태양 같은 별은 거대한 가스 구름에서 태어난다. 죽은 별과 은하에 본래 존재하던 가스와 먼지가 뭉쳐 가스 성운을 만들고 이 가운데서 질량과 밀도가 높은 부분이 생기면 중력이 강해지면서 주변에서 더 많은 물질을 끌어들인다. 이 과정이 반복되면 결국 뭉쳐진 가스는 중심부 압력과 온도가 수소 핵융합 반응을 일으킬 정도로 높아져 새로운 별로 태어난다. 새로 태어난 별 주변에 남은 가스와 먼지는 주변을 공전하면서 역시 중력에 의해 뭉쳐져 새로운 행성으로 태어난다. 이렇게 별과 행성은 서로 다른 과정을 통해 생성되지만, 항상 모든 일에는 예외가 있게 마련이다. 최근 스위스 베른 대학 과학자들은 허블우주망원경을 이용해서 마치 별처럼 생성되는 행성을 발견했다. 'Oph 98 A/B'는 지구에서 450광년 떨어진 뱀주인자리(Ophiuchus) 성협 (Stellar association)에 있는데, 별처럼 가스가 모여 생성되었을 뿐 아니라 두 개의 천체가 쌍성계를 이루고 있다. 비슷한 두 개의 천체가 중력으로 묶여 서로를 공전하는 쌍성계 역시 행성보다는 별에서 흔한 경우다. Oph 98 A는 목성 질량의 15배 정도 되는 갈색왜성이고 Oph 98 B는 목성 질량의 8배 정도 되는 거대 가스 행성이다. 갈색왜성은 별과 행성의 중간 정도에 해당하는 천체로 목성 질량의 13배에서 80배 사이 질량을 지니고 있다. Oph 98 A와B의 질량 차이가 크지 않기 때문에 Oph 98 B는 갈색왜성 주변에서 생성된 행성이 아니라 독자적으로 형성된 행성으로 보인다. 이 두 천체는 지구-태양 거리의 200배 정도 되는 거리에서 서로를 공전한다. 사실 이 정도 거리에 있는 갈색왜성이나 행성은 매우 어둡기 때문에 허블우주망원경으로도 관측이 어렵다. 하지만 생성된 지 300만 년 이내의 매우 젊은 천체로 아직 뜨겁기 때문에 관측이 가능했다. 연구팀은 Oph 쌍성계가 다른 망원경에서도 과거 관측된 적이 있지만, 당시에는 그 중요성을 이해하지 못하고 넘어갔다는 사실도 확인했다. 다만 자체 핵융합 반응도 불가능하고 다른 별 주변을 공전하지도 않는 거대 가스 행성은 결국 표면이 매우 차갑고 어두운 천체가 되어 일반적인 방법으로는 관측이 어려운 행성이 된다. 이번 연구는 우리 은하에 이런 보이지 않는 떠돌이 행성이 생각보다 많을 수 있다는 점을 시사한다. 다만 대부분 너무 어두워 이번처럼 직접 관측하기는 어렵다. 그러나 방법이 없는 것은 아니다. 물론 역시 드문 일이지만, 과학자들은 어두운 떠돌이 행성이 다른 별 앞을 우연히 지나는 것을 관측해서 그 존재를 알아낼 수 있다고 보고 연구를 계속하고 있다. 어쩌면 태양계에서 그다지 멀지 않은 장소에도 이런 떠돌이 행성이 있을지도 모른다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

NASA의 달 탐사선이 잡은 놀라운 이미지 지난 동짓날 21일 온 지구촌이 800년 만의 목성-토성 대접근으로 떠들썩했지만, 우리 지구인만이 이 우주 쇼를 보고 있었던 것은 아니다. 두 행성의 만남을 심우주에서 홀로 지켜본 존재가 있었다. 바로 달 궤도를 돌고 있는 미 항공우주국(NASA)의 달 정찰궤도선(LRO)이 태양계의 1, 2위인 두 거대 행성이 포개져 마치 하나의 밝은 '별'처럼 빛나는 장관을 렌즈에 담고 있었다.​2009년에 발사되어 앞으로 6년 동안 달 궤도를 도는 데 충분한 연료를 보유하고 있는 LRO(Lunar Reconnaissance Orbiter) 탐사선은 이 우주적인 이벤트의 전 과정을 지켜보고 있었다. LRO의 협시야 카메라(NAC)는 두 행성이 최대한으로 접근해 0.1도 각거리의 분리지점에 이르른 지 불과 몇 시간 뒤에 이 놀라운 광경을 렌즈에 담았다. 대접근을 이룬 두 행성은 맨눈으로 봤을 때 완전히 하나의 둥근 별처럼 보였지만, 이 협시야 카메라 렌즈로 보면 뚜렷이 분리된 것을 확인할 수 있다. 뿐만 아니라, 비록 희미하지만 토성의 고리까지 볼 수 있을 정도로 매우 해상력이 높다. 지구상에서 일반 천체 망원경으로 관측한 사람들은 목성의 4대 위성 정도는 볼 수 있었지만, 토성의 고리를 보기 위해서는 보다 배율이 높은 대구경 망원경이 필요하다. NAC가 두 행성의 이 이미지를 잡았을 때 목성은 토성보다 약 4배 더 밝았으므로 위의 사진은 원본 이미지의 밝기를 조정하여 두 행성이 비슷한 밝기로 보이게 했다.목성과 토성은 20 년에 한 번씩 접근하지만, 이같은 0.1도의 대접근은 1623년 이후 처음이었다. 하지만 당시는 태양이 너무 가까이 있어 관측이 불가능했다. 따라서 관측이 된 걸 기준으로 하면 1226년 이후 800년 만에 이루어진 대접근이었다. 이번 두 행성의 재회는 성탄절을 앞두고 이뤄졌다는 점에서 일반의 관심을 더욱 증폭시켰는데, 아기 예수를 만나러 길을 떠난 동방박사들을 이끈 것이 바로 목성과 토성이 함께 만들어낸 밝은 빛이라는 설이 있기 때문이다. 학계에서는 성경에 나오는 '동방박사 별'이 당시 목성과 토성, 혹은 목성과 금성의 행성 정렬 현상으로 추정하고 있다. 이런 연유로 이번 두 행성의 만남은 일반에게는 천문학적인 측면보다 '크리스마스 별'이라는 의미 부여가 더 큰 비중을 차지하게 되었다. 긴 기다림 끝에 이뤄진 만남을 뒤로 하고 앞으로 두 행성은 점점 멀어지게 된다. 그리고 지금으로부터 60년 뒤인 2080년 3월 16일에 또 다른 0.1도의 대접근이 있을 것이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

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코로나로 인한 일상의 답답함을 벗어나기 위해 태양계 여행을 한번 훌쩍 떠나보자. 옐로스톤 국립공원이 지구 행성에서 놀라운 장소이긴 하지만, 태양계 곳곳에 펼쳐져 있는 신비들에 비하면 명함을 내밀기도 쑥스러울 정도다. 목성의 거대한 폭풍인 대적점(大赤點)은 그 크기가 지구를 능가한다. 금성의 표면은 또 어떤가? 한마디로 태양계의 지옥이라는 별명에 걸맞은 곳으로, 500도에 달하는 고온은 납을 녹이는 데 전혀 어려움이 없다 . 붉은 행성 화성으로 가보면, 거기에는 태양계에서 가장 높은 산이 올림푸스 몬스가 우뚝 서 있다. 높이는 무려 지구 에베레스트 산의 3배에 달한다. 목성 위성 유로파의 소금물 바다는 또 어떤가? 이 목성의 달에는 거대한 지하 바다가 숨겨져 있는데, 그 물의 양이 지구 바다의 2-3배에 달하는 것으로 알려져 있다. 이처럼 태양계의 신비와 경이는 끝이 없을 정도다. 여기에서는 태양계 여행자들의 비킷 리스트라 할 만한 태양계의 명소들 다섯 곳을 골라 살펴본다. 1. 수성의 얼음 크레이터 불타는 태양 곁에 바짝 붙어 공전하는 수성에 얼음 덩어리가 존재하리라고 생각하는 사람은 거의 없을 것이다. 태양의 제1 행성인 수성은 비록 모성의 불길에 바짝 그을린 채 공전하고 있지만, 햇빛이 전혀 들지 않는 어떤 크레이터들은 놀랍게도 만년빙을 간직하고 있는 것으로 알려져 있다. 생성된 이래 햇빛이라고는 한 줄기도 비치지 않는 이들 크레이터는 영원한 그늘에 뒤덮여 있을 뿐 아니라, 온도는 무려 섭씨 영하 173도까지 떨어진다. "이 크레이터들은 수십억 년 동안 얼음을 간직할 수 있는 완벽한 저장고"라고 워싱턴 카네기 연구소의 션 솔로몬 지자기부 팀장은 설명하면서 "어쩌면 달의 있는 물보다 더 많은 수량일 수도 있다"고 덧붙였다. 2. 금성에는 생명체가 살까? 납을 녹이는 고열의 지옥 같은 금성에 오아시스가 있으리란 생각은 넌센스일지도 모른다. 그러나 금성 지표에서 48km 상공이라면 얘기가 좀 달라진다. 두터운 구름층의 그곳은 온도가 온화하고 기압 또한 지구와 비슷하다. 온화한 햇빛과 복잡한 화학적 성분이 유기물질들을 생성할 수 있으며, 미생물이 서식할 수 있는 생명 친화적인 환경을 이룰 수도 있다. 그 이래의 구름층 사정은 별로 좋지 않다. 상당량의 황산이 포함되어 있어 단백질이 존재하기 어렵다. 그러나 지구의 극한 생물들은 그보다도 더 가혹한 환경에서도 생존하고 있다. 얼마 전 금성 구름층에서 생명체 존재를 암시하는 포스핀 가스가 발견되어 이에 관해 열띤 논의가 진행되고 있다. 3. 토성 위성 야누스와 에피메테우스 고리를 두른 아름다운 행성 토성은 기묘한 위성들을 많이 거느린 것으로도 유명하다. 감자처럼 울퉁불퉁하게 생긴 야누스와 에피메테우스라는 두 위성도 그 중의 하나인데, 모행성에 50km 더 가까운 쪽이 바깥쪽의 위성과 함께 희한하게도 하나의 궤도를 공유하고 있다. 두 파트너는 4년 만에 한 번 만나는데, 먼 쪽 위성이 안쪽 위성을 따라잡아 운동 에너지를 교환함으로써 서로 궤도가 바뀐다. 말하자면 중력적인 도시도(do-si-do/등을 맞대고 돌면서 추는 춤)를 추는 것이다. 태양계의 어떤 천체도 이 같은 궤도 교환 메커니즘을 가진 것은 없다. 야누스는 평균 지름이 약 180km, 에피메테우스는 110km이며, 둘 다 비구형이다.4. 천왕성의 위성 미란다 거대한 얼음 행성 천왕성의 위성 미란다는 동굴 탐험가들의 꿈의 원정지다. 들쭉날쭉 한 표면은 협곡과 가파른 내벽, 계단식 벼랑 등으로 이루어져 있으며, 가장 높은 절벽은 표면으로부터 무려 약 5km나 치솟아 있다. 단연 태양계에서 가장 높은 절벽이다. 미란다의 남반구에는 '경주 트랙'을 닮은 세 개의 커다란 고랑 구조가 있는데, 길이는 200 km, 깊이는 20 km로, 코로나라고 불린다. 미란다의 지질학적 흉터는 위성 내부에서 흘러나온 얼음이 표면으로 올라와 세차게 긁어버린 때문이라고 과학자들은 생각하고 있다. 훨씬 더 대담한 가설은 거대한 운석 충돌로 위성이 산산조각이 나고 다시 합쳐지는 과정에 극도로 불균일한 표면을 형성하게 되었다고 제안한다.5. 해왕성의 위성 트리톤 트리톤은 푸른 해왕성의 위성 중 가장 크고 유일한 구형의 위성이다. 이 위성이 과학자들에게 주목받고 있는 이유는 여러 가지 특이한 점을 많이 갖고 있기 때문이다. 따라서 과학자들이 탐사선을 보내고 싶어하는 태양계 목록 중 가장 상위에 차지하고 있다. 트리톤의 최대 특징은 행성이나 다른 위성의 공전방향과는 반대 방향으로 도는 '역행' 위성이란 점이다. 이는 트리톤이 왜소행성 명왕성과 같은 족보를 가진 천체일 수 있음을 시사한다. 표면에서 솟아 있는 기괴한 얼음 화산도 관심의 초점이다. 지질학적으로 활동 중인 천체로는 태양으로부터 가장 먼 거리의 천체로 기록되고 있다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

-천왕성 5대 위성에 지하바다 가능성 있다  천왕성의 위성들이 지하에 출렁이는 바다를 갖고 있다면 어떨까? 과학자들은 그럴 가능성이 상당히 높을 것으로 생각하고 있다. 목성의 달인 유로파에서 토성의 달인 엔셀라두스에 이르기까지, 위성들이 지표 아래 숨기고 있는 태양계 지하 바다의 존재는 이미 널리 알려져 있다. 이제 연구자들은 천왕성을 공전하는 위성들 역시 지하 바다를 갖고 있을 가능성에 대해 눈길을 돌리고 있다. 미국 매사추세츠 공과대학(MIT)의 행성 과학자 벤자민 바이스가 이끄는 연구팀은 지난 12월 15일 2020 AGU 가을 회의에서 연구결과를 발표했다. 이들은 미래의 우주탐사를 통해 천왕성 위성들에 적용할 수 있는 지하 바다 확인 방법을 개발했다. 연구팀이 이 같은 작업을 추진한 것은 잠재적으로 거주 가능한 세계에 대한 우리의 이해와 지식을 더욱 발전시키기 위한 것이라고 밝혔다. 이어"현재 가장 큰 화두는 태양계에서 거주 가능한 환경이 어디에 있는가를 찾아내는 것"이라고 전제한 뒤, 유로파와 엔셀라두스에서 지하 바다를 발견하는 것은 "그 바깥쪽으로도 비록 작지만 따뜻한 위성들이 많지 않을까 하는 궁금증을 유발시켰다"고 덧붙였다. 천왕성은 모두27개의 위성을 거느리고 있지만, 그중에서 특히 큰 것은 티타니아, 오베론, 움브리엘, 아리엘, 미란다 등 5개 위성이다. 1986년 보이저 2호가 천왕성을 스쳐지날을 때 이들 다섯 위성이 모두 바위와 얼음으로 구성되어 있으며 커다란 크레이터들이 산재해 있는 풍경을 전송해주었다.또한 이 이미지는 위성들의 표면에 분출된 얼어붙는 액체 물이 존재한다는 물리적 신호를 보여주었다. 이 같은 현상은 엔셀라두스에서 볼 수 있는 것처럼 지하 바다로 인해 발생한 것일 수도 있다. 천왕성의 위성들에 지하 바다를 발견할 수 있는 여부를 결정하기 위해 연구자들은 천왕성이 그 지하 바다에 얼마나 강한 자기장을 유도하는지를 계산해냈다. 위성이 모행성을 공전할 때, 행성의 자기장은 위성을 잡아당겨 궤도를 유지하게 한다. 이 자기장의 잡아당김은 유도 자기장이라고 하는 자체 자기장을 생성할 수 있는 전류를 일으킨다. 이러한 유도 자기장은 지하 바다와 같은 일종의 전도성 유체층에 의해 생성되는 것으로 보고 있다.바이스는 천왕성의 위성에 대해 "거기에 만약 지구에 바닷물처럼 약간 짠맛이 나는 액체 물이 있다면 전류가 흐를 수 있다"라고 설명하면서 "만약 이들 위성 중 하나에 유도된 자기장이 있다면 그것은 천왕성의 자기장과 매우 다르므로 탐사선의 장비로 충분히 관측할 수 있을 것"이라고 덧붙였다. 1998년 과학자들은 이 기술을 사용하여 유로파의 지하 바다와 목성의 위성 칼리스토의 지하 바다를 확인했다.  바이스와 그의 연구팀은 탐사선을 보내는 대신 천왕성 자기장의 이론적 모델을 사용하여 5대 위성의 가능한 유도 자기장을 계산한 결과, 미란다의 유도 자기장이 가장 강한 것으로 결정되었다. 이것이 바다의 존재를 확정하는 것은 아니지만, 미란다와 아리엘, 움브리엘, 티타니아는 기존 탐사선 기기로 탐지할 수 있을 만큼 강한 자기장을 유도했을 가능성이 있다고 바이스는 성명에서 밝혔다. 이로써 천왕성의 위성에도 지하 바다가 존재할 가능성이 높아졌지만, 이 위성들이 목성이나 토성보다 태양으로부터 더 멀리 떨어져 있는 만큼 낮은 온도로 인해 지하바다가 더 두터운 얼음 지각 아래 존재할 가능성이 점쳐지고 있다. NASA는 현재 천왕성에 탐사선을 보낼 계획이 없지만, 성명에 따르면 천왕성 정보도 아울러 수집할 수 있는 트라이던트(Trident) 해왕성 탐사를 검토하고 있는데, 내년에 결론을 내릴 예정이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　 

크리스마스를 앞두고 마치 성탄 선물 같은 400년 만의 우주쇼가 밤하늘에 펼쳐졌다. 21일 아마추어 천문가인 김창섭 씨는 경기도 평택에서 포착한 목성과 토성의 대근접 현상을 담아낸 사진을 본보에 보내왔다. 이날 오후 6시 경 부터 102㎜ 굴절망원경에 카메라를 연결해 잡아낸 목성과 토성의 대근접 사진에는 두 행성의 모습과 더불어 그 주변 위성까지 담겨있다. 먼저 사진 상단 위로 고리가 선명히 보이는 행성은 바로 토성이다. 그리고 그 아래에는 '태양계 큰형님' 목성의 모습도 선명히 보인다. 특히 토성의 위성인 타이탄, 목성의 위성인 칼리스토, 가니메데, 이오, 유로파도 마치 보너스인 듯 점으로 선명히 보인다. 또한 이오와 유로파 사이에도 위성인 것처럼 점이 하나 보이는데 이는 HIP 99314라는 별이다.다만 이 사진에 담긴 모든 천체는 한 컷에 담긴 것은 아니다. -2등급의 목성은 1/30~60초의 셔터속도로 찍어야 하는데 이 경우 토성이 너무 흐리게 나오고, 6등급의 위성들은 전혀 모습을 확인할 수 없다. 또한 토성의 경우에는 1/10~15초로 촬영해야 적당한 모습을 보이며, 위성들은 2~4초 노출을 주어야만 그 모습이 드러난다. 때문에 잘 나온 각각의 세 장을 합성해야 이와같은 사진을 남길 수 있다. 김씨는 "망원경을 세팅하고 카메라 화면을 처음 본 순간 그 짜릿함은 말로 표현할 수 없었다"면서 "평상시 망원경으로 토성과 목성을 따로 따로 봤는데 이번에 한번에 보면서 그 크기와 밝기를 비교할 수 있는 좋은 기회를 얻었다"며 기뻐했다. 이어 "특히 토성은 목성보다 작지만 아름다운 고리를 활용해 그에 버금가는 모습을 보여줘 정말 압권이었다"고 덧붙였다. 　 한편 목성은 태양에서 5번째, 토성은 6번째 행성으로 공전 주기는 각각 11.9년과 29.5년이다. 두 행성은 약 20년에 한 번씩 접근하지만 공전궤도면이 달라 늘 가까이 붙어 보이지는 않는다. 앞서 대근접이 이루어졌던 1623년에는 태양과 너무 가까워 지구 대부분 지역에서 관측하지 못했을 것으로 판단된다. 관측 가능했던 목성·토성 대접근은 1226년 3월 5일이었기 때문에 사실상 800년 만에 천문 현상을 관측할 수 있었던 셈이다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

약 400년 만에 목성과 토성이 가장 가까워지는 ‘대접근‘(Great Conjunction) 우주쇼가 펼쳐졌다. 세계 각지에서 신비로운 현상을 담은 사진들이 속속 공개됐다. 영국 스코틀랜드 서부 아가일 앤드 뷰트 지역에서 촬영된 사진은 목성과 토성이 거의 하나처럼 보일 정도로 근접한 모습을 담고 있다.시리아 다마스쿠스에서도 토성이 아래쪽에, 목성이 위쪽에 떠서 마치 두 개의 달이 뜬 것 같은 착각을 불러일으키는 장면이 포착됐다.미국 캔자스주 주도인 토피카에서는 교회의 거대한 십자가 첨탑 사이로 뜬 목성과 토성이 포착돼 더욱 신비로운 느낌을 자아냈다. 목성은 태양에서 5번째, 토성은 6번째 행성으로 공전 주기는 각각 11.9년과 29.5년이다. 두 행성은 약 20년에 한 번씩 접근하지만 공전궤도면이 달라 늘 가까이 붙어 보이지는 않는다. 그러나 올해는 두 행성 간 각도가 지구 관측자의 입장에서 볼 때 매우 근접하게 보이는 방향으로 설정됐다.국립과천과학관에 따르면 앞서 대근접이 이뤄졌던 1623년에는 태양과 너무 가까워 지구 대부분 지역에서 관측하지 못했을 것으로 판단된다. 관측 가능했던 목성·토성 대접근은 1226년 3월 5일이었기 때문에 사실상 800년 만에 천문 현상을 관측할 수 있었던 셈이다. 특히 이번 대접근 현상은 그 어느 때보다 목성과 토성이 마치 하나의 별처럼 보일 만큼 가까워진다는 점에서 더욱 큰 기대를 모았다. 다음 대접근은 2080년으로 예상된다. 이번 기회를 놓쳤다면 60년 후에야 다시 볼 수 있다. 한편 태양계에서 가장 큰 행성들인 목성과 토성이 근접해 하나의 별처럼 보이는 대접근 현상이 동방박사를 아기 예수에게 이끌었을 것이라고 알려지면서, 서양에서는 ‘크리스마스별’로도 불린다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

400년 전에 있었던 천체 현상이니 800년 전, 생각을 더 넓히면 “2000년 전에도 혹시?”라고 생각하는 일은 자연스럽다. 한국시간으로 지난 21일 오후 5시부터 6시 30분까지 목성과 토성이 가장 가까워져 마치 하나의 별처럼 겹쳐 보인 천체현상 얘기다. 공교롭게도 성탄절을 앞둔 때라 상상의 나래는 더 펼쳐진다. 혹시 성서에 등장하는 ‘베들레헴의 별’이 이 현상을 가리키는 건 아닐까? 일단 왜 이런 우주쇼가 펼쳐지는지 살펴본다. 목성은 약 11.9년, 토성은 29.5년마다 태양 주위를 한 바퀴 돈다. 공전 주기의 차이 때문에 두 행성은 약 19.9년마다 한 번씩 하늘에서 가까워진다. 두 행성의 공전 기울기가 달라 가까워지긴 해도 늘 겹쳐 보이지는 않는데, 올해는 두 행성의 기울기 각도가 지구에서 관측하는 시야각 기준으로 0.1도에 불과해 둘이 겹쳐 보이게 되는 것이다. 목성과 토성의 대근접이라고 하는데 지난 1226년 3월 5일과 1623년 7월 17일에 일어났다. 1623년에는 두 행성이 태양과 너무 가까워 관측하기 어려웠던 것으로 알려졌다. 따라서 이번 대근접은 지난 1226년 이후 약 794년 만의 일인 셈이다. 다음 두 행성의 대근접은 400년 뒤의 일인데 그나마 가까워지는 때는 60년 뒤인 2080년 3월 15일로, 적어도 30세 이상이라면 이번 생의 마지막 기회였던 셈이다. 21일 구름 때문에 맨눈 관측이 어려웠다는 사람들이 있었다. 영국도 마찬가지였을 것으로 보인다. 케임브리지 대학 천체연구소의 캐롤린 크로퍼드 박사는 “어떤 날 저녁도 괜찮다. 날씨가 그렇게 좋지 않기 때문에 한 번 기회를 잡을 가치가 있다”고 말했다고 BBC는 전했다. 해가 진 뒤 남서쪽 지평선 위를 주목하면 두 행성을 관측할 수 있다. 두 행성의 거리는 무려 6억㎞나 되는데 둘이 겹쳐져 보인다니 우주의 광활함이 놀랍기만 하다.자 이제 본론인 베들레헴의 별 얘기다. 일부 천문학자나 신학자들도 같은 생각을 했다. 미국 버지니아주 페럼 대학 종교학과의 에릭 M 반덴 에이켈 교수는 온라인 기사를 통해 묘한 타이밍 때문에 많은 이들이 “현인들(동방박사)이 요셉과 마리아, 새로 태어난 예수에게로 이끌었다고 성서에 나오는 천체 현상과 같은 것일 수 있다”고 추측하게 된다고 했다. 현대인들만 그런 것도, 성탄 시즌에 들뜬 일반인만 그런 짐작을 한 것도 아니었다. 17세기 초 독일 천문학자이자 수학자인 요하네스 케플러가 “경이로운 별(Star of Wonder)” 가설을 처음 내놓았던 것이다. 크로퍼드 박사는 “2000년 전의 사람들이라면 밤하늘에서 일어나는 일에 훨씬 더 민감했을 것”이라면서 “(따라서) 이런 행성들의 배열 때문에 ‘베들레헴의 별‘이 된다는 것은 불가능한 일이 아니다”라고 단언했다. 어차피 증명하기 어려운 일이다. 제목에 낚였다고 생각하면 송구하다. 임병선 평화연구소 사무국장 bsnim@seoul.co.kr

24절기 중 밤이 가장 길다는 동짓날인 21일 오후 경기도 과천 과학관에서 바라본 하늘에 목성과 토성이 근접해 빛나고 있다. 태양계에서 가장 큰 행성들인 목성과 토성이 근접해 하나의 별처럼 보이는 대근접 현상이 동방박사를 아기 예수에게 이끌었을 것이라고 알려지면서 서양에서는 ‘크리스마스별’로도 불린다. 목성과 토성의 공전 주기 차이로 인해 두 행성은 19.9년 주기로 최근접한다. 이번 대근접 현상은 1623년 7월 17일 이후 가장 가까워진 것이지만 당시에는 태양과 가까운 위치에서 대근접이 이뤄져 관측이 사실상 불가능했다. 관측이 실제로 가능했던 목성·토성 대근접은 1226년 3월 5일 이뤄졌고, 이번 관측은 794년 만에 가능해진 것이다. 이후 목성·토성 대근접 현상은 60년 뒤인 2080년 3월 15일에 나타난다. 박지환 기자 popocar@seoul.co.kr

서울 기준으로 21일 18시 30분 ​400년 만에 일어나는 목성과 토성의 ‘대접근’(Great Conjunction)에 관한 정확한 시간을 두고 혼선이 빚어지고 있다. 두 시간대가 거론되고 있는데, 21일 저녁과 22일 저녁이다. 그렇다면 어느 것이 맞을까?​미국항공우주국(NASA)에서 운영하는 ‘오늘의 천문사진’(APOD)과 우주전문매체 스페이스닷컴(Space.com) 등에서는 미국 동부시간으로 21일 저녁이라고 하니, 한국시간으로는 22일이 아침쯤이 된다. 그러나 한국천문연구원에서 발간하는 ‘역서’를 기준으로 제작된 복수의 천문력에서는 22일 18시 30분과 22일 18시 33분을 제시하고 있다. ​NASA/JPL의 천체력(DE438)으로 직접 계산해본 한 전문가의 분석에 따르면, 서울 기준으로 목성과 토성의 최근점 시각은 2020년 12월 21일 17시 40분에서 17시 50분(UTC 기준) 사이로 나타났다. 이를 한국표준시(KST)로 바꾸면 12월 22일 새벽 2시 40분에서 50분 사이가 되며, 최근접 각거리는 0.102로 나온다. 그런데 한국에서는 이 시각에 관측이 불가능하고, 관측이 가능한 저녁 시간대를 기준으로 하면 21일 저녁이 최접근 시각으로 보는 게 맞다는 결론이다. 서울을 기준으로 하면 18시 00분에서 18시 10분 사이가 된다. 보통 행성 접근 시각 같은 건 지구 중심을 기준으로 놓고 계산하므로, 서울 대신 지심 위치로 계산하면 2020년 12월 21일 17시 50분에서 18시 00분 사이로 바뀐다. 이 차이는 지구 중심과 서울의 위치 차이 때문에 생기는 것이다. ​그런데 어차피 1~2시간 동안은 목성과 토성의 각거리는 거의 변화하지 않으므로, 관측 적기는 서쪽 하늘에서 목성과 토성을 볼 수 있는 21일 저녁 5시 30분부터 7시까지 정도가 된다. 이때가 우리 시선에서 두 천체의 각거리가 약 0.1도로 가장 가까이 접근하는 시간대이다. 두 행성이 거의 딱 붙는 형국이라 할 수 있지만, 물론 2차원적인 천구상에서 그렇다는 거지, 실제 두 행성의 물리적 거리는 지구-태양 간 거리(1AU) 1.5억㎞의 4배인 6억㎞(4AU)나 된다. ​이 두 행성이 마지막으로 이보다 더 가깝게 접근했던 것은 400년 전인 1623년 7월 16일로, 불과 5분(1분은 60분의 1도)각 거리에 있었다. 그리고 지금으로부터 60년 뒤인 2080년 3월 16일에 또 다른 6분각 대접근이 있을 것이다. 지금 지구상의 인류 중 대부분은 그 광경을 못 보겠지만, 아마 우리 젊은 독자들 중 몇몇은그 무렵 지금 우리가 그러는 것처럼 그 장관을 놓치지 않기 위해 밤하늘 아래서 서성일 것이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

지구를 포함한 태양계 행성은 중심 항성인 태양의 중력에 영향을 크게 받지만, 이들 행성 역시 중력을 지녀 그 주위를 공전하는 위성과 같은 천체에 영향을 준다. 그런데 이런 중력의 상호작용에 의해 생성된 보이지 않는 구조가 태양계 안을 빠르게 이동할 수 있는 일종의 ‘우주 고속도로’를 만들어내는 것으로 밝혀졌다. 세르비아와 미국 공동 연구진은 관측 및 시뮬레이션 자료를 분석해 우주 고속도로의 형성 과정을 발견했다는 연구 논문을 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 최신호(11월 25일자)에 발표했다. 태양계에는 행성과 위성뿐만 아니라 수많은 소행성과 혜성이 있다. 이중 소행성 집단 중 하나인 켄타우루스 소행성군(이하 켄타우루스군)은 목성과 해왕성 사이를 불안정한 궤도로 공전하고 있어 언젠가 궤도에서 벗어날 것으로 여겨진다. 그런데 지난 몇십 년간의 시뮬레이션에서 켄타우루스군은 해왕성보다도 먼 거리를 공전하는 해왕성 바깥천체(TNO)에서 목성의 중력 영향을 받는 목성족 혜성(JFC)으로 궤도가 변하는 과정에 있는 천체일 가능성이 제기됐었다. 해왕성 바깥천체가 목성족 혜성으로 변하는 데는 1만 년에서 10억 년이 걸릴 것으로 추정된다. 이처럼 태양계 행성은 소행성이나 혜성 등 천체의 움직임에 크게 관여하고 있지만, 이와 관련한 중력의 상호작용은 매우 복잡해서 지금까지 수수께끼로 여겨졌다. 이에 따라 세르비아 베오그라드천문대의 나타샤 토도로비치 박사와 미국 캘리포니아대 샌디에이고캠퍼스의 에런 로즌그렌 교수 등이 이끄는 국제연구진은 태양계 천체의 궤도 몇백만 개에 관한 수치 데이터를 수집해 금성부터 해왕성까지 7개 행성의 중력에 의해 생성되는 섭동을 모형화했다. 여기서 섭동은 행성의 궤도가 다른 천체의 힘에 의해 정상적인 타원을 벗어나는 현상을 말한다.분석 결과, 태양이나 행성의 중력에 의해 아치형 구조가 형성되는 것으로 나타났으며, 이중 가장 크게 눈에 띄는 구조는 목성과 관련한 것으로 확인됐다. 이 아치 구조가 천체의 이동에 미치는 영향을 알아내기 위해 연구진은 몇천 개의 가상 천체를 가상의 목성 근처에 던지는 시뮬레이션을 진행했다. 그러자 몇십 개의 천체가 목성에 충돌했지만 대다수 천체는 태양계를 탈출하는 아치형 궤도에 진입했다. 천체들은 평균적으로 38년 뒤 천왕성으로, 48년 뒤에는 해왕성에 도달하며 가장 빠른 천체는 목성 근처에 던저지고 나서 10년 안에 해왕성까지 도달했다. 또 천체의 70%는 100년 안에 100AU(천문단위·1AU=지구와 태양의 평균거리)에 해당하는 위치까지 도달했다. 이에 대해 연구진은 이처럼 놀라운 속도로 태양계 안을 이동할 수 있는 이 경로를 ‘진정한 천체 고속도로’(true celestial autobahn)라고 명명하고, 이런 역학적 아치 구조는 목성 이외의 행성에서도 그 궤도 주기에 맞는 규모로 생성될 것이라고 지적했다. 연구진은 또 “이번 발견은 멀리 떨어진 우주 공간에 탐사선을 보내는 임무에도 응용할 수 있으며, 태양계 안을 이동하는 소행성이나 혜성의 이해를 깊게 하는 연구에 도움이 될 가능성이 있다”고 밝혔다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

동지 하루 뒤인 22일, 목성과 토성이 400년 만의 ‘대접근'(Great Conjunction)을 하는 하늘의 이벤트가 일어난다. 목성과 토성이 천구상에서 접근할 때마다 ‘대접근’이라 하는데, 다른 행성들과는 달리 이들 두 천체는 좀체 접근하는 일이 없기 때문이다. 목성과 토성은 대략 20년마다 접근이 이루어지는데, 12월 22일에 일어나는 접근은 400년 만의 대접근으로 사람들의 관심이 집중되고 있다. 보통 목성과 토성이 대접근을 할 때 대개 두 천체의 거리 각은 1도 남짓이지만, 이번의 대접근은 겨우 0.1도에 지나지 않는다. 이건 두 행성이 거의 딱 붙는 형상이라 할 수 있다. 물론 2차원적인 천구상에서 그렇다는 거지, 실제 두 행성의 물리적 거리는 지구-태양 간 거리(1AU) 1.5억㎞의 4배인 6억㎞(4AU)나 된다.하늘의 0.1도는 어느 정도 거리일까? 보름달의 크기가 대략 0.5도이니까, 그 5분의 1 정도라 할 수 있다. 이 정도 접근하면 목성과 토성을 육안으로 분해해 보기 어렵다. 큰 천체망원경으로 보면, 고리를 두른 토성과 4대 위성을 거느린 목성이 바짝 붙어 있는 장관을 볼 수 있을 것이다. 참고로, 두 천체 사이의 각도를 측정할 때 팔을 쭉 편 채 주먹을 쥐면 주먹 크기가 약 10도 가량 된다. 정확한 대접근 시간은 12월 22일 저녁 6시 33분이다. 그날 일몰이 5시 18분이므로, 해진 뒤 1시간 12분 뒤인 셈이다. 그 무렵이면 하늘이 충분히 어두워 남서쪽 하늘 나즈막히 태양계의 두 거대 행성, 목성과 토성의 대접근이 연출한 장관을 즐기기에 어려움이 없을 것이다. 이 두 행성이 마지막으로 이보다 더 가깝게 접근했던 것은 400년 전인 1623년 7월 16일로, 불과 5분(1분은 60분의 1도) 각 거리에 있었다. 지금으로부터 60년 뒤인 2080년 3월 16일에 또 다른 6분각 대접근이 있을 것이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

망망대해의 칠흙같은 어둠 속을 가로지르는 아름다운 유성의 모습이 호주 태즈메이니아 섬 남쪽 약 100㎞ 지점 선박 위에서 포착됐다. 지난 19일(이하 현지시간) 호주 ABC뉴스 등 현지언론은 호주 정부과학기관인 CSIRO의 연구용 탐사선에 탑재된 라이브스트림 카메라에 포착된 유성 영상을 공개했다. 지난 18일 오후 9시 30분 경 우연히 포착된 유성의 모습은 영화에서나 볼 법한 정도로 크고 눈부시다. 바다라는 특성상 인공빛이 전혀없는 곳이기 때문에 유성의 모습이 더욱 확연히 드러난 것. 항해 매니저인 존 후퍼는 "유성이 떨어지는 모습을 본 것은 말 그대로 운명의 장난이었다"면서 "초록빛으로 빛나는 유성이 우주에서 내려와 곧 우리 눈앞에서 분해됐다"며 놀라워했다. 이어 "다만 아쉬운 점은 카메라가 흑백이라 이 광경을 온전히 담아내지 못한 것"이라고 덧붙였다. CSIRO 천문학자인 글렌 나글도 "매일 100톤 이상의 우주 파편이 지구 대기로 유입된다"면서 "대기 진입과정에서의 마찰로 열과 빛이 변환되기 때문에 화려하게 빛나는 것"이라고 설명했다.지구 중력에 이끌려 떨어지는 유성은 소행성이나 혜성이 남긴 파편으로, 보통 지구에서 약 4억㎞ 떨어진 화성과 목성 사이에 위치한 소행성대에서 온다. 1년이면 4만 톤 정도가 지구에 떨어지는데 대부분의 유성체는 작아서 지상 100㎞ 상공에서 모두 타서 사라지지만, 큰 유성체는 그 잔해가 땅에 떨어지는데 이것이 바로 운석이다. 그러나 운석도 그중 3분의 2 정도는 이번 사례처럼 바다에 떨어지며 나머지도 대부분 사람이 거의 살지않는 곳에 떨어져 쉽게 발견되지 않는다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

태양처럼 스스로 빛나는 별이 되기 위해서는 별 중심부 압력과 온도가 수소 핵융합 반응을 유지할 정도로 높아야 한다. 과학자들은 태양 질량의 0.08배 이하인 작은 별은 안정적인 수소 핵융합 반응을 유지할 수 없다고 본다. 하지만 그렇다고 해서 핵융합 반응이 전혀 일어나지 않는 것은 아니다. 중수소처럼 무거운 원소에 의한 미약한 핵융합 반응이 일어날 수 있기 때문이다. 이렇게 별에 비하면 너무 어둡지만, 그렇다고 완전히 스스로 내는 에너지가 없는 것도 아닌 애매한 천체를 갈색왜성(brown dwarf)이라고 부른다. 질량이 부족해 별이 되지 못한 가스 천체이기 때문에 흔히 '실패한 별'로 불리기도 한다. 갈색왜성은 목성 질량의 13~80배 사이의 천체로 우주에 매우 흔하지만, 차갑고 어둡기 때문에 그 가운데 극히 일부만 망원경으로 관측이 가능하다. 네덜란드 아스트론(ASTRON) 연구소와 미국 하와이 대학 천문학자들은 적외선 망원경으로도 찾기 힘든 갈색왜성을 사상 최초로 전파 망원경을 통해 관측하는 데 성공했다. 이들이 사용한 전파 망원경인 로파(Low-Frequency Array, LOFAR)는 네덜란드를 중심으로 유럽 대륙 1000㎞에 펼쳐져 있는 2만 개 이상의 안테나를 연결해 만든 거대 전파 망원경이다. 로파는 매우 미세한 전파까지 관측할 수 있지만 수백 광년 떨어진 갈색왜성이 방출하는 전파를 관측하는 것은 완전히 새로운 시도였다.연구팀은 갈색왜성이 목성보다 더 강력한 자기장을 지니고 있을 것으로 예측했다. 그리고 강력한 자기장을 지닌 갈색왜성에서 나오는 전파에 맞는 관측 결과를 로파 데이터에서 검색했다. 그 결과 지구에서 212광년 떨어진 위치에서 갈색왜성으로 의심되는 천체인 'BDR J1750+3809'를 찾는 데 성공했다. 연구팀은 144MHz 영역에서 이 천체를 찾은 후 지상의 망원경으로 다시 확인해 실제로 갈색왜성이라는 것을 증명했다. 연구팀은 이 갈색왜성에 북유럽 신화의 주인공인 엘레가스트(Elegast)라는 별명을 붙였다. 과학자들은 태양계 인근에 수많은 갈색왜성이 숨어 있다고 보고 있다. 또 갈색왜성보다 조금 작지만 역시 강력한 자기장을 지닌 떠돌이 가스 행성도 여러 개 존재할 수 있다. 이번 연구는 전파 망원경을 통해 이들의 존재를 확인할 수 있는 길을 열었다는 점에서 주목할 만한 성과다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

우주생물학의 블루칩인 목성의 얼음 달 유로파가 태양으로부터 멀리 떨어진 캄캄한 우주공간에서도 빛을 발할 것이라는 가설이 새로운 연구에서 제안되었다. 목성의 강한 복사가 지하 바다를 뒤덮고 있는 유로파의 얼음 표층을 비추고 있을 것으로 연구자들은 보고 있다. 소금기를 머금고 있는 유로파의 지하 바다는 태양계에서 생물체가 서식할 가능성이 가장 높은 장소로서, 우주생물학자들이 가장 가고 싶어하는 곳 중의 하나다. “만약 유로파가 목성의 복사를 받고 있지 않다면 지구의 달처럼 햇빛을 받지 않는 부분은 어둡게 보일 것”이라고 설명하는 대표저자 머티 구디파티 NASA 제트추진연구소 소속 과학자는 “그러나 유로파는 목성의 방사선 세례를 받기 때문에 어둠 속에서도 빛난다”고 밝혔다. 구디파티 연구팀은 목성의 강력한 자기장에 갇혀 엄청난 속도로 목성 주위에 확대하는 하전입자로 인해 유로파의 얼음 표층에 있는 유기분자가 어떤 영향을 받을 수 있는가에 대해 연구했다.연구팀은 유로파의 고에너지 전자 및 방사선 환경 테스트를 위해 얼음방(Ice Chamber)이라는 장비를 제작하여 메릴랜드에 있는 전자빔 시설로 가져갔다. 그들은 얼음 표층에 있을 것으로 추정되는 염화나트륨, 황산 마그네슘 등 다양한 소금으로 구성된 유로파 표면을 시뮬레이션한 후 방사선 영향을 테스트했다. 그 결과 방사선은 샘플을 빛나게 한다는 사실을 확인했다. 그러나 이것은 잘 알려진 사실로 별로 놀라운 일이 아니라고 연구원들은 말한다. 이 현상은 빠르게 움직이는 하전입자가 샘플에 침투하여 표면의 분자를 여기시켜 빛을 발하게 한다. 공동저자인 브라이아나 헨더슨 연구원은 "하지만 우리는 이런 결과를 전혀 예측하지 못했다"면서 "새로운 얼음 구성을 시도하고 같은 실험을 했을 때 빛이 달라 보였다"고 설명했다. 이어 "그래서 분광계로 조사해보니 각 얼음 유형은 다른 스펙트럼을 가진다는 사실이 드러났다"고 덧붙였다.유로파의 밤을 장식하는 이 빛은 햇살이 비치는 낮에는 보이지 않을 것으로 연구원들은 생각한다. 그러나 이 놀라운 현상은 단순한 매력 이상의 존재로, 그 색깔과 강도는 유로파의 얼음 지각의 구성에 대한 자세한 정보를 담고 있다고 연구팀은 설명한다. 그리고 유로파의 지하 바닷물이 표면으로 이동할 수도 있기 때문에, ”유로파의 얼음 표층을 깊이 연구하면 유로파가 생명에 적합한 조건을 가지고 있는지에 대한 단서를 얻을 수 있을 것“으로 구디파티는 기대한다. 연구팀은 2022년 NASA의 유로파 클리퍼 탐사선이 발사되면 비교적 가까운 거리에서 유로파의 야광을 관찰할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 유로파 클리퍼는 목성을 공전하지만 유로파를 10여 차례 근접비행하면서 면밀히 조사할 계획이다. 장차 유로파의 생명 서식 가능성을 평가하고 생명체 탐사에 나설 유로파 착륙선 임무를 계획하는 데 도움이 될 데이터를 수집한다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　　

여름 내내 저녁 남쪽 하늘에서 사이 좋게 어깨동무하며 반짝이던 목성과 토성이 가을에 접어들면서 점차 서쪽으로 기울어가고 있다. 목성은 밤하늘에서 압도적인 밝기를 자랑하지만, 근래 몇 달 동안은 바로 옆의 토성으로 인해 더욱 눈에 띄는 존재가 되었다. 2020년 목성의 12분의 1 밝기인 토성은 마치 부관처럼 목성을 곁에서 수행하는 형상이었다. 목성과 토성이 천구상에서 접근할 때마다 ‘대접근'(Great Conjunction)이라 하는데, 다른 행성들과는 달리 이들 두 천체는 좀체 접근하는 일이 없다. 두 천체의 접근 평균 발생빈도는 두 천체의 공전주기를 곱한 값을 공전주기 차이의 절대값으로 나눈 값이다. 공전주기란 한 천체가 다른 천체 둘레를 한 바퀴 도는 데 걸리는 시간을 말한다. 토성의 공전주기 29.65년에 목성의 공전주기 11.86년을 곱하면 351.65년이 나오는데, 이것을 두 천체의 공전주기의 차이인 17.79년으로 나누면 19.76년이 나온다. 말하자면, 20년마다 목성과 토성이 만난다는 얘기다. 바로 그 만남이 12월 22일에 일어난다.목성과 토성이 대접근을 할 때 대개 두 천체의 거리는 1도 남짓이다. 그러나 이번 12월 22일의 대접근은 겨우 10분의 1도, 곧 6.1분각에 지나지 않는다. 이건 두 행성이 거의 딱 붙는 형국이라 할 수 있다. 물론 2차원적인 천구상에서 그렇다는 거지, 실제 두 행성의 물리적 거리는 약 6억㎞(4AU)나 된다. 하늘의 0.1도는 어느 정도 거리일까? 북두칠성의 국자 손잡이 부분에 미자르라는 별이 있는데, 그 옆에 알코르라는 별이 바짝 붙어 쌍성계를 이룬다. 이 두별의 거리가 바로 0.1도다. 미자르는 사실 별 두 개인 셈인데, 그래서 북두팔성이라는 말도 생겼다. 어쨌든 이 정도 접근하면 목성과 토성을 육안으로 분해해 보기 어렵다. 큰 천체망원경으로 보면, 고리를 두른 토성과 4대 위성을 거느린 목성이 바짝 붙어 있는 장관을 볼 수 있을 것이다.정확한 ‘대접권’ 시간은 한국시간으로 12월 22일 저녁 6시 30분이다. 그날 일몰이 5시 18분이므로, 해진 뒤 1시간 12분 뒤인 셈이다. 그 무렵이면 하늘이 충분히 어두워 태양계의 두 거대 행성, 목성과 토성의 대접근이 연출한 장관을 즐기기에 어려움이 없을 것이다. 또한 그때까지 두 행성이 점차 가까이 접근해가는 광경을 지켜보는 것도 흥미로운 볼거리가 아닐 수 없다. 12월 1일에는 3.8도, 15일에는 2.2도, 15일에는 0.7도까지 접근한다. 보름달의 크기는 약 0.5도다. 참고로, 두 천체 사이의 각도를 측정할 때 팔을 쭉 편 채 주먹을 쥐면 주먹 크기가 약 10도 가량 된다. 이 두 행성이 마지막으로 이보다 더 가깝게 접근했던 것은 400년 전인 1623년 7월 16일로, 불과 5분각 거리에 있었다. 지금으로부터 60년 뒤인 우리는 2080년 3월 16일에 또 다른 6분각 대접근이 있을 것이다. 지금의 인류 중 대부분은 그 광경을 보지 못하겠지만, 아마 우리 젊은 독자들 중 몇몇은 그 장관을 놓치지 않기 위해 밤하늘 아래서 서성일 것이다. 22일 우리가 그러는 것처럼. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

불혹을 훌쩍 넘긴 미국항공우주국(NASA)의 태양계 탐사선 보이저 2호가 약 8개월 만에 지구와 재교신에 성공했다. 보이저 2호는 1977년 발사돼 이후 목성과 토성, 천왕성과 해왕성을 지나며 우주 행성과 위성에 관한 많은 자료와 사진을 전송했다. 2018년에는 보이저 1호에 이어 태양권 경계를 지나 성간우주에 도달했지만, 올해 초 문제가 발생했다. NASA에 따르면 지난 1월 말부터 보이저 2호의 일부 기능이 전력 초과 사용으로 작동하지 않기 시작했고, 보이저 2호와 통신할 수 있는 유일한 무선 안테나인 호주 캔버라 기지국의 대형전파 안테나(DSS43)가 지난 3월부터 성능 개선 작업에 들어가면서 교신이 장기간 끊어지게 됐다. 20층 높이 건물 크기의 대형전파 안테나의 부품 일부는 47년 이상 교체되지 않은 상태였다. 결국 NASA는 갑작스러운 고장으로 돌발상황이 생기는 것을 막기 위해 미리 업그레이드를 계획했다. 보이저 2호와 지구와의 거리는 약 185억㎞로, 지구에서 전파 신호를 보내도 최소 17시간 만에야 도착할 수 있으며, 보이저 2호가 명령을 수행했는지 확인하는 데만도 34시간이 걸리는 거리다.지난달 29일, NASA는 보수 중인 대형 안테나를 이용해 다시 보이저 2호에 신호를 보냈고, 실제로 34시간이 지난 뒤 보이저 2호는 지구에서 보낸 명령을 수신했다는 의미의 '안녕'(HELLO)이라는 메시지를 보냈다. NASA는 “보이저 2호와의 이번 테스트 통신은 현재 우리 작업이 올바르게 진행되고 있다는 것을 알려준다”면서 “현재 진행 중인 대형전파 안테나의 성능 개선 작업은 내년 2월에야 완료될 예정”이라고 밝혔다. 한편 2012년에 먼저 태양계를 ‘탈출’하는데 성공한 보이저 1호는 태양으로부터 끊임없이 흘러나오는 태양풍 하전 입자에 의해 만들어진 태양계 외피인 헬리오포스 바로 외곽 지역을 탐사하는 데 중점을 두고 있다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

존재하는 모든 것에는 종말이 있다. 태양도 예외는 아니다. 약 46억 년 전에 태어난 태양은 별의 일생으로 치자면 그 중간 지점에 와 있다. 태양은 앞으로 약 50억 년 정도 지금과 같은 모습으로 활동할 것으로 보인다. 이것은 태양에 남아 있는 수소의 양으로 계산한 결과다. 태양이 종말을 맞는다면 과연 지구와 태양계는 살아남을 수 있을까? 이에 관해 미국의 천체물리학자 폴 M. 서터가 우주 전문 사이트 스페이스닷컴(Space.com)에 29일 흥미로운 칼럼을 게재했는데, 이를 약간 가공하여 소개한다. 우리 태양의 죽음은 먼 미래의 일이다. 그러나 별 역시 인간처럼 생로병사의 길을 걷는 존재인 만큼 언젠가는 일어날 일이다. 그러면 우리 태양계는 어떻게 될까? 문제는 태양의 죽음 이전부터 시작된다. 우리가 가장 먼저 직면해야 하는 것은 노년의 태양 자체다. 수소 융합이 태양 내부에서 계속됨에 따라 그 반응의 결과인 헬륨이 중심부에 축적된다. 폐기물이 주위에 쌓이면 태양의 수소핵 융합이 더 어려워진다. 그러나 아래로 내리누르는 태양 대기의 압력은 여전하므로 균형을 유지하기 위해 태양은 핵융합 반응 온도를 더욱 높여야 하며, 이러한 상황이 아이러니하게도 태양 중심부를 더욱 가열시킨다. 이는 태양이 늙어감에 따라 더욱 뜨겁고 밝은 별로 진화한다는 뜻이다. 수억 년 동안 번창하다가 6600만 년 전에 멸종한 공룡은 오늘날 우리가 보는 것보다 더 어두운 태양 아래 살았을 것이다.어쨌든 태양은 10억 년마다 밝기가 10%씩 증가하는데, 이는 곧 지구가 그만큼 더 많은 열을 받는다는 것을 뜻한다. 따라서 10억 년 후이면 극지의 빙관이 사라지고, 바닷물은 증발하기 시작하기 시작하여, 다시 10억 년이 지나면 완전히 바닥을 드러낼 것이다. 지표를 떠난 물이 대기 중에 수증기 상태로 있으면서 강력한 온실가스 역할을 함에 따라 지구의 온도는 급속이 올라가고, 바다는 더욱 빨리 증발되는 악순환의 고리를 만들게 된다. 그리하여 마침내 지표에는 물이 자취를 감추고 지구는 숯덩이처럼 그을어진다. 35억 년 뒤 지구는 이산화탄소 대기에 갇힌 금성 같은 염열지옥이 될 것이다. 수소 융합의 마지막 단계에서 태양은 부풀어오르기 시작해 이윽고 적색거성으로 진화할 것이며, 그때쯤이면 수성과 금성은 확실히 태양에 잡아먹힐 것이다. 그렇다면 지구의 운명은 어떻게 될까? 그것은 태양이 얼마나 팽창할 것인가에 달려 있다. 만약 태양이 지구 궤도까지 팽창해 뜨거운 태양 대기가 지구를 덮친다면 지구는 하루 안에 녹고 말 것이다. 만약 태양의 팽창이 금성 궤도쯤에서 멈춘다 하더라도 지구는 온전할 수가 없다. 태양에서 방출되는 고에너지는 지구 암석을 증발시킬 만큼 강력하므로, 지구는 밀도가 높은 철핵만 남게 될 것이다. 외부 행성들이라 해도 이 재앙을 피해가기는 어렵다. 태양의 증가된 복사는 얼음알갱이들로 이루어진 토성의 고리를 파괴할 것이며, 목성의 유로파, 엔셀라두스 등의 위성들도 얼음 표층을 잃을 것이다. 증가된 복사열이 외부 행성들을 덮칠 때 가장 먼저 일어나는 사건은 지구 대기만큼이나 연약한 외부 행성 대기를 남김없이 벗겨버리는 것이다. 그러나 태양이 계속 팽창하면 태양 대기의 바깥 갈래들 중 일부는 중력 깔때기를 통해 거대 외부 행성으로 돌입할 수 있으며, 그에 따라 외부 행성들은 이전보다 훨씬 더 큰 덩치의 행성으로 변할 것이다. 그러나 태양은 아직 진정한 종말을 맞은 것은 아니다. 최종 단계에서 태양은 반복적으로 팽창-수축을 거듭하여 수백만 년 동안 맥동 상태를 이어갈 것이다. 중력적인 측면에서 본다면 이는 안정적인 상황이 아니다. 격동하는 태양은 외부 행성을 이상한 방향으로 밀고 당기기를 계속하다가 치명적인 포옹으로 끌어들이거나 아니면 태양계에서 완전히 축출해버릴 것이다. 그러나 나쁜 일만 있는 것은 아니다. 우리 태양계의 가장 바깥쪽 부분은 수억 년 동안 지금의 지구처럼 따뜻한 곳이 된다. 적색거성으로 진화한 태양에서 쏟아지는 열과 복사량이 많아짐에 따라 태양계에서 거주 가능 구역(물이 액체로 존재할 수 있는 별 주변 지역)이 바깥쪽으로 이동하게 된 것이다. 위에서 보았듯이, 처음에는 외부 행성의 위성들이 얼음 껍질을 잃어버리면 일시적으로 표면에 액체 바다가 형성될 수 있다. 또한 명왕성을 비롯한 왜소행성들과 카이퍼 벨트의 천체들도 결국 얼음을 잃게 될 것이다. 가장 큰 변화는 이 모든 것들이 뭉쳐져 멀리서 적색거성 태양의 둘레를 도는 미니 지구가 될 것이란 점이다.78억 년 뒤 태양은 초거성이 되고 계속 팽창하다가 이윽고 외층을 우주공간으로 날려버리고는 행성상 성운이 된다. 거대한 먼지고리는 명왕성 궤도에까지 이를 것이다. 어쩌면 그 고리 속에는 잠시 지구에서 문명을 일구었던 인류의 흔적이 조금 섞여 있을지도 모른다. 한편, 외층이 탈출한 뒤 극도로 뜨거운 중심핵이 남는다. 이 중심핵의 크기는 지구와 거의 비슷하지만, 질량은 태양의 절반이나 될 것이다. 이것이 수십억 년에 걸쳐 어두워지면서 고밀도의 백색왜성이 되어 홀로 태양계에 남겨지게 될 것이다. 이 백색왜성은 처음에는 엄청나게 뜨거워서 우리가 알고있는 생명체에 잔인한 피해를 줄 수있는 X선 방사선을 발산한다. 그러나 차츰 냉각되어 10억 년 이내에 안정된 온도에까지 떨어지고, 수조에서 수십조 년까지 존재할 것이다. 백색왜성 주변에는 새로운 거주 가능 구역이 형성되겠지만, 낮은 온도로 인해 수성 궤도보다 훨씬 가까운 거리가 될 것이다. 그 거리는 행성이 모항성의 기조력에 극히 취약한 범위 내인 만큼 백색왜성의 중력이 행성을 찢어버릴 수도 있다. 이상이 태양의 종말 이후 우리가 얻을 수 있는 최선의 예측이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

행성은 별과 함께 가스 성운에서 탄생한다. 태양과 지구 역시 46억 년 전 가스 성운에서 뭉쳐진 가스와 먼지에서 태어났다. 물론 대부분의 가스는 중력에 의해 중앙으로 몰려 태양을 형성했고 중력에 이끌려 왔지만, 태양에 포함되지 않은 남은 가스와 먼지는 태양 주변을 돌면서 행성, 소행성, 혜성이 됐다. 대략적인 내용은 이렇지만, 과학자들은 아직 잘 알려지지 않은 세부적인 내용을 알아내기 위해 계속해서 아기별과 그 주변을 관측하고 있다. 독일 막스 플랑크 외계 물리학 연구소(MPE)의 도미니크 세구라-콕스와 그 동료들은 칠레에 있는 강력한 전파 망원경인 ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)를 이용해 지구에서 470광년 떨어진 가스 성운인 L1709을 관측했다. 여기에 생성된 지 50만 년에 불과한 아기별인 IRS 63이 있기 때문이다. 50만 년은 인간의 기준으로는 아득한 세월이지만, 천문학적 관점에서 보면 신생아나 다를 바 없다. 그러나 이 시간 동안 아무 변화도 일어나지 않는 것은 아니다. 과학자들은 이 단계에서 아기별이 먼저 생성된 후 주변의 가스와 먼지를 모아 원시행성계 원반(protoplanetary disk)을 만든다고 생각했다. 그 후 원시 행성이 원시행성계 원반에서 생성된다.그러나 IRS 63 관측 결과는 이런 예상과 달랐다. IRS 63은 아직도 주변에서 가스를 흡수하면서 성장하는 아기별이지만, 그 주변에 있는 원시행성계 원반은 새로운 행성의 생성 증거인 고리(ring)와 간극(gap)을 가지고 있었다. 원시행성계 원반에서 간극이 생성되는 주된 이유는 물질을 흡수하는 원시 행성 때문이다. 원시 행성은 지구에서 관측하기에 너무 어둡지만, 고리와 간극의 존재는 다른 이유로 설명하기 힘들다. 사람으로 치면 아기가 아기를 낳는 일이 우주에서 벌어진 셈이다. 참고로 IRS 63의 고리는 두 개 존재한다. 태양계와 크기를 비교하면 안쪽 고리는 해왕성 궤도에 해당되며 두 번째 고리는 명왕성궤도보다 더 먼 거리에 있다.(사진 참조) 행성은 이 고리 안쪽에 있는 간극에 있는데, 정확한 질량과 크기는 아직 모르는 상태다. 다만 연구팀은 여기에 목성 질량의 0.03배 정도 되는 암석 행성이 있다면 고리에 있는 가스를 끌어 모아 목성급의 거대 가스 행성으로 자랄 것으로 예상했다. 이번 관측 결과가 의외인 이유는 주변에서 가스를 모으면서 커지는 아기별 주변에서는 행성이 생성되더라도 결국 별로 흡수되어 사라질 것으로 예상했기 때문이다. 하지만 IRS 63 관측 결과는 별과 충분한 거리를 두고 떨어져 있으면 원시 행성이 삼켜지지 않고 살아남아 커질 수 있음을 시사한다. 이런 경우가 일반적인지 아니면 드물게 일어나는 일인지는 더 연구가 필요하지만, 이번 연구는 행성의 탄생 역시 매우 복잡하고 다양한 방식으로 일어날 수 있음을 보여줬다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

미 항공우주국(NASA)의 탐사선 주노(Juno)가 목성을 근접비행하는 놀라운 영상이 공개됐다. 최근 NASA는 마치 SF영화에서나 볼법한 주노의 목성 탐사 모습을 홈페이지와 유튜브를 통해 공개했다. 이 영상은 지난 6월 2일 이루어진 주노의 27번째 근접비행(Fly by·플라이바이)을 담은 것으로 실제로는 여러 이미지를 합쳐 만든 것이다.영상을 보면 대기에 물감을 풀어놓은듯 목성 특유의 모습이 그대로 드러나며 상징인 거대한 대적점(大赤點)도 잘 보인다. 지난 1830년 처음 관측된 대적점은 목성의 대기현상으로 발생한 일종의 폭풍으로 지금은 점점 줄어들고 있는 상황이다. 19세기 대적점은 지구보다 2~3배 크기로 측정됐으나 현재는 약 1만5800㎞까지 줄어든 상황으로 그래도 지구 하나 쯤은 쏙 들어갈 크기다. 27번째 근접비행 당시 주노는 목성의 상층부 구름을 기준으로 불과 3400㎞ 떨어진 거리를 비행했는데 강력한 중력의 영향으로 그 속도는 무려 시속 20만9000㎞에 달했다.한편 지난 2011년 8월에 장도에 올라 2016년 7월 목성 궤도에 진입한 주노는 거대한 가스 행성인 목성에 관해 수많은 데이터를 보내고 있다. 주노의 목표는 거대 가스 행성의 구조와 조성, 자기장과 중력장에 관한 데이터를 수집하는 것으로 이는 목성의 생성과 그 진화, 더 나아가 태양계의 생성 비밀을 밝히는 데 중요한 자료로 쓰이게 된다. 주노는 현재 목성을 긴 타원형 궤도를 돌고 있다. 목성에 최근접하는 주기는 지구 시간으로 약 53.5일로, 이 근접비행 때 주요 데이터를 수집하게 된다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr