영원할 것 같이 보이는 태양 역시 정해진 수명이 있다. 비록 인간과는 비교할 수 없을 만큼 오랜 세월을 살지만, 태어난 지 100억 년이 지난 후에는 적색거성 단계를 거쳐 가스를 대부분 잃고 생을 마감하게 된다. 이후 남은 가스는 행성상 성운이라는 아름다운 가스 성운이 되고 중심에 남은 잔해는 모여 백색왜성을 이룬다. 물론 이 과정은 인간의 수명보다 훨씬 긴 시간 동안 발생하므로 어떤 천문학자도 한 번에 이 변화를 관측할 수 없다. 하지만 각 단계에 있는 별을 관측해서 그 과정을 재구성할 수 있다. 특히 지구에서 비교적 가까운 거리에 있는 적색거성이나 백색왜성은 중요한 관측 목표가 된다. 스웨덴 칼머스 대학의 천문학자들은 강력한 전파 망원경인 ALMA를 이용해 지구에서 320광년 떨어진 적색거성인 바다뱀자리 W(W Hydrae) 별을 관측했다. 이 별은 태양과 비슷한 질량을 지니고 있지만, 이제는 수명이 다해 거대하게 부풀어 오른 적색거성이 됐다. 그 지름은 태양보다 수백 배 이상 커져서 그 내부에 지구 공전 궤도가 들어갈 수 있을 정도다. 하지만 이렇게 크기가 커졌다고 해도 별의 표면을 직접 관측하는 일은 매우 어렵다. 천문학자들은 ALMA의 강력한 성능을 이용해서 바다뱀자리 W 표면의 모습을 직접 확인했다. 비록 해상도가 매우 높지는 않지만, 표면 온도와 물질 분포가 균일하지 않고 주변으로 가스를 잃고 있다는 사실은 분명하게 확인할 수 있었다. 태양 역시 적색거성 단계에 이르면 주변으로 가스를 배출하면서 많은 질량을 잃고 마침내 중심부에 핵연료가 떨어지면 핵융합 반응이 멈추면서 생을 마감하게 될 것이다. 물론 이 과정은 50억 년 정도의 시간이 필요하므로 우리가 직접 볼 순 없지만, 바다뱀자리 W 같은 별을 관측해 그 과정을 예측할 수 있다. 그런데 별의 최후는 역설적으로 새로운 별의 탄생이라는 관점에서 중요하다. 죽어가는 별이 내뿜는 가스는 다시 뭉쳐서 새로운 세대의 별이 되기 때문이다. 그리고 이 가스에는 핵융합 반응의 결과물인 질소나 탄소 같은 더 무거운 원소가 풍부해 지구 같은 행성을 만들 수 있는 원료가 된다. 물론 우리 태양과 지구 역시 이전 세대 별이 남긴 잔해에서 태어났다. 별의 죽음은 끝이 아니라 새로운 별과 생명의 탄생을 의미한다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com　

“2047년 미래도시 하이랜드에 오신 것을 환영합니다.” 서울 한복판에서 우주와 해저를 연결하는 30년 뒤 미래도시로 모험을 떠나 보자. 을지로에 있는 SK텔레콤 T타워 1층 ‘티움’(T.um). 대형 디스플레이 2대가 달린 로봇팔 게이트로 들어서면 미래로의 여행이 시작된다. 서울~부산을 15분 만에 주파할 수 있다는 미래교통수단 ‘하이퍼루프’에 올랐다. 초고속 미래 무선전력 기술을 통해 도시의 모든 사물이 하나로 연결되는 사물인터넷(IoT) 도시 하이랜드를 출발해 우주로 향한다. 우주공간에 진입하자 대형 스크린 속에 은하계가 펼쳐진다. 우주여행을 마친 뒤 마치 순간이동을 하듯 지구 반대편 남미 탐험에 나선다. 가상현실(VR) 기기를 쓰자 남미 화산 지대가 펼쳐진다. 벌겋게 끓는 용암 위를 날아다니며 산불에 갇힌 야생동물을 구하고 동굴 탐험도 해 본다. 초고속 네트워크를 통해 달기지 로봇에 접속할 수도 있다. 가상현실 속에서 로봇을 조종하며 여러 가지 작업을 수행하는 것이 미션이다.엄마, 아빠의 손을 잡고 놀러 갔던 과학관이 최첨단 체험형으로 새 단장해 우리 곁에 찾아왔다. 민간 기업 과학관이 자율주행, 인공지능(AI), 증강현실(AR) 등 미래 정보통신기술(ICT)의 신세계를 보여 준다면 서울과 과천, 광주 등 국립과학관은 어린이들의 교과과정과 연계한 체험형 공간에 방점을 찍었다. SK텔레콤, LG가 각각 운영 중인 ‘티움’, ‘사이언스홀’은 스토리텔링으로 어린아이, 학생들의 시선을 잡아끈다. 올해 개관 30주년을 맞은 LG사이언스홀은 민간 기업이 세운 1호 과학관이다. ‘생활 속 과학 놀이터’를 표방하는 이곳을 관람한 인원만 572만명에 달한다. 과학체험시설이 현저히 부족했던 시절 서울 여의도 LG트윈타워 서관 3층 전부(약 1520㎡)를 할애할 만큼 당시 구자경 회장의 의지가 컸다고 한다. 초등학교 3~4학년 눈높이에 맞춘 사이언스홀은 2011년 전체적인 리모델링을 통해 8개 테마관으로 탈바꿈했다. ▲몸 ▲집안 ▲도시 ▲지구 등 8개 공간으로 나눠 각 공간에 숨어 있는 생활 속 과학 원리를 직접 몸으로 느껴 볼 수 있다. 로봇청소기로 골을 넣는 축구, 태양에너지로 달리는 ‘부릉부릉 전기자동차’, 로봇팔이 초상화를 그려 주는 그림로봇은 아이들 사이에서 인기 1순위다. 아이들은 놀이를 통해 자연스럽게 과학의 원리를 이해하게 된다. ‘지구 온도 1도 상승’이 표시된 대형 온도계를 지구에 꽂으면 북극 빙하가 침몰하고 북극곰이 표류하는 화면이 뜬다. 두루마리 휴지, 주방 세제 등을 클릭하면 각각 늘어나는 이산화탄소와 필요한 나무의 그루 수를 표시해 준다. 성기영 LG사이언스홀 차장은 “전문 교육을 받은 과학안내사 10명이 배치돼 방문자 모두가 설명을 들으면서 관람할 수 있고, 주기적으로 전문 교사들의 조언을 얻어 프로그램을 업그레이드하고 있다”고 말했다. LG는 지역 과학교육 격차 해소를 위해 1998년 부산 부산진구 연지동 옛 LG화학 공장 부지에 전시면적 3180㎡(962평) 규모의 부산 LG사이언스홀도 개관했다.지난 9월 29일 새로 개관한 SK텔레콤 티움은 1696㎡(514평) 규모의 1, 2층 전시관에 미래도시(미래관)부터 스마트홈, 커넥티드카, 가상현실 쇼핑을 할 수 있는 공간(현재관)을 갖췄다. SK텔레콤 관계자는 “예전에 미래관이었던 공간이 현재관으로 바뀔 만큼 미래기술이 생활 밀착형 현실로 다가와 있다”고 소개했다. 국립과학관은 과천, 부산, 대구, 광주, 대전 등 전국에 총 15곳이 있다. 교과서 속 딱딱한 과학 이론이 아닌 일상 속에 숨은 과학 이야기를 들려주는 데 초점을 맞춘다. 국립과천과학관의 약 3m 높이 테슬라 코일 앞에 서면 400만 볼트 전기가 방전되면서 손에 든 형광등에 불이 들어온다. 과학 교과서의 전기장 원리를 눈으로 보면서 “공기를 통해 어떻게 전기가 흐를 수 있을까?”, “저런 강력한 힘에도 왜 아무것도 폭발하지 않을까?”, “정말 번갯불에 콩을 구워 먹을 수 있을까?” 같은 호기심이 생겨나고 이해할 수 있다. 과학 교사 박정은(37)씨는 “스스로 학습하면서 교과서 속 딱딱한 지식이 아니라 호기심을 키우는 과학을 배우게 되는 것 같다”고 평했다. 올해 개관 4년째를 맞는 국립광주과학관은 지난 9월 국내 최초이자 세계 두 번째로 360도 영상관 ‘스페이스 360’의 시범 운영을 시작했다. 이전까지 360도 영상관은 전 세계에서 일본국립과학기술박물관이 유일했다. 지름이 12m나 되는 거대한 공 안에 들어가 사방으로 뿌려지는 15분짜리 영상물을 감상할 수 있다. 12대 프로젝터가 연동하며 천장부터 발밑까지 사방에 영상을 비추도록 설계됐는데 관람객들은 마치 가상현실 속에 들어와 있는 듯한 착각에 빠진다. 빅뱅으로 시작된 우주 탄생부터 신재생에너지로 지속 가능한 미래를 탐구하는 인류의 노력을 영상에 담았다. 조숙경 국립광주과학관 관장대행은 “특수안경을 쓰지 않아도 되는 3D 몰입형 가상현실”이라며 “대형 고래가 팔을 스치고 지나가는 듯 실감나는 영상이 남다르다”고 소개했다. 국립과학관은 유치원부터 초·중·고 교육과정에 맞춰 주중, 주말, 방학 교육과정을 운영하고 있다. 또 지역별로도 특화된 점이 눈에 띈다. 목포어린이바다과학관은 실물 크기 잠수정 안으로 들어가 심해 가상현실 탐사를 할 수 있다. 짱뚱어, 꽃게 같은 실제로 움직이는 갯벌 생물들을 그대로 옮겨다 놓은 갯벌도 인기다. 침몰 여객선 타이태닉호를 찾아낸 유인 잠수정 앨빈호 전시, 열수공(뜨거운 물이 나오는 구멍)과 수심 1000m 아래 절대 암흑 체험, 모스 통신 체험 등이 자랑거리다. 국립부산과학관은 1박 2일짜리 가족·학교 과학캠프도 운영 중이다. 관계자는 “초등생들은 3D 프린터를 통한 창작 실습, 중학생들은 세포, 핵분열 등 생물 교과와 연계한 팀 프로젝트를 해 보는 식”이라고 전했다. 주로 학교 단위 견학이라 방문객은 기업 과학관보다 많은 편이다. 전시면적 2만 8823㎡로 규모가 가장 큰 국립과천과학관은 지난해 관람객 190만명을 돌파했다. 상설전시관 7곳, 야외전시장 5곳, 천문시설 3곳 중 특히 천문관 시설을 돌아볼 만하다. 1m 반사망원경으로 직접 천체를 관측하는 천체관측소, 20m 원구형 극장 등이 있다. 국립과학관은 유료 회원이거나 회원증을 갖고 있으면 유료 관람료를 할인받을 수 있으니 홈페이지, 전화로 미리 확인해 보는 게 좋다. 이재연 기자 oscal@seoul.co.kr

태양계에서 가장 가까운 별은 작은 적색왜성인 프록시마 센타우리(Proxima Centauri)다. 물론 4.25광년이라는 거리가 아주 가까운 것은 아니지만, 천문학자가 관측할 수 있는 별 가운데는 가장 가깝기 때문에 집중적인 관측이 이뤄지고 있다. 특히 이 별 주변에 지구와 비슷한 암석형 행성인 프록시마 b가 있다는 사실이 밝혀지면서 더 많은 관심을 받고 있다. 최근 안달루시아 천체 물리학 연구소(Instituto de Astrofísica de Andalucía)의 귈렘 안글라다(Guillem Anglada)와 유럽 남방 천문대(ESO)의 천문학자들은 세계 최대의 전파 망원경인 알마(ALMA)를 이용해서 프록시마에 먼지 고리가 있다는 사실을 발견했다. 프록시마 b가 별에 매우 가까운 위치에서 공전하는 것과 달리 이 먼지 고리는 지구–태양 거리의 1~4배 정도 거리에 있으며 밀리미터에서 킬로미터 크기 먼지와 소행성으로 구성된 것으로 파악됐다. 이를테면 태양계의 소행성대와 비슷한 천체들의 모임인데, 그 질량은 모두 합쳐 지구의 100분의 1 수준으로 얼마 되지 않지만 너비는 수백만㎞에 달한다. 물론 고리가 있다고 해서 토성의 고리처럼 선명하게 눈으로 볼 수 있는 고리가 있다는 의미는 아니다. 프록시마 b 자체가 작고 어두운 별로 지구에서 가까워도 눈으로는 볼 수 없으며 고리 역시 매우 희미해서 현재 가장 강력한 전파 망원경으로 간신히 그 정체가 확인되는 수준이기 때문이다. 더구나 온도도 매우 낮아 영하 230도에 불과하다. 하지만 이 고리의 발견에 천문학자들이 흥분하는 이유는 따로 있다. 소행성대와 카이퍼 벨트 등 고리 모양으로 분포한 작은 천체의 모임을 지닌 태양계와 마찬가지로 프록시마 센타우리 역시 복잡한 행성 시스템을 가지고 있을 가능성이 커졌기 때문이다. 과학자들은 앞으로 프록시마 행성계에 대해서 추가 관측 프로젝트를 진행할 예정이다. 태양계에 행성이 여러 개 있듯이 프록시마 행성계 역시 여러 행성을 거느릴 가능성이 크며 어쩌면 생명체가 살 만한 행성이 하나 이상 존재할 수 있다. 생명체가 사는 외계 행성이 존재하는지, 혹은 먼 미래 인류가 정착할 수 있는 외계 행성이 존재하는지에 대한 해답을 우리의 가까운 이웃 별이 지니고 있을지 모른다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

과학자들은 우주의 과거를 연구하기 위해 멀리 떨어진 천체를 관측한다. 100억 년 전 은하를 관측하면 사실 지구에 도달하는 빛은 100억 년 전의 것이기 때문에 우리는 그만큼 과거의 모습을 볼 수 있다. 최신 관측 기술과 장치를 동원해 먼 우주를 관측한 과학자들은 초기 우주에는 현재와 같은 대형 나선은하는 드물고 아직 작고 어린 불규칙 은하가 흔했으며 이들이 합체와 진화를 통해서 현재의 나선은하로 성장해왔다는 사실을 밝혀냈다. 최근 호주 국립대학(ANU) 연구팀은 하와이에 건설된 제미니 노스(Gemini North) 망원경을 이용해 역대 가장 먼 거리인 110억 광년에 위치한 초기 나선 은하를 발견했다.(사진) 물론 동시에 가장 오래전 형성된 나선 은하를 발견한 것이기도 하다. 이 발견은 망원경에 설치된 NIFS(Near-infrared Integral Field Spectrograph) 장치와 중력 렌즈 효과를 이용해서 이뤄졌다. 중력 렌즈는 중력에 의해 빛의 경로가 변경되어 마치 렌즈 같은 역할을 하는 것으로 일찍이 아인슈타인의 상대성 이론에 의해 예측되었으며 현재 천문학에서 널리 활용되고 있다. 사실 이 정도 거리에서는 은하라도 작은 점으로 보이므로 강력한 중력 렌즈의 도움 없이는 상세한 관측이 어렵다. A1689B11라고 명명된 이 나선은하는 아직 어린 은하이지만, 나선 팔의 형태를 어느 정도 갖추고 있다. 하지만 현재의 성숙한 나선은하와는 달리 매우 빠르게 별을 생성하면서 성장 중이다. 이 시기의 은하는 별의 재료가 되는 가스는 풍부하지만, 별은 적어서 새로운 별이 빠르게 생성되기 때문이다. 연구팀은 이 별이 현재의 은하와 비교해 20배는 빠른 속도로 별을 생성한다는 것을 파악했다. 그야말로 폭풍 성장이라고 할 수 있는데, 그 속도는 비슷한 나이의 초기 은하와 비슷하다. 과학자들은 우리 은하 같은 나선 혹은 막대 나선은하가 우주 초기부터 생성되었다고 보고 있다. A1689B11는 이를 입증할 좋은 증거일 뿐 아니라 우리 은하의 초기 모습을 알아볼 수 있는 기회를 제공한다. 하지만 과학자들은 더 강력한 망원경으로 더 먼 과거를 보고 싶어 한다. 앞으로 발사가 예정된 제임스 웹 우주 망원경과 지상에 건설 중인 차세대 망원경이 본격적으로 관측을 시작하면 더 먼 과거의 우주 역시 우리 앞에 모습을 드러낼 것으로 기대된다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

천문학자 이강환의 에세이집 ‘빅뱅의 메아리’를 읽다가 ‘은하 중심 방향은 성간물질에 의한 소광 현상이 너무 심해서 가시광선으로는 관측할 수 없었다’에서 생각이 다른 데로 빠졌다. ‘소광’이라. 그렇지. 잡다하게 시끌시끌한 소리가 ‘소음’이니까, 그런 빛은 ‘소광’이겠지. 새로이 한 단어를 알게 된 기쁨은 그러나 무지에서 비롯된 오해가 싹 틔운 것이었다. 소음의 ‘소’(騷)와 소광의 ‘소’(消)는 한자가 달랐다. 소광과 같은 뜻의 ‘소’를 쓰는 소음(消音)이란 단어가 따로 있는데, 오디오 기기에서 익히 본 ‘음 소거’, 즉 ‘소리를 거둔다(없앤다)’는 말이다. 그렇다면 더 좋지. 어쩌면 내가 소광(騷光)이란 말을 처음 만드는 사람일지도 몰라. 나는 흐뭇해져서, 그리하여 지름 25m 전파망원경을 건설하게 되는 단락을 마저 읽었다.독일 작가 W G 제발트의 소설을 읽으면서 거기 나오는 이국의 이름도 낯선 고장들을 구글 검색으로 생생히 보며 따라다녔다는 친구가 있다. 그 참 기발한 독서였다. 책 읽을 때의 내 버릇 중 하나는 문득 듣고 싶은 음악이 떠올라 찾아 듣는 것이다. ‘빅뱅의 메아리’의 짝은 나를 우주적 서정으로 담뿍 적시던 독일 그룹 ‘발전소’다. 꽤 오랫동안 듣지 않았던 디스켓인데 기다렸다는 듯 금방 눈에 띄었다. 쿵쿵, 쿵쿵, 심장 뛰는 소리인 듯도 하고 우주선 발동 걸리는 소리인 듯도 한 ‘라디오-액티비티’ 전주에 은하여행을 앞둔 양 가슴이 두근거린다. 아, 역시 좋구나. 소음(騷音)조차 음악으로 만드는 ‘발전소’여라. 광막한 칠흑 어둠 속에서 태풍 속 낙엽처럼 별들이 흩날리며 스쳐가네.인공적인 빛의 발명으로 인류는 깨어 있는 시간을 벌었지만, 그 빛이 넘쳐 밤을 잃었다고, 지구의 밤은 빛으로 오염됐다고 느끼는 사람도 많다. 외딴 바닷가나 산 속에서야 한밤에 깨끗한 어둠을 맛볼 수 있다. 위생적인 어둠! 밤의 어둠은 건강하게 사는 데 필수다. 그 예로 내 거실에 사는 남천이 있다. 이웃집에 놀러갔다가 선물 받은 것이다. 그 집의 발갛게 단풍 든 남천들이 어여뻐서 기대가 컸는데, 어쩐 일인지 우리 남천은 네 해가 지나도록 푸르기만 푸르고 한번도 단풍이 들지 않았다. 내가 거실에 켠 불을 거의 끄지 않고 지내는 게 그 요인이라는 걸 근래 알게 됐다. 남천에게는 밤새 켜진 불빛이 고스란히 소광(騷光)이었을 테다. 불쌍한 남천, 4년여 한시도 눈을 붙이지 못하고 얼마나 피곤했을까. 우리 남천을 생각해서라도 방을 비울 때는 불 끄는 습관을 들이려고 한다. 그럼으로써 내 생활도 작으나마 질서가 생겨서 보다 단정해질 테다. 11월, 북반구의 사람들을 가장 쓸쓸하게 하는 달이다. 문득 전 생애 동안 겪은 슬픈 일들이 하나하나 떠오르며 켜켜이 쌓이는 달. 원초적 페이소스가 해일처럼 밀려드는 달. 신이 있으면 좋겠다고 간절히 바라게 되는, 이계에 홀로 떨어진 존재처럼 속수무책 떨리는 달. 어쩌면 신은 나처럼 아무 힘이 없는지도 모른다. 그런 줄도 모르고 벼랑 끝의 인간들이 어떻게 좀 해달라고 신만 바라보며 칭얼대니 신의 심정(그에게 그런 게 있다면)이 말이 아닐 테다. 요즘 유난히 나를 따르며 뭔가 바라는 게 있는 듯한 삼색고양이가 어제 보니 새끼를 가진 듯 배가 불룩했다. 그에 막막해진 끝에 든 생각이다. 겨울을 앞두고 제 한 몸도 건사하기 힘들 텐데 새끼라니. 영양식을 먹이는 것 말고는 달리 내가 뭘 어떻게 해줄 수 있단 말인가. 두 달 전에 모진 사람이 동네에 이사 오더니 한 주일도 안 돼 그 집 근처에서 밥 먹던 고양이들을 얘 하나 남기고 다 사라지게 만들었다. 중성화 수술을 받고 평화롭게 뒹굴던 그 고양이들을 생각하면 정말 피눈물이 난다. 이제는 혼자 우리 집 앞에 와 밥을 먹는 삼색고양이가 체온을 나누던 친구들이 없어졌는데 겨울을 무사히 날 수 있을까. 지금은 좀 덤덤해졌지만 그가 이사 온 이후 첫 달은 매일, 오늘처럼 인생이 싫었던 날은 없는 듯했다. 그때가 11월이 아니어서 천만 다행이다. 11월의 하늘에는 무슨 별이 뜰까. 인터넷 검색을 해보니 웬 별자리 운세만 주르륵 뜬다. 몇 권 사뒀던 세사르 바예호의 시집 ‘오늘처럼 인생이 싫었던 날은’을 어쩌자고 가을에 태어난 친구 둘에게 선물했다. 쩝, 생일선물 제목하고는…. 부디 정반대여라!

한국천문연구원(천문연)을 비롯해 세계 11개 기관이 참여하는 거대마젤란망원경기구(예상도·GMTO)가 사상 최대의 광학 망원경인 거대마젤란망원경(GMT) 5번째 반사경 제작을 시작했다. 6일 천문연에 따르면 GMT는 지름 8.4ｍ짜리 반사경 7장을 벌집 모양으로 연결해 만든다. 전체 지름은 25.4ｍ로 역대 최대 규모다. 허블우주망원경보다 최대 10배 선명한 영상을 제공할 수 있다.천문학자들은 GMT로 역사상 가장 먼 별과 은하의 빛을 관찰해 우주 탄생 초기까지 연구할 수 있을 것으로 기대하고 있다. GMT 반사경은 세 단계로 나눠 제작된다. 반사경 기본 형상을 만드는 주조(casting), 반사경 형상을 다듬는 성형(generating), 반사경 표면을 다듬는 연마(polishing)다. 유리블록 17.5t을 주조 틀에 넣어 1165도로 가열해 녹인 뒤 서서히 유리를 냉각해 성형·연마하는 과정을 거친다. 형체 제작에는 1년여, 연마 과정에는 3년가량이 걸린다. 이 같은 공정을 통해 거울 표면 굴곡은 사람 머리카락 두께의 1000분의1보다도 작은 정밀도를 갖는다. 반사경 재료로 쓰이는 유리블록은 온도 변화에 따라 크기·부피 변화가 극도로 작다. 일본 오하라사에 특별 주문해 만들 계획이다. 현재 반사경은 미국 애리조나주 투산에 있는 애리조나대학에서 제작하고 있다. 첫 반사경은 2012년에 완성했다. 이후 현재 4개의 반사경을 순차적으로 만들고 있는 것이다. 완성된 반사경은 천문관측의 최적지 중 한 곳으로 꼽히는 칠레 아타카마 사막 라스 캄파나스로 옮겨질 예정이다. GMT는 4개의 반사경을 먼저 장착해 2023년쯤 첫 관측에 나선다. 정상 가동 목표는 2026년이다. 박병곤 천문연 대형망원경사업단장은 “기술적으로 가장 어렵고 기간이 오래 걸리는 작업이 반사경 제작”이라며 “현재 과정이 순조롭게 진행되고 있어 만족스럽다”고 말했다. 대전 이천열 기자 sky@seoul.co.kr

과학자들은 현미경을 이용해 세포 하나의 크기까지 정확하게 잴 수 있다. 최근에는 전자 현미경을 포함한 더 미세한 관측 장비를 통해 세포 소기관같이 더 작은 구조물의 크기와 형태도 파악할 수 있다. 하지만 세포 하나의 무게를 정확하게 측정하는 일은 매우 어렵다. 세포 하나만 분리하기도 힘들지만, 분리하더라도 세포의 무게를 정확하게 측정할 수 있으려면 1/1,000,000,000,000g(1조분의 1g)의 무게를 측정할 수 있는 저울이 필요하기 때문이다. 따라서 대부분 세포의 무게 추정은 간접적인 방식으로 이뤄졌다. 앞으로는 달라질 것으로 보인다. 취리히에 있는 스위스 연방공과대학을 비롯한 다국적 연구팀이 세포 하나의 무게를 실시간으로 측정할 수 있는 방법을 저널 네이처에 공개했기 때문이다. 연구팀은 우선 한 쪽 끝이 고정된 작은 막대기 위에 사람 세포 하나를 분리해서 올려놓는 연구를 진행했다. 이 과정도 간단하지는 않지만, 더 큰 문제는 세포 하나의 무게를 측정하는 방법이다. 당연히 기존 방식의 저울은 이렇게 작은 무게 변화를 감지할 수 없다. 연구팀은 레이저와 진동을 이용해서 이 문제를 극복했다. 우선 청색광 펄스 레이저를 세포가 놓인 막대에 발사해 막대기를 진동시킨다. 동시에 적외선 파장 레이저를 이용해서 이 진동수를 계산한다. 비록 미세한 차이지만, 빛의 속도로 진동을 측정하기 때문에 세포를 올려놓기 전과 후의 진동 차이를 계산할 수 있다. 그러면 역으로 무게 계산이 가능해지는 것이다. 이 방식의 가장 큰 장점은 세포 자체를 파괴하거나 변형시키지 않고 실시간으로 무게 측정이 가능하다는 것이다. 원한다면 밀리초(millisecond·1/1000초) 단위의 질량 변화를 감지할 수도 있고 반대로 수일에 걸쳐 질량 변화를 추적할 수 있다. 이를 통해서 세포가 바이러스에 감염되는 과정에서 무게 변화나 여러 가지 대사 과정에서 질량 변화를 실시간으로 연구할 수 있게 되었다. 연구팀은 스위스 회사인 Nanosurf AG와 협력해 이 기술을 상용화시키기 위해 노력하고 있다. 역사적으로 과학 기술이 발전함에 따라 과거에는 측정하기 어려웠던 매우 큰 단위나 작은 단위의 측정이 가능해졌다. 그리고 측정 기술의 발전은 다시 관련 과학의 발전을 가져와 전체 과학 발전에 기여했다. 앞서 예를 든 현미경이나 전자 현미경이 미세 관측의 사례라면 천체 망원경이나 전파 망원경은 반대로 엄청나게 큰 물체를 관측하고 측정할 수 있게 도와 과학을 크게 발전시켰다. 앞으로 과학자들이 세포같이 작은 물체의 질량을 실시간으로 측정할 수 있는 장치를 얻게 되면 여러 가지 흥미로운 연구가 가능할 것으로 기대된다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

기존의 행성 형성 이론에 '도전장'을 던진 희한한 거대 행성이 발견됐다. 최근 영국 워릭대학 연구팀은 목성만한 크기의 거대한 외계행성을 발견했다는 논문을 발표했다. 지구에서 약 600광년 떨어진 곳에 위치한 이 행성의 이름은 NGTS-1b. 이 행성은 목성같은 가스행성이지만 흥미롭게도 태양 크기의 절반만한 작은 별 NGTS-1의 주위를 돈다. 더욱 놀라운 점은 두 천체사이의 거리다. 지구와 태양 사이 거리와 비교하면 3% 밖에 되지 않을 정도로 바짝 붙어있다. NGTS-1의 공전주기는 지구시간 기준으로 불과 2.5일. NGTS-1b의 존재는 기존의 행성 형성 이론으로는 설명하기가 힘들다. 우리가 사는 태양계는 태초에 우주의 가스물질로 이루어진 성운이 자체 중력에 의해 수축하면서 그 중심에 태양이 형성되고 남은 물질이 뭉쳐져 행성이 됐다고 전문가들은 입을 모은다. 이는 여러 이론 중 학계에서 널리 받아들여지는 이론이지만 물론 증명할 수 없는 가설이다. 논문의 선임저자 다니엘 베일리스 박사는 "NGTS-1b 같은 거대 행성이 이렇게 작은 별 주위에 존재할 것이라 생각치 못했다"면서 "이 두 천체가 어떤 과정을 통해 형성됐는지 논쟁거리가 될 것"이라고 밝혔다. 거대한 행성을 거느린 NGTS-1은 태양 질량의 40% 미만의 작은 별인 적색왜성이다. 크기도 작고 밝기나 표면온도도 낮지만 우리 은하 별 중 80%를 차지할 정도로 흔하디 흔하다. 연구팀은 이번에 칠레 북부 ESO 파라날 천문대에 위치한 차세대 식관측 망원경(NGTS)으로 NGTS-1b의 존재를 확인했다. 일반적으로 행성이 별 앞으로 지날 때 별의 밝기에 변화가 나타나는데 이 현상을 포착해 행성의 존재를 확인한 것. 연구에 참여한 피터 휘틀리 교수는 "NGTS-1b는 거대한 행성이지만 모성이 너무 작고 희미해 발견하기가 매우 어렵다"면서 "우주에 적색왜성이 흔하게 존재하는 만큼 수많은 거대 행성이 속속 발견될 것"이라고 전망했다. 　　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

생물학에서 진화는 매우 엄밀한 뜻을 갖고 있다. 유전형질이 다음 세대로 전달되도록 유전자의 변화가 누적되어 일어나는 것을 의미한다.가장 간단한 유전정보를 가지고 있는 바이러스는 책 한 페이지에 담을 수 있을 정도의 1000바이트 정도의 정보를 갖고 있다. 박테리아의 유전자 정보는 책 100페이지 정도의 정보인 0.1MB보다 조금 더 많다. 인간의 유전자 정보는 CD 한 장에 담을 수 있을 정도인 750MB라고 한다. 세대를 이어 가면서 보다 복잡한 형질을 나타내 왔던 것이 생물의 진화이다. 세포 속 미토콘드리아는 어쩌다 다른 세포 속에 들어간 호기성 세포라고 한다. 약 5억 2000만년 전 출현한 삼엽충은 외부 빛 환경을 활용하기 위해 눈을 사용하기 시작했다. 이렇게 외부 환경과 적응하며 공생하면서 발전하는 것도 생물 진화의 한 과정이다. 지구상 생물 진화의 정점은 인간이다. 그런데 동물에서 인간으로의 진화는 DNA에 담긴 정보로만 설명하기엔 부족하다. DNA를 넘어 뇌라는 정보저장장치를 활용하면서 동물의 활동은 보다 복잡해진다. 뇌는 학습이 가능하기 때문이다. 그렇지만 뇌가 학습한 정보는 생물학적으로 다음 세대로 전달되지 않는다. 그런데 인간은 뇌로 많은 정보를 학습하고 그 기억을 처음에는 구전으로 나중에는 기록으로 후세에 전하기 시작했다. 이는 단세포 생물이 호기성 세포와 공존하면서 더 발전된 세포가 됐듯이 인간이란 개체와 사회가 주변 환경과 공생을 시작한 것으로 볼 수 있다. 처음으로 외부의 빛을 감지할 세포를 갖게 된 삼엽충의 발전이 비약적이었던 것처럼 인간은 망원경, 전자현미경 등의 도구로 눈의 한계를 넘어 주위 환경과 우주 전체에 대해 자신의 존재감을 알리기 시작한 것이다. 무생물인 도구까지도 자신의 일부로 활용한 것이다.실제로 지난 200년간의 과학기술의 발전은 인간의 신체적 한계를 극복하는 과정이었다. 증기기관은 인간이나 말의 근육이 가진 한계를 극복해 보다 많은 활동을 하게 해 줬다. 비록 그 장치가 신체에 직접 붙은 장치는 아니나 확장된 신체 활동을 돕는 것으로 볼 수 있다. 그동안 미지의 세계로 마지막까지 남아 있던 뇌의 활동에 대한 활발한 연구 덕분에 인간의 뇌에서 처리하고 저장할 수 있는 정보의 양을 완전히 뛰어넘는 발전을 눈앞에 두고 있다. 일부에서는 이를 4차 산업혁명이라고 하지만 인간 진화의 과정이라 볼 수도 있다. 정보 처리 능력의 발전과 이것을 후속세대로 전달한다는 측면에서 생물학적 진화와는 달라 보이지만 정보의 흐름과 전파면에서 보면 또 다른 진화라 할 수 있다. 생물학에서 진화는 오랜 시간이 걸린다. DNA라는 정보저장매체에 기록하기 위해서 걸리는 시간이 길기 때문에 여러 세대가 필요하다. 반면 뇌라는 정보저장매체에 기록하는 과정은 한 세대 내에 가능하다. 인간이 책을 발명하면서 기록의 속도는 빨라지기 시작했다. 컴퓨터와 전자기기를 이용한 정보의 기록 속도는 더 빨라졌고 이제는 인간이 다 파악하지 못할 정도가 됐다. 인간의 진화가 한 단계 더 나아가 이제는 외부의 뇌와 같은 기계와 공생하기 시작한 것이다. 인간의 고유영역이 파괴된다고 우려하는 이야기도 나오고 있으나 단순히 DNA의 유전자 정보 전달만으로 보는 기존 진화의 개념은 더이상 인간진화를 설명할 수 없고 앞으로 올 더 큰 진화도 이해할 수 없게 된다. 하나의 독립된 컴퓨터보다 외부저장장치 그리고 인터넷에 연결된 컴퓨터의 능력이 훨씬 우수하듯이 인간의 뇌는 이제 외부 저장 및 처리 장치의 도움을 받아 더 진화할 때 현재 인간이 갖고 있는 그 어떤 정보보다 나을 것이다. 이런 생각은 40년 전에 쓰인 칼 세이건의 ‘코스모스’에서 그 뿌리를 찾을 수 있다. 최근 매우 도전적 아이디어를 갖고 글을 쓰고 있는 맥스 테그마크 교수의 ‘라이프 3.0’이란 책에서 고민하는 인공지능 시대에 살아가야 하는 인간의 미래상이기도 할 것이다.

매년 10월 31일은 미국의 어린이들에게는 최대 명절인 ‘핼러윈 데이’다. 이날만큼 어린이들은 으스스하면서도 웃기는 괴물 분장을 하고 축제를 즐기며 각계 각층의 어른들 역시 재미있는 이벤트로 동참한다. 과학계도 예외는 아니다. 미국의 주요 과학매체들은 매년 이맘 때가 되면 어린이들에게 꿈과 희망을 주기위해 핼러윈 데이를 기념하는 신기한 천체사진을 공개한다. 물론 이같은 천체사진은 우리의 눈과 뇌가 특정한 모습으로 상상한 것이지만 적어도 어린이들에게 만큼은 무한한 영감을 준다. 서구의 우주전문 매체들이 공개한 으스스한 모습의 천체사진을 정리해왔다. - 핼러윈 데이를 빛내는 태양 핼러윈 데이를 기념하는 최고의 명작으로 꼽히는 사진이다. 지난 2014년 미 항공우주국(NASA)의 태양활동관측위성(SDO)이 촬영한 태양의 모습으로 금빛과 노란빛의 아름다운 에너지를 방출하는 태양의 모습을 담고있다. 이 사진이 화제가 된 것은 잭-오-랜턴과 놀라울 정도로 닮았다는 점 때문이다. 우리에게는 다소 낯선 용어인 잭-오-랜턴(jack-o‘-lantern)은 핼러윈 데이에 등장하는 호박등을 말한다. 호박에 도깨비 얼굴을 새기고 그 안에 초를 넣어 번쩍이게 만드는 핼러윈의 대표적인 상징. - 우주의 고스트라이더 마치 해골이 타는 듯한 재미있는 모습의 성운(星雲·nebula)이다. 현재 은하수를 지나가는 이 성운의 이름은 ‘Sh2-68’로 약 4만 5000년 전 생성된 것으로 죽어가는 별이 만들어 낸 것이다. 이 성운이 눈길을 끄는 것은 바로 기괴한 모습 때문이다. 영화로도 제작돼 현지에서 큰 인기를 끌고 있는 만화 ‘고스트 라이더’(Ghost Rider)의 모습을 닮았다.　　 - 비명을 지르는 우주의 해골 전문가들이 꼽는 또 하나의 핼러윈 데이 최고 명작사진이다. 마치 해골이 비명을 지르는듯한 모습 때문에 매년 단골로 등장하는 사진으로 그 주인공은 페르세우스자리 은하단(Perseus cluster of galaxies)이다. 지구에서 약 2억 4000만 광년 떨어진 곳에 위치한 페르세우스자리에는 두 개의 산개성단이 서로 끌어당기고 있으며 수백 여개의 은하가 모여있다. - ‘사우론의 눈’ HR 4796A 영화 ‘반지의 제왕’에 등장하는 사우론의 눈(Eye of Sauron)과 흡사한 별이다. 지구에서 약 237광년 떨어진 곳에 위치한 ‘HR 4796A’는 ‘사우론의 눈’ 처럼 기괴하게 생긴 모습이 가장 큰 특징이다. 그러나 우주를 노려보는듯 눈처럼 보이는 곳에 위치한 것이 바로 별에서 뿜어내는 빛이며 그 주위의 링은 중력에 끌린 먼지다. - 마녀머리 성운 지구에서 900광년 떨어진 오리온 자리에 위치한 일명 ‘마녀머리 성운’(Witch Head nebula). 마치 마녀의 머리를 닮았다고 해서 특이한 이름이 붙여진 이 성운은 지난 2009년 발사된 지름 40㎝짜리 적외선망원경을 탑재한 NASA의 광역적외선탐사위성(WISE)이 촬영한 것이다. 이 성운의 정식명칭은 1C2118. - 유령 성운 우주에서 가장 추운 곳이라 불리는 ‘부메랑 성운’(Boomerang Nebula)이다. 마치 유령이 떠있는 듯한 이 성운은 으스스한 모습만큼이나 온도가 -272°C에 이를만큼 우주에서 가장 추운 곳이다. 이는 이론적으로 가장 낮은 온도인 절대영도보다 1도 높은 값. 지구에서 센타우르스자리 방향으로 5000광년 떨어진 곳에 위치한 부메랑 성운은 중심에 있는 별에서 분출되는 가스에 의해 생성된 것으로 추정된다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

지구에서 멀리 떨어진 외계 행성의 밤하늘에도 달이 뜰까? 과학자들은 그럴 가능성이 크다고 생각한다. 태양계의 사례를 보더라도 위성이 있는 행성이 없는 행성보다 더 흔하기 때문이다. 이미 발견된 외계 행성만 수천 개에 달하고 우리 은하계에만 수천억 개 이상의 외계 행성이 있을 것으로 추정된다는 점을 생각하면 위성을 거느린 외계 행성이 드물다는 가정이 더 이상하다. 하지만 외계 달 (Exomoon)을 실제로 입증하는 일은 매우 어렵다. 외계 행성을 직접 관측하는 일은 흔히 서치라이트나 등대 옆에 있는 반딧불 찾기로 비유된다. 스스로 빛을 내지 않는 작은 행성은 별보다 보통 수억 배 이상 어둡기 때문이다. 외계 달은 당연히 이보다 훨씬 작고 어두워서 반딧불 옆에 있는 먼지 찾기나 다른 바 없다. 따라서 이미 수많은 외계 행성을 찾아낸 과학자들도 외계 달을 입증하는 데는 대부분 실패했다. 하지만 가능성이 없는 것은 아니다. 외계 행성 가운데는 목성보다 훨씬 큰 대형 행성이 존재하므로 그 주변에는 태양계의 행성처럼 큰 위성이 존재할 수 있다. 막스 플랑크 연구소의 과학자들은 케플러 우주 망원경 데이터를 이용해서 외계 행성 케플러 1625 b-i (Kepler 1625 b-i)를 연구했다. 연구팀은 이 행성이 어쩌면 두 개의 행성으로 구성된 쌍성계이거나 혹은 위성을 거느린 행성일지 모른다는 연구 결과를 발표했다. 이 동반 천체는 지구보다 크거나 토성보다 작은 크기로 가장 가능성 있는 해석은 거대 행성 주변에 해왕성 크기의 더 작은 천체가 공전하고 있다는 것이다. 지구의 경우에도 자신의 지름이 1/4 수준인 달을 거느리고 있으므로 목성보다 큰 행성이라면 해왕성 크기의 위성을 거느려도 이상할 것은 없다. 만약 이 주장이 옳다면 태양계에는 없는 거대 가스 위성을 거느린 행성이 있는 셈이므로 흥미로운 연구 결과다. 이는 외계 태양계의 위성 생성 과정이 태양계와 다를 수 있다는 점을 시사한다. 이외에도 과학자들은 떠돌이 행성인 MOA-2011-BLG-262를 비롯한 몇 개의 행성에서 외계 달의 후보를 발견했다. 하지만 워낙 어둡기 때문에 외계 달의 존재를 확실히 증명하기 위해서는 더 강력한 망원경의 힘이 필요하다. 앞으로 발사될 제임스 웹 우주 망원경과 지상에 건설 중인 거대 망원경이 그 해답을 줄 것으로 기대된다. 외계 달이 있을 경우 생각할 수 있는 중요한 가능성 가운데 하나는 생명체가 살 수 있는 위성이다. 만약 지구와 비슷한 크기의 외계 달이 있고 모성과 적당한 거리에 위치했다면 액체 상태의 물과 대기가 존재할 가능성이 있기 때문이다. 지구의 달에는 토끼가 살지 않지만, 어쩌면 저 멀리 외계 달에는 외계인이 있을지도 모른다. 그 답을 찾기 위해 앞으로 계속해서 연구가 필요하다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

“아세안서 北 무모한 행동 해법 밝혔다” 북핵 포기 위해 제재… 대화 문 열어둬 宋국방 “핵·미사일 사용 땐 응징할 것” ‘전투복 착용 대북 메시지’ 실행 안 옮겨 제임스 매티스 미국 국방부 장관은 27일 판문점 공동경비구역(JSA)에서 ‘전쟁’이 아닌 ‘한반도 비핵화’가 목표라고 밝혔다. 매티스 장관은 이날 오전 송영무 국방부 장관과 함께 JSA에서 약식 기자회견을 갖고 “(렉스) 틸러슨 국무장관이 분명히 말했듯 우리의 목표는 전쟁이 아니라 완전하고 검증 가능하며 불가역적인 한반도 비핵화”라고 말했다.그는 또 “아세안(아세안확대 국방장관회의)에서 우리는 북한의 무모한 행동에 대응할 외교적 해법에 대한 우리의 의지를 분명히 했다”며 “김정은 체제가 가하는 위협에 대응해 한국 국민과 어깨를 나란히 하고 서 있다”고 강조했다. 매티스 장관의 이 같은 발언은 북한의 핵·미사일 포기를 위해 제재와 압박을 강화하면서도 대화 가능성은 열어 두겠다는 뜻으로 풀이된다. ●“한·미 국방장관은 강한 군사력으로 평화 지킬 것” 그는 북한의 억압체제를 지적한 뒤 “60년 이상 지속된 한·미동맹을 통해 우리는 한반도 평화와 안정뿐 아니라 양국 방어를 위한 굳건한 군사방위 태세를 유지할 것을 약속한다”고 강조했다. 송 장관은 좀더 강도 높은 대북 메시지를 던졌다. 송 장관은 “북한이 개발하고 있는 핵과 미사일은 사용할 수 없는 무기이며 만약 사용하게 된다면 한·미의 강한 연합전력으로 응징할 것을 확실히 확인한다”면서 “따라서 북한은 무모한 도발을 중단하고 평화를 위한 남북 대화에 하루빨리 나서기를 강하게 촉구한다”고 말했다. 송 장관은 또 “한·미 국방장관은 굳은 의지와 강한 군사력으로 이 평화를 지켜 낼 것”이라고 강조했다. ●두 장관 오자 북한군 4명 창문에 얼굴 대고 관찰 매티스 장관은 28일 서울 용산 국방부 청사에서 열리는 연례 한·미 안보협의회의(SCM) 참석차 이날 새벽 경기 오산기지를 통해 방한했다. 우리 측은 두 장관이 JSA에서 전투복을 입고 강력한 대북 메시지를 발신하는 방안을 제안했으나 미 측에서 “전례가 없다”는 이유로 난색을 표시한 것으로 알려졌다. 두 장관이 군사분계선(MDL)과 불과 25ｍ 떨어진 오울렛 경계초소에 올라 북한군 동향을 살펴보자 북한 군인들이 MDL에 접근해 경계하기도 했다. 오울렛은 6·25전쟁 영웅으로 낙동강 방어선에서 혁혁한 공을 세우고 전사한 조지프 오울렛 일병을 기리는 초소이다. 두 장관이 판문점 회담장으로 들어서자 4명의 북한군이 창문에 얼굴을 바짝 대고 관찰했다. 한 병사는 망원경을 들이대기도 했다. 군의 한 관계자는 “판문점에 수십 차례 왔지만 이렇게 북한군이 관심을 보인 적이 없었다”면서 “북측 지역에서도 관광객이 와서 이렇게 많이 이쪽을 보고 있는 것도 생소하다. 꼭 보여 주기 위한 것 같다”고 말했다. 판문점 국방부공동취재단 박홍환 전문기자 stinger@seoul.co.kr

우리가 사는 태양계 밖 곧 '외계에서 온 손님'이 사상 처음으로 포착됐다. 최근 미 항공우주국(NASA)은 지난 19일(현지시간) 하와이에 있는 천체 관측 망원경 ‘판-스타스'(Pan-STARRS 1)를 통해 혜성으로 추정되는 'A/2017 U1'을 관측했다고 밝혔다. 지름이 채 400m도 되지 않는 이 작은 천체는 거문고 자리 방향에서 시속 9만 2000km의 빠른 속도로 우리 태양계를 거의 수직처럼 날아와 방문했다. 태양과 가장 근접했던 것은 지난달 9일이었으나 뒤늦게 발견됐으며, 태양계를 V자 형태로 비행한 후 페가수스 자리 방향으로 날아갔다. 일반적으로 태양계 내의 혜성은 장주기 혜성의 고향으로 불리는 오르트 구름에서, 소행성은 화성과 목성 사이 소행성 벨트에서 튕겨나온다. 오르트 구름은 태양계를 껍질처럼 둘러싸고 있는 가상의 천체집단으로 수천억 개를 헤아리는 혜성의 핵들로 이루어져 있다. NASA 연구진이 A/2017 U1을 '외계 방문자'로 지목한 것은 극단적인 궤도 특성 때문이다. A/2017 U1을 처음 포착한 하와이 대학 롭 웨릭 연구원은 "이 천체의 움직임을 일반적인 태양계의 소행성과 혜성의 궤도로 설명할 수 없다"면서 "A/2017 U1은 태양계 밖에서 왔다"고 단정지었다. NASA 산하 지구근접물체프로그램 연구소(Near Earth Object Program) 폴 초다스 소장 역시 "오랜시간 이론적으로 '항성간 천체'(Interstellar Object)가 존재할 것이라 생각했다"면서 "소행성 혹은 혜성이 항성과 항성 사이를 지나갈 것이라 여겼지만 실제 발견된 것은 처음"이라고 설명했다. 이어 "A/2017 U1은 지금까지 연구해온 천체 중 가장 극단적인 궤도를 갖고있으며 다시는 태양계로 돌아오지 못할 것 같다"고 덧붙였다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

과거부터 ‘생각하는 기계’에 대한 이야기는 많았지만, 지금처럼 시대의 화두가 된 적은 없었을 것입니다. 하지만 인공지능이 우리에게 가져다 줄 이득보다 일자리 감소를 우려하는 시각이 더 많은 것도 사실입니다. 사실 일부는 현실성 있는 우려이기도 합니다. 예를 들어 자율 주행차나 로봇은 물류 운송 부분에서 상당한 인력을 대체할 수 있습니다. 하지만 다른 한편으로 사람을 돕는 똑똑한 하인 역할을 하는 것도 사실입니다. 인공 지능이 의사의 진료를 도와줄 수도 있고 과학자의 연구를 도와줄 수 있습니다. 최근 괴팅겐 대학, 나폴리 대학, 본 대학의 연구팀은 인공 지능을 이용해서 중력 렌즈를 찾는 연구를 진행했습니다. 중력 렌즈는 아인슈타인이 상대성 이론을 통해서 예측한 현상으로 중력에 의해 빛의 경로가 바뀌면서 멀리 떨어진 천체가 확대되는 현상을 의미합니다. 일종의 천연적인 망원경이라고 할 수 있는데, 실제로 이를 통해 본래는 관측하기 어려울 만큼 멀리 떨어진 은하나 희미한 천체를 확인할 수 있습니다. 이미 과학자들은 수많은 중력 렌즈 현상을 찾아냈지만, 데이터의 양이 급격히 증가하면서 이를 수작업으로 일일이 확인하기가 어려워지고 있습니다. 관측 기술이 발전하고 저장하고 처리할 수 있는 기술이 급격히 발전하면서 이제 천문학자들은 수백 만 장의 천체 사진을 확보할 수 있게 되었습니다. 하지만 이런 대용량 데이터를 분석하고 연구에 활용하는 것이 새로운 과제가 되고 있습니다. 연구팀은 구글이나 페이스북이 이미지 학습에 사용하는 CNN(convolutional neural networks) 방식이 해결책을 제시할 것으로 보고 연구를 진행했습니다. 신경망 학습법을 통해서 중력 렌즈일 가능성이 높은 천체를 인공 지능이 찾아내게 하는 것이죠. 연구팀은 킬로-디그리 서베이(Kilo-Degree Survey) 연구 데이터에서 얻은 수백 만 장의 흑백 이미지에서 인공지능이 찾아낸 중력 렌즈의 후보 761개를 확인했습니다. 이 가운데 이미 알려진 중력 렌즈와 잘못 선택한 이미지를 추려낸 결과 56개의 후보를 선정할 수 있었습니다. 연구팀은 다시 망원경을 이용해서 최종 확인할 계획입니다. 이번 연구는 비록 인공지능이 사람 대신 연구를 할 만큼 똑똑하진 않지만, 과학자를 도와서 연구를 수월하게 할 만큼은 똑똑하다는 점이 입증한 셈입니다. 앞으로도 계속해서 과학 데이터의 양이 증가함에 따라 연구에서 인공지능의 역할도 점점 커질 것으로 보입니다. 하지만 이는 사람 대신 연구를 한다는 의미보다는 사람을 도와주는 조수가 생겼다는 의미로 해석할 수 있습니다. 인공지능과 사람이 서로 상생하면서 발전하는 좋은 사례입니다. 동시에 앞으로 사람이 할 일은 단순 반복작업이 아니라 인공지능이 아직 흉내 내기 어려운 창의적인 생각과 고도의 사고력이라는 점을 시사합니다. 인공지능은 반복적인 학습을 통해 중력렌즈일 가능성이 높은 이미지를 찾아낼 순 있지만, 이것이 어떤 과학적 의미를 지니는지는 알지 못합니다. 이 부분은 적어도 지금 단계에서는 사람만이 할 수 있는 상상력과 추상적인 사고 능력이 필요합니다. 지금 자라나는 세대에게 끊임없는 문제풀이를 통한 단순 주입식 교육이 왜 위험한지 알려주는 좋은 사례라고 생각합니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

우주에는 수많은 은하가 있고 은하의 모양이나 구조도 은하의 매우 다양하다. 하지만 지구에서 봤을 때 은하는 나선 은하, 타원 은하, 불규칙 은하 등 몇 개의 범주에 따라 모양을 구분할 수 있다. 문제는 본래는 3차원적인 구조물이지만, 지구에서 망원경으로 볼 때는 2차원 물체로 보인다는 점이다. 따라서 실제로는 서로 다른 모습을 지닌 은하라도 지구에서 봤을 때는 비슷하게 보일 수 있다. 예를 들어 지구에서 관측했을 때는 타원 은하지만, 실제로는 호빵 같은 모양이 아니라 시가 담배 모양으로 생긴 은하(Cigar shaped galaxy)가 존재한다. 이런 방추형(spindle) 은하는 공을 납작하게 만든 타원 은하보다 드물지만, 사실 이 둘을 구분하기가 쉽지 않다. 하지만 한 가지 가능한 방법이 있다. 은하의 자전 방향을 조사하는 것이다. 막스 플랑크 연구소의 과학자들은 600개 은하의 자전 방향을 조사해 이들 가운데 방추형 은하가 얼마나 많은지 검증했다. 겉보기에는 타원 은하처럼 보여도 위의 모식도처럼 사실은 긴 지름을 축으로 자전하고 있다면 방추형 은하라고 볼 수 있다. 반면 일반적인 타원 은하는 짧은 지름을 중심축으로 회전한다. 이 조사에서 연구팀은 8개의 새로운 방추형 은하를 발견했다. 물론 여전히 일반적인 타원 은하가 더 흔하지만, 방추형 은하도 희귀한 건 아닌 셈이다. 이를 근거로 연구팀은 방추형 은하가 생각보다 훨씬 흔하다고 주장했다. 그런데 방추형 은하가 어떻게 생성될 수 있을까? 연구팀의 모델에 따르면 방추형 은하는 은하의 충돌 과정을 통해서 생성된다. 은하는 충돌과 합체를 통해 커지는 데 대부분은 큰 은하가 작은 은하를 흡수하면서 더 커지게 된다. 이 경우 큰 은하의 구조도 변할 수 있지만, 대개는 나선 은하나 타원 은하의 형태를 유지할 수 있다. 하지만 두 개의 나선 은하가 적당한 각도로 충돌하는 경우 디스크 부분에 있던 별이 중심으로 이동하면서 독특하게 긴 축을 중심을 자전하는 은하가 탄생한다. 컴퓨터 시뮬레이션 결과는 방추형 생각보다 쉽게 생성될 수 있음을 보여줬다. 은하의 구조와 형태는 우리의 보는 것보다 훨씬 다양한 셈이다. 우리 우주에 수천억 개의 은하가 존재한다는 사실을 생각하면 아직도 우리가 생각하지 못했던 매우 독특한 형태의 은하가 존재할 가능성은 충분하다. 과학자들은 앞으로 계속해서 연구를 통해 이 비밀을 하나씩 풀어나갈 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

중력파, 전자기파 동시관측으로 중성자별 관련 천문학 난제 해결한국과학자 포함된 국제공동연구진 성과 국내 연구진이 포함된 국제공동연구진이 세계 최초로 중력파와 X선, 감마선, 가시광선 같은 전자기파를 동시에 관측하는데 성공했다.블랙홀 충돌로 생긴 중력파가 지난해 초 검출됨에 따라 올해 노벨물리학상 수상업적으로 선정됐다. 그런데 이번에 중성자별의 충돌에 의해 생기는 중력파는 물론 감마선, X선, 가시광선을 동시에 발견하는데 성공한 것이다. 이번 연구로 그동안 이론상으로만 알려진 ‘킬로노바’의 존재를 관측해 설득력 있게 증명해냈다는 평가를 받고 있다. 킬로노바는 블랙홀이나 중성자별이 충돌하면서 생기는 것으로 초신성이라고도 불린다. 이번 연구는 전 세계 45개국 900여 기관 소속 50개 연구그룹에 속한 3500여 명 과학자들의 협동연구의 성과다. 국내에서도 서울대 초기우주천체연구단, 한국천문연구원, 한국중력파협력연구단, 성균관대 우주과학연구소 소속 38명의 과학자들이 연구에 참여했다. 중력파검출 국제연구단인 라이고, 비르고 과학협력단은 지난 8월 17일 오후 9시 41분(한국시간)에 처음 중성자별 충돌로 만들어진 중력파 발생현상을 관측하고 ‘GW170817’라고 이름지었다. 연구진은 중력파 종료 2초 후에는 2초간 발생한 짧은 감마선 폭발현상을 관측했고 다시 11시간 후에는 약 1억 3000만 광년이 떨어진 은하 ‘NGC 4993’에서 ‘GW170817’과 똑같은 별의 모습을 가시광선으로 발견했다.초기우주천체연구단 단장인 임명신 서울대 교수가 이끄는 광학연구진은 천문연구원의 KMTNet 망원경과 서울대에서 보유한 이상각 망원경을 사용해 중력파 발생 이후 21시간이 지난 때부터 GW170817에 대한 추적관측을 했고 성균관대 연구팀은 멕시코에 있는 광학망원경과 남극에 있는 뉴트리노 천문대에서 이 별의 탄생을 확인했다. 다시 미국항공우주국(NASA)에서 운영하는 찬드라 X선 우주망원경으로 X선을 관측함으로써 천문학계의 난제로 알려진 중성자 별 충돌결과로 예측됐던 킬로노바 현상과 특이한 감마선 폭발현상을 확실히 확인하게 됐다. 국제공동연구진은 먼 우주의 천체를 가시광선이나 감마선, X선처럼 하나의 수단으로 확인하는 것이 아니라 중력파와 이들 전자기파 신호를 동시에 관측해 연구하는 다중신호 천문학 탄생을 알리는 계기라고 평가하고 있다. 한국중력파연구협력단을 이끄는 이형목 서울대 교수는 “천문학 난제였던 중성자별 충돌 현상을 이번에 단숨에 규명한 것처럼 다중신호 천문학 연구로 우주론, 중력, 밀집천체 등 다양한 연구분야에서 획기적 발견이 이어질 것”이라고 예측했다. 임명신 교수도 “중력파와 광학관측 협동연구로 중력파 신호가 정확히 어디에, 어떤 천체로부터 오는지 최초로 밝힌 역사적 연구”로 “중성자별의 핵입자물리학적 상태를 규명하는 계기가 될 것”이라고 말했다. 이번 연구는 16일 세계적인 과학저널 ‘네이처’에 2편의 논문으로, 천문학 및 물리학 분야 국제학술지 ‘피지컬 리뷰 레터스’에 5편의 논문으로 발표됐다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

천문학자들이 우리 은하의 크기를 최초로 직접 측정하는 데 성공했다고 우주 전문 사이트 스페이스닷컴이 12일(현지시간) 보도했다. 우리 은하에서 지구가 있는 반대편의 은하 변두리에 있는 극도로 밝은 천체를 이용해 이 같은 측정에 성공했는데, 이 천체는 우리 은하에서 이제껏 측정한 천체들보다 거의 2배 이상 먼 거리에 있다. 연구자들은 미국 뉴멕시코주에 있는 초장기선 전파망원경(Very Long Baseline Array·이하 VLBA) 10기를 사용해 은하 반대편에 있는 높은 광도의 별 형성지역을 잡아냈다. 인류는 지금까지 관측 가능한 우주의 가장 먼 가장자리인 133억 광년(빛이 1년 동안 가는 거리로 약 10조㎞)의 거리까지 측정한 기록을 가지고 있다. 그런데 10만 광년도 채 안 되는 은하 반대편까지의 거리를 지금에야 측정하게 된 것은 무슨 까닭일까? 그 답은 바로 우리 은하 내에 차지하고 있는 지구의 위치에 있다. 태양계는 우리 은하의 나선팔 위에 자리잡고 있는데, 이는 은하 중심으로부터 반지름의 반 정도 되는 거리에 해당한다. 그 위치 또한 납작한 은하 원반면에 가깝기 때문에 우리가 보는 은하수는 은하의 옆모습인 셈이다. 무수한 별들로 중첩된 은하의 옆모습을 보면서 반대편까지의 거리를 측정하는 것은 마치 울창한 숲속에서 숲의 가장자리를 파악하는 것처럼 어려운 일이다. 게다가 중앙에는 밝은 은하 중심이 시선을 가로막고 있는 형국이다. 그리고 지구 또한 은하의 크기에 비해 지극히 느린 속도로 움직일 뿐이다. 별자리가 수천 년이 지나도록 그 형태를 유지하는 것도 이러한 이유 때문이다. 어려움은 이뿐 아니다. 은하 원반의 성간 먼지나 가스, 별 등이 우리의 시선을 가로막고 있다. 연구자들은 시야를 확보하기 위해 긴 파장의 전파를 이용해 대상 천체의 시차(視差)를 측정했다. 시차란 두 관측지점과 대상이 이루는 각도를 말한다. 우리가 손가락을 눈 앞에 두고 왼눈, 오른눈으로 각각 볼 때 손가락의 위치가 달리 보이는데, 이는 두 눈의 거리에 따른 시차 때문이다. 시차의 각도를 알면 삼각법으로 목표물까지의 거리를 구할 수 있다. 천문학에서 천체까지의 거리를 측정하는 데는 대체로 대상 천체의 밝기를 이용해서 추산한다. 예컨대, 1a형 초신성이란 천체는 그 절대광도가 알려져 있어 표준촛불로 불리는데, 해당 초신성의 광도를 측정하면 그 별까지의 거리를 산정해낼 수 있다. 광도는 거리에 역제곱으로, 거리가 2배면 광도는 4분의 1로 떨어진다. 이 방법으로 수십억 광년 거리까지 측정할 수 있지만, 비교적 가까운 거리는 시차를 이용해서 측정한다. 연구진이 은하 반대편에 있는 G007.47+00.05으로 불리는 별 형성 지역까지의 거리를 알아낸 것은 바로 이 시차를 이용한 기법이었다. 두 눈에 해당하는 관측점으로는 공전하는 지구가 6개월 간격으로 태양 궤도의 양끝에 위치해 있는 지점으로, 이때 VLBA를 이용해 해당 천체의 시차를 측정해내는 데 성공한 것이다. 그러나 그 시차는 참으로 작아서, 달 표면에 놓인 야구공의 양끝을 지구에서 보는 격이었다. 이 시차로 계산서를 뽑아보니 6만 6500광년이란 거리가 나왔다. 이제껏 시차로 측정해낸 가장 먼 거리는 3만 6000광년으로, 그 2배의 거리를 측정해낸 쾌거를 이룬 셈이다. 우리 은하는 지름이 10만 광년이니까 이 계산에서 우리 태양계와 가까운 쪽 은하 가장자리까지의 거리는 약 3만 3500광년이란 값이 나온다. 독일 막스 플랑크 연구소 전파천문학부 소속의 알베르토 산나 논문 대표저자는 “이번에 측정된 이 공간 속에 우리 은하의 거의 모든 별들과 성간 가스가 존재한다”면서 “이번 연구로 우리는 VLBA를 이용해 우리 은하의 구조와 나선팔 형태를 더욱 정밀하게 연구할 수 있게 되었다”고 말했다. 새 연구는 ‘사이언스’ 12일자(현지시간)에 발표됐다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

태양계 끝자락인 해왕성 너머에 위치한 왜소행성 ‘하우메아’(Haumea)에 고리가 있다는 사실이 밝혀졌다. 최근 스페인 안달루시아 천체물리학연구소 등 국제천문학연구팀은 하우메아의 고리 등 새로운 특징을 밝힌 연구결과를 국제학술지 ‘네이처’(Nature) 최신호에 발표했다. 하와이 신화에 등장하는 풍요와 출산의 여신에서 이름을 따온 하우메아는 '으깨진 계란'이라고 표현될 정도로 길쭉한 타원형이며 2000㎞ 정도의 지름을 가진 비교적 큰 천체다. 공전주기가 무려 284년 걸리는 먼 곳에 위치한 하우메아지만 특이하게도 자전주기는 3.9시간에 불과할 만큼 태양계 내에서 손꼽히는 빠른 속도로 움직인다. 이번에 국제 연구팀이 밝혀낸 하우메아의 고리는 적도 표면에서 약 1000㎞ 떨어진 곳에 위치해 있으며 반경은 2287㎞, 너비는 70㎞로 확인됐다. 지금까지 태양계 내에서 고리가 있는 것으로 확인된 천체는 대부분 행성이다. 아름다운 고리로 유명한 토성을 비롯 목성, 천왕성, 해왕성이 그 주인공이며 지난 2014년에는 소행성 ‘커리클로’(Chariklo)도 고리가 있다는 사실이 밝혀져 학계를 깜짝 놀라게 만들었다. 관측 결과에 따르면 커리클로는 이중 고리를 두르고 있으며 너비가 각각 7㎞, 3㎞, 궤도 반지름은 각각 39㎞, 405㎞로 확인됐다. 또한 이듬해에는 켄타우로스(Centaurs)의 소행성 '키론'(Chiron)도 토성같은 고리를 가지고 있을 가능성이 높다는 연구결과가 나와 더이상 고리가 행성 만의 전유물이 아님이 다시 확인됐다. 연구에 참여한 호세 루이스 오티스 박사는 "지난 1월 21일 세계 전역에 위치한 12대의 지상 망원경을 이용해 하우메아를 관측했다"면서 "당시 먼 곳에 떨어진 별 'URAT1 533-182543' 앞으로 하우메아가 지나가는 항성 엄폐(stellar occultation)가 이루어졌고 이 현상을 면밀히 관찰해 데이터를 얻었다"고 설명했다. 이어 "여기서 얻어진 자료를 바탕으로 하우메아의 크기, 모양, 밀도 등을 측정하는데 성공했다"고 덧붙였다. 그렇다면 어떻게 하우메아는 고리를 가지게 되었을까? 전문가들에 따르면 본래 하우메아는 지금보다 훨씬 덩치가 큰 천체였으나 다른 천체와의 충돌로 지금같은 모양을 가졌을 것으로 추정된다. 곧 하우메아의 고리 역시 대충돌 과정에서 생성된 것으로 보인다. 　 한편 왜소행성은 지난 2006년 국제천문연맹(IAU)이 새롭게 정의한 것으로 대표적인 비운의 주인공이 바로 명왕성이다. 왜소행성은 행성과 비슷하지만 가장 큰 차이점은 지구가 달을 거느리고 있는 것처럼 그 주위에서 지배적인 천체여야 한다. 왜소행성이 되기 위해서는 IAU의 총회를 거쳐 인정받아야 하는데 현재까지의 공식 왜소행성은 명왕성과 하우메아, 세레스(Ceres), 에리스(Eris), 마케마케(MakeMake)등 총 5개다. 　　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

달이 눈부시다. 한가위가 며칠 지나 보름달로 충만하지는 않았지만 백색으로 빛났다. 달의 얼굴은 온통 곰보다. 크고 작은 분화구가 달 표면에 즐비하다. 360 배율의 천체망원경에서 눈을 떼자 안과에서 안구 사진을 찍은 후처럼 섬광에 노출된 눈 망막에 거뭇거뭇한 것이 끼어 있는 것 같다. 절구질하는 토끼 형상도 달 표면의 높낮이 때문에 그런 음영으로 보인 것이다. 과학이 설화와 함께 동심도 앗아 간다. 추석 연휴에 천문대를 찾아 가을 밤하늘을 훑었다. 해설자는 붉은 레이저 포인터로 밤하늘 여기저기를 가리키며 별자리를 설명했다. 밝은 별들은 쏟아질 듯하고, 희미한 별들은 바람에 가늘게 떨렸다. 크고 작은 별들이 서로 얽혀 별자리 신화들을 이어 간다. 가을 밤하늘 한가운데서 동서남북으로 큰 사각형을 그리는 날개 달린 천마, 페가수스별자리가 가장 빛난다. 한여름밤 대삼각형을 이루던 직녀(거문고자리)·견우(독수리자리)와 데네브(백조자리)의 세 1등성도 서서히 서쪽으로 기울어 가고 있다. 별자리도 계절이 바뀌면 다른 별자리에 밤하늘의 왕좌를 넘겨준다.

추석 연휴 둘째 날인 1일 경기 파주 오두산 통일전망대를 찾은 실향민들이 망원경으로 북녘땅을 바라보고 있다. 오두산 통일전망대는 남한에서 북한 지역을 가장 가까이서 볼 수 있는 곳이다. 뉴스1