오로라는 태양에서 날아오는 고에너지 입자가 지구의 자기장에 이끌려 극지방에서 대기와 충돌하면서 발생한다. 따라서 지구처럼 대기와 자기장을 가진 행성에서는 오로라가 있을 것으로 기대할 수 있다. 과학자들은 이미 목성과 토성에서 지구의 오로라보다 훨씬 강력한 오로라를 관측한 바 있다. 하지만 반대로 화성 같은 작은 행성은 자기장도 거의 없고 대기도 희박해 사실상 오로라를 관측하기는 거의 불가능할 것으로 생각해왔다. 적어도 최근까지는 그랬다. 지난해 12월, 미 항공우주국(NASA)의 과학자들은 화성 대기 탐사를 목적으로 발사된 탐사선 '메이븐'(MAVEN·Mars Atmosphere and Volatile Evolution)의 데이터를 분석하다가 예기치 않은 현상을 발견했다. 바로 화성의 북반구에 발생한 오로라였다. 이 오로라는 태양에서 나온 강력한 고에너지 입지가 화성의 대기와 직접 충돌해서 발생한 것으로 지구의 오로라와는 달랐지만, 아무튼 화성에도 오로라가 생길 수 있음을 증명한 과학적 자료였다. 하지만 이 오로라는 주로 자외선 영역에서 발생했기 때문에 사실 맨눈으로 봤을 때는 아무것도 보이지 않을 가능성이 컸다. 즉 우리가 화성에 가서 지구의 오로라와 비슷한 것을 볼 가능성은 작아 보였다. 그런데 이를 뒤집을 수 있는 새로운 연구 결과가 등장했다. 최근 유럽우주국(ESA)과 NASA, 그리고 핀란드의 알토 대학, 행성 및 천체 물리학 연구소(IPAG·Institute of Planetology and Astrophysics of Grenoble)의 국제 연구팀은 화성의 대기를 관측한 또 다른 탐사선인 ESA의 마스 익스프레스(Mars Express)의 자료를 분석하던 중, 이 탐사선이 2005년 화성의 남반구 하늘에서 오로라를 관측했다는 사실을 밝혀냈다. 앞서 언급했듯 화성에는 지구 같은 강력한 자기장이 없다. 본래 35억 년 전에는 화성 역시 자기장이 있었던 것으로 보이나 화성 내부가 식으면서 자기장 역시 같이 소실됐다. 현재 화성에는 미약한 자기장이 국소적으로만 분포할 뿐이다. 하지만 이 자기장 역시 태양에서 날라온 입자들을 끌어당기는 역할을 할 수 있다. 따라서 태양에서 날아온 강력한 에너지 입자들이 여기에 끌려와 화성 대기와 충돌함으로써 오로라가 발생할 수 있다. 이번 발견에서 주목할 점은 이 오로라가 2014년에 관측된 것과는 달리 맨눈으로도 볼 수 있다는 것이다. 여기에 더 흥미로운 것은 화성 오로라의 색상이다. 오로라의 색상은 태양에서 날아오는 입자와 반응하는 기체의 성분에 따라서 차이가 난다. 지구의 경우 산소로 인해 녹색이나 혹은 붉은색으로 보이기도 하고 질소 때문에 푸른색에서 자주색으로 보이는 등 다양한 색상으로 보일 수 있지만, 화성 대기는 대부분이 이산화탄소로 구성 성분이 단순하다. 이를 연구한 과학자들에 의하면 화성 오로라는 눈으로 봤을 때 주로 파란색으로 보인다고 한다. 즉 화성의 밤하늘엔 파란색 오로라(Blue Aurorae)가 빛나는 것이다. 다만 여기에 일부 녹색과 붉은 색상도 같이 있을 수 있다고 한다. 인류가 언제 화성에 발을 내딛게 될지는 아직 알 수 없지만, NASA는 2030년대를 목표로 연구를 진행 중이다. 만약 인류가 화성의 밤하늘을 보게 된다면 푸른 오로라를 보게 될지도 모른다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com　

화성과 목성 사이 소행성 벨트에 있는 왜소행성 세레스에서 발견된 ‘하얀 점’의 정체는 아직 과학자들도 알 수 없는 것 같다. 미국항공우주국(NASA)은 20일(이하 현지시간) 무인 탐사선 ‘던’(DAWN)이 지난 16일 촬영한 세레스의 최신 사진을 공개하면서 미스터리한 하얀 점의 정체에 대해 일반인들에게 의견을 묻고 있다. 현재 던의 공식 사이트에는 ‘세레스에 있는 하얀 점은 무엇인가?’라는 질문 코너가 만들어져 있는데 투표를 통해 의견을 받고 있다. 보기로는 ▲화산이나 ▲간헐천 ▲바위 ▲얼음 ▲소금 퇴적물 ▲기타 등이 나열돼 있다. 이런 보기를 보아하니 과학자들도 이 하얀 점의 정체를 아직 알 수 없나 보다. ■ 올해 2월 첫 확인 세레스에 있는 하얀 점은 올해 2월 이 왜소행성으로 향하고 있는 던호가 보내온 사진을 통해 처음 확인됐다. 이후 여러 과학자 사이에서 그 정체를 두고 다양한 논의가 이어져 왔지만, 아직 밝혀지지 않고 있다. ■ “얼음 가능성 높아” 이 점은 처음에 약 4만 6000km 거리에서 찍혔지만, 이번에는 약 7200km 거리에서 포착한 것이다. 던호 책임자인 크리스토퍼 러셀 박사에 따르면, 과학자들은 이 점이 빛을 반사하기 쉬운 소재로 얼음으로 추측하고 있다. 하지만 이는 어디까지나 추정일 뿐이다. 앞으로 던호가 더 자세한 사진을 보내올 때까지는 그 누구도 추측할 수밖에 없다는 것이다. 이는 아직 모든 가능성이 열려있다는 것. 음모론 추종자들이 좋아하는 외계인의 흔적일 가능성도 제로는 아니다. 사진=던 임무 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

우리 태양계와 비슷하게 닮은 행성계(行星系)가 발견됐다. 특히 이 행성계는 아직 '아기 나이'에 불과해 연구가치가 높은 것으로 평가받고 있다. 최근 영국 케임브리지 대학 등 국제공동연구팀은 칠레에 있는 제미니남부천문대에서 포착한 우리 태양 질량보다 약간 큰 별 'HD 115600'을 발견했다고 발표했다. 켄타우루스자리에 위치한 이 별은 나이가 불과 1500만 년 정도에 불과하다. 우리의 태양 나이가 47억 년인 것과 비교하면 아직 걸음마도 못 뗀 수준. 이처럼 어린 별이 연구 가치가 높은 것은 우리 태양계가 어떻게 형성됐는지 그 과거를 들여다 볼 수 있기 때문이다. 이번에 망원경에 포착된 별 HD 115600 주위에는 디스크 형태의 우주 먼지가 형성돼 있는 것이 확인됐다. 길고 긴 시간이 지나면 이 속에서 지구같은 암석형 행성이나 목성같은 가스형 행성이 생성돼 장차 태양계 같은 행성계가 될 수도 있다. 연구에 참여한 하와이 스바루천문대 테인 커리 박사는 "디스크 자체가 약 55억~82억 km에 걸쳐 뻗어있다" 면서 "우리 태양계의 카이퍼 벨트 모습과 유사하다"고 설명했다. 카이퍼 벨트(Kuiper Belt)는 해왕성 바깥 쪽에서 태양 주위를 도는 소행성, 운석 등 천체들의 집합을 말한다. 전문가들은 카이퍼 벨트의 천체들이 태양계 탄생 초기 행성이 만들어지고 남은 '찌꺼기'로 추측하고 있다. 논문의 공동저자 케임브리지 천문학 연구소 니쿠 마두수단 박사는 "별을 중심으로 행성이 태어나는 초기 모습을 직접적으로 보여주는 이미지" 라면서 "우주 먼지 속에 둘러싸인 이 곳 안에 아직 관측되지 않은 거대 행성이 있을 수도 있다"고 설명했다. 이어 "이번 발견은 우주에 태양계 같은 행성계가 그리 희귀하지 않다는 것을 의미하기도 한다"고 덧붙였다. 　 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

우리 태양계와 비슷하게 닮은 행성계(行星系)가 발견됐다. 특히 이 행성계는 아직 '아기 나이'에 불과해 연구가치가 높은 것으로 평가받고 있다. 최근 영국 케임브리지 대학 등 국제공동연구팀은 칠레에 있는 제미니남부천문대에서 포착한 우리 태양 질량보다 약간 큰 별 'HD 115600'을 발견했다고 발표했다. 켄타우루스자리에 위치한 이 별은 나이가 불과 1500만 년 정도에 불과하다. 우리의 태양 나이가 47억 년인 것과 비교하면 아직 걸음마도 못 뗀 수준. 이처럼 어린 별이 연구 가치가 높은 것은 우리 태양계가 어떻게 형성됐는지 그 과거를 들여다 볼 수 있기 때문이다. 이번에 망원경에 포착된 별 HD 115600 주위에는 디스크 형태의 우주 먼지가 형성돼 있는 것이 확인됐다. 길고 긴 시간이 지나면 이 속에서 지구같은 암석형 행성이나 목성같은 가스형 행성이 생성돼 장차 태양계 같은 행성계가 될 수도 있다. 연구에 참여한 하와이 스바루천문대 테인 커리 박사는 "디스크 자체가 약 55억~82억 km에 걸쳐 뻗어있다" 면서 "우리 태양계의 카이퍼 벨트 모습과 유사하다"고 설명했다. 카이퍼 벨트(Kuiper Belt)는 해왕성 바깥 쪽에서 태양 주위를 도는 소행성, 운석 등 천체들의 집합을 말한다. 전문가들은 카이퍼 벨트의 천체들이 태양계 탄생 초기 행성이 만들어지고 남은 '찌꺼기'로 추측하고 있다. 논문의 공동저자 케임브리지 천문학 연구소 니쿠 마두수단 박사는 "별을 중심으로 행성이 태어나는 초기 모습을 직접적으로 보여주는 이미지" 라면서 "우주 먼지 속에 둘러싸인 이 곳 안에 아직 관측되지 않은 거대 행성이 있을 수도 있다"고 설명했다. 이어 "이번 발견은 우주에 태양계 같은 행성계가 그리 희귀하지 않다는 것을 의미하기도 한다"고 덧붙였다. 　 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

화성과 목성 사이 소행성 벨트에 위치한 세레스(Ceres)에서 발견된 ‘하얀 점’(white spot)의 가장 디테일한 사진이 공개됐다. 지난 20일(이하 현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 무인 우주탐사선 던(Dawn)이 촬영한 생생한 세레스의 '하얀 점' 모습을 사진으로 공개했다. 지난 16일 촬영된 이 사진은 세레스와 불과 7,200km 거리에서 촬영된 것으로 약 90km 넓이의 크레이터에서 밝게 빛나는 하얀 점들이 도드라져 보인다. 역시나 학자들의 호기심을 자아내는 것은 미스터리한 하얀 점의 정체다. 현재까지 가장 유력한 주장은 '소금 지대' 혹은 '얼음 화산' 일 가능성이다. 곧 소금물이 증발하고 남은 잔여물이 태양빛에 반사됐거나 액체 성분의 물질이 화산처럼 분출한다는 것. 던 미션 수석 연구원이자 UCLA 천문학 박사 크리스토퍼 러셀은 "세레스 표면에 무엇인가 태양빛을 잘 반사하는 물질이 있는 것 같다" 면서 "아마도 얼음일 가능성이 높다"고 주장했다. 그러나 이에대한 이견도 많다. NASA 제트추진연구소 수석 엔지니어 마크 레이먼 박사는 “많은 사람들이 ‘얼음이 반사한 빛’이라고 생각하는데 소금지대일 가능성이 높다” 면서 “표면에 있던 소금물이 증발하고 남은 잔여물로 추정된다”고 밝혔다. 현재로서는 각종 추측만 난무하고 있지만 그 비밀이 풀릴 날도 멀지 않아 보인다. 탐사선 던이 점점 세레스에 접근해 초고화질 사진을 전송하고 있기 때문으로 오는 12월이면 저궤도인 375km 상공까지 접근할 예정이다. 한편 지름이 950km에 달해 한때 태양계 10번째 행성 타이틀에 도전했던 세레스는 행성에 오르기는 커녕 오히려 명왕성을 친구삼아 ‘왜소행성’(dwarf planet·행성과 소행성의 중간 단계)이 됐다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

"오늘 케플러 행성 날씨는 오전에 구름이 좀 끼다가 오후에는 맑겠습니다" 어쩌면 멀고 먼 미래에는 지구 밖 다른 행성의 날씨 예보가 나올지도 모르겠다. 최근 캐나다 토론토 대학 연구팀이 지구에서 최소 수백 광년 떨어진 6개의 외계 행성 날씨를 예측하는데 처음으로 성공했다는 연구 결과를 발표했다. 다소 공상 과학적인 내용을 담은 이번 연구의 대상이 된 행성은 우리 태양계의 '큰형님'인 목성만한 케플러-7b, 케플러-8b, 케플러-12b, 케플러-41b, 케플러-76b, HAT-P-7b 등이다. 이들 행성들은 지구에서 최소 580광년~2000광년 정도 떨어져 있어 사실 지금 날씨가 아닌 멀고 먼 과거의 날씨다.　 연구에 따르면 이들 행성들은 모항성과 매우 가까운 궤도를 공전하기 때문에 표면 온도가 무려 1600°C에 달한다. 또한 반시계 방향으로 공전하기 때문에 대기의 흐름 역시 동쪽으로 이동한다. 이같은 패턴 때문에 항성과 멀어지는 밤이 되면 구름이 형성돼 아침에는 구름이 좀 껴있다가 오후에 되면 '화끈하게' 맑은 날씨가 된다. 물론 1600°C가 넘는 뜨거운 온도 때문에 생명체가 살 가능성은 없다. 연구팀이 지구의 날씨도 예측하기 힘든데 한가하게(?) 멀고 먼 외계 행성 날씨에 관심을 두는 이유는 있다. 토론토 대학 박사과정생 리사 에스테베스는 "사실 이들 행성의 날씨가 궁금한 것이 아닌 대기의 변화를 알기 위한 것" 이라면서 "미 항공우주국(NASA)의 케플러 우주망원경이 촬영한 이미지를 분석해 연구가 이루어졌다"고 밝혔다. 이어 "이번 연구는 차후 외계 생명체가 존재할 만한 조건을 가진 지구형 행성을 찾는데 도움을 줄 것" 이라고 덧붙였다. 이번 연구결과는 ‘천체물리학 저널'(Astrophysical Journal) 최신호에 발표됐다.　 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

토성의 위성 가운데는 ‘눈’을 가진 것이 있다. 물론 실제 눈이 아니라 거대한 크레이터 때문에 눈처럼 보이는 위성 '미마스'(mimas)의 이야기다. 미국항공우주국(NASA)은 2005년 카시니 탐사선이 210만km 거리에서 찍은 미마스의 사진을 공개했다. 이 사진에서 미마스는 토성의 고리 뒤에 있다. 그리고 마치 토성을 감시하듯이 바라보고 있다. (사진 참조) 토성은 목성처럼 많은 위성을 가지고 있지만, 거대한 위성 4개를 거느린 목성과 달리 가장 큰 위성 타이탄 이외에는 대형 위성이 없다. 타이탄은 지구보다 두꺼운 대기를 지닌 특이한 위성임과 동시에 토성의 모든 위성의 질량을 합쳤을 때 96%를 가지고 있는 대형 위성이다. 따라서 토성의 위성은 타이탄과 나머지 기타라고 불러도 좋을 정도지만, 작은 위성 가운데도 매우 독특한 특징을 지녀서 과학자들의 관심을 끄는 위성이 있다. 미마스 역시 그 가운데 하나다. 미마스는 지름이 397km에 달하는데 놀랍게도 130km 폭의 거대 크레이터인 허셜 크레이터(이 위성이 천문학자 윌리엄 허셜에 의해 발견되어 이 명칭이 붙었다)를 지니고 있다. 과학자들은 크레이터가 가능한 지름이 천체 지름의 1/3을 넘지 못할 것으로 생각하고 있다. 허셜 크레이터는 거의 한계에 도달한 크기의 크레이터인 셈이다. 만약 지구에 이런 크레이터가 있다면 크레이터 안에 캐나다가 들어갈 수 있으며 크레이터 가장자리의 높이는 200km에 달하는 수준일 것이다. 실제로 미마스는 이 크레이터를 만든 충격으로 거의 파괴될 뻔한 흔적을 가지고 있다. 허셜 크레이터의 반대쪽까지 퍼져있는 카스마타(chasmata)라는 균열이 그 증거다. 하지만 미마스는 이 엄청난 충격에서 간신히 살아남았다. 그리고 이 크레이터 덕분에 매우 독특한 외형을 가지게 되었다. 이 크레이터가 발견된 1980년 당시는 스타워즈 시리즈가 극장에서 상영되던 시절이었다. 그래서 이 위성에는 데스스타(Death Star)라는 별명이 붙기도 했다. 하지만 실제로 데스스타보다 안구 모양으로 생겼다는 표현이 더 적절하다. 이 거대 크레이터 이외에도 미마스에는 또 다른 미스터리가 있다. 그것은 태양계에서 구형으로 생긴 가장 작은 천체라는 사실이다. 대략 지름 500km가 넘는 천체는 자체적인 중력으로 인해 공 모양이 되는 것으로 생각된다. 하지만 미마스는 이보다 작다. 오히려 미마스보다 큰 베스타 같은 소행성은 감자 모양인데, 왜 미마스는 구형이 될 수 있었는지는 아직 수수께끼로 남아있다. 작지만 정말 비밀이 많은 위성인 셈이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

미국항공우주국(이하 NASA)가 유로파 탐사를 위한 ‘로봇 오징어’ 연구에 돌입할 예정이라고 발표했다. 영국 일간지 데일리메일의 8일자 보도에 따르면 NASA는 목성의 4대 위성 중 하나인 유로파와 같은 행성의 심해를 탐사하기 위해 오징어를 닮은 형태의 탐사선(로버)를 개발했다. 오징어처럼 생긴 이 로버의 윗면에는 짧은 길이의 안테나가 장착돼 있으며, 해당 지역에서 발생되는 자기장을 빨아들여 에너지원으로 사용한다. 이는 NASA의 첨단혁신연구프로그램(NASA Innovative Advanced Concepts Program, 이하 NIAC)의 일환으로 제작됐으며, ‘로봇 오징어’는 ‘과학적 허구’를 ‘과학적 사실’로 입증하는데 도움을 줄 것으로 기대를 모으고 있다. NASA의 ‘Space Technnology power system’ 의 과학자인 스티브 줘크지크 박사는 “이 탐사로봇은 유연성이 강조된 ‘소프트 로봇’의 일종이며, 유로파 등 가스로 이뤄진 거대한 행성을 탐사할 수 있을 것으로 보인다”고 설명했다. ‘로봇 오징어’ 아이디어가 제출된 NIAC는 지난 해 시작된 프로그램으로, 연구주제에 선정될 경우 9개월 동안의 1단계 연구프로젝트 기간 종안 약 10만 달러의 후원금을 지원받는다. 과학자나 엔지니어, 시민 발명가 등이 제안할 수 있으며, 이 제안서 안에는 목성의 위성인 타이탄에 있는 거대 메탄 호수를 탐사할 수 있는 잠수함, 소행성이나 행성 파편을 안전하게 포획할 수 있는 기술 등이 포함돼 있다. 1단계 연구가 순조롭게 진행된 연구 주제들에 한해 2단계 연구 허가를 받을 수 있으며, 이 경우 2년 동안 최대 50만 달러의 연구기금을 추가로 받을 수 있다. NIAC 프로그램 운영진인 제이슨 더레스는 과학전문매체와 한 인터뷰에서 “2015년 1단계 연구주제 후보들 중 단 15개의 주제만이 연구 허가를 받았다”면서 “NASA는 각국의 과학자, 엔지니어, 시민 발명가 등으로부터 받은 제안서를 검토하고 지속적으로 이를 발전시킬 예정”이라고 밝혔다. 이밖에도 NIAC 프로그램 연구주제로 선정된 제안서에는 표면이나 상공이 휘발성 물질로 덮인 행성을 전문으로 탐사하는 장비 등도 포함돼 있다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

-천문학자들의 줄자 '우주 거리 사다리’(2) 삼각법으로 알아낸 태양계의 크기 달까지의 거리를 자로 재듯이 정확하게 측정한 히파르코스의 후예는 무려 1,800년 뒤에야 나타났다. 이탈리아 출신의 천문학자 조반니 카시니가 그 주인공으로, 그가 발견한 토성의 카시니 간극으로 우리에게도 낯익은 사람이다. 1625년 니스에서 태어난 카시니는 일찍이 천재성을 유감없이 발휘하여 겨우 25살 나이에 볼로냐 대학의 천문학 교수가 되었다. 그는 특히 행성 관측에 남다른 열정을 쏟아, 1665년 목성의 대적반 변화를 관찰, 목성의 자전주기가 9시간 56분임을 밝혔고, 이듬해에는 비슷한 방법으로 화성의 자전주기가 24시간 40분임을 확인했다. 카시니가 태양까지의 거리를 재겠다는 야심찬 계획에 도전한 것은 그가 프랑스 루이 14세의 초청을 받아 파리 천문대장에 취임, 거금을 마음껏 사용할 수 있게 된 최초의 천문학자가 되었을 때였다. 당시 태양과 각 행성들 간의 거리는 케플러의 제3법칙, 행성과 태양 사이의 거리의 세제곱은 그 공전주기의 제곱에 비례한다는 공식에 의해 상대적인 거리는 알려져 있었지만, 실제 거리가 알려진 게 없어 태양까지의 절대 거리를 산정하는 데는 쓸모가 없었다. 카시니는 먼저 화성까지의 거리를 알아내고자 했다. 방법은 역시 시차(視差)를 이용한 삼각법이었다. 시차를 알고 두 지점 사이의 거리, 곧 기선의 길이를 알면 그것을 밑변으로 하여 삼각법을 적용해서 목표물까지의 거리를 구할 수가 있다. 이 기법은 이미 1,900년 전 히파르코스가 38만km 떨어진 달까지의 거리를 측정하는 데 써먹은 방법이었다. 그러나 좀더 멀리 떨어져 있는 천체와의 거리를 정확하게 재기 위해서는 좀더 긴 기선이 필요하다. 　카시니는 먼저 제1단계로 시차를 이용해 화성까지의 거리를 구하기로 했다. 마침 화성이 지구에 접근하고 있었다. 이는 곧 큰 시차를 얻을 수 있는 기회임을 뜻한다. 1671년, 카시니는 조수 장 리셰르를 남아메리카의 프랑스 령 기아나의 카옌으로 보냈다(기아나는 ‘빠삐용’에 나오는 유명한 유형지 악마의 섬이 있는 곳이다). 파리와 카옌 간의 거리 9,700km를 기선으로 사용하기 위해서였다. 리셰르는 화성 근처에 있는 몇 개의 밝은 별들을 배경으로 해서 화성의 위치를 정밀 관측했고, 동시에 파리에서는 카시니가 그와 비슷한 측정을 해서 화성의 시차를 구했다. 계산 결과는 놀랄 만한 것이었다. 화성까지의 거리는 6400만km라는 답이 나왔다. 이 수치를 ‘행성의 공전주기의 제곱은 행성과 태양 사이 평균 거리의 세제곱에 비례한다’는 케플러의 제3법칙에 대입하니 지구에서 태양까지의 거리는 1억 4000만km로 나왔다. 이것은 실제값인 1억 5000만km에 비하면 오차 범위 7% 안에 드는 훌륭한 근사치였다. 오차는 화성의 궤도가 지구와는 달리 길죽한 타원인 데서 생겨난 것이었다. 어쨌거나 이는 태양과 행성, 그리고 행성 간의 거리를 최초로 밝힌 의미 있는 결과로, 인류에게 최초로 태양계의 규모를 알려주었다는 점에서 특기할 만한 일이었다. 당시 태양계는 토성까지로, 지구-태양 간 거리의 약 10배였다. 이로써 인류는 태양계의 크기를 최초로 알게 되었다. ‘광속’도 천문이 알려준 것이다 태양-지구간 거리는 천문학에서 ‘천문단위’(Astronomical Unit 또는 AU)라 하며, 태양계를 재는 잣대로 쓰인다. 천문단위는 단지 길이의 단위일 뿐만 아니라 천문학에서 중요한 상수이다. 태양계 내의 행성이나 혜성 등의 천체 사이의 거리는 천문단위를 이용함으로써, 취급하기 쉬운 크기의 값으로 나타낼 수 있다. 예를 들어, 화성이 지구에 가장 가까이 접근할 ​​때, 화성과 지구 사이의 거리는 0.37AU 정도이고, 태양에서 토성까지는 약 9.5AU, 가장 먼 행성 해왕성까지는 약 30AU가 된다. 30AU부터 100AU까지에는 명왕성을 비롯한 태양계 외부 천체가 분포하고 있다. 태양계의 경계이며 혜성의 고향이라고 여겨지는 ‘오르트 구름’은 수만 천문단위에 걸쳐져 있으며, 천문단위가 사용되는 한계이다. 빛이 8분 20초를 달리는 거리인 1AU, 곧 1억 5000만km는 시속 100km의 차로 밤낮 없이 달려도 170년이 걸리는 엄청난 거리지만, 우주를 재기에는 턱없이 작은 단위다. 그래서 별이나 은하까지 거리를 재는 데는 광년(Light Year 또는 LY)을 쓴다. 빛이 1년간 달리는 거리로, 약 10조km쯤 된다. 그런데 카시니 시대에 이르도록 빛이 입자인지 파동인지, 또는 속도가 있는 건지 무한대인지 알려지지 않고 있었다. 인류에게 빛이 속도가 있다는 사실을 알려준 것도 역시 ‘천문’이었다. 카시니는 갈릴레이가 발견한 목성의 4개 위성에 대한 운행표를 계산했는데, 이것은 해상에서의 경도(經度) 결정에 중요한 자료가 되었다. 이의 보정을 위해 카시니는 제자인 덴마크 출신 올레 뢰머에게 목성의 위성을 관측하는 임무를 맡겼다. 그는 1675년부터 목성에 의한 위성의 식(蝕)을 관측하여, 식에 걸리는 시간이 지구가 목성과 가까워질 때는 이론치에 비해 짧고, 멀어질 때는 길어진다는 사실을 알게 되었다. 목성의 제1위성 이오의 식을 관측하던 중 이오가 목성에 가려졌다가 예상보다 22분이나 늦게 나타났던 것이다. 그 순간, 그의 이름을 불멸의 존재로 만든 한 생각이 번개같이 스쳐지나갔다. “이것은 빛의 속도 때문이다!” 이오가 불규칙한 속도로 운동한다고 볼 수는 없었다. 그것은 분명 지구에서 목성이 더 멀리 떨어져 있을 때, 그 거리만큼 빛이 달려와야 하기 때문에 생긴 시간차였다. 뢰머는 빛이 지구 궤도의 지름을 통과하는 데 22분이 걸린다는 결론을 내렸으며, 지구 궤도 반지름은 이미 카시니에 의해 1억 4천만km로 밝혀져 있는만큼 빛의 속도 계산은 어려울 게 없었다. 그가 계산해낸 빛의 속도는 초속 21만 4,300km였다. 오늘날 측정치인 29만 9,800km에 비해 28%의 오차를 보이지만, 당시로 보면 놀라운 정확도였다. 무엇보다 빛의 속도가 무한하다는 기존의 주장에 반해 유한하다는 사실을 최초로 증명한 것이 커다란 과학적 성과였다. 이는 물리학에서 획기적인 기반을 이룩한 쾌거였다. 1676년 광속 이론을 논문으로 발표한 뢰머는 하루아침에 광속도 발견으로 과학계의 스타로 떠올랐다. 제자가 잘되는 꼴을 못 보는 카시니는 가만 있지 않았다. 그는 이오가 늦게 나타나는 것은 그 자체의 궤도가 불규칙하기 때문이라고 주장하며 제자를 깎아내렸다. 목성 위성을 수도 없이 보아왔던 카시니는 자신은 왜 그런 생각을 못했는지 한탄했을지도 모른다. 그러나 진실은 감추어지지 않는 법이다. 빛의 입자설을 내세웠던 뉴턴과, 그에 맞서 파동설을 내세웠던 하위헌스가 모두 뢰머를 지지하고 나서자 카시니의 주장은 자연 무시되고 말았다. 우주에서 광속보다 빠른 것은 없다. 그러나 이 광속으로도 우주의 크기를 재기에 버거울 만큼 우주는 광대하다. 3000억 개의 별들이 버글거리고 있는 우리은하지만, 별들과의 평균 거리는 약 4광년이다. 그러니 다른 은하와 충돌하더라도 별들끼리 부딪힐 확률은 아주 낮다. 동해 바다에서 미더덕 두 개가 우연히 부딪힐 확률과 비슷하다. 그래서 어떤 천문학자는 별들 사이의 아득한 거리에는 신의 배려가 깃들어 있다고 표현했다. 태양에서 가장 가까운 별은 센타우리 프록시마란 별인데, 거리는 4.2광년이다. 빛이 거기까지 갔다오는 데 8년이 걸린다는 뜻이다. 바로 이웃에 다녀오는 데 8년이 걸린다면 광속도 우주에 비하면 달팽이 걸음과 다를 게 없다. 한편, 카시니는 행성관측에 매진해, 토성 근처에서 4위성을 발견하고, 토성 고리에서 이른바 카시니 간극을 발견하는 등, 천문학사에 뚜렷한 발자국을 남기고 1712년 생을 마감했다. 향년 87세. 그의 이름은 1997년에 발사된 토성 탐사선 ‘카시니-하위헌스 호’와 화성의 지명에 남아 있다. 그가 죽은 지 13년 뒤인 1725년, 영국의 천문학자 브래들리가 광행차(光行差)를 발견하여 빛의 속도가 유한함을 결정적으로 증명함으로써 뢰머의 광속 이론은 완전히 입증되었다. 지하의 카시니도 그제야 제자의 업적을 인정해줬을까? ​중학교 중퇴자가 최초로 별까지 거리를 쟀다 별까지의 거리를 재려면 시차를 알아야 한다. 그러면 지구 궤도 반지름을 기선으로 삼아 별까지의 거리를 계산해낼 수 있다. 이 궤도 반지름을 기선으로 삼는 별의 시차를 연주시차라 한다. 다시 말하면, 어떤 천체를 태양과 지구에서 봤을 때 생기는 각도의 차이를 연주시차라는 말이다. ​‘연주(年周)’라는 호칭이 붙는 것은 공전에 의해 생기는 시차이기 때문이다. 실제로 연주시차를 구할 때, 관측자가 태양으로 가서 천체를 관측할 수 없기 때문에, 지구가 공전궤도의 양끝에 도달했을 때 관측한 값을 1/2로 나누어 구한다. 이것만 알면 삼각법으로 바로 목표 천체까지의 거리를 계산할 수 있다. 1543년, 코페르니쿠스가 지동설을 발표한 이래, 천문학자들의 꿈은 연주시차를 발견하는 것이었다. 지구가 공전하는 한 연주시차는 없을 수 없는 것이다. 그것이 지구 공전에 대한 가장 확실하고도 직접적인 증거이기 때문이다. 그러나 그후 3세기가 지나도록 수많은 사람들이 도전했지만 연주시차는 난공불락이었다. 불세출의 관측 천문가 허셜도 평생을 바쳐 추구했지만 끝내 이루지 못한 것이 연주시차의 발견이었다. 그도 그럴 것이, 가장 가까운 별들의 평균 거리가 10광년으로 칠 때, 약 100조km가 되는데, 기선이 되는 지구 궤도의 반지름이라 해봐야 겨우 1.5억km이다. 무려 1,000,000 대 3이다. 어떻게 그 각도를 잴 수 있겠는가. 그야말로 극한의 정밀도를 요구는 대상이다. 코페르니쿠스가 지동설을 발표한 지 거의 300년 만에야 이 연주시차를 발견한 천재가 나타났다. 놀랍게도 중학교를 중퇴하고 천문학을 독학한 프리드리히 베셀이 바로 그 주인공이다. 이 천재는 삶의 내력도 재미있을 뿐 아니라, 인간적으로도 매력적인 점이 많은 사람이었다. 베셀의 최대 업적이 된 연주시차 탐색은 그가 쾨니히스베르크 천문대 대장으로 있을 때인 1837년부터 시작되었다. 별들의 연주시차는 지극히 작으리라고 예상됐던만큼 되도록 가까운 별로 보이는 것들을 대상으로 선택해야 했다. 고유 운동이 큰 별일수록 가까운 별임이 분명하므로 베셀은 가장 큰 고유운동을 보이는 백조자리 61을 목표로 삼았다. 이 별은 5.6등으로 어두운 편이라 아무도 주목하지 않았던 것을 베셀이 굳이 선택한 것이다. 베셀은 1837년 8월에 백조자리 61의 위치를 근접한 두 개의 다른 별과 비교했으며, 6달 뒤 지구가 그 별로부터 가장 먼 궤도상에 왔을 때 두 번째 측정을 했다. 그 결과 배후의 두 별과의 관계에서 이 별의 위치 변화를 분명 읽을 수 있었다. 데이터를 통해 나타난 백조자리 61번별의 연주시차는 약 0.314초각이었다. 이 각도는 빛의 거리로 환산하면 약 10.28광년에 해당한다. 실제의 10.9광년보다 약간 작게 잡혔지만, 당시로서는 탁월한 정확도였다. 이 별은 그후 ‘베셀의 별’이라는 별명을 얻게 되었다. 지구 궤도 지름 3억km를 1m로 치면, 백조자리 61은 무려 30km가 넘는 거리에 있다는 말이다. 그러니 그 연주시차를 어떻게 잡아내겠는가. 그 솜털 같은 시차를 낚아챈 베셀의 능력이 놀라울 따름이다. 이 10광년의 거리는 사람들을 경악케 했다. 그러나 그 거리 또한 알고 보면 솜털 길이에 지나지 않다는 사실을 머지않아 우리는 알게 된다. 천왕성을 발견한 윌리엄 허셜의 아들이자 런던 왕립천문학회 회장인 존 허셜 경은 베셀의 업적을 이렇게 평했다. “이것이야말로 실제로 천문학이 성취할 수 있는 가장 위대하고 영광스러운 성공이다. 우리가 살고 있는 우주는 그토록 넓으며, 우리는 그 넓이를 잴 수 있는 수단을 발견한 것이다.” ​베셀의 연주시차 측정은 우주의 광막한 규모와 지구의 공전 사실을 확고히 증명한 천문학적 사건으로 커다란 의미를 갖는다. 별들의 거리에 대한 측정은 천체와 우주를 물리적으로 탐구해나가는 데 필수적인 요소라는 점에서 독학자 베셀은 천문학의 새로운 길을 열었던 것이다. 　이광식 통신원 joand999@naver.com　　　

우리의 태양같은 별 주위를 지척에서 도는 목성만한 크기의 특이한 행성이 발견됐다. 최근 호주 국립대학, 독일 막스 플랑크 연구소 등 국제공동 연구팀은 지구에서 500광년 떨어진 곳에 위치한 행성 'HATS-6b'를 발견했다고 발표했다. 태양계의 '큰형님' 목성만한 크기의 이 행성은 HATS-6이라 불리는 작은 별 주위를 돈다. 특이한 점은 크기는 목성 만하지만 질량은 3분 1도 안돼 '부어있는' 행성이라는 수식어가 붙을 정도. 특히 이번 발견이 학술적 가치가 있는 것은 기존 천문학의 상식과 배치되기 때문이다. HATS-6은 우리 태양의 12분 1 수준의 에너지를 방출하는 차가운 별이다. 그러나 목상만한 거대한 덩치를 가진 HATS-6b는 3.3일 만에 그 주위를 공전할 만큼 코 앞에 붙어있다. 우리 태양계로 치면 수성보다 훨씬 가까운 거리에 목성이 있는 셈. 일반적으로 태양(별)은 오랜시간 우주의 수많은 가스와 먼지가 뭉친 후 핵융합을 거쳐 탄생한다. 그리고 여기서 남은 가스와 같은 ‘재료’로 형성되는 것이 바로 행성으로 태양계 역시 이같은 과정을 거쳐 현재의 지구가 탄생한 것으로 추측되고 있다. 이 때문에 목성 만한 HATS-6b가 작은 별의 코 앞에 있다는 것이 상식적으로 납득이 가지 않는 것. 호주 국립대학 조지 주 교수는 "아마도 HATS-6b는 다른 곳에서 형성돼 이곳으로 이주해온 것 같다" 면서 "지금까지 관측해 온 행성과는 많이 다른 특이한 조건" 이라고 설명했다. 이어 "HATS-6의 온도가 너무 낮아 HATS-6b에 미치는 영향이 미미해 행성의 대기 또한 특별할 것으로 생각된다"고 덧붙였다. 　 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

태양계의 운수납자(雲水衲子)…지구는 '별'이 아니다? ​ 지구와 금성을 흔히 초록별이니 샛별이니 하는데, 과연 행성도 별일까? ​ 관례적으로 ​그렇게 말하지만, 엄격히 말하자면 행성은 별이 아니다. 보통 태양처럼 천체 내부의 에너지 복사로 스스로 빛을 내는 천체, 곧 항성을 별이라고 한다. 따라서 항성의 빛을 반사시켜 빛을 내는 행성이나 위성, 혜성 등은 별이라고 할 수 없다. 태양계에서 빛을 내는 천체는 태양이 유일하다.​ 예로부터 인류와 가장 가까운 천체는 해와 달을 비롯, 수성, 금성, 화성, 목성, 토성이었다. 옛사람들은 밤하늘이 통째로 바뀌더라도 별들 사이의 상대적인 거리는 변하지 않는다는 사실을 알았다. 그래서 별은 영원을 상징하는 존재로 인류에게 각인되었다. 하지만 위의 다섯 개 행성은 일정한 자리를 지키지 못하고 별들 사이를 유랑하는 것을 보고, 떠돌이란 뜻의 그리스 어인 플라나타이(planetai), 곧 떠돌이별이라고 불렀다. ​ 플라톤 시대 이후부터 서구인들은 이들 행성은 지구에서 가까운 쪽부터 달, 수성, 금성, 태양, 화성, 목성, 토성이 차례로 늘어서 있다고 생각했다. 물론 동양에서도 이 다섯 행성은 쉽게 관측되었으므로 오래 전부터 잘 알려져 있었다. 드넓은 밤하늘에서 수많은 별들 사이를 움직여 다니는 다섯 별을 본 고대 동양인은 이 별들에게 음양오행설에 따라 '화(불), 수(물), 목(나무), 금(쇠), 토(흙)'이라는 특성을 각각 부여했고, 결국 이들은 별을 뜻하는 한자 별 성(星)자가 뒤에 붙여져 화성, 수성, 목성, 금성, 토성이라는 이름을 얻게 된 것이다. 단, 지구만은 예외인데, 그 이유는 고대 사람들이 지구가 행성이라는 사실을 몰랐기 때문이다. 망원경이 발명된 이후에 발견된 천왕성, 해왕성, 명왕성은 일본을 거쳐 우리나라로 들어왔다. 서양에 대해 가장 먼저 문호를 개방한 일본은 서양 천문학을 받아들이면서 이 세 행성의 이름을 자국어로 옮길 때, 우라누스가 하늘의 신이므로 천왕(天王), 포세이돈이 바다의 신이므로 해왕(海王), 플루토가 명계(冥界)의 신이므로 명왕(冥王)이라는 한자 이름을 만들어 붙였고, 한국에서는 이를 그대로 받아들여 오늘날까지 사용하게 된 것이다. -요일 이름에는 '천동설'이 숨어 있다 우리가 쓰는 요일 이름이 해와 달을 포함하여 다섯 행성들의 이름으로 지어진 것은 천동설의 후유증이라 할 수 있다. 요일 이름이 지어질 당시에는 천동설이 대세를 이루어 태양과 달도 지구 둘레를 도는 행성이라고 믿었기 때문이다. 오늘날 우리가 애용하는 일, 월, 화, 수,목, 금, 토는 그렇게 해서 만들어진 것이다. 지구가 행성으로 낙착된 것은 17세기 초 망원경이 발명되면서, 수천 년 동안 인류의 머리를 옥죄어온 천동설의 굴레가 벗겨지고 지동설이 확립된 이후의 일이다. 태양계의 개념이 인류에게 자리잡은 것도 이때부터였다. 그러니까 태양계라는 말의 역사가 겨우 400년밖에 되지 않았다는 얘기다. 토성까지 울타리 쳐진 이 아담한 태양계가 우주의 전부인 줄 알고 인류가 나름 평온하게 살았던 시간은 200년이 채 안된다. 인류의 이 평온한 꿈을 일거에 깨뜨린 사람은 탈영병 출신의 한 음악가였다. 유럽에서 터진 7년전쟁에 종군하다가 영국으로 도망친 독일 출신의 윌리엄 허셜이 오르간 연주로 밥벌이하는 틈틈이 자작 망원경으로 밤하늘을 열심히 쳐다보다가 그만 횡재를 하게 됐는데, 그게 바로 1781년의 천왕성 발견이다. 그 행성은 토성 궤도의 거의 2배나 되는 아득한 변두리를 천천히 돌고 있었다. 그전까지 사람들은 토성 바깥으로 행성이 더 있으리라고는 상상조차 하지 못했다. 어쨌든 한 천체의 발견으로 신분이 혁명적으로 바뀐 예는 허셜 외에는 없을 것이다. 한 무명 아마추어 천문가에 지나지 않던 허셜은 천왕성 발견 하나로 문자 그대로 팔자를 고쳤다. 하루아침에 유명인사가 되었을 뿐 아니라, 왕립협회 회원으로 가입하고, 영국왕 조지 3세의 부름으로 궁정에서 왕을 알현하고는 연봉 200파운드의 왕실 천문관에 임명되었던 것이다. 이로써 허셜은 음악가라는 직업을 벗어던지고 명실공히 프로 천문학자로서의 길에 들어서게 되었다. 천문학상의 발견으로 이처럼 신분의 수직상승을 이룬 예는 전무후무한 일이었다. 어쨌든, 천왕성의 발견이 당시 사회에 던진 충격파는 신대륙 발견 이상으로 엄청나게 컸다. 인류가 수천 년 동안 믿어온 아담하던 태양계의 크기가 갑자기 2배로 확장되는 바람에 세상 사람들은 잠시 어리둥절할 수밖에 없었다. 하지만 이것은 시작에 불과했다. 그로부터 반세가 남짓 만인 1846년에 영국의 애덤스와 프랑스의 르베리에에 의해 해왕성이 발견되었고, 다시 1930년에 미국의 C. 톰보에 의해 명왕성이 발견되어 태양계의 9번째 행성이 되었다. ​ 가난한 고학생 출신의 톰보를 일약 천문학 교수로 만들어준 이 명왕성의 영광은 그러나 한 세기를 넘기지 못했다. 2006년 국제천문연맹이 행성의 정의를 새로이 함으로써 명왕성이 행성 반열에서 퇴출되어 '왜소행성 134340'으로 강등되었던 것이다. 태양계 행성은 모두 여덟 개로, 물리적 특성에 따라 지구형 행성과 목성형 행성으로 분류되는데, 전자는 암석형 행성으로, 수성, 금성, 지구, 화성이고, 후자는 가스형 행성으로, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성이다. 또한 지구를 기준으로 궤도가 안쪽이면 내행성, 바깥쪽이면 외행성이라 부르기도 한다. -행성은 절대로 '혹성'이 아니다 마지막으로서 하나 짚어둘 것은, 이 '행성'을 아직까지 '혹성(惑星)'이라고 하는 책(특히 일본 책 번역한 전문사전류들)이나 사람들이 꽤 있는데, 이건 절대 써서는 안 되는 용어로, 순 일본말이다. 영화 ‘혹성탈출’도 당연히 잘못된 제목이다. 일본 것 보고 그대로 베껴서 그렇다. 혹성의 ‘혹(惑)자는 ‘혹시’라는 뜻인데, ‘혹시 별?’ 이런 엉거주춤한 용어다. 행성을 영어로는 플래닛(planet)이라 하는데, ‘떠돌이’라는 뜻을 가진 그리스어 ‘플라네타이(planetai)에서 온 것이다. 그러니 우리말인 떠돌이별, ‘행성(行星)’이란 말이 더 아름답고 맞는 말이다. ​ 태양에서 가장 가까운 행성인 수성은 초속 60km로 88일 만에 태양을 한 바퀴 돌지만, 가장 멀리 있는 해왕성은 초속 5km로 165년을 달려야 태양을 한 바퀴 돌 수 있다. 2011년으로 해왕성이 발견된 지 딱 1주기을 맞았다. 지금 해왕성이 심우주의 머나먼 궤도를 한 바퀴 돌아와 70억 인구가 사는 지구를 내려다보고 있겠지만, 그 전에 보았던 얼굴은 하나도 찾을 수 없으리라. 캄캄한 우주공간을 쉼없이 달리며 태양을 도는 이들 지구의 형제, 행성들을 생각하면 마치 운수납자(雲水衲子)와 같다는 느낌이 들기도 한다. 구름 가듯 물 흐르듯 떠돌아다니면서 수행하는 스님을 일컫는 아름다운 말이다. 지구와 같은 궤도평면을 떠나지 않고 46억 년 동안이나 변함없이 지구와 길동무 해서 같이 가고 있는 저 화성이나 천왕성 같은 행성이 바로 태양계의 운수납자가 아닐까? 이광식 통신원 joand999@naver.com　

화성과 목성 사이 소행성 벨트에 위치한 세레스(Ceres)에서 발견된 '하얀 점'(white spot)의 모습이 점점 뚜렷이 드러나고 있다. 최근 미 항공우주국(NASA)은 무인 우주탐사선 던(Dawn)이 촬영한 생생한 세레스의 하얀 점 모습을 사진으로 공개했다. 지난 14일(이하 현지시간)과 15일 2만 2000km 거리에서 촬영된 이 사진은 학자들 사이에 논란이 분분한 하얀 점의 모습을 고스란히 담고있다. 현재로서 가장 유력하게 주장되는 하얀 점의 정체는 '얼음 화산' 이다. 얼음 화산은 액체성분의 물질이 화산처럼 분출하는 것을 말하는 것으로 이는 천체의 표면온도가 극히 낮은 경우에 가능하기 때문에 지구에는 얼음 화산이 없다. 그러나 NASA의 던 미션 수석 엔지니어 마크 레이먼 박사는 이같은 추측에 선을 긋고 나섰다. 레이먼 박사는 "미스터리 하얀 점의 정체가 무엇인지 말하기에는 아직 이르다" 면서도 "개인적으로는 소금물이 모인 곳이거나 단순히 햇빛을 반사하는 것일 수도 있다" 고 예상했다. 현재로서는 각종 추측만 난무하고 있지만 시간이 가면 그 비밀도 자연스럽게 풀릴 것으로 보인다. 탐사선 던이 점점 세레스에 접근하고 있기 때문으로 NASA 측은 향후 보다 정밀하고 자세한 세레스의 모습을 전송받을 것으로 기대하고 있다. 한편 지름이 950km에 달해 한때 태양계 10번째 행성 타이틀에 도전했던 세레스는 행성에 오르기는 커녕 오히려 명왕성을 친구삼아 ‘왜소행성’(dwarf planet·행성과 소행성의 중간 단계)이 됐다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

지난 수십 년간 과학자들은 수천 개에 달하는 외계 행성들을 밝혀냈다. 하지만 그 중 극히 일부만이 직접 관측으로 발견되거나 확인된 것이다. 별 옆에 있는 행성은 너무 작은 크기여서 지금 인류가 가진 가장 강력한 망원경으로도 식별이 어렵기 때문이다. 이것은 마치 서치라이트 옆에 있는 반딧불의 사진을 찍는 것 같은 일이다. 대신 과학자들은 별의 움직임이 행성 때문에 흔들리거나, 행성이 별 앞을 지날 때 주기적으로 별빛의 강도가 약해지는 것 같은 방법을 이용해서 외계 행성의 존재를 증명해왔다. 하지만 천문학자들의 목표는 역시 직접 외계 행성을 관측해서 그 특징을 연구하는 것이다. 직접 망원경으로 보는 것만큼 확실한 건 없기 때문이다. 직접 외계 행성의 모습을 사진으로 담으려면 아주 강력한 망원경 이외에 여러 가지 조건들이 딱 맞아야 가능하다. 우선 외계 행성이 별에서 너무 멀지도 너무 가깝지도 않은 위치에 있어야 한다. 물론 외계 행성이 크면 클수록 직접 촬영이 쉬운 것은 말할 것도 없다. 그리고 지구에서 보이는 각도와 위치가 촬영에 최적이어야 한다. 이런 외계 행성은 사실 몇 개 없는데, 그중에서 유명한 것은 'HR8799'라는 별 주변의 외계 행성이다. 지구에서 130광년 정도 떨어진 이 별은 생긴 지 3000만 년 정도 된 젊은 별로 태양보다 1.5배 무겁고 4.9배 정도 밝다. 그리고 주변에 목성보다 훨씬 큰 행성 4개를 거느리고 있다. 행성의 질량은 목성의 5~7배 사이이며, 공전 궤도는 지구-태양 거리의 15배에서 68배 사이이다. 공전 주기는 가장 안쪽 행성이 45년, 가장 먼 행성이 460년이다. 이는 마치 태양계 행성들의 빅 사이즈 버전을 보는 것 같은 구조다. 미국 애리조나 주 남부에 있는 거대 쌍안 망원경(Large Binocular Telescope, LBT)은 L/M-밴드 적외선 카메라(LMIRCam)와 LBTI라는 장비를 이용해서 HR8799를 관측했다. 8.4m 지름의 거대 망원경 두 개로 구성된 거대 쌍안 망원경은 강력한 분해능으로 별 주변을 공전하는 외계 행성 4개의 모습을 사진에 담았다. 천문학자들은 거대 쌍안 망원경을 이용해서 외계 행성을 연구하는 LEECH(LBT Exozodi Exoplanet Common Hunt) 연구 프로젝트를 진행 중이다. 이 거대한 망원경과 적응광학 기술 및 간섭계 같은 새로운 기술 덕분에 천문학자들은 더 작은 외계 행성의 모습도 포착할 수 있게 되었다. 연구팀에 의하면 지구-태양 거리의 10배(토성-태양 거리 정도)에 있는 외계 행성의 모습도 담을 수 있다고 한다. 앞으로 이를 통해 더 많은 외계 행성들의 모습이 정체를 드러낼 것으로 생각된다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

지난 2005년 여우자리 방면으로 63광년 떨어진 곳에서 태양계의 '큰형님' 목성보다 조금 더 큰 외계행성이 발견됐다. 바로 HD 189733b로 특히 이 행성이 화제가 된 것은 마치 지구처럼 푸른색 모습을 가지고 있으며 대기권에서 생명체에 필수적인 메탄 성분이 확인됐기 때문이다. 결과적으로 외계 생명체의 존재 가능성이 대두된 것. 그러나 지난 2013년 영국 옥스퍼드 대학의 연구결과 지구와 유사한 점은 푸른 색깔 뿐이라는 사실이 드러났다. 연구팀에 따르면 HD 189733b는 항성(태양)과 너무 가까워 대기가 뜨거운 탓에 생명체가 존재할 수 없다. 이번에 공개된 스위스 제네바 대학 연구결과는 이보다 한발 더 나아갔다. 소듐(sodium) 방출 측정을 통해 분석한 결과 이 행성의 대기온도가 당초 예상보다 높은 무려 3,000°C에 달하는 것으로 나타났으며 바람 또한 시속 1,000km 속도로 불고 있음이 확인됐다. 이같은 이유는 항성과의 거리 때문이다. HD 189733b와 항성과의 거리는 태양과 수성과의 거리(약 5700만 km)와 비교하면 무려 13배나 가깝다. 연구를 이끈 케빈 헝 박사는 "우주에서 지구형 행성을 찾는 과정에서 이루어진 연구" 라면서 "지구형 행성은 크기가 작아 항성에 의해 가려지는 반면 HD 189733b는 커다란 크기 때문에 관측이 매우 쉽다" 고 설명했다. 이어 "우리의 연구방법을 사용하면 간단한 장비 만으로도 먼 행성의 대기조건을 밝혀낼 수 있을 것" 이라고 덧붙였다.　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

항성은 그 중심핵에서 발생하는 수소 핵융합 반응으로부터 에너지를 공급받으며 빛을 내는 별을 일컫는다. 이 핵융합 반응이 일어나려면 별의 내부 온도가 1천만 도를 넘어야 하는데, 그러기 위해서는 별의 질량이 일정한 수준을 넘어야 한다. 항성이 되기 위한 최소질량은 태양 질량의 8.3% 또는 목성의 87배 정도가 되어야 한다. 그 이하의 질량에서는 내부의 압력이 지속적인 수소 핵융합 반응을 유지하기에는 부족하기 때문에 항성으로서 빛나는 것이 불가능하다. 이처럼 질량부족으로 항성이 못된 천체를 갈색왜성이라 한다. ​ 지금까지 우리은하에서 지름이 측정된 항성들 중에서 가장 작은 항성은 용골자리에 있는 쌍성계인 OGLE-TR-122에서 발견되었다. 이 쌍성계는 태양과 비슷한 주성과, 항성 질량의 하한선 근처에 있는 작은 반성 OGLE-TR-122b로 이루어져 있는데, 이 반성이 지금까지 발견된 항성 중에서 가장 작은 것으로 밝혀졌다. 이 별은 갈색왜성이 되지 않고 항성으로서 빛날 수 있는 최소질량 한계에 가까운 항성이다. 이 항성계는 작은 쪽이 큰 별을 가리는 현상을 통해 발견되었다. 두 구성원의 공전 주기는 7.3일이다. 반성 OGLE-TR-122b의 반지름은 태양의 12%로17만km에 불과하다. 이는 지구의 13배 남짓이고, 목성보다 겨우 20% 정도 더 큰 수치이다. 반성의 질량은 태양의 9%(또는 목성의 약 95배 정도)로, 이 별의 밀도가 태양의 50배에 달하는 것을 알 수 있다. 이 별은 용골자리 방향으로 3200광년 거리에 있다. OGLE-TR-122b에서 OGLE는 Optical Gravitational Lensing Experiment의 약자로, 항성의 광도변화를 측정해서 그 항성 주위를 도는 행성을 발견하고 암흑물질을 관측하는 프로젝트 이름이다. OGLE-TR-122b가 주성 앞을 지나가면서 가리는 현상이 관측되었기 때문에, b는 목성 크기 정도의 별이 실제로 존재함을 입증하는 첫 번째 사례가 되었다. 만약 목성이 지금보다 조금만 더 질량이 컸다면 우리 태양계도 태양이 둘인 세계가 되었을 것이다. OGLE-TR-122b의 모항성 밝기는 태양과 비슷하지만, 두 별이 매우 근접해 있기 때문에 현재 기술로 이 둘을 구분할 수 있는 해상도를 가진 영상을 얻기는 어렵다. ​ 이런 조그만 항성은 표면온도도 낮아서 상당히 어두운데다 맨눈으로 보면 붉은색을 띠기 때문에 적색왜성이라 부른다. 이들은 중력이 약해 연료인 수소를 소모하는 속도가 상당히 느리다. 태양과 같이 질량이 큰 항성들이 중심핵의 연료만을 사용하고 수명을 다하는 것과는 달리 적색왜성은 별 전체의 연료를 사용할수 있기 때문에 그 수명이 상당히 길다. 태양 질량의 10%인 적색왜성의 경우 그 수명이 무려 10조 년이나 된다. 현재 우주의 나이가 138억 년임에 비추어볼 때 거의 '영원'에 가까운 엄청난 수명인 셈이다. 이처럼 적색왜성은 우주에서 '장수의 종결자'이다. 이광식 통신원 joand999@naver.com　

지난 2005년 여우자리 방면으로 63광년 떨어진 곳에서 태양계의 '큰형님' 목성보다 조금 더 큰 외계행성이 발견됐다. 바로 HD 189733b로 특히 이 행성이 화제가 된 것은 마치 지구처럼 푸른색 모습을 가지고 있으며 대기권에서 생명체에 필수적인 메탄 성분이 확인됐기 때문이다. 결과적으로 외계 생명체의 존재 가능성이 대두된 것. 그러나 지난 2013년 영국 옥스퍼드 대학의 연구결과 지구와 유사한 점은 푸른 색깔 뿐이라는 사실이 드러났다. 연구팀에 따르면 HD 189733b는 항성(태양)과 너무 가까워 대기가 뜨거운 탓에 생명체가 존재할 수 없다. 이번에 공개된 스위스 제네바 대학 연구결과는 이보다 한발 더 나아갔다. 소듐(sodium) 방출 측정을 통해 분석한 결과 이 행성의 대기온도가 당초 예상보다 높은 무려 3,000°C에 달하는 것으로 나타났으며 바람 또한 시속 1,000km 속도로 불고 있음이 확인됐다. 이같은 이유는 항성과의 거리 때문이다. HD 189733b와 항성과의 거리는 태양과 수성과의 거리(약 5700만 km)와 비교하면 무려 13배나 가깝다. 연구를 이끈 케빈 헝 박사는 "우주에서 지구형 행성을 찾는 과정에서 이루어진 연구" 라면서 "지구형 행성은 크기가 작아 항성에 의해 가려지는 반면 HD 189733b는 커다란 크기 때문에 관측이 매우 쉽다" 고 설명했다. 이어 "우리의 연구방법을 사용하면 간단한 장비 만으로도 먼 행성의 대기조건을 밝혀낼 수 있을 것" 이라고 덧붙였다.　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

허블 우주망원경이 이달 25번째 생일을 맞이한다. 영국 일간 가디언은 그간 천체물리학 분야에서 혁명을 일으키고 과학자와 대중 모두를 사로잡은 허블 우주망원경이 이달 25주년을 맞이한다고 12일(현지시간) 보도했다. 미국항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)이 주축이 돼 개발한 허블 망원경은 1990년 4월25일(한국 시간) 우주왕복선 디스커버리호에 실려 지구 궤도에 안착했다. 현재 지구 상공 550km쯤에서 지구 공전 속도에 맞춰 시속 2만 8000km 정도로 이동하고 있는 허블 망원경은 지난 25년간 100만건이 넘는 관측 활동을 벌였고, 천문학자들은 이를 통해 1만2000건 이상의 논문을 발표했다. 허블 망원경은 1929년 당시 세계 최대였던 윌슨산 천문대 2.5m 망원경을 이용해 '우주가 팽창하고 있음'을 최초로 발견한 미국의 천문학자 에드윈 허블을 기념하기 위해 그의 이름이 붙여졌다. 허블의 발견은 과학자들에게 우주가 확장하고 있음을 보여줬고 결국 우주 탄생의 계기인 ‘빅뱅’(대폭발) 이론을 이끌어냈다. 허블 망원경은 지구로부터 거리가 134억 광년 거리에 있는 아주 먼 은하까지 관측해낼 만큼 뛰어난 성능을 갖추고 있다. 하지만 허블 망원경이 지구에 보냈던 첫 번째 이미지는 실망스러운 것이었다. 초점이 맞지 않아 뿌옇게 나왔던 것. 천문학자들은 오랜 기간 조사를 통해 허블의 눈이라고 할 수 있는 2.4m짜리 주 거울의 ‘구면 수차’가 허용 범위를 넘었다는 것을 밝혀냈다. 쉽게 말해 중력이 있는 지상에서 조립한 망원경이 중력의 지배에서 벗어난 우주에서 제대로 작동하지 않았다는 것이다. 이 문제를 해결하기 위해 1993년 12월 NASA의 우주 비행사들이 허블 망원경에 추가 보정 광학계인 코스타(COSTAR)를 장착해 비로소 기대했던 수준의 이미지를 받을 수 있었다. 이후 허블 망원경은 발사부터 교체 수리 등의 과정에서 총 100억 달러의 비용이 들어갔지만, 지금까지 기대했던 것보다 훨씬 더 많은 업적을 남겼다. 허블 망원경은 갓 태어난 별이나 죽어가는 별까지 별의 일생에 대해 우리가 더 잘 알 수 있도록 도와줬고 우리 은하와 비슷한 거대 나선 은하나 최근 은하 합병의 결과로 중단된 불규칙 은하를 발견하기도 했다. 지금으로부터 20년 전인 1994년 7월, 허블 망원경은 목성에 슈메이커-레비9 혜성이 충돌하는 역사적인 천문 사건을 관측하기도 했다. 또 허블 망원경은 태양을 공전하는 지구처럼 외계에도 행성이 항성을 공전하는 것을 처음으로 발견했고 이런 외계 행성에도 생명체의 기원이 될 수 있는 물질이 존재하는 것도 밝혀냈다. 아주 멀리 있지만 밝은 빛을 내는 천체인 퀘이사가 실제로 거대질량 블랙홀을 중심에 품고 있는 은하라는 것이나 초신성이 우주학자들의 이론보다 실제로 더 크다는 것도 보여줬다. 1998년에는 반중력 물질인 암흑 에너지 이론이 나오는데도 일조했다. 이 밖에도 허블 망원경은 우주의 나이가 지구의 약 3배인 138억 년임을 밝히는 것도 도왔다. 천문학자들은 1995년 12월 특별한 크리스마스 선물을 받기도 했다. 선물은 바로 허블 딥 필드. 이는 허블 망원경이 딥 필드 기법을 사용해 10일간 중첩 관측으로 3000개에 달하는 원시 은하를 발견해낸 것. 하지만 이런 허블 망원경도 노후화로 인해 후계자에 그 자리를 물려줄 준비를 하고 있다. 그 주인공은 '제임스웹' 우주망원경으로 현재 건조 중이며 오는 2018년에 발사될 예정이다. 이는 앞으로 천문학자들이 두꺼운 먼지 구름 너머 숨겨진 천체들을 살펴볼 수 있도록 도울 것이다. 그때까지 허블은 앞으로 남은 수년간 임무를 수행하며 우리를 즐겁게 할 것이다. 한편 NASA는 허블 망원경 25주년을 맞아 오는 23일부터 다양한 행사를 준비 중이다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

허블 우주망원경이 이달 25번째 생일을 맞이한다. 영국 일간 가디언은 그간 천체물리학 분야에서 혁명을 일으키고 과학자와 대중 모두를 사로잡은 허블 우주망원경이 이달 25주년을 맞이한다고 12일(현지시간) 보도했다. 미국항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)이 주축이 돼 개발한 허블 망원경은 1990년 4월25일(한국 시간) 우주왕복선 디스커버리호에 실려 지구 궤도에 안착했다. 현재 지구 상공 550km쯤에서 지구 공전 속도에 맞춰 시속 2만 8000km 정도로 이동하고 있는 허블 망원경은 지난 25년간 100만건이 넘는 관측 활동을 벌였고, 천문학자들은 이를 통해 1만2000건 이상의 논문을 발표했다. 허블 망원경은 1929년 당시 세계 최대였던 윌슨산 천문대 2.5m 망원경을 이용해 '우주가 팽창하고 있음'을 최초로 발견한 미국의 천문학자 에드윈 허블을 기념하기 위해 그의 이름이 붙여졌다. 허블의 발견은 과학자들에게 우주가 확장하고 있음을 보여줬고 결국 우주 탄생의 계기인 ‘빅뱅’(대폭발) 이론을 이끌어냈다. 허블 망원경은 지구로부터 거리가 134억 광년 거리에 있는 아주 먼 은하까지 관측해낼 만큼 뛰어난 성능을 갖추고 있다. 하지만 허블 망원경이 지구에 보냈던 첫 번째 이미지는 실망스러운 것이었다. 초점이 맞지 않아 뿌옇게 나왔던 것. 천문학자들은 오랜 기간 조사를 통해 허블의 눈이라고 할 수 있는 2.4m짜리 주 거울의 ‘구면 수차’가 허용 범위를 넘었다는 것을 밝혀냈다. 쉽게 말해 중력이 있는 지상에서 조립한 망원경이 중력의 지배에서 벗어난 우주에서 제대로 작동하지 않았다는 것이다. 이 문제를 해결하기 위해 1993년 12월 NASA의 우주 비행사들이 허블 망원경에 추가 보정 광학계인 코스타(COSTAR)를 장착해 비로소 기대했던 수준의 이미지를 받을 수 있었다. 이후 허블 망원경은 발사부터 교체 수리 등의 과정에서 총 100억 달러의 비용이 들어갔지만, 지금까지 기대했던 것보다 훨씬 더 많은 업적을 남겼다. 허블 망원경은 갓 태어난 별이나 죽어가는 별까지 별의 일생에 대해 우리가 더 잘 알 수 있도록 도와줬고 우리 은하와 비슷한 거대 나선 은하나 최근 은하 합병의 결과로 중단된 불규칙 은하를 발견하기도 했다. 지금으로부터 20년 전인 1994년 7월, 허블 망원경은 목성에 슈메이커-레비9 혜성이 충돌하는 역사적인 천문 사건을 관측하기도 했다. 또 허블 망원경은 태양을 공전하는 지구처럼 외계에도 행성이 항성을 공전하는 것을 처음으로 발견했고 이런 외계 행성에도 생명체의 기원이 될 수 있는 물질이 존재하는 것도 밝혀냈다. 아주 멀리 있지만 밝은 빛을 내는 천체인 퀘이사가 실제로 거대질량 블랙홀을 중심에 품고 있는 은하라는 것이나 초신성이 우주학자들의 이론보다 실제로 더 크다는 것도 보여줬다. 1998년에는 반중력 물질인 암흑 에너지 이론이 나오는데도 일조했다. 이 밖에도 허블 망원경은 우주의 나이가 지구의 약 3배인 138억 년임을 밝히는 것도 도왔다. 천문학자들은 1995년 12월 특별한 크리스마스 선물을 받기도 했다. 선물은 바로 허블 딥 필드. 이는 허블 망원경이 딥 필드 기법을 사용해 10일간 중첩 관측으로 3000개에 달하는 원시 은하를 발견해낸 것. 하지만 이런 허블 망원경도 노후화로 인해 후계자에 그 자리를 물려줄 준비를 하고 있다. 그 주인공은 '제임스웹' 우주망원경으로 현재 건조 중이며 오는 2018년에 발사될 예정이다. 이는 앞으로 천문학자들이 두꺼운 먼지 구름 너머 숨겨진 천체들을 살펴볼 수 있도록 도울 것이다. 그때까지 허블은 앞으로 남은 수년간 임무를 수행하며 우리를 즐겁게 할 것이다. 한편 NASA는 허블 망원경 25주년을 맞아 오는 23일부터 다양한 행사를 준비 중이다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

"향후 10년 내에 외계 생명체의 징후를 찾을 수 있을 것이다" 미 항공우주국(NASA)의 수석 과학자 엘런 스토펀이 멀지 않은 미래에 인류 역사의 획을 그을 외계 생명체의 존재를 찾을 수 있을 것이라고 밝혀 관심을 끌고있다. 지난 7일(현지시간) 스토펀 박사는 미 워싱턴에서 열린 토론회에서 "오는 2025년 내에 외계 생명체의 징후를, 20-30년 내에는 확실한 증거를 찾을 수 있을 것" 이라고 주장했다. 스토펀 박사의 이같은 주장이 새삼스러운 것은 아니다. 지난해 NASA의 책임자 찰스 볼든 국장 역시 "20년 내에 태양계 밖에서 외계 생명체를 발견할 수 있을 것"이라는 주장을 펼친 바 있기 때문이다. 스토펀 박사는 "우주의 어느 곳을 조사해야 하는지, 어떤 방식으로 할지 알고 있다" 면서 "우리는 기술을 가지고 있으며 확실한 길로 가고 있다" 고 밝혔다. 함께 토론회에 참석한 NASA의 전직 우주비행사 존 그룬스펠드도 스토펀 박사의 주장을 거들고 나섰다. 그룬스펠드는 "우리 태양계 안에서든 밖에서든 외계 생명체의 징후를 곧 찾을 수 있을 것" 이라면서 "한 세대 정도면 우리 태양계 안의 행성과 위성을 다 조사할 수 있을 것 같다"고 말했다. 이날 토론회 패널로 참석한 과학자들이 주목한 태양계 내 천체만 해도 생각 외로 많다. 대표적으로 목성의 위성 유로파와 가니메데, 토성의 위성 엔셀라두스가 그 예. 이들 위성 표면 아래에는 거대한 바다가 숨어있을 것이라고 추측되고 있다. 스토펀 박사는 그러나 "우리가 말하는 외계 생명체는 작은 녹색 맨(green men)이 아니라 '미생물'을 말하는 것" 이라며 영화같은 상상력에 대해서는 선을 그었다. 이날 토론회에 참석한 과학자들은 모두 외계 생명체는 발견 시기가 문제일 뿐 확실히 존재한다고 입을 모았다. NASA측이 이같은 토론회를 마련한 것은 역시 '돈 문제'와 관련이 깊다. NASA 측은 유인 화성 탐사 프로젝트를 비롯해 오는 2018년 까지 총 88억 달러(약 9조 6000억원)가 투입되는 제임스 웹 우주망원경(JWST)을, 2022년 까지 21억 달러(2조 3000억원)의 유로파 탐사 계획도 잡고 있어 우주에 뿌릴 돈이 줄줄이 대기 중이다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

"향후 10년 내에 외계 생명체의 징후를 찾을 수 있을 것이다" 미 항공우주국(NASA)의 수석 과학자 엘런 스토펀이 멀지 않은 미래에 인류 역사의 획을 그을 외계 생명체의 존재를 찾을 수 있을 것이라고 밝혀 관심을 끌고있다. 지난 7일(현지시간) 스토펀 박사는 미 워싱턴에서 열린 토론회에서 "오는 2025년 내에 외계 생명체의 징후를, 20-30년 내에는 확실한 증거를 찾을 수 있을 것" 이라고 주장했다. 스토펀 박사의 이같은 주장이 새삼스러운 것은 아니다. 지난해 NASA의 책임자 찰스 볼든 국장 역시 "20년 내에 태양계 밖에서 외계 생명체를 발견할 수 있을 것"이라는 주장을 펼친 바 있기 때문이다. 스토펀 박사는 "우주의 어느 곳을 조사해야 하는지, 어떤 방식으로 할지 알고 있다" 면서 "우리는 기술을 가지고 있으며 확실한 길로 가고 있다" 고 밝혔다. 함께 토론회에 참석한 NASA의 전직 우주비행사 존 그룬스펠드도 스토펀 박사의 주장을 거들고 나섰다. 그룬스펠드는 "우리 태양계 안에서든 밖에서든 외계 생명체의 징후를 곧 찾을 수 있을 것" 이라면서 "한 세대 정도면 우리 태양계 안의 행성과 위성을 다 조사할 수 있을 것 같다"고 말했다. 이날 토론회 패널로 참석한 과학자들이 주목한 태양계 내 천체만 해도 생각 외로 많다. 대표적으로 목성의 위성 유로파와 가니메데, 토성의 위성 엔셀라두스가 그 예. 이들 위성 표면 아래에는 거대한 바다가 숨어있을 것이라고 추측되고 있다. 스토펀 박사는 그러나 "우리가 말하는 외계 생명체는 작은 녹색 맨(green men)이 아니라 '미생물'을 말하는 것" 이라며 영화같은 상상력에 대해서는 선을 그었다. 이날 토론회에 참석한 과학자들은 모두 외계 생명체는 발견 시기가 문제일 뿐 확실히 존재한다고 입을 모았다. NASA측이 이같은 토론회를 마련한 것은 역시 '돈 문제'와 관련이 깊다. NASA 측은 유인 화성 탐사 프로젝트를 비롯해 오는 2018년 까지 총 88억 달러(약 9조 6000억원)가 투입되는 제임스 웹 우주망원경(JWST)을, 2022년 까지 21억 달러(2조 3000억원)의 유로파 탐사 계획도 잡고 있어 우주에 뿌릴 돈이 줄줄이 대기 중이다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr