빛의 속도보다 1/3 느리게 회전중 지구에서 약 35억 광년 떨어진 퀘이사 ‘OJ287’은 지금까지 발견된 블랙홀 가운데 가장 큰 것 중 하나에 의해 강력한 빛을 내고 있다. 퀘이사(Quasar)는 ‘별과 비슷하게 보이는 전파원’(Quasi-stellar radio source)의 약자로 지구에서 관측할 수 있는 가장 밝은 천체를 말한다. 그런데 ‘OJ287’로 불리는 이 퀘이사는 1891년 처음 관측된 이후 약 12년마다 광학적인 ‘아웃버스트’(outburst)를 발생했다. 여기서 아웃버스트는 태양과 같은 천체의 전파가 짧으면 수초, 길면 며칠 동안 수배에서 수천 배로 강도를 높이고 이후 본래대로 돌아오는 현상을 말한다. 하지만 이제 천문학자들이 새로운 데이터를 통해 이런 아웃버스트에 ‘이중적인 최대치’가 존재한다는 것을 밝혀냈다. 연구진은 이번 관측에서 우리 태양보다 질량이 약 180억 배나 무거운 이 거대 블랙홀의 회전 속도를 정확하게 측정하기 위해 이 블랙홀에 질량이 다른 위성 블랙홀이 존재하는 모델을 처음으로 만들어냈다. 이를 통해 핀란드 투르쿠대학의 마우리 발토넨 교수가 이끈 국제 연구진은 이 거대 블랙홀의 회전 속도가 일반상대성이론에서 허용하는 최대치인 빛의 속도의 3분의 1 정도가 된다는 것을 밝혀냈다. 이를 계산하기 위해 연구진은 서로 다른 질량을 가진 두 블랙홀로 설명되는 새 모델을 사용한 것이다. 더 큰 블랙홀은 강착원반(Accretion disc)에 둘러싸여 있다. 강착 원반은 블랙홀의 강력한 중력에 이끌린 가스와 먼지로 이뤄진 성간 물질이 바로 블랙홀로 빨려 들어가는 것이 아니라 소용돌이치면서 만든 원반형의 물질 흐름을 말한다. 이때 더 작은 블랙홀이 일종의 위성처럼 큰 블랙홀 주위를 공전하고 있는 것이 연구진이 만들어낸 모델이다. 즉 작은 위성 블랙홀이 주기적으로 큰 블랙홀의 강착원반을 통과하면서 해당 영역을 극한 온도로 가열시켜 아웃버스트를 생성한다는 것이다. 연구진은 이중 블랙홀 모델로 언제 어디서 작은 블랙홀이 강착원반에 영향을 줘 아웃버스트가 일어나는지 예상할 수 있었다고 말했다. 지난 2010년 연구진은 작은 블랙홀이 큰 블랙홀을 공전할 때마다 약 39도의 차이가 있는 것을 알고 작은 블랙홀의 세차 운동(중심축이 기울어진 회전체가 수직선 주위를 회전하는 현상) 속도를 측정하기 위해 8번의 아웃버스트를 분석했다. 또 연구진은 이 모델을 사용해 해당 퀘이사에서 다음번 아웃버스트가 언제 일어날지 예측할 수 있었다. 연구진은 미국항공우주국(NASA)의 스위프트(SWIFT) 엑스(X)선 우주망원경을 비롯해 지구 곳곳에 있는 지상망원경 24개와 협력해 2015년 11월 25일쯤으로 예측한 아웃버스트를 포착하기 위한 관측 캠페인을 시행했고 성공할 수 있었다. 이 아웃버스트는 2015년 11월 18일 때쯤 시작돼 같은 해 12월 4일에 최대 밝기에 도달했다. 이 밝은 아웃버스트의 관측으로 연구진은 한국과 일본, 인도, 터키, 그리스, 핀란드, 폴란드, 독일, 영국, 스페인, 미국과 멕시코에 있는 망원경을 사용해 직접 큰 블랙홀의 회전 속도를 측정할 수 있었다. 연구진은 “일반상대성이론으로 예측되는 중력파에 의해 2% 내의 궤도 에너지 손실을 확인할 수 있었다”면서 “이는 중력파를 방출하는 이중 블랙홀 시스템에 관한 최초의 간접적인 증거”라고 말했다. 사진=APOD/NASA(위), 게리 포이너 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

달이 태양을 가리는 일식 현상을 우주에서 본다면 어떤 모습일까?최근 미 항공우주국(NASA)은 지구로부터 약 160만 km 떨어진 곳에서 촬영된 일식 현상을 홈페이지를 통해 공개했다. 지난 9일 일식이 아시아를 중심으로 1년 만에 펼쳐진 가운데 우주에서 본 달은 지구에 짙은 그림자(本影)를 드리웠다. 우주에서 촬영된 여러 장의 사진으로 만든 영상을 보면 달은 지구를 미끄러지듯 돌면서 검은 그림자를 남겼다. 일반적으로 인공위성은 지상 400km 위에 떠있어 지구와 달의 모습을 이처럼 동시에 담을 수 없다. 그렇다면 이 사진은 어떻게 촬영됐을까? 그 비밀은 NASA가 쏘아올린 심우주 기상관측위성(DSCOVR)에 있다. NASA는 지난해 2월 민간 우주업체인 스페이스X의 팔콘9 로켓에 위성 DSCOVR을 실어 우주로 발사했다. 이 위성은 일반적인 다른 위성과는 달리 지구로부터 평균 160만 km 떨어진 곳에 위치해 있다. 지구와 달의 거리가 약 38만 km, 국제우주정거장(ISS)이 약 400km 상공 위에 떠있는 것과 비교하면 얼마나 멀리 있는지 알 수 있는 셈. 이같은 이유로 DSCOVR은 시간만 잘 맞추면 지구 주위를 공전하는 달의 모습을 촬영할 수 있는 것이다. 이같은 생생한 사진을 찍기위해 DSCOVR 위성에는 지구 다색 이미징 카메라(에픽·EPIC)라는 특수한 장비가 실려있다. 카메라와 망원경이 결합된 에픽(EPIC·Earth Polychromatic Imaging Camera)은 가시광선, 적외선, 자외선 영역의 이르는 다양한 이미지를 포착한다. 흥미로운 점은 DSCOVR의 주목적이 이번처럼 지구 촬영은 아니라는 점이다. DSCOVR은 태양에서 날아오는 태양풍을 관측하는 것이 주역할로 이 때문에 태양에서 약 1억 4800만㎞ 떨어진 지점까지 날아간 것이다. DSCOVR은 하루 6번 씩 태양의 움직임을 촬영해 지구에 전파 교란등을 야기하는 흑점 폭발을 더 빨리 예보할 수 있게 해준다. 곧 태양이 지구에 미치는 유해한 영향을 연구하기 위해 제작된 위성으로 지구 대기 속 오존층과 에어로졸 수치도 측정한다.　 DSCOVR 프로젝트 과학자 아담 서보는 "지구의 한 지역에서 다른 지역으로 달의 그림자가 이동하는 것을 담아낸 매우 희귀한 사진"이라며 의미를 부여했다. 한편 일식 현상은 이날 우리나라 전역에도 나타났다. 한국천문연구원은 오전 10시 10분부터 1시간 9분가량 해의 일부분이 검게 변하는 부분 일식이 일어났다고 전했다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

사람과 마찬가지로 별에도 아기 시절이 존재한다. 마치 양수 속에서 자라는 태아처럼 아기별은 두꺼운 가스 성운 속에서 자라난다. 과학자들은 별의 탄생 과정을 오랜 세월 연구해왔으나 대부분 지구에서 먼 장소에서 탄생하는 데다 두꺼운 먼지와 가스로 둘러싸여 상세한 과정을 알아내기 쉽지 않았다. 도쿄 대학의 아소 유스케(Yusuke Aso)를 비롯한 천문학자들은 현존하는 가장 강력한 전파 망원경인 알마(ALMA, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)를 이용해서 황소자리 방향으로 지구에서 450광년 떨어진 TMC-1A라는 원시별을 관측했다. TMC-1A는 막 태어난 별로 아직 주변의 가스와 먼지를 흡수하면서 자라는 중이다. 그런데 이 가스와 먼지는 바로 아기별에 흡수되는 것이 아니다. 실제로는 주변에 회전하는 고리를 형성한 후 이 물질의 고리에서 서서히 물질이 성장 중인 별로 흡수되는 것으로 알려져다. (개념도 참조) 보통 이 과정은 두꺼운 가스와 먼지 때문에 쉽게 관측이 어렵다. 하지만 알마의 강력한 고해상도 분해능력을 통해서 마침내 천문학자들은 내부 구조를 살피는 데 성공했다. 연구팀에 의하면 이 아기별의 물질의 고리와 외부 가스층은 대략 90 AU(1AU는 지구와 태양 간 거리. 약 135억km) 정도 반지름을 가지고 있다. 이는 지구와 해왕성 거리의 3배 수준이다. 여기에 있는 물질들은 케플러의 법칙에 따라 회전하면서 점차 에너지를 잃어 아기별로 흡수된다. 흡수되지 못한 물질은 결국 나중에 행성을 이루는 재료가 된다. 이번 연구에서는 아기별 전체의 질량은 태양의 0.68배 정도이며 매년 태양 질량의 100만 분의 1 정도 되는 물질이 흡수되는 것이 관측되었다. 속도는 초속 1km 정도로 사실 아기별의 중력을 생각하면 매우 느린 속도다. 연구팀은 어쩌면 이 아기별의 자기장이 물질의 흡수를 느리게 만드는 이유일지 모른다고 생각하고 있다. 아기별의 탄생은 생명의 탄생만큼 신비로운 과정이다. 하지만 앞서 말한 이유로 인해 아직 그 과정이 완전히 밝혀지지 않은 부분이 있다. 앞으로도 과학자들은 연구를 통해 이 비밀을 밝힐 것이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

일부 과학자들이 최초의 외계 행성을 발견했을 때 아마도 두 개의 별이 함께 존재하는 쌍성계에는 행성이 쉽게 생기지 못할 것으로 예측했다. 다시 말해 스타워즈의 고향 ‘타투인’ 행성처럼 태양이 두 개 뜨는 행성은 별로 없다는 것이었다. 사실 우주에는 태양과는 달리 두 개 이상의 별이 서로 공전하는 쌍성계가 흔하므로 이 논쟁은 우주에 얼마나 행성이 많으냐는 질문과도 연결돼 있다. 두 개의 별이 있으면 그 중력의 간섭 작용 때문에 행성이 쉽게 살아남지 못하거나 생성이 어려울 것으로 예상했지만, 최근 과학자들은 쌍성계 주변의 행성을 잇달아 발견했다. 하지만 어떻게 생성되었는지에 대한 정보는 부족했다. 미국 라이스 대학의 안드레아 이셀라 교수가 이끄는 연구팀은 지구에서 450광년 떨어진 HD 142527이라는 젊은 쌍성계 주변에서 행성이 생성되고 있는 증거를 발견했다. 연구팀은 세계 최대의 전파 망원경인 ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)를 통해 세밀한 관측을 시도했는데, 그 결과 본래 예상과는 달리 동반성의 중력 간섭에 의해 새로운 행성의 생성이 촉진되는 증거를 발견했다. 사진에서 중앙은 두 개의 쌍성을 표시한 것이고 주변에 보이는 고리는 가스와 먼지의 모임이다.여기서 붉은색은 먼지의 덩어리, 그리고 녹색과 파란색은 일산화탄소의 분포를 나타내는 것인데, 대략 1/3 정도 되는 부분에는 일산화탄소가 거의 보이지 않고 있다. 이는 여기서 새로운 얼음과 먼지들이 합체되면서 행성이 형성되고 있기 때문으로 풀이된다. 얼어붙은 덕분에 전파 망원경에 그 파장이 잡히지 않는 것이다. 연구팀에 의하면 이는 새로운 행성이 형성되는데 중요한 과정이다. 그리고 이 과정에 쌍성계의 중력 간섭이 작용하는 것으로 보인다. 이번 연구에서 쌍성계 주변에서 새로운 행성이 생성되는 과정을 포착하기는 했지만, 아직 쌍성계 주변 행성에 대해 모르는 것이 많다. 분명한 것은 타투인 행성처럼 두 개의 태양이 뜨는 행성이 불가능한 건 아니라는 점이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

사람과 마찬가지로 우주 역시 서서히 죽어간다. 과학자들은 별들도 탄생과 죽음을 반복하며, 언젠가는 우리 지구가 속한 태양계 역시 끝을 맞이할 것이라고 예측한다. 그렇다면 우리가 사는 우주의 끝은 과연 어떤 모습일까. 최근 유럽우주국(ESA)은 미국항공우주국(NASA)과 합작으로 만든 허블우주망원경을 통해 촬영한, 태양과 거의 동일한 질량을 가진 별의 마지막 모습을 담은 사진을 공개했다. 사진 속 별은 지구에서 4600광년 떨어진 곳에 위치한 코호텍 4-55(kohoutek 4-55)로, 백조자리에 근접해 있다. 짙은 녹색과 붉은색, 흰색 등 형형색색의 가스를 내뿜는 이 별은 불규칙하고 불확실한 에너지를 모두 발산한 뒤 가장 중심부의 핵만 남게 된다. 고온의 핵이 점차 식으면 결국 이 별은 백색왜성(white dwarf)이 되고, 백색왜성 상태로 오랜 시간이 지나면 관측이 불가능한 수준으로 에너지를 잃게 된다. 이번에 공개된 코호텍 4-55가 마지막 불꽃을 태우는 모습이 과학자들의 눈길을 사로잡은 이유는 이 별과 태양의 질량의 매우 유사하기 때문이다. 우리 태양 역시 죽음을 앞두고 마지막 에너지를 뿜어낼 때 이러한 모습이 될 것으로 예측하고 있다. 전문가들은 태양이 생의 마지막 단계에 들어서면 코호텍 4-55처럼 외곽의 가스층을 모두 소진할 것이며, 태양 내부의 고온의 핵이 모습을 드러내면 지구를 포함한 주변의 대다수 별들이 태양에 의해 불타거나 녹아 사라질 가능성이 높다. ESA 전문가들은 “태양이 죽음을 앞두게 될 때, 지구는 완전히 불타버릴 수 있다. 하지만 마지막 순간에 태양이 뿜어내는 아름다움이 전 우주에 펼쳐질 것”이라고 설명했다. 이어 “태양이 죽으면 지구의 생명도 끝이 나겠지만 당장 걱정할 일은 아니다. 태양이 죽음을 맞이하는데까지는 적어도 50만 년이 소요될 것으로 예측된다”고 덧붙였다. 한편 ESA홈페이지를 통해 7일 공개된 이번 사진은 허블망원경에 장착된 카메라 천문관측용 카메라 ‘WFPC2’가 2009년 5월 촬영한 것이며, 질소와 수소, 산소 등 각각의 에너지 파장을 담은 사진 3장을 합성해 제작됐다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

달이 태양의 일부를 가리는 부분일식이 나타난 9일 오전 경기 용인시 수지고등학교에서 학생들이 천체망원경으로 태양을 관찰하고 있다. 부분일식은 2012년 5월 이후 거의 4년 만에 국내에서 관측됐다. 작은 사진은 오전 10시 44분 경기 용인시에서 바라본 태양의 모습. 정연호 기자 tpgod@seoul.co.kr

부분일식이 일어난 9일 경기도 용인시 수지고등학교에서 학생들이 천체망원경을 통해 일식을 관측하고 있다. 2016. 3. 9 정연호 기자 tpgod@seoul.co.kr

부분일식이 일어난 9일 경기도 용인시 수지고등학교에서 학생들이 천체망원경을 통해 일식을 관측하고 있다. 2016. 3. 9 정연호 기자 tpgod@seoul.co.kr

사람과 마찬가지로 우주 역시 서서히 죽어간다. 과학자들은 별들도 탄생과 죽음을 반복하며, 언젠가는 우리 지구가 속한 태양계 역시 끝을 맞이할 것이라고 예측한다. 그렇다면 우리가 사는 우주의 끝은 과연 어떤 모습일까. 최근 유럽우주국(ESA)은 미국항공우주국(NASA)과 합작으로 만든 허블우주망원경을 통해 촬영한, 태양과 거의 동일한 질량을 가진 별의 마지막 모습을 담은 사진을 공개했다. 사진 속 별은 지구에서 4600광년 떨어진 곳에 위치한 코호텍 4-55(kohoutek 4-55)로, 백조자리에 근접해 있다. 짙은 녹색과 붉은색, 흰색 등 형형색색의 가스를 내뿜는 이 별은 불규칙하고 불확실한 에너지를 모두 발산한 뒤 가장 중심부의 핵만 남게 된다. 고온의 핵이 점차 식으면 결국 이 별은 백색왜성(white dwarf)이 되고, 백색왜성 상태로 오랜 시간이 지나면 관측이 불가능한 수준으로 에너지를 잃게 된다. 이번에 공개된 코호텍 4-55가 마지막 불꽃을 태우는 모습이 과학자들의 눈길을 사로잡은 이유는 이 별과 태양의 질량의 매우 유사하기 때문이다. 우리 태양 역시 죽음을 앞두고 마지막 에너지를 뿜어낼 때 이러한 모습이 될 것으로 예측하고 있다. 전문가들은 태양이 생의 마지막 단계에 들어서면 코호텍 4-55처럼 외곽의 가스층을 모두 소진할 것이며, 태양 내부의 고온의 핵이 모습을 드러내면 지구를 포함한 주변의 대다수 별들이 태양에 의해 불타거나 녹아 사라질 가능성이 높다. ESA 전문가들은 “태양이 죽음을 앞두게 될 때, 지구는 완전히 불타버릴 수 있다. 하지만 마지막 순간에 태양이 뿜어내는 아름다움이 전 우주에 펼쳐질 것”이라고 설명했다. 이어 “태양이 죽으면 지구의 생명도 끝이 나겠지만 당장 걱정할 일은 아니다. 태양이 죽음을 맞이하는데까지는 적어도 50만 년이 소요될 것으로 예측된다”고 덧붙였다. 한편 ESA홈페이지를 통해 7일 공개된 이번 사진은 허블망원경에 장착된 카메라 천문관측용 카메라 ‘WFPC2’가 2009년 5월 촬영한 것이며, 질소와 수소, 산소 등 각각의 에너지 파장을 담은 사진 3장을 합성해 제작됐다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

부분일식이 일어난 9일 경기도 용인시 수지고등학교에서 학생들이 천체망원경을 통해 일식을 관측하고 있다. 2016. 3. 9 정연호 기자 tpgod@seoul.co.kr

사람과 마찬가지로 별에도 아기 시절이 존재한다. 마치 양수 속에서 자라는 태아처럼 아기별은 두꺼운 가스 성운 속에서 자라난다. 과학자들은 별의 탄생 과정을 오랜 세월 연구해왔으나 대부분 지구에서 먼 장소에서 탄생하는 데다 두꺼운 먼지와 가스로 둘러싸여 상세한 과정을 알아내기 쉽지 않았다. 도쿄 대학의 아소 유스케(Yusuke Aso)를 비롯한 천문학자들은 현존하는 가장 강력한 전파 망원경인 알마(ALMA, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)를 이용해서 황소자리 방향으로 지구에서 450광년 떨어진 TMC-1A라는 원시별을 관측했다. TMC-1A는 막 태어난 별로 아직 주변의 가스와 먼지를 흡수하면서 자라는 중이다. 그런데 이 가스와 먼지는 바로 아기별에 흡수되는 것이 아니다. 실제로는 주변에 회전하는 고리를 형성한 후 이 물질의 고리에서 서서히 물질이 성장 중인 별로 흡수되는 것으로 알려져다. (개념도 참조) 보통 이 과정은 두꺼운 가스와 먼지 때문에 쉽게 관측이 어렵다. 하지만 알마의 강력한 고해상도 분해능력을 통해서 마침내 천문학자들은 내부 구조를 살피는 데 성공했다. 연구팀에 의하면 이 아기별의 물질의 고리와 외부 가스층은 대략 90 AU(1AU는 지구와 태양 간 거리. 약 135억km) 정도 반지름을 가지고 있다. 이는 지구와 해왕성 거리의 3배 수준이다. 여기에 있는 물질들은 케플러의 법칙에 따라 회전하면서 점차 에너지를 잃어 아기별로 흡수된다. 흡수되지 못한 물질은 결국 나중에 행성을 이루는 재료가 된다. 이번 연구에서는 아기별 전체의 질량은 태양의 0.68배 정도이며 매년 태양 질량의 100만 분의 1 정도 되는 물질이 흡수되는 것이 관측되었다. 속도는 초속 1km 정도로 사실 아기별의 중력을 생각하면 매우 느린 속도다. 연구팀은 어쩌면 이 아기별의 자기장이 물질의 흡수를 느리게 만드는 이유일지 모른다고 생각하고 있다. 아기별의 탄생은 생명의 탄생만큼 신비로운 과정이다. 하지만 앞서 말한 이유로 인해 아직 그 과정이 완전히 밝혀지지 않은 부분이 있다. 앞으로도 과학자들은 연구를 통해 이 비밀을 밝힐 것이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

머나먼 우주에 존재하는 수많은 별들의 중력을 측정할 수 있는 방법이 해외연구진에 의해 개발됐다.최근 오스트리아 비엔나 대학과 캐나다 브리티시 콜롬비아 대학 공동연구팀은 멀리 떨어진 별의 표면중력을 측정할 수 있는 방법을 개발했다는 연구결과를 발표했다. 미 항공우주국(NASA)의 케플러(Kepler) 우주망원경과 캐나다우주국(CSA)의 모스트(MOST) 우주망원경의 관측 데이터를 바탕으로 한 이 측정 방법은 항성에서 발하는 미묘한 빛의 변화를 바탕으로 표면 중력을 재는 방식이다. 우리가 사는 지구와 마찬가지로 항성인 태양에도 중력이 존재한다. 태양은 지구보다 20배 이상의 중력을 가졌기 때문에 만약 몸무게 60kg의 사람이 태양 위에 선다면 1200kg 이상 나가게 된다. 그러나 수십억 년 후 태양이 적색거성(red giant star·별의 진화 과정 중 마지막 단계)이 되면 중력 또한 50분의 1로 줄어든다. 그렇다면 왜 학자들은 한가하게(?) 멀고 먼 항성의 중력을 측정하려고 하는 것일까? 이에 대한 대답은 외계생명체 혹은 인간이 살 수 있을만한 환경을 가진 '슈퍼지구' 찾기와 관계가 깊다. 특정 행성이 생명체가 존재할 만한 조건인지 알기 위해서는 먼저 그 행성의 모성인 항성에 대해 파악해야 한다. 곧 특정 항성이 우리 태양처럼 적절한 중력과 온도를 갖고 있다면 그 주위를 도는 행성은 '슈퍼지구'가 될 수 있는 기본 조건을 갖춘 셈이다. 슈퍼지구는 생명 서식 가능 구역으로 불리는 ‘골디락스 존’(Goldilocks zone)이 열쇠다. 곧 행성이 항성과 너무 가깝지도(뜨겁지도) 멀지도(춥지도) 않은 적당한 지역에 위치해 있을 경우 생명체가 존재 가능한 행성이 될 수 있다는 추측이다. 연구를 이끈 제이미 매튜 교수는 "만약 우리가 항성에 대해 모른다면 그 주위를 도는 행성도 알 수 없다"면서 "외계행성의 크기는 항성의 크기와 관계가 깊다"고 설명했다. 이어 "우리 기술로 항성의 크기와 밝기 측정이 가능하다"면서 "조건에 부합하는 항성의 주위 골디락스 존에 행성이 있다면 그곳에는 물이 있고 아마 생명체가 존재할 수도 있다"고 덧붙였다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

지구에서 약 40광년 떨어진, 우주적 관점에서 비교적 가까운 곳에는 ‘슈퍼지구’라 불리는 특이한 외계 행성이 존재한다. 바로 지구와 비교해 크기는 2배, 질량은 8배인 ‘55 캔크리(Cancri·게자리)e’다. 최근 영국 유니버시티 칼리지 런던(UCL) 연구팀이 사상 처음으로 슈퍼지구의 대기를 파악하는데 성공했다는 연구결과를 발표했다. 미 항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)이 공동으로 운영하는 허블우주망원경의 관측 데이터로 얻어진 이 연구는 외계행성의 대기성분을 분석했다는 점에서 큰 의미가 있다. 이는 차후 외계 생명체가 존재할 가능성이 있는 행성 또한 인류가 살기에 적합한 행성을 찾는데 큰 도움을 주기 때문이다. 지난 2012년 처음 빛이 탐지된 55캔크리e는 그간 천문학자들의 높은 관심을 받아왔다. 특히 같은 해 미국 예일대 연구팀은 행성의 표면이 흑연과 다이아몬드로 덮여 있을 가능성이 높다고 발표해 일약 ‘다이아몬드 행성’ 이라는 별칭도 얻었다. 　 55캔크리e가 슈퍼지구라 불린 이유는 지구와 사이즈가 비슷하고 암석형으로 이루어졌기 때문이다. 그러나 항성 주위를 불과 18시간에 공전할 만큼 바짝 붙어있어 행성의 표면온도는 무려 2000°C에 달한다. 다이아몬드가 가득한 행성이지만 생명체가 살기에는 너무 뜨거운 그야말로 '불의 지옥'인 셈. 이번에 UCL 연구팀의 분석에 따르면 55캔크리e의 대기는 질소와 헬륨으로 가득차 있으며 물의 흔적은 전혀없다. 연구에 참여한 올리비아 베노 박사는 "55캔크리e의 대기는 성운(星雲)으로부터의 형성과정에서 온 질소와 헬륨이 들러 붙어있다"면서 "독성이 강한 시안화수소(hydrogen cyanide)가 대기에 가득해 생명체가 살 수 없다"고 설명했다. 이어 "우주의 많은 행성이 55캔크리e와 유사한 대기 성분으로 구성된 것으로 보인다"고 덧붙였다. 한편 지난해 영국 케임브리지 대학 연구팀은 55캔크리e의 온도변화를 사상 최초로 측정하는데 성공한 바 있다. NASA의 스피처 우주망원경을 사용해 측정한 이 행성의 표면 온도는 무려 1000~2700°C. 연구팀은 이 그 변화 이유를 행성에 존재하는 거대한 화산 활동 때문이라는 사실도 밝혀냈다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

우리 은하계 중심은 어떻게 생겼을까? 이 질문에 대한 답은 블랙홀과 그 주변부로 대답할 수 있다. 우리 은하의 중심에는 태양질량의 400만 배에 달하는 블랙홀이 존재한다. 우리 은하에서 물질의 밀도가 가장 높은 장소인 만큼 거대한 블랙홀이 형성될 수 있는 조건을 만들기 때문이다. 이 블랙홀 주변에는 블랙홀로 빨려 들어가는 물질이 모여 형성된 강착 원반이 존재한다. 그리고 그 강착 원반 주변으로 안쪽 고리(inner ring)라고 불리는 8광년 정도 크기의 가스의 고리가 있다. 여기에는 많은 가스와 먼지, 그리고 수천 개의 별이 블랙홀의 중력에 의해 주변을 빠른 속도로 공전한다. 다시 그 밖에는 중심 분자 지역(CMZ, Central Molecular Zone)이라는 거대한 가스의 구름이 존재한다. 중심 분자 지역은 대략 지름 700광년 정도의 거대 가스 구름으로 수천만 개의 태양을 만들 만큼의 수소 가스가 존재하지만, 블랙홀의 중력으로 인해 초속 수백km의 속도로 움직이는 탓에 대부분 가스가 별을 형성하지 못하는 장소이다. 크기는 우리 은하의 극히 일부에 불과하나 과학자들은 중심 분자 지역이 우리 은하의 고밀도 가스의 8%를 차지할 만큼 질량이 크다고 보고 있다. 하버드 스미스소니언 천체 물리학 연구소의 카라 배터스비(Cara Battersby)를 비롯한 연구자들은 호주의 모프라 전파 망원경(Australian Mopra radio telescope)을 이용해 중심 분자 지역을 상세히 관측했다. 은하 중심을 관측할 때 문제점은 지구에서 2만7000 광년이나 떨어져 있을 뿐 아니라 우리 은하에서 가장 가스와 먼지, 별이 밀집한 지역이라 가시광 영역에서는 거의 보이는 게 없다는 것이다. 따라서 전파나 X선 영역 등에서 주로 관측이 이뤄졌으나 아직도 모르는 부분이 많다. 연구팀은 전파 망원경을 이용해서 풀민산(HNCO)을 비롯한 물질(N2H+, HNC)들의 분포를 조사했다. 그 결과 중심 분자 구역이 복잡한 구조로 되어 있음이 밝혀졌다. (사진) 예를 들어 이 지역에는 두 개의 물질의 흐름이 있었는데, 아마도 나선 팔과 비슷한 구조일 수도 있다. 그리고 과거 초신성 폭발의 흔적으로 보이는 껍질 같은 구조도 있다. 하지만 가장 미스터리한 사실은 이 은하 중심 지역의 가운데에 블랙홀이 있지 않다는 것이다. 강력한 중력을 생각하면 Sgr A*라는 약자로 표시된 은하 중심 블랙홀 주변에 대칭으로 가스가 공전할 것 같지만 실제로는 비대칭으로 존재한다. 그러나 아직 그 이유는 밝혀지지 않았다. 아직 우리는 우리 은하의 중심부에 대해서 모르는 사실이 더 많다. 우리 은하와 그 중심 블랙홀의 비밀을 풀기 위해서 앞으로 더 많은 연구가 필요할 것이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

우주에서 감지됐던 정체불명의 ‘라디오 파열음’(Fast Radio Burst·FRB)이 반복적으로 발생하는 우주 구역이 존재한다는 사실이 밝혀져 학계의 관심이 쏠리고 있다고 영국 인디펜던트 등 해외 언론이 3일 보도했다. 라디오 파열음은 학계에서 ‘외계인의 목소리’라고 불리는 만큼 외계생명체와 연관이 있는 것으로 믿어져왔다. 이는 초신성 폭발 등 우주공간에서 발생하는 폭발로 인해 발생된 에너지가 1000분의 1초의 빠른 속도로 방출되는 현상이다. ‘급속 전파 폭발’이라고도 부르는 라디오 파열음은 인간의 눈으로는 볼 수 없는 순간적인 현상이며, 이러한 전파가 발생하는 원인 역시 밝혀진 바가 없다. 다만 지난달 호주연방과학원(CSIRO)는 근래에 포착한 라디오 파열음이 지구로부터 약 60억 광년 거리에 있는 한 은하에서 발생했다는 사실을 최초로 밝혀낸 바 있다. 지금까지 전문가들은 2007년 최초로 라디오 파열음을 발견한 이후 총 17차례 이를 포착하는데 성공했지만, 라디오 파열음의 반복성 또는 파열음끼리의 공통적인 특징을 발견해내지는 못했다. 그러나 네덜란드 암스테르담대학과 독일 막스플랑크연구소, 캐나다 맥길대학교 등 국제 공동 연구진은 지난해 11월에 포착한 라디오 파열음을 분석한 결과, 역시 지난해 5월과 7월, 2012년 관측됐던 라디오 파열음 사이에서 공통점을 찾아낼 수 있었다. 연구진은 푸에르토리코에 있는 세계 최대의 아레시보 전파망원경을 이용해 라디오 파열음을 포착할 수 있었으며, 이 에너지가 각기 다른 별의 폭발로 발생한 것이 아닌, 하나의 별에서 발생한 것이라는 결론을 내렸다. 하나의 별이 폭발하는 과정에서 다양한 주파수를 가진 전파가 발생했으며, 이것이 지구로 오는 과정에서 성간물질(별과 별 사이의 비어있는 공간에 존재하는 물질)등과 충돌하면서 각기 다른 시간에 지구에 도달한다는 것. 연구를 이끈 암스테르담대학교의 제이슨 헤셀 교수는 “기존에는 라디오 파열음이 일회성 현상이라고 여겼었지만, 이번 연구를 통해 같은 별에서부터 반복적인 라디오 파열음이 발생할 수 있다는 사실을 알게 됐다”면서 “엑스선을 포착할 수 있는 고성능 전파망원경 등을 이용해 추가로 관측하면 라디오 파열음의 수수께끼를 푸는데 도움이 될 것”이라고 설명했다. 자세한 연구결과는 세계적인 과학저널인 ‘네이처’ 최신호에 실렸다. 　 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

우주에서 감지됐던 정체불명의 ‘라디오 파열음’(Fast Radio Burst·FRB)이 반복적으로 발생하는 우주 구역이 존재한다는 사실이 밝혀져 학계의 관심이 쏠리고 있다고 영국 인디펜던트 등 해외 언론이 3일 보도했다. 라디오 파열음은 학계에서 ‘외계인의 목소리’라고 불리는 만큼 외계생명체와 연관이 있는 것으로 믿어져왔다. 이는 초신성 폭발 등 우주공간에서 발생하는 폭발로 인해 발생된 에너지가 1000분의 1초의 빠른 속도로 방출되는 현상이다. ‘급속 전파 폭발’이라고도 부르는 라디오 파열음은 인간의 눈으로는 볼 수 없는 순간적인 현상이며, 이러한 전파가 발생하는 원인 역시 밝혀진 바가 없다. 다만 지난달 호주연방과학원(CSIRO)는 근래에 포착한 라디오 파열음이 지구로부터 약 60억 광년 거리에 있는 한 은하에서 발생했다는 사실을 최초로 밝혀낸 바 있다. 지금까지 전문가들은 2007년 최초로 라디오 파열음을 발견한 이후 총 17차례 이를 포착하는데 성공했지만, 라디오 파열음의 반복성 또는 파열음끼리의 공통적인 특징을 발견해내지는 못했다. 그러나 네덜란드 암스테르담대학과 독일 막스플랑크연구소, 캐나다 맥길대학교 등 국제 공동 연구진은 지난해 11월에 포착한 라디오 파열음을 분석한 결과, 역시 지난해 5월과 7월, 2012년 관측됐던 라디오 파열음 사이에서 공통점을 찾아낼 수 있었다. 연구진은 푸에르토리코에 있는 세계 최대의 아레시보 전파망원경을 이용해 라디오 파열음을 포착할 수 있었으며, 이 에너지가 각기 다른 별의 폭발로 발생한 것이 아닌, 하나의 별에서 발생한 것이라는 결론을 내렸다. 하나의 별이 폭발하는 과정에서 다양한 주파수를 가진 전파가 발생했으며, 이것이 지구로 오는 과정에서 성간물질(별과 별 사이의 비어있는 공간에 존재하는 물질)등과 충돌하면서 각기 다른 시간에 지구에 도달한다는 것. 연구를 이끈 암스테르담대학교의 제이슨 헤셀 교수는 “기존에는 라디오 파열음이 일회성 현상이라고 여겼었지만, 이번 연구를 통해 같은 별에서부터 반복적인 라디오 파열음이 발생할 수 있다는 사실을 알게 됐다”면서 “엑스선을 포착할 수 있는 고성능 전파망원경 등을 이용해 추가로 관측하면 라디오 파열음의 수수께끼를 푸는데 도움이 될 것”이라고 설명했다. 자세한 연구결과는 세계적인 과학저널인 ‘네이처’ 최신호에 실렸다. 　 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

우주의 빅뱅 직후 탄생한 역대 가장 오래된, 가장 멀리 떨어진 은하가 발견됐다. 최근 미국 예일대학 등 국제천문학 공동연구팀은 지구에서 134억 광년 떨어진 곳에 위치한 은하를 발견했다는 연구결과를 발표했다. 미 항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)이 공동으로 운영하는 허블우주망원경으로 포착된 이 은하의 이름은 'GN-z11'. 큰곰자리 방향에 위치한 GN-z11은 134억 광년 떨어진 곳에 위치해 우주의 빅뱅 이후 4억 년 후의 모습을 우리에게 보여주고 있다. 잘 알려진대로 우주는 138억 년 전 빅뱅(Big Bang)으로 탄생해 지금까지 팽창을 계속하고 있다. 우리는 타임머신을 이용해 과거로 돌아갈 수는 없지만 허블같은 강력한 우주망원경으로 과거를 볼 수 있다. 이는 빛이 지구에 도달하는데 걸린 시간만큼 과거를 보는 것인데 134억 광년이라면 결과적으로 134억 년 전 은하의 모습을 보고있는 셈. 기존 기록은 지난해 캘리포니아 공과대학 연구팀이 발견한 은하 'EGSY8p7'로 132억 년이었으며, 향후 허블의 후임인 제임스 웹 우주 망원경이 발사되면 더욱 오래된 은하가 발견될 수 있다. 우주 태초의 빛을 간직한 GN-z11는 우리은하와 비교하면 25배 정도 작은 규모지만 20배 정도 빠른 속도로 많은 별들을 탄생시켰을 것으로 보인다. 　 연구에 참여한 예일대학 파스칼 오쉬 박사는 "이번 발견은 우주의 태초를 향한 커다란 진전"이라면서 "현재와 비교해 우주의 약 3%가 존재했던 시기를 지켜보고 있는 셈"이라고 의미를 부여했다. 공동연구자인 네덜란드 레이덴 대학 이보 라베 박사도 "GN-z11은 초기 우주에 대한 정보를 우리에게 보여주고 있다"면서 "아마도 블랙홀 주위에서 첫 세대 별이 형성되는 광경을 지켜볼 수 있을 것"이라고 설명했다. 사진=NASA, ESA, and A. Feild (STScI)　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

처녀자리에 있는 한 유명 은하에 엄청나게 긴 ‘가스 꼬리’가 달린 것이 처음으로 발견됐다. 프랑스 마르세유 천체물리학연구소(LAM) 알렉산드로 보셀리 박사가 이끈 국제 연구진이 시행한 연구에 따르면, 처녀자리에 있는 나선은하 NGC 4569에는 길이가 30만 광년에 달하는 가스 꼬리가 있으며 이는 은하 자체의 5배에 해당한다. 이 연구에 참여한 서호주대(UWA) 국제전파천문학연구센터(ICRAR)의 루카 코르티스 박사는 “이 은하(NGC 4569)의 가스가 예상보다 적은 현상은 오래전부터 알려졌었지만, 잃어버린 가스가 어디로 갔는지는 알려지지 않았다”면서 “이번 은하 뒤에 대량의 가스가 이끌리듯 존재하는 모습이 처음 발견됐는데 이 가스 꼬리의 질량을 측정하면 은하 원반에서 잃어버린 양과 같다는 것을 알 수 있다”고 설명했다. 즉 가스 꼬리가 은하에서 나왔다는 것이다. 메시에 목록에 속해 M90으로도 알려진 이 은하는 우리 은하에서 약 5500만 광년 떨어진 처녀자리 은하단에 속하며 그 안에서 초속 1200km의 속도로 이동하고 있다. 코르티스 박사는 “은하가 움직이게 되면 주변에서 압력을 받게 된다”면서 “따라서 이 은하에 있는 물질이 벗겨져 나가는 것”이라고 설명했다. 이번 발견은 연구진이 미국 하와이에 있는 지름 3.6m의 캐나다프랑스하와이망원경(CFHT)으로 오랜 시간을 들여 NGC 4569를 관측한 결과에 따른 것이다. 이에 대해 코르티스 박사는 “이번 발견은 첫 번째로, 앞으로 긴 가스 꼬리를 가진 많은 은하를 발견하게 될지도 모른다”면서 “이런 천체는 은하단에 속한 은하의 진화를 해명하는 데 큰 도움이 될 것”이라고 말했다. 한편 이번 연구성과는 국제 천문학술지 ‘천문학과 천체물리학’(Astronomy & Astrophysics) 최신호(2월19일자)에 실렸다. 사진=긴 가스 꼬리(은하 오른쪽에 성장 중인 붉은 영역)가 발견된 은하 NGC 4569(ⓒ2015 CFHT/Coelum) 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

천문학은 눈으로 별을 관측한 것에서 출발했다. 갈릴레이 이후 과학자들은 망원경의 힘을 빌려 맨눈으로는 볼 수 없었던 별과 성운의 모습을 관측해왔다. 더 나아가 이제 천문학자들은 본래는 눈으로는 볼 수 없었던 것도 볼 수 있다. 눈으로 보이는 파장인 가시광선 영역 이외에 적외선, 자외선, X선, 라디오파, 감마선 같은 다양한 파장을 관측할 수 있게 되었기 때문이다. 특히 긴 파장은 장애물을 통과하는 데 유리하고 가스나 먼지 같은 차가운 물질을 관측할 때 적합하다. 유럽 남방 천문대(ESO)가 보유한 APEX 망원경 역시 여기에 최적화되어 있는데, 이를 이용한 은하계 관측 프로젝트가 바로 '아틀라스갤'(ATLASGAL·APEX Telescope Large Area Survey of the Galaxy)이다. 최근 유럽 남방 천문대는 우리 은하계의 0.87mm 서브 밀리미터파 관측 결과를 공개했다. (사진). 여기에는 우리에게 친숙한 은하수의 이미지는 보이지 않지만, 대신 우리 은하계의 중요한 가스 덩어리들의 모습이 대부분 담겨 있다. 물론 위의 사진은 대략적인 전체 이미지로 실제 이미지 데이터는 이보다 훨씬 대규모이다. 연구를 이끈 막스 플랑크 연구소의 티메아 쳉게리(Timea Csengeri)에 의하면 이번 연구를 통해서 과학자들은 다음 세대에 탄생할 거대 질량 별과 성단의 위치를 알 수 있다. 왜냐하면, 별 사이에 존재하는 수소 가스에서 별이 생성되기 때문이다. 물론 동시에 우리 은하계의 물질 분포와 성간 가스의 구조를 알 수 있는 기초 자료가 된다. 우리가 눈으로 은하수를 볼 때 이와 같은 가스의 분포는 볼 수가 없다. 하지만 맨눈으로는 보이지 않는 공간에도 별과 행성의 재료가 되는 가스와 먼지가 숨겨져 있다. 과학자들은 우주를 보는 또 다른 눈인 서브 밀리미터파 망원경을 통해 그 비밀을 풀어내고 있다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

우주의 통찰/앨런 구스 외 지음/존 브록만 엮음/김성훈 옮김/와이즈베리/528쪽/2만 2000원 우주의 기원·구조·생성·변화에 대한 과학을 다루는 우주론은 1980년대부터 30년간 황금기를 이어오고 있다. 2000년대 후반 고감도 위성망원경 관측이나 대형 강입자 충돌기 실험과 같이 우주가설을 검증할 강력한 기기와 데이터가 등장한 데 이어 2012년 7월 유럽원자핵공동연구소(CERN)가 대형강입자충돌기 실험으로 힉스 입자를 발견하면서 그 절정을 맞이하고 있다. ‘우주의 통찰’은 우주론의 황금기를 이어오고 있는 대표 석학들이 직접 자신들의 연구를 소개하고 우주 과학의 핵심 쟁점들을 논하며 여전히 풀리지 않는 우주의 난제 등에 대한 입체적인 지식과 통찰을 전해 주는 책이다. 인문과학 도서 편집인인 존 브록만이 과학의 대중화를 위해 1996년 창립한 지식공유모임 ‘엣지재단’의 지적 성과를 다룬 ‘베스트오브엣지’ 시리즈의 네 번째 책이다. 책은 이론물리학, 천문학, 천체물리학, 응용수학, 양자공학 등 각 분야 21인의 주요 연구와 핵심 이론을 아우르면서 우주를 해석하는 다양한 결을 보여준다. 대표 저자 앨런 구스는 가장 강력한 우주론으로 주목받는 급팽창이론을 설명한다. 우주는 왜 지금의 모습이 됐으며, 우주의 구성법칙은 무엇인지를 설명하면서 현대우주론의 개념적 기둥을 세워 준다. 급팽창이론의 경쟁 이론으로 주목받은 순환우주론의 선구자 폴 스타인하르트와 닐 투록은 우주의 진화가 순환적으로 이뤄지는 원리를 설명한다. 물질의 최고 구성단위를 진동하는 끈으로 보고 우주와 자연의 원리를 밝히려는 끈이론의 선구자 레너드 서스킨드는 끈이론이 현대우주론의 새로운 가능성을 열게 된 과정을 소개한다. 애리조나주립대학의 이론물리학자 로런스 크라우스는 급팽창이론과 순환우주론에서 우주가속팽창의 동력으로 작용한 것으로 추측되지만 실체가 파악되지 않은 암흑에너지 등 우주과학의 난제들에 대해 설명한다. 응용수학자이자 카오스이론의 거장인 스티븐 스트로가츠는 반딧불이 무리가 별다른 소통 수단도 없이 일사불란하게 동시에 빛을 내뿜는 현상을 수리생물학적으로 설명하면서 질서가 없던 자연계와 우주에서 자발적으로 질서가 나타나는 메커니즘을 설명해 준다. 우주론은 시간, 공간, 인류를 포함한 모든 것의 기원 문제를 내포하기 때문에 물리학, 생물학, 공학, 천문학 등 다양한 과학분야뿐 아니라 철학, 인류학, 종교학 등 인문사회 분야와의 통섭이 이뤄지는 학문이다. 통섭의 스파크가 튀는 책 속의 내용들은 완전히 이해할 수는 없지만 신비롭고 아름다운 우주에 대해 눈을 뜨게 해주는 것은 분명하다. 함혜리 선임기자 lotus@seoul.co.kr