 임무를 성실히 수행하는 사이 지구 상에서는 이를 대신할 더 강력한 행성 사냥꾼을 준비해왔다. 그 결실이 바로 TESS로 케플러보다 관측범위가 400배는 더 넓다. 기존 케플러 우주망원경이 우리은하에 있는 수천 억개의 별 가운데 극히 일부인 15만 개의 별 주변에서 많은 행성을 찾아낸 반면 TESS는 20만 개의 별이 조사 범위다. 16일 예정대로 발사되면 TESS는 지구 고궤도에 올라가 13.7일에 한 바퀴 씩 지구를 돌면서 300~500광년 떨어진 별들을 집중 조사할 예정이다. 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. 이어 학자들은 추가 관측을 통해 외계 행성의 존재를 최종 판단하는데 향후 이 임무는 2020년 발사 예정인 '제임스 웹 우주망원경'(JWST·James Webb Space Telescope)이 맡는다. JWST 역시 허블우주망원경의 후임으로 외계 행성의 대기에서 수증기, 메탄 및 기타 가스를 스캔할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다. 곧 SF영화처럼 인류가 거주할 '제2의 지구'를 찾는 것이 궁극적인 목적인 셈이다. 테스 미션의 수석과학자인 조지 리커 박사는 "오랜시간 수많은 천문학자들이 외계행성을 조사해왔으며 이는 세대를 뛰어넘는 미션"이라면서 "2년 간의 테스 임무기간 동안 케플러와 마찬가지로 수천 개의 외계행성을 찾아낼 수 있을 것"이라고 기대감을 표시했다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

별은 마지막 순간에 자신의 존재를 가장 화려하게 보여준다. 무거운 별은 초신성 폭발과 함께 최후를 맞이하는데 짧은 순간이지만, 이때는 별 하나가 은하 전체와 비슷한 수준까지 밝아진다. 초신성 폭발과 폭발 후 잔해의 확산은 지구같은 행성과 인간을 비롯한 생명체를 구성하는 무거운 원소를 생성하는 중요한 과정이기 때문에 지금까지 많은 연구가 이뤄졌다. 유럽 남방 천문대 (ESO)의 과학자들은 칠레에 설치된 ESO의 거대 망원경 (VLT)의 MUSE 장비와 나사의 찬드라 X선 위성 데이터를 이용해 지구에서 20만 광년 떨어진 초신성 잔해인 1E 0102.2-7219을 다양한 파장에서 조사했다. 독특하게 생긴 초신성 잔해는 대략 2000년 전쯤 폭발을 일으킨 초신성 잔해로 생각되며 우리 은하의 위성 은하인 소마젤란 은하에 위치한다(사진). 이 초신성 잔해는 작은 이웃 은하의 진화를 연구하는데 중요한 정보를 제공하고 있다. 이번 연구에서 흥미로운 사실은 과거 관측에서 확인할 수 없었던 중성자별을 확인하는 데 성공했다는 점이다. 중성자별은 초신성 폭발 시 중심부의 무거운 원소가 중력으로 압축되어 형성되는 천체로 태양보다 무겁지만, 그 지름은 매우 작아 수십km에 불과하다. 그래도 강력한 에너지를 방출하는 펄서나 혹은 동반성을 지닌 중성자별은 관측이 쉽다. 문제는 혼자 있으면서 자기장도 약한 경우에는 가까이 있는 경우가 아닌 이상 관측이 어렵다는 것이다. 1E 0102.2-7219에서 확인된 중성자별은 이런 종류의 중성자별 가운데서 우리 은하 밖에서 처음으로 확인된 것으로 의미가 있다. 과학자들은 이를 통해 외부 은하의 초신성과 중성자별의 특성을 더 잘 이해할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 1E 0102.2-7219는 이미 죽은 별의 잔해이지만, 아직 뜨겁기 때문에 다양한 파장에서 에너지를 방출하고 있다. 그리고 그 중심에는 죽은 별이 중심부 물질이 모여서 형성된 중성자별이 존재한다. 과학자들은 이를 빛에 둘러싸인 죽은 별 (Dead star circled by light)라고 표현했는데, 마치 사람의 얼굴 같기도 한 독특한 모습이다. 물론 시간이 지나면 초신성 잔해는 주변 성간 가스에 희석되어 사라진다. 하지만 이들은 사라지는 것이 아니라 새로운 별의 재료가 되어 우주를 순환하게 될 것이다. 우리는 죽은 별의 잔해와 동시에 새로운 별의 재료를 보고 있는 셈이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com