우주의 시공간 구조는 그 속에서 움직이는 물체에 따라 쉼 없이 뒤틀리거나 휘어진다. 이러한 시공간의 뒤틀림으로 발생한 요동이 파도처럼 광속으로 전달되어, 움직이는 물체 또는 계(界)로부터 바깥쪽으로 이동하는 파문(ripples)을 중력파라 한다. 주로 천체의 중력붕괴나 초신성 폭발 등으로 발생하는 이 중력파는 일찍이 아인슈타인이 일반상대성 이론에서 그 존재를 예측했지만, 아직 중력파를 검출하는 데 성공한 예는 없다. 그러나 간접적으로 그 존재가 알려졌는데, 1974년 조셉 테일러와 러셀 헐스는 펄서의 쌍성계인 PSR B1913+16을 발견하고 그 자전주기와 펄스 방출주기를 정밀하게 측정한 결과, 그 궤도주기가 점차 짧아지고 있음을 밝혀냈다. 이 현상은 중력파를 통해 에너지가 밖으로 방출되었다고 볼 때, 일반상대성 이론이 예측한 값과 오차범위 내에서 일치했다. 두 사람은 "중력 연구의 새로울 가능성을 여는 신형 쌍성 펄서의 발견" 업적으로 노벨 물리학상(1993년)을 받았다. 이처럼 천체물리학의 최대 화두가 되는 이 중력파 검출에 본격적으로 뛰어들 준비가 갖추고 있는 관측소가 있다. 미국의 루이지애나에 설치된 레이저간섭중력파관측소(LIGO: Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory)는 업그레이드를 완료해 크게 향상된 감도로 중력파 검출에 나설 채비를 하고 있는 중이다. 연말께부터 관측을 시작하려고 하는 LIGO팀은 20년간의 노력 끝에 알베르트 아인슈타인이 약 한 세기 전에 예측한 파동을 어렴풋이 볼 수 있게 되기를 기대하고 있다. 어쨌든 천문학자들은 최상의 해상도를 확보할 방법으로 이 중력파를 검출하기를 열망하고 있다. 하지만 그들이 원하는 방법대로 하려면, 두 개의 인공위성을 우주로 띄워야 한다. 그리고 수백만 킬로미터 떨어진 곳에 각각 위치시킨 다음 그사이 시공간의 중력파를 검출을 시도하는 것이다. 이처럼 극단적으로 먼 거리를 잡는 것은 시공간의 뒤틀림이 극히 작아 중력파를 검출하기 위해 최대한 공간을 확보하기 위한 것이다. 다행히 중력파 검출을 열망하는 천문학자들에게 큰 지원군이 나타났는데, 유럽우주기구(ESA)에서 중력파 관측 탐사선을 쏘아 올릴 예정이라는 소식이다. 아직 망원경의 디자인이 결정된 것은 아니지만, LISA 패스파인더(Laser Interferometer Space Antenna Pathfinder)와 NGO(New Gravitational wave Observatory)가 검토단계에 있는데, 둘 중 하나가 조만간 결정되면 2034년 우주로 올려보내질 예정이다. 그러나 LISA 패스파인더는 사실 중력파 사냥에 전적으로 투입되지는 않고, 약 20년에 걸쳐 보다 광범한 임무를 수행할 예정이다. "정말 내가 원하는 것은 중력파 천체물리학에 집중하는 것이다"라고 이 두 프로젝트에 관여하는 T 맥나마라가 '디스커버리' 지와의 인터뷰에서 밝혔다. 그는 1994년 21살의 나이로 LISA에서 과학자로서의 경력을 시작했다. 2034년 LISA 패스파인더가 우주로 떠나면 그도 은퇴할 나이에 이르게 된다. LISA 패스파인더는 어떤 우주선보다 정적이고 안정된 상태를 유지할 것이다. 패스파인더가 머물게 될 궤도는 지구에서 태양 쪽으로 150만km 떨어진 우주공간으로, 라그랑주 1 지점(L1)이라고 일컬어지는 곳이다. 여기에서 지구와 태양의 중력이 균형을 이루어 패스파인더는 안정된 자세를 유지할 수가 있다. LISA 패스파인더가 만약 탐사선이 중력파 검출에 성공한다면 우주의 거대 폭발 증거를 발견한 최초의 우주선이 될 것이다. 사진=ESA(아인슈타인이 예측한 중력파를 검출하기 위해 우주로 발사될 예정인 LISA 패스파인더 상상도) 이광식 통신원 joand999@naver.com

-아인슈타인이 예측한 중력파는 과연 존재하는가? 우주의 시공간 구조는 그 속에서 움직이는 물체에 따라 쉼 없이 뒤틀리거나 휘어진다. 이러한 시공간의 뒤틀림으로 발생한 요동이 파도처럼 광속으로 전달되어, 움직이는 물체 또는 계(界)로부터 바깥쪽으로 이동하는 파문(ripples)을 중력파라 한다. 주로 천체의 중력붕괴나 초신성 폭발 등으로 발생하는 이 중력파는 일찍이 아인슈타인이 일반상대성 이론에서 그 존재를 예측했지만, 아직 중력파를 검출하는 데 성공한 예는 없다. 그러나 간접적으로 그 존재가 알려졌는데, 1974년 조셉 테일러와 러셀 헐스는 펄서의 쌍성계인 PSR B1913+16을 발견하고 그 자전주기와 펄스 방출주기를 정밀하게 측정한 결과, 그 궤도주기가 점차 짧아지고 있음을 밝혀냈다. 이 현상은 중력파를 통해 에너지가 밖으로 방출되었다고 볼 때, 일반상대성 이론이 예측한 값과 오차범위 내에서 일치했다. 두 사람은 "중력 연구의 새로울 가능성을 여는 신형 쌍성 펄서의 발견" 업적으로 노벨 물리학상(1993년)을 받았다. 이처럼 천체물리학의 최대 화두가 되는 이 중력파 검출에 본격적으로 뛰어들 준비가 갖추고 있는 관측소가 있다. 미국의 루이지애나에 설치된 레이저간섭중력파관측소(LIGO: Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory)는 업그레이드를 완료해 크게 향상된 감도로 중력파 검출에 나설 채비를 하고 있는 중이다. 연말께부터 관측을 시작하려고 하는 LIGO팀은 20년간의 노력 끝에 알베르트 아인슈타인이 약 한 세기 전에 예측한 파동을 어렴풋이 볼 수 있게 되기를 기대하고 있다. 어쨌든 천문학자들은 최상의 해상도를 확보할 방법으로 이 중력파를 검출하기를 열망하고 있다. 하지만 그들이 원하는 방법대로 하려면, 두 개의 인공위성을 우주로 띄워야 한다. 그리고 수백만 킬로미터 떨어진 곳에 각각 위치시킨 다음 그사이 시공간의 중력파를 검출을 시도하는 것이다. 이처럼 극단적으로 먼 거리를 잡는 것은 시공간의 뒤틀림이 극히 작아 중력파를 검출하기 위해 최대한 공간을 확보하기 위한 것이다. 다행히 중력파 검출을 열망하는 천문학자들에게 큰 지원군이 나타났는데, 유럽우주기구(ESA)에서 중력파 관측 탐사선을 쏘아 올릴 예정이라는 소식이다. ​아직 망원경의 디자인이 결정된 것은 아니지만, LISA 패스파인더(Laser Interferometer Space Antenna Pathfinder)와 NGO(New Gravitational wave Observatory)가 검토단계에 있는데, 둘 중 하나가 조만간 결정되면 2034년 우주로 올려보내질 예정이다. 그러나 LISA 패스파인더는 사실 중력파 사냥에 전적으로 투입되지는 않고, 약 20년에 걸쳐 보다 광범한 임무를 수행할 예정이다. "정말 내가 원하는 것은 중력파 천체물리학에 집중하는 것이다"라고 이 두 프로젝트에 관여하는 T 맥나마라가 '디스커버리' 지와의 인터뷰에서 밝혔다. 그는 1994년 21살의 나이로 LISA에서 과학자로서의 경력을 시작했다. 2034년 LISA 패스파인더가 우주로 떠나면 그도 은퇴할 나이에 이르게 된다. LISA 패스파인더는 어떤 우주선보다 정적이고 안정된 상태를 유지할 것이다. 패스파인더가 머물게 될 궤도는 지구에서 태양 쪽으로 150만km 떨어진 우주공간으로, 라그랑주 1 지점(L1)이라고 일컬어지는 곳이다. 여기에서 지구와 태양의 중력이 균형을 이루어 패스파인더는 안정된 자세를 유지할 수가 있다. LISA 패스파인더가 만약 탐사선이 중력파 검출에 성공한다면 우주의 거대 폭발 증거를 발견한 최초의 우주선이 될 것이다. 사진=ESA(아인슈타인이 예측한 중력파를 검출하기 위해 우주로 발사될 예정인 LISA 패스파인더 상상도) 이광식 통신원 joand999@naver.com

일본 경기를 호조시킨 ‘아베노믹스’와 미국과의 동맹 강화 성과를 바탕으로 정국을 주도하던 아베 신조(얼굴) 총리가 리더십 시험대에 섰다. 오는 9월 말 자민당 총재 연임에 도전하면서 장기 집권을 꿈꾸는 아베 총리가 예상보다 거세진 여론의 역풍과 다음달 줄줄이 예정된 난제들을 어떻게 뛰어넘을지 주목받고 있다. ●안보법안 참의원서도 정면돌파 의지 아사히신문은 20일 안보 법제의 강행 처리 역풍에다 “여름 이후에도 여론을 갈라놓을 난제들이 기다리고 있어 집권당의 위기감이 커지고 있다”고 전했다. 올 하반기 지지율을 높일 호재가 보이지 않는 상황에서 원전 재가동과 전후 70년 담화(아베 담화) 등에 대한 반대 목소리가 높고, 인화성 강한 현안들이 잠복하고 있어 정권 기반을 흔들어 댈 가능성도 있다. 특히 안보 법안의 중의원 강행 처리를 놓고 국민의 반응이 예상보다 더 싸늘하고, 야당 및 시민사회의 반대가 훨씬 빠르고 강하게 일본 열도 전반에 침투하고 있다. 하지만 아베 진영은 안보 관련 법안을 법제화시키는 다음 절차인 참의원에서의 정면 돌파에 열중하고 있다. 아베 총리는 이날 후지TV에 생방송으로 출연해 최근 여당의 지지율이 하락한 것과 관련, “지지율이 낮으니 (안보 법안을) 그만둔다는 것은 본말전도”라며 “지지율을 위해서가 아니라 진정 해야 할 일을 하고 있다”고 강조했다. 고무라 마사히코 자민당 부총재도 지난 19일 NHK에 출연, “찰나적 여론에 기댔다면 자위대 창설도, 미·일 안보조약 개정도 못했다. 정말 필요한 것은 다소 지지율이 낮아지더라도 해냈다. 이것이 자민당의 역사”라고 말했다. 지난 16일 중의원에서 안보 법안을 여당 단독으로 통과시킨 뒤 각종 여론조사에서 아베 내각의 지지율은 30%대로 주저앉았지만 아베와 그 측근들의 “할 일은 한다”는 식의 자세는 달라지지 않았다. 아사히신문은 “국민에 대한 설명 부족은 물론이고, (내각·집권당 중진들에게서는) 겸손함도 느껴지지 않는다. 지지율 저하로 이어지고 있다”고 지적했다. ●日학자 1만여명 “전쟁 법안 반대” 성명 교도통신은 이날 1만 1000명의 학자가 동참한 ‘안전보장관련법안에 반대하는 학자의 모임’이 성명을 발표해 안보 법안을 전쟁 법안으로 규정했다고 전했다. 모임에는 노벨 물리학상 수상자인 마스카와 도시히데 교토대 명예교수 등이 참여했다. 한편 다음달 가고시마현 센다이 원전 재가동은 원전 반대 활동에 정권 퇴진 운동으로 비화될 조짐이다. 다음달 상순으로 예상되는 아베 담화도 식민지배와 침략에 대한 사죄 포함 여부에 따라 한국, 중국과의 외교적 파장을 불러일으키며 아베 정권을 뒤흔들 수 있는 뇌관이다. 9월 말 자민당 총재 선거를 앞둔 아베 총리는 9월 초 중국 방문 및 블라디미르 푸틴 러시아 대통령과의 정상회담 등의 외교적 카드를 만지작거리며 입지 강화를 노리고 있지만 역부족이 될 가능성이 높다. 도쿄 이석우 특파원 jun88@seoul.co.kr

인류의 오랜 과학사에서 최대의 과학적 발견 하나를 꼽으라면 서슴없이 '우주팽창'을 드는 사람들이 적지 않다. 이 우주팽창의 증거를 발견하여 인류에 고함으로써 20세기 천문학의 최고 영웅이 된 사람은 허블 우주망원경, 허블 법칙 등으로 너무나 잘 알려진 미국의 에드윈 허블이다. 그는 여러 가지 면에서 문제적 인물이었다. -허풍스러운 태도의 '20세기 천문학 최고 영웅' 1889년 미국 미주리 주의 마시필드에서 태어난 허블은 한마디로 온갖 행운을 타고난 사람이었다. 아버지는 변호사이자 보험 대리인이라 유복한 어린 시절을 보냈다. 그는 부모로부터 높은 지능과 강건한 체질까지 물려받은데다 미남형이라 매력이 주체하지 못할 정도로 철철 흘렀다. 허블은 고등학교 시절 육상대표로 7종 경기에서 우승했고, 그밖에도 여러 대회, 여러 종목에서 메달을 수두룩하게 받았다. 공부도 잘했다. 명문 시카고 대학 법학과에 어렵잖게 진학했다. 말하자면 허블은 엄친아 대표선수였다. 대학에서도 발군의 성적을 보인 그는 로즈 장학금을 받고 영국 옥스퍼드 대학으로 유학을 갔다. 이 유학기간 3년이 허블에게 큰 영향을 미친 듯하다. 이때부터 허블은 늘 정장차림에다 파이프를 입에 물고 멋을 내며 허세를 부리기 시작했다. 그리고 허풍스러운 영국식 억양을 쓰기 시작했는데, 이 버릇은 평생 바뀌지 않았다. 천문학 하는 사람 중에 괴짜가 많긴 하지만, 허블도 그런 면에서는 전혀 꿀리지 않는 등급이었다. 아무튼 그런 허블이 어떻게 20세기 천문학계에서 최고의 영웅으로 등극하는 영예를 거머쥐게 되었을까? 가끔 세상에는 별로 힘들이지 않고도 손대는 일마다 떡 먹듯이 성공하는 그런 부류의 인간들이 있는 법이다. 불공평하게 보이고 배 아픈 노릇이지만, 어쩔 수 없는 일이다. 허블이 바로 그런 인간형이었다. 1913년 귀국해서 잠시 변호사 협회에 이름을 걸어놓은 허블은 얼마 후 돌연 하던 일을 접고 시카고 대학 천문학과에 들어갔다. 이에 대해 훗날 허블은 다음과 같이 말했다. “천문학은 성직과도 같다. 소명을 받아야 하기 때문이다. 나는 루이스빌에서 1년 동안 법률업무에 종사한 다음에야 비로소 그 소명을 받았다.” 뒤늦게 시작한 천문학이었지만 그는 뛰어난 머리와 약간의 노력으로 밀린 공부를 따라잡아 1917년 천문학 박사학위를 손에 쥐었다. 졸업 후 은사인 조지 헤일의 추천으로 윌슨 산 천문대에서 일하려던 허블의 계획은 뜻하지 않은 일로 취소되었다. 미국이 뒤늦게 1차대전에 뛰어들었던 탓이다. 육군 장교로 지원한 허블은 전투에서 오른팔에 부상을 입은 덕으로 소령으로 특진되었다. 그 역시 허블에게는 자랑거리였다. 평생 소령 칭호를 입에 달고 살았다니까. -무시받던 '희미한 빛뭉치'에 꽂히다 전선에서 돌아온 허블은 1919년 30살 때 짐을 꾸려서 윌슨 산으로 들어갔다. 말 그대로 입산이었다. 해발 1,800m 산꼭대기에 있는 윌슨 산 천문대에는 당시 세계 최대인 2.5m 후커 반사망원경이 설치되어 있었다. 그러나 노새가 이끄는 수레를 타고 한나절이나 걸려서야 도착할 수 있는 외진 곳이라 생활은 고행이었고, 일과는 고달팠다. 그럼에도 수십 명의 천문학자들이 연구를 위해 이곳에 둥지를 틀었다. 그들은 추운 겨울에도 관측대 위에 앉아 온밤을 지새웠다. 거대한 반사망원경을 조그마한 손잡이를 돌려 조절하며, 렌즈의 십자선을 응시하면서 최고 12시간을 버텨야 했다. 따뜻한 커피를 마실 수도, 난방기구를 이용할 수도 없었다. 망원경에 안 좋은 영향을 끼치기 때문이다. 연구원 숙소에 여자가 머무는 것은 금지되었기 때문에 연구원들은 그곳을 수도원이라 불렀다. '수도원 원장'인 조지 헤일은 천체물리학은 모든 잡념을 버린 남자만이 전념할 수 있는 분야라고 일찍이 설파했다. 윌슨 산 꼭대기에서 허블은 먼 우주에서 희미하게 빛나는 성운들을 향해서 망원경의 주경을 겨누고는, 사진을 찍고 스펙트럼을 찍기 시작했다. 그것은 때로는 열흘 밤을 꼬박 지새워야 하는 고된 작업이었다. 허블은 소년 시절에 할아버지의 망원경으로 별보기를 좋아했다. 그리고 할아버지가 좋아하던 퍼시벌 로웰의 화성 이야기를 들으며 우주로의 꿈을 키워왔다. 허블의 박사논문 주제는 ‘희미한 성운’이었다. 주류 천문학자들은 밝은 별과 행성, 혜성에 연구할 주제가 얼마든지 있는데 무엇하러 그런 희미한 빛뭉치를 연구한다 말인가 하고 의아해했다. 하지만 허블의 깊은 관심은 늘 그 희미한 빛뭉치인 성운에 있었다. ‘저 가스 구름들은 과연 우리 은하 안에 있는 것인가, 아니면 은하 바깥을 떠도는 별들의 도시인가?’ 라틴 어로 '안개'를 뜻하는 성운(nebula)은 20세기 초만 해도 정말 안개에 가려진 천체였다. 허블의 머리속에는 늘 성운에 대한 의문이 떠나질 않았다. 허블이 윌슨 산에 오자마자 대망원경의 주경을 성운 쪽으로 돌린 것은 당연한 노릇이었다. -건달에 가까운 노새 몰이꾼 휴메이슨 이 대목에서 우리는 또 한 사나이를 떠올리지 않을 수 없다. 허블의 조수였던 그 사내 역시 천문학사에서는 전설이 되어 있는 존재이다. 그는 원래 노새 몰이꾼이었다. 이름은 밀턴 휴메이슨, 나이는 허블보다 2살 아래였다. 윌슨 산 천문대로 장비나 생필품을 운반하는 잡일꾼으로 일했던 휴메이슨은 학교는 일찌감치 중2 때 때려치우고, 당구와 도박, 여자 후리기에 한가락하는 사내로, 좋게 말하면 한량, 나쁘게 말하면 건달이었다. 그런데 머리가 영리하고 호기심도 풍부한데다, 도박으로 다져진 눈썰미와 손재주, 머리회전에 힘입어, 천문대의 각종 장비와 기계에 대해 질문하고 익히고 하는 새에 어느덧 엔지니어 비슷한 수준까지 되었다. 그러던 어느 날, 야사가 전하는 바에 따르면 휴메이슨의 놀라운 변신이 펼쳐진다. 야간 관측 보조원이 병결했는데, 대타로 투입할 마땅한 사람이 없었다. 그렇다고 귀한 망원경을 놀릴 수도 없는 노릇이라, 천문대에서는 하룻밤 공칠 요량을 하고 휴메이슨에게 대타로 뛰어볼 용의가 없느냐고 제안했다. 그 업무는 거대한 덩치인 망원경을 다룰 뿐만 아니라 천체사진까지 찍어야 하는 일이었다. 그날 밤 휴메이슨은 임시직 관측 보조원이 되어 왕년에 트럼프 장 다루듯이 거대 망원경을 능숙하게 다루는 솜씨를 자랑했다. 그뿐인가, 천문대 연구원들은 휴메이슨이 찍어놓은 은하 스펙트럼들을 보고는 입을 다물지 못했다. 선명한 화질이 일급 전문가의 솜씨였던 것이다. 이 일로 그는 천문대 정식 직원으로 채용되어 허블의 조수가 되었다. 중학 중퇴로 천문대에 정식직원이 된 것은 전무후무한 일이었다. 이 중학 중퇴 건달과 허풍기 있는 천문학 박사는 만나자마자 악동들처럼 서로 죽이 잘 맞았다. 휴메이슨은 일을 시작하자 이내 양질의 은하 스펙트럼을 얻는 데 어떤 천문학자보다 뛰어난 역량을 발휘했고, 나중엔 '휴메이슨 혜성'을 발견하는 등 훌륭한 업적을 많이 남겨 완벽한 천문학자로 인정받게 되었다. 건달에서 천문학자로의 놀라운 변신이었다. 1923년 10월 어느 날 밤, 마침내 허블은 생애 최고의 사진을 찍었다. 그는 2.5m 반사망원경을 이용해 안드로메다 대성운으로 알려진 M31과 삼각형자리 나선은하 M33의 사진을 찍었다. 며칠 후 안드로메다 성운 사진 건판을 분석하던 허블은 갑자기 “유레카!” 하고 크게 외쳤다. 성운 안에 찍혀 있는 변광성을 발견한 것이다. 1912년 헨리에타 리빗이 변광성의 주기와 밝기가 밀접한 관계가 있음을 발견하고 이를 우주를 재는 표준 촛불로 삼아, 그때까지 알려지지 않았던 하늘의 잣대를 제공한 바 있었다. 리빗의 발견을 잘 알고 있던 허블은 안드로메다 변광성의 주기를 측정해본 결과 31.4일이라는 것을 알아냈다. 여기에다 리빗의 자를 들이대어 지구까지의 거리를 계산해보니 놀랍게도 93만 광년이란 답이 나왔다. 우리 은하 크기보다 10배나 멀리 떨어져 있는 게 아닌가! 단순히 나선 모양의 성운으로 알고 있었던 안드로메다는 사실 우리 은하를 까마득히 넘어선 곳에 있는 독립된 나선은하였다. 칸트의 섬우주론이 200 년 만에 완벽히 증명된 셈이었다. 이로써 인류 역사상 가장 먼 거리를 측정했던 허블은 새로운 우주공간의 문을 활짝 열어젖혔던 것이다. 당시 천문학계는 우리은하의 크기를 놓고 '대논쟁'을 벌이고 있었다. '우리은하가 우주 전체다', '우리은하 외에도 많은 은하들이 있을 것이다'는 두 진영으로 나뉘어 있었는데, 뒤늦게 나타난 신출내기 천문학자가 그 판정을 내려주었던 것이다. 어쨌든 이 하나의 발견으로 허블은 일약 천문학계의 영웅으로 떠올랐다. 나중에 알려진 사실이지만, 허블의 계산은 참값보다 큰 차이가 나는 것이었다. 현재 알려진 안드로메다 은하까지의 거리는 그 두 배가 넘는 250만 광년이다. 밤하늘에서 빛나는 모든 것들이 우리 은하 안에 속해 있다고 믿고 있던 사람들에게 이 발견은 청천벽력과도 같은 것이었다. 갑자기 우리 태양계는 조그만 웅덩이 정도로 축소되어버리고, 태양은 우주라는 드넓은 바닷가의 한 알갱이 모래에 지나지 않은 것이 되었다. 허블의 발견 이후 은하들 뒤에 다시 무수한 은하들이 늘어서 있는 무한에 가까운 우주임이 드러났다. 인류에게 이것은 근본적인 계시였다. -하늘도 불안정하다! 은하를 추적하는 허블의 망원경은 여기서 멈추지 않았다. 그후 6년 동안 허블과 그의 조수 휴메이슨은 은하들의 거리에 관한 데이터들을 모으느라 춥고 긴 밤을 지새우기 일쑤였다. 과학자들은 은하들이 제자리에 고정되어 있지 않다는 사실을 알고 있었다. 1912년, 로웰 천문대의 베스토 슬라이퍼는 은하 스펙트럼에서 적색이동을 발견하고, 은하들이 엄청난 속도로 지구로부터 멀어지고 있다는 사실을 처음으로 알아냈다. 허블은 슬라이퍼의 연구를 기초로 삼고, 그 동안 24개의 은하를 집요하게 추적해서 얻은 자신의 관측자료를 정리하여 거리와 속도를 반비례시킨 표에다가 은하들을 집어넣었다. 그 결과 놀라운 사실이 하나 드러났다. 멀리 있는 은하일수록 더 빠른 속도로 멀어져가고 있는 것이다. 은하는 후퇴하고 있다. 먼 은하일수록 후퇴속도는 더 빠르다. 그리고 은하의 이동속도를 거리로 나눈 값은 항상 일정하다. 이것이 허블 법칙이다.(사실 허블-휴메이슨 법칙이라 불러야 공평하다) 훗날 이 상수는 허블 상수로 불리며, 'H'로 표시된다. 허블 상수는 우주의 팽창속도를 알려주는 지표로서, 이것만 정확히 알아낸다면 우주의 크기와 나이를 구할 수 있다. 그래서 허블 상수는 우주의 로제타 석에 비유되기도 한다. 허블과 휴메이슨의 발견은 우주가 팽창하고 있음을 명백히 보여주는 것이었다. 또한 여러 세기 동안 과학자들을 괴롭혀왔던 올베르스의 역설도 이로써 우주팽창이라는 정답을 얻은 셈이었다. 그러나 당시에는 허블 자신까지 포함해서 이것이 우주의 기원과 연관되어 있으며, 모든 것의 근본을 건드리는 심오한 문제라고 확신하는 사람은 아무도 없었다. 묘하게도 죽이 잘 맞았던 이 덤앤더머 커플이 인류를 우주 기원의 순간으로 데려갈 이론적 토대를 닦았던 것이다. 이는 20세기 천문학사에서 가장 중요한 발견으로 받아들여졌다. 1929년, 이 사실이 발표되었을 때 엄청난 충격을 사람들에게 던져주었다. 이 우주가 지금 이 순간에도 무서운 속도로 팽창하고 있으며, 우리가 발붙이고 사는 이 세상에 고정되어 있는 거라곤 하나도 없다는 이 현기증 나는 사실에 사람들은 황망해했다. 최초로 인류가 지구상을 걸어다닌 이래 우리 인간사가 불안정하다는 것을 알고는 있었지만, 20세기에 들어서는 하늘조차도 불안정하다는 사실을 깨닫게 되었던 것이다. 그것은 제행무상(諸行無常)의 대우주였다. -허블의 유해는 어디에? 허블은 죽을 때까지 열성적으로 은하를 관측했다. 1953년 허블은 팔로마 산 천문대의 지름 5m의 거대 망원경 앞에서 며칠 밤을 새워 관측할 준비를 하던 중 갑자기 심장마비로 숨졌다. 대천문학자다운 열반이었다. 향년 64세. 코페르니쿠스 이후 천문학의 발전에 최대의 공헌을 한 허블의 업적은 노벨 상을 뛰어넘는 것이지만, 허블은 상을 받지 못했다. 노벨 물리학상이 천문학을 배제했기 때문이다. 그러나 뒤늦게 규정이 바뀌어 허블에게도 상을 주기로 결정했지만, 이번엔 상을 받을 사람이 없었다. 허블이 죽은 지 3개월 뒤였던 것이다. 노벨 상은 고인이 된 사람에게는 주지 않는 것이기 때문에, 상을 받으려면 업적 못지않게 수명도 중요한 변수라는 것을 새삼 일깨워주었다. 죽은 뒤에도 허블은 세간의 관심을 모았다. 허블의 유언에 따른 거라는 설도 있지만, 그의 부인 그레이스는 장례식과 추도회를 모두 거부했다. 그리고 남편의 유해를 어떻게 처리했는지에 대해서도 끝내 입을 열지 않았다. 그래서 20세기의 가장 위대한 천문학자였던 허블의 행방은 반세기가 지난 지금까지도 풀리지 않은 미스터리가 되는 바람에 허블을 추념하려면 우주공간에 떠 있는 허블 망원경을 바라볼 수밖에 없다. 1990년 우주 공간으로 쏘아올려진 우주망원경에 허블의 업적을 기리는 뜻에서 그의 이름이 붙여졌기 때문이다. 지금도 지구 중심 궤도를 95분마다 한 바퀴씩 돌며 먼 우주를 담아 보내고 있는 허블 우주망원경은 지난 4월 24일로 관측 25주년을 맞았으며, 2018년 제임스 웹 우주망원경이 발사될 때까지 계속 운용될 전망이다. 마지막 허블의 말로 이 글을 접기로 하자. “오감만 잘 갖춰져 있으면 인간은 우주가 무엇인지 탐험할 수 있으며, 그걸 모험과학이라 부른다.” ​이광식 통신원 joand999@naver.com

인류의 오랜 과학사에서 최대의 과학적 발견 하나를 꼽으라면 서슴없이 '우주팽창'을 드는 사람들이 적지 않다. 이 우주팽창의 증거를 발견하여 인류에 고함으로써 20세기 천문학의 최고 영웅이 된 사람은 허블 우주망원경, 허블 법칙 등으로 너무나 잘 알려진 미국의 에드윈 허블이다. 그는 여러 가지 면에서 문제적 인물이었다. -허풍스러운 태도의 '20세기 천문학 최고 영웅' 1889년 미국 미주리 주의 마시필드에서 태어난 허블은 한마디로 온갖 행운을 타고난 사람이었다. 아버지는 변호사이자 보험 대리인이라 유복한 어린 시절을 보냈다. 그는 부모로부터 높은 지능과 강건한 체질까지 물려받은데다 미남형이라 매력이 주체하지 못할 정도로 철철 흘렀다. 허블은 고등학교 시절 육상대표로 7종 경기에서 우승했고, 그밖에도 여러 대회, 여러 종목에서 메달을 수두룩하게 받았다. 공부도 잘했다. 명문 시카고 대학 법학과에 어렵잖게 진학했다. 말하자면 허블은 엄친아 대표선수였다. 대학에서도 발군의 성적을 보인 그는 로즈 장학금을 받고 영국 옥스퍼드 대학으로 유학을 갔다. 이 유학기간 3년이 허블에게 큰 영향을 미친 듯하다. 이때부터 허블은 늘 정장차림에다 파이프를 입에 물고 멋을 내며 허세를 부리기 시작했다. 그리고 허풍스러운 영국식 억양을 쓰기 시작했는데, 이 버릇은 평생 바뀌지 않았다. 천문학 하는 사람 중에 괴짜가 많긴 하지만, 허블도 그런 면에서는 전혀 꿀리지 않는 등급이었다. 아무튼 그런 허블이 어떻게 20세기 천문학계에서 최고의 영웅으로 등극하는 영예를 거머쥐게 되었을까? 가끔 세상에는 별로 힘들이지 않고도 손대는 일마다 떡 먹듯이 성공하는 그런 부류의 인간들이 있는 법이다. 불공평하게 보이고 배 아픈 노릇이지만, 어쩔 수 없는 일이다. 허블이 바로 그런 인간형이었다. 1913년 귀국해서 잠시 변호사 협회에 이름을 걸어놓은 허블은 얼마 후 돌연 하던 일을 접고 시카고 대학 천문학과에 들어갔다. 이에 대해 훗날 허블은 다음과 같이 말했다. “천문학은 성직과도 같다. 소명을 받아야 하기 때문이다. 나는 루이스빌에서 1년 동안 법률업무에 종사한 다음에야 비로소 그 소명을 받았다.” 뒤늦게 시작한 천문학이었지만 그는 뛰어난 머리와 약간의 노력으로 밀린 공부를 따라잡아 1917년 천문학 박사학위를 손에 쥐었다. 졸업 후 은사인 조지 헤일의 추천으로 윌슨 산 천문대에서 일하려던 허블의 계획은 뜻하지 않은 일로 취소되었다. 미국이 뒤늦게 1차대전에 뛰어들었던 탓이다. 육군 장교로 지원한 허블은 전투에서 오른팔에 부상을 입은 덕으로 소령으로 특진되었다. 그 역시 허블에게는 자랑거리였다. 평생 소령 칭호를 입에 달고 살았다니까. -무시받던 '희미한 빛뭉치'에 꽂히다 전선에서 돌아온 허블은 1919년 30살 때 짐을 꾸려서 윌슨 산으로 들어갔다. 말 그대로 입산이었다. 해발 1,800m 산꼭대기에 있는 윌슨 산 천문대에는 당시 세계 최대인 2.5m 후커 반사망원경이 설치되어 있었다. 그러나 노새가 이끄는 수레를 타고 한나절이나 걸려서야 도착할 수 있는 외진 곳이라 생활은 고행이었고, 일과는 고달팠다. 그럼에도 수십 명의 천문학자들이 연구를 위해 이곳에 둥지를 틀었다. 그들은 추운 겨울에도 관측대 위에 앉아 온밤을 지새웠다. 거대한 반사망원경을 조그마한 손잡이를 돌려 조절하며, 렌즈의 십자선을 응시하면서 최고 12시간을 버텨야 했다. 따뜻한 커피를 마실 수도, 난방기구를 이용할 수도 없었다. 망원경에 안 좋은 영향을 끼치기 때문이다. 연구원 숙소에 여자가 머무는 것은 금지되었기 때문에 연구원들은 그곳을 수도원이라 불렀다. '수도원 원장'인 조지 헤일은 천체물리학은 모든 잡념을 버린 남자만이 전념할 수 있는 분야라고 일찍이 설파했다. 윌슨 산 꼭대기에서 허블은 먼 우주에서 희미하게 빛나는 성운들을 향해서 망원경의 주경을 겨누고는, 사진을 찍고 스펙트럼을 찍기 시작했다. 그것은 때로는 열흘 밤을 꼬박 지새워야 하는 고된 작업이었다. 허블은 소년 시절에 할아버지의 망원경으로 별보기를 좋아했다. 그리고 할아버지가 좋아하던 퍼시벌 로웰의 화성 이야기를 들으며 우주로의 꿈을 키워왔다. 허블의 박사논문 주제는 ‘희미한 성운’이었다. 주류 천문학자들은 밝은 별과 행성, 혜성에 연구할 주제가 얼마든지 있는데 무엇하러 그런 희미한 빛뭉치를 연구한다 말인가 하고 의아해했다. 하지만 허블의 깊은 관심은 늘 그 희미한 빛뭉치인 성운에 있었다. ‘저 가스 구름들은 과연 우리 은하 안에 있는 것인가, 아니면 은하 바깥을 떠도는 별들의 도시인가?’ 라틴 어로 '안개'를 뜻하는 성운(nebula)은 20세기 초만 해도 정말 안개에 가려진 천체였다. 허블의 머리속에는 늘 성운에 대한 의문이 떠나질 않았다. 허블이 윌슨 산에 오자마자 대망원경의 주경을 성운 쪽으로 돌린 것은 당연한 노릇이었다. -건달에 가까운 노새 몰이꾼 휴메이슨 이 대목에서 우리는 또 한 사나이를 떠올리지 않을 수 없다. 허블의 조수였던 그 사내 역시 천문학사에서는 전설이 되어 있는 존재이다. 그는 원래 노새 몰이꾼이었다. 이름은 밀턴 휴메이슨, 나이는 허블보다 2살 아래였다. 윌슨 산 천문대로 장비나 생필품을 운반하는 잡일꾼으로 일했던 휴메이슨은 학교는 일찌감치 중2 때 때려치우고, 당구와 도박, 여자 후리기에 한가락하는 사내로, 좋게 말하면 한량, 나쁘게 말하면 건달이었다. 그런데 머리가 영리하고 호기심도 풍부한데다, 도박으로 다져진 눈썰미와 손재주, 머리회전에 힘입어, 천문대의 각종 장비와 기계에 대해 질문하고 익히고 하는 새에 어느덧 엔지니어 비슷한 수준까지 되었다. 그러던 어느 날, 야사가 전하는 바에 따르면 휴메이슨의 놀라운 변신이 펼쳐진다. 야간 관측 보조원이 병결했는데, 대타로 투입할 마땅한 사람이 없었다. 그렇다고 귀한 망원경을 놀릴 수도 없는 노릇이라, 천문대에서는 하룻밤 공칠 요량을 하고 휴메이슨에게 대타로 뛰어볼 용의가 없느냐고 제안했다. 그 업무는 거대한 덩치인 망원경을 다룰 뿐만 아니라 천체사진까지 찍어야 하는 일이었다. 그날 밤 휴메이슨은 임시직 관측 보조원이 되어 왕년에 트럼프 장 다루듯이 거대 망원경을 능숙하게 다루는 솜씨를 자랑했다. 그뿐인가, 천문대 연구원들은 휴메이슨이 찍어놓은 은하 스펙트럼들을 보고는 입을 다물지 못했다. 선명한 화질이 일급 전문가의 솜씨였던 것이다. 이 일로 그는 천문대 정식 직원으로 채용되어 허블의 조수가 되었다. 중학 중퇴로 천문대에 정식직원이 된 것은 전무후무한 일이었다. 이 중학 중퇴 건달과 허풍기 있는 천문학 박사는 만나자마자 악동들처럼 서로 죽이 잘 맞았다. 휴메이슨은 일을 시작하자 이내 양질의 은하 스펙트럼을 얻는 데 어떤 천문학자보다 뛰어난 역량을 발휘했고, 나중엔 '휴메이슨 혜성'을 발견하는 등 훌륭한 업적을 많이 남겨 완벽한 천문학자로 인정받게 되었다. 건달에서 천문학자로의 놀라운 변신이었다. 1923년 10월 어느 날 밤, 마침내 허블은 생애 최고의 사진을 찍었다. 그는 2.5m 반사망원경을 이용해 안드로메다 대성운으로 알려진 M31과 삼각형자리 나선은하 M33의 사진을 찍었다. 며칠 후 안드로메다 성운 사진 건판을 분석하던 허블은 갑자기 “유레카!” 하고 크게 외쳤다. 성운 안에 찍혀 있는 변광성을 발견한 것이다. 1912년 헨리에타 리빗이 변광성의 주기와 밝기가 밀접한 관계가 있음을 발견하고 이를 우주를 재는 표준 촛불로 삼아, 그때까지 알려지지 않았던 하늘의 잣대를 제공한 바 있었다. 리빗의 발견을 잘 알고 있던 허블은 안드로메다 변광성의 주기를 측정해본 결과 31.4일이라는 것을 알아냈다. 여기에다 리빗의 자를 들이대어 지구까지의 거리를 계산해보니 놀랍게도 93만 광년이란 답이 나왔다. 우리 은하 크기보다 10배나 멀리 떨어져 있는 게 아닌가! 단순히 나선 모양의 성운으로 알고 있었던 안드로메다는 사실 우리 은하를 까마득히 넘어선 곳에 있는 독립된 나선은하였다. 칸트의 섬우주론이 200 년 만에 완벽히 증명된 셈이었다. 이로써 인류 역사상 가장 먼 거리를 측정했던 허블은 새로운 우주공간의 문을 활짝 열어젖혔던 것이다. 당시 천문학계는 우리은하의 크기를 놓고 '대논쟁'을 벌이고 있었다. '우리은하가 우주 전체다', '우리은하 외에도 많은 은하들이 있을 것이다'는 두 진영으로 나뉘어 있었는데, 뒤늦게 나타난 신출내기 천문학자가 그 판정을 내려주었던 것이다. 어쨌든 이 하나의 발견으로 허블은 일약 천문학계의 영웅으로 떠올랐다. 나중에 알려진 사실이지만, 허블의 계산은 참값보다 큰 차이가 나는 것이었다. 현재 알려진 안드로메다 은하까지의 거리는 그 두 배가 넘는 250만 광년이다. 밤하늘에서 빛나는 모든 것들이 우리 은하 안에 속해 있다고 믿고 있던 사람들에게 이 발견은 청천벽력과도 같은 것이었다. 갑자기 우리 태양계는 조그만 웅덩이 정도로 축소되어버리고, 태양은 우주라는 드넓은 바닷가의 한 알갱이 모래에 지나지 않은 것이 되었다. 허블의 발견 이후 은하들 뒤에 다시 무수한 은하들이 늘어서 있는 무한에 가까운 우주임이 드러났다. 인류에게 이것은 근본적인 계시였다. -하늘도 불안정하다! 은하를 추적하는 허블의 망원경은 여기서 멈추지 않았다. 그후 6년 동안 허블과 그의 조수 휴메이슨은 은하들의 거리에 관한 데이터들을 모으느라 춥고 긴 밤을 지새우기 일쑤였다. 과학자들은 은하들이 제자리에 고정되어 있지 않다는 사실을 알고 있었다. 1912년, 로웰 천문대의 베스토 슬라이퍼는 은하 스펙트럼에서 적색이동을 발견하고, 은하들이 엄청난 속도로 지구로부터 멀어지고 있다는 사실을 처음으로 알아냈다. 허블은 슬라이퍼의 연구를 기초로 삼고, 그 동안 24개의 은하를 집요하게 추적해서 얻은 자신의 관측자료를 정리하여 거리와 속도를 반비례시킨 표에다가 은하들을 집어넣었다. 그 결과 놀라운 사실이 하나 드러났다. 멀리 있는 은하일수록 더 빠른 속도로 멀어져가고 있는 것이다. 은하는 후퇴하고 있다. 먼 은하일수록 후퇴속도는 더 빠르다. 그리고 은하의 이동속도를 거리로 나눈 값은 항상 일정하다. 이것이 허블 법칙이다.(사실 허블-휴메이슨 법칙이라 불러야 공평하다) 훗날 이 상수는 허블 상수로 불리며, 'H'로 표시된다. 허블 상수는 우주의 팽창속도를 알려주는 지표로서, 이것만 정확히 알아낸다면 우주의 크기와 나이를 구할 수 있다. 그래서 허블 상수는 우주의 로제타 석에 비유되기도 한다. 허블과 휴메이슨의 발견은 우주가 팽창하고 있음을 명백히 보여주는 것이었다. 또한 여러 세기 동안 과학자들을 괴롭혀왔던 올베르스의 역설도 이로써 우주팽창이라는 정답을 얻은 셈이었다. 그러나 당시에는 허블 자신까지 포함해서 이것이 우주의 기원과 연관되어 있으며, 모든 것의 근본을 건드리는 심오한 문제라고 확신하는 사람은 아무도 없었다. 묘하게도 죽이 잘 맞았던 이 덤앤더머 커플이 인류를 우주 기원의 순간으로 데려갈 이론적 토대를 닦았던 것이다. 이는 20세기 천문학사에서 가장 중요한 발견으로 받아들여졌다. 1929년, 이 사실이 발표되었을 때 엄청난 충격을 사람들에게 던져주었다. 이 우주가 지금 이 순간에도 무서운 속도로 팽창하고 있으며, 우리가 발붙이고 사는 이 세상에 고정되어 있는 거라곤 하나도 없다는 이 현기증 나는 사실에 사람들은 황망해했다. 최초로 인류가 지구상을 걸어다닌 이래 우리 인간사가 불안정하다는 것을 알고는 있었지만, 20세기에 들어서는 하늘조차도 불안정하다는 사실을 깨닫게 되었던 것이다. 그것은 제행무상(諸行無常)의 대우주였다. -허블의 유해는 어디에? 허블은 죽을 때까지 열성적으로 은하를 관측했다. 1953년 허블은 팔로마 산 천문대의 지름 5m의 거대 망원경 앞에서 며칠 밤을 새워 관측할 준비를 하던 중 갑자기 심장마비로 숨졌다. 대천문학자다운 열반이었다. 향년 64세. 코페르니쿠스 이후 천문학의 발전에 최대의 공헌을 한 허블의 업적은 노벨 상을 뛰어넘는 것이지만, 허블은 상을 받지 못했다. 노벨 물리학상이 천문학을 배제했기 때문이다. 그러나 뒤늦게 규정이 바뀌어 허블에게도 상을 주기로 결정했지만, 이번엔 상을 받을 사람이 없었다. 허블이 죽은 지 3개월 뒤였던 것이다. 노벨 상은 고인이 된 사람에게는 주지 않는 것이기 때문에, 상을 받으려면 업적 못지않게 수명도 중요한 변수라는 것을 새삼 일깨워주었다. 죽은 뒤에도 허블은 세간의 관심을 모았다. 허블의 유언에 따른 거라는 설도 있지만, 그의 부인 그레이스는 장례식과 추도회를 모두 거부했다. 그리고 남편의 유해를 어떻게 처리했는지에 대해서도 끝내 입을 열지 않았다. 그래서 20세기의 가장 위대한 천문학자였던 허블의 행방은 반세기가 지난 지금까지도 풀리지 않은 미스터리가 되는 바람에 허블을 추념하려면 우주공간에 떠 있는 허블 망원경을 바라볼 수밖에 없다. 1990년 우주 공간으로 쏘아올려진 우주망원경에 허블의 업적을 기리는 뜻에서 그의 이름이 붙여졌기 때문이다. 지금도 지구 중심 궤도를 95분마다 한 바퀴씩 돌며 먼 우주를 담아 보내고 있는 허블 우주망원경은 지난 4월 24일로 관측 25주년을 맞았으며, 2018년 제임스 웹 우주망원경이 발사될 때까지 계속 운용될 전망이다. 마지막 허블의 말로 이 글을 접기로 하자. “오감만 잘 갖춰져 있으면 인간은 우주가 무엇인지 탐험할 수 있으며, 그걸 모험과학이라 부른다.” ​이광식 통신원 joand999@naver.com

-천문학자들의 줄자 '우주 거리 사다리' (3) '천문학 역사상 가장 중요한 한 문장' 연주시차가 0.01초이면 326광년이고, 0.1초면 32.6광년, 1초면 3.26광년이 된다. 이처럼 광년의 단위도 별까지 거리가 멀어지면 숫자가 매우 커지므로 연주시차가 1초일 때 1파섹(pc)으로 정했다. 시차(parallax)와 초(second)의 두 낱말의 머릿글자를 따서 만든 말이다. 별의 절대등급은 10pc, 곧 32.6광년의 거리에 위치한다고 가정하여 정한 별의 밝기이다. 그러나 이 연주시차로 천체의 거리를 구하는 것은 한계가 있다. 대부분 별은 매우 멀리 있어 연주시차가 아주 작기 때문이다. 지구 대기의 산란 효과 등으로 인한 오차 때문에 미세한 연주시차는 계산할 수 없으므로, 100pc 이상 멀리 떨어진 별에 적용하기는 어렵다. 따라서 더 먼 별에는 다른 방법을 쓰지 않으면 안 된다. 그렇다면 대체 어떤 방법을 쓸 수 있을까? 사실 시차만 하더라도 일종의 '상식'을 관측으로 찾아낸 것이라 할 수 있다. 그러나 더 먼 우주의 거리를 재는 잣대는 이런 상식에서 나온 것이 아니라 우주 속에서 발견한 것이었다. 그리고 그 발견에는 당시 천문학계의 기층민이었던 '여성 컴퓨터'의 땀과 희생이 서려 있었다. 이 놀라운 우주의 잣대를 발견한 주역은 한 청각장애인 여성 천문학자였다. 그러나 청력과 그녀의 지능은 아무런 관련도 없었다. 1868년 미국 매사추세츠 주 랭커스터에서 태어난 헨리에타 스완 리빗은 1892년 대학을 졸업한 후 하버드 대학 천문대에서 일하게 되었다. 업무는 주로 천체를 찍은 사진 건판을 비교·분석하고 검토하는 일이었다. 시간당 0.3불이라는 저임으로, 이런 직종을 당시 '컴퓨터'라고 불렀다. 그러나 단조롭기 한량없는 그 작업이 그녀의 영혼을 구원해주었을지도 모른다. 페루의 하버드 천문대 부속 관측소에서 찍은 사진 자료를 분석하여 변광성을 찾는 작업을 하던 리빗은 소마젤란은하에서 100개가 넘는 세페이드 형 변광성을 발견했다. 이 별들은 적색거성으로 발전하고 있는 늙은 별로서, 주기적으로 광도의 변화를 보이는 특성이 있다. 이 별들이 지구에서 볼 때 거의 같은 거리에 있다는 점에 주목한 그녀는 변광성들을 정리하던 중 놀라운 사실 하나를 발견했다. 한 쌍의 변광성에서 변광성의 주기와 겉보기 등급 사이에 상관관계가 있다는 점을 감지한 것이다. 곧, 별이 밝을수록 주기가 길어진다는 점이다. 리빗은 이 사실을 공책에다 "변광성 중 밝은 별이 더 긴 주기를 가진다는 사실에 주목할 필요가 있다"고 짤막하게 기록해 두었다. 이 한 문장은 후에 천문학 역사상 가장 중요한 문장으로 꼽히게 되었다. ​리빗은 수백 개에 이르는 세페이드 변광성의 광도를 측정했고 여기서 독특한 주기-광도 관계를 발견했다. 3일 주기를 갖는 세페이드의 광도는 태양의 800배이다. 30일 주기를 갖는 세페이드의 광도는 태양의 1만 배이다. 1908년, 리빗은 세페이드 변광성의 ‘주기-광도 관계’ 연구 결과를 <하버드 대학교 천문대 천문학연감>에 발표했다. 리빗은 지구에서부터 마젤란 성운 속의 세페이드 변광성들 각각까지의 거리가 모두 대략적으로 같다고 보고, 변광성의 고유 밝기는 그 겉보기 밝기와 마젤란 성운까지의 거리에서 유도될 수 있으며, 변광성들의 주기는 실제 빛의 방출과 명백한 관계가 있다는 결론을 이끌어냈다. 리빗이 발견한 이러한 관계가 보편적으로 성립한다면, 같은 주기를 가진 다른 영역의 세페이드 변광성에 대해서도 적용이 가능하며, 이로써 그 변광성의 절대등급을 알 수 있게 된다. 이는 곧 그 별까지의 거리를 알 수 있게 된다는 뜻이다. 이것은 우주의 크기를 잴 수 있는 잣대를 확보한 것으로, 한 과학 저술가가 말했듯이 '천문학을 송두리째 바꿔버릴 대발견'이었다. 리빗이 발견한 세페이드형 변광성의 주기-광도 관계는 천문학사상 최초의 '표준 촛불'이 되었으며, 이로써 인류는 연주시차가 닿지 못하는 심우주 은하들까지의 거리를 알 수 있게 되었다. 또한 천문학자들은 표준 촛불이라는 우주의 자를 갖게 됨으로써, 시차를 재던 각도기는 더 이상 필요치 않게 되었다. 리빗이 밝힌 표준 촛불은 그녀가 암으로 세상을 떠난 2년 뒤에 위력을 발휘했다. 1923년 윌슨산 천문대의 에드윈 허블(1889~1953)이 표준 촛불을 이용해, 그때까지 우리은하 내부에 있는 것으로 알려졌던 안드로메다 성운이 외부 은하임을 밝혀냈던 것이다. 이로써 우리은하는 우주의 중심에서 끌어내려지고, 우리은하가 우주의 전부인 줄 알고 있었던 인류는 은하 뒤에 또 무수한 은하들이 줄지어 있는 대우주에 직면하게 되었다. ​밤하늘에서 빛나는 모든 것들이 우리 은하 안에 속해 있다고 믿고 있던 인류에게 이 발견은 청천벽력과도 같은 것이었다. 갑자기 우리 태양계는 작은 웅덩이로 축소되어버리고, 지구상에 살아 있는 모든 것들에게 빛을 주는 태양은 우주라는 드넓은 바닷가의 모래 한 알갱이에 지나지 않은 것이 되었다. 허블은 표준 촛불을 발견한 리빗에 대해 그의 저서에서 “헨리에타 리빗이 우주의 크기를 결정할 수 있는 열쇠를 만들어냈다면, 나는 그 열쇠를 자물쇠에 쑤셔넣고 뒤이어 그 열쇠가 돌아가게끔 하는 관측사실을 제공했다”라며 그녀의 업적을 기렸다. 이처럼 허블 본인은 리비트의 업적을 인정하며 리빗은 노벨상을 받을 자격이 있다고 자주 말하곤 했다. 그러나 스웨덴 한림원이 노벨상을 주려고 그녀를 찾았을 때는 이미 세상을 떠난지 3년이 지난 후였다. 하지만 불우한 여성 천문학자 헨리에타 레빗의 이름은 천문학사에서 찬연히 빛나고 있을 뿐만 아니라, 소행성 5383 리빗과 월면 크레이터 리빗으로 저 우주 속에서도 빛나고 있다. 우주 팽창을 가르쳐준 '적색편이' 우주 거리 사다리에서 변광성 다음의 단은 적색편이다. 이것은 별빛 스펙트럼을 분석해서 그 별 까지의 거리를 알아내는 방법으로, 이른바 도플러 효과라는 원리를 바탕으로 하고 있다. 도플러 효과를 설명할 때 주로 소방차 사일렌 소리가 예로 제시된다. 소방차가 관측자에게 다가올 때 소리가 높아지다가, 멀어져가면 급속이 소리가 낮아진다는 것을 알 수 있다. 이것은 파원이 관측자에게 다가올 때 파장의 진폭이 압축되어 짧아지다가, 반대로 멀어질 때는 파장이 늘어남으로써 나타나는 현상이다. 이것을 바로 도플러 효과로, 1842년에 이 원리를 처음으로 발견한 오스트리아의 과학자 크리스티안 도플러의 이름을 딴 것이다. 도플러 효과는 모든 파동에 적용되는 원리이다. 빛도 파동의 일종인만큼 도플러 효과를 탐지할 수 있다. 도플러가 제시한 이 원리를 이용한 장비가 실생활에서도 여러 방면에 쓰이고 있는데, 만약 당신에게 어느 날 느닷없이 속력 위반 딱지가 날아왔다면, 그것은 바로 도플러 원리를 장착한 스피드건이 찍어서 보낸 것이다. 현재 천문학에서 천체들의 속도를 측정하는 데 이 도플러 효과가 널리 사용되고 있다. 우주 팽창으로 인해 후퇴하는 천체가 내는 빛의 파장이 늘어나게 되는데, 일반적으로 가시광선 영역에서 파장이 길수록 (진동수가 작을수록) 붉게 보인다. 따라서 후퇴하는 천체가 내는 빛의 스펙트럼이 붉은색 쪽으로 치우치게 되는데, 이를 적색편이라고 한다. 이 적색편이의 값을 알면 천체의 후퇴 속도를 측정할 수 있다. 적색편이가 천문학에 거대한 변혁을 몰고온 것은 미국의 천문학자 베스토 슬라이퍼에서 시작되었다. 그는 1912년 당시 '나선성운'이라고 불리던 은하들이 상당히 큰 적색편이 값을 보인다는 것을 발견했다. 슬라이퍼는 이 논문에서 온 하늘에 고루 분포하는 나선은하들의 속도를 측정했는데, 그중 3개를 제외하고는 모든 은하가 우리은하로부터 초속 수백, 수천km의 속도로 멀어지고 있는 것을 발견했다. 그 뒤를 이어 1924년 초 에드윈 허블은 은하들의 적색편이(속도)와 은하들까지의 거리가 비례한다는 허블의 법칙을 발견했다. 1929년에는 더욱 놀라운 사실이 밝혀졌다. 에드윈 허블이 우주가 팽창하고 있다는 관측결과를 발표했던 것이다. 이는 인류의 우주관에 혁명을 일어킨 대사건이었다. 따지고 보면, 이 같은 우주 팽창이라든가 빅뱅 이론 같은 것도 리빗의 표준 촛불이 있음으로써 가능했던 것이었다. 리빗이 변광성의 밝기와 주기 사이의 관계를 알아냄으로써 빅뱅의 첫단추를 꿰었다고 할 수 있다. 이러한 발견들은 우주가 정적이지 않고 팽창하고 있다는 가설을 관측으로 뒷받침하는 것으로, 우주의 팽창과 빅뱅 이론의 문을 활짝 열어젖힌 가장 중요한 근거로 받아들여지고 있다. 우주 거리 사다리의 마지막 단은 '초신성' 우주에서 가장 먼 거리를 재는 우주 줄자는 초신성이다. 초신성이란 진화의 마지막 단계에 이른 별이 폭발하면서 그 밝기가 평소의 수억 배에 이르렀다가 서서히 낮아지는 별을 가리키는데, 마치 새로운 별이 생겼다가 사라지는 것처럼 보이기 때문에 이런 이름이 붙었다. 하지만 사실은 늙은 별의 임종인 셈이다. 우리나라에서는 잠시 머물렀다 사라진다는 의미로 객성(客星, 손님별)이라고 불렀다. 그러면 어떤 별이 초신성이 되는가? 몇 가지 유형이 있는데, 먼저 태양 질량의 9배 이상인 무거운 별이 마지막 순간에 중력 붕괴를 일으켜 폭발하는 것이 있다. 다음으로는, 쌍을 이루는 백색왜성에서 물질을 끌어와 그 한계질량이 태양 질량의 1.4배를 넘는 순간 폭발하는 유형이 있는데, 이것이 바로 거리 측정에 사용되는 1a형 초신성이다. 이는 같은 한계질량에서 폭발하여 같은 밝기를 보이므로, 그 광도를 측정하면 그 별까지의 거리를 알아낼 수가 있기 때문이다. 따라서 1a형 초신성은 자신이 속해 있는 은하까지의 거리를 측정할 수 있게 해주는 중요한 지표가 된다. 또한 초신성이 폭발할 때의 광도는 1000억 개의 별이 내는 광도와 맞먹을 정도이므로 우주 어느 곳에서 터지더라도 관측할 수 있다. 1929년 허블이 적색편이를 이용해 우주의 팽창을 처음으로 알아낸 이후, 우주의 팽창속도가 어떻게 변화하고 있는지가 중요한 관심사가 된 가운데, 1a형 초신성은 먼 은하까지의 거리를 측정하고 우주의 팽창속도를 알아낼 수 있는 최적의 도구가 되었다. 1990년대에 들어 과학자들은 멀리 있는 1a형 초신성 수십 개의 거리와 후퇴속도를 분석한 결과, 초신성들이 우주가 일정한 속도로 팽창하는 경우에 비해 밝기가 더 어둡다는 사실이 밝혀졌다. 이것은 이 초신성들이 예상보다 멀리 있다는 것을 말하며, 그것은 곧 우주의 팽창속도가 점점 빨라지고 있음을 뜻한다. 말하자면 우주는 가속팽창되고 있다는 것이다. 이 획기적인 사실을 발견한 두 팀의 천문학자들은 뒤에 노벨 물리학상을 받았다. 이전까지는 우주에 있는 물질들의 인력 때문에 우주의 팽창속도가 일정하게 유지되거나 줄어들 것으로 생각되었다. 그런데 실제 관측 결과는 이와 정반대로 나타난 셈인데, 우주의 이같은 가속팽창에는 분명 어떤 힘이 계속 작용하고 있음을 뜻한다. 지금으로써는 이 힘의 정체가 무엇인지 알 길이 없지만, 과학자들은 이 정체불명의 힘에 ‘암흑 에너지’라는 이름을 붙였다. 이 암흑 에너지는 우주가 팽창하면 팽창할수록 점점 더 커진다. 그러므로 우리 우주는 앞으로 영원히 가속 팽창할 운명이다. 이런 놀라운 우주의 비밀을 밝혀준 것이 바로 우주의 가장 긴 줄자인 초신성이다. 우주의 가속팽창 그 끝에는 무엇이 기다리고 있을지는 신만이 알 것이다. 표준 촛불 1a형 초신성 폭발 동영상( https://youtu.be/C24PicfBXIo ) 이광식 통신원 joand999@naver.com

-죽은 별들의 비명과 수천 개의 백색왜성 무덤 포착 우리은하의 중심부를 들여다보던 천문학자들이 죽은 별들이 그들의 동반성에게 잡아먹히면서 내지르는 '비명 소리'를 처음으로 포착했다고 영국 일간지 데일리메일이 30일(현지시간) 보도했다. 이 좀비 별들은 우리은하 중심부 가까이에 백색왜성들의 거대한 무덤을 만들고 있는 것으로 추정되고 있다. 백색왜성은 거대 질량의 별이 연료를 소진한 후 남은 별의 속고갱이 같은 것이다. 그러나 이들 백색왜성들이 왜 은하 중심부에 그처럼 많이 모여 있는지는 아직까지 밝혀지지 않은 미스터리로 남아 있다. '네이처' 지에 발표된 이번 발견은 누스타(NuSTAR, Nuclear Spectroscopic Telescope Array) 망원경으로 관측한 미국 하버포드 대학의 과학자들이 거둔 쾌거이다. "우리는 누스타의 이미지에서 우리은하 중심부를 이루는 완전히 새로운 구성요소를 볼 수 있습니다" 하고 커스틴 페레스 콜럼비아 대학 교수가 설명했다. "아직까지 그 X선 신호를 완전히 해독하지는 못하고 있지만, 좀더 연구하면 설명할 수 있을 겁니다." 은하 중심부에 있는 수천 개 백색왜성들이 방출하는 것과 같은 X선은 1000분의 1초 펄서(빠르게 회전하는 중성자별)나 강한 자기장에서도 방출될 수 있다. "어쨌든 이 모든 가능성이 별의 진화와 쌍성 체계, 은하 중심에서 나오는 우주선에 관한 우리의 기존 지식을 크게 뒤바꿀 수 있는 중요한 도전이다" 하고 연구자들은 논문에서 말하고 있다. 이번에 발견된 X선은 궁수자리 A*라고 불리는 26광년 크기의 은하 중심부 13에서 나오는 것으로 알려졌다. 이 근처에 우리은하 중심에 똬리 틀고 있는 거대 질량의 블랙홀이 있다. 항성 진화 이론에 따르면, 별이 죽을 때 조용히 어둠 속으로 사라지는 것은 아니다. 우리 태양과는 달리 동반성이 있는 별은 붕괴되어 백색왜성이 되면서 동반성의 물질을 빨아들이게 된다. 이때 물질이 엄청난 속도로 빨려들어가면서 X선을 방출한다. 이 과정에는 아주 흥미로운 사실이 하나 있는데, 백색왜성이 짝별의 물질을 빨아들여 태양 질량의 1.4배에 달하면 예외없이 대폭발을 일으킨다는 사실이다. 이른바 1a형 초신성 폭발이다. 이 한계 질량을 발견한 사람이 인도 출신 물리학자인 찬드라세카르인데, 그의 이름을 따 '찬드라세카르 한계'라 한다. 그는 이 발견으로 노벨 물리학상을 받았다. 많은 수의 젊고 무거운 별들이 우리은하 중심의 블랙홀 둘레를 돌고 있는데, 그처럼 많은 백색왜성들이 왜 청소되지 않은 채 남아 있는지는 아직까지 밝혀지지 않고 있다. 백색왜성은 우리 태양 같은 중간 크기의 별이 생애의 마지막에 바깥층을 날려버리고 남은 알맹이 같은 것이다. 밀도가 아주 높고 희게 빛난다. 태양이 백색왜성이 된다면 지구 크기만한 것이 될 것이다. 우리은하 중심에서 발견된 수천 개의 백색왜성들은 우리은하 중심이 참으로 기괴한 장소라는 사실을 말해준다고 연구자들은 믿고 있다. "거대 질량의 블랙홀 부근에서 천체들이 잔뜩 밀집되어 있는데도 이들 백색왜성들이 건재한 것은 마치 복잡한 지하도에서 사람들이 엉켜 있는데도 유유히 걷는 것과 똑같은 현상이다. 이것을 규명하는 것이 앞으로의 과제이다" 하고 논문 공동저자 처크 헤일리 콜럼비아 대학 교수가 말했다. 이광식 통신원 joand999@naver.com　

-죽은 별들의 비명과 수천 개의 백색왜성 무덤 포착 우리은하의 중심부를 들여다보던 천문학자들이 죽은 별들이 그들의 동반성에게 잡아먹히면서 내지르는 '비명 소리'를 처음으로 포착했다고 영국 일간지 데일리메일이 30일(현지시간) 보도했다. 이 좀비 별들은 우리은하 중심부 가까이에 백색왜성들의 거대한 무덤을 만들고 있는 것으로 추정되고 있다. 백색왜성은 거대 질량의 별이 연료를 소진한 후 남은 별의 속고갱이 같은 것이다. 그러나 이들 백색왜성들이 왜 은하 중심부에 그처럼 많이 모여 있는지는 아직까지 밝혀지지 않은 미스터리로 남아 있다. '네이처' 지에 발표된 이번 발견은 누스타(NuSTAR, Nuclear Spectroscopic Telescope Array) 망원경으로 관측한 미국 하버포드 대학의 과학자들이 거둔 쾌거이다. "우리는 누스타의 이미지에서 우리은하 중심부를 이루는 완전히 새로운 구성요소를 볼 수 있습니다" 하고 커스틴 페레스 콜럼비아 대학 교수가 설명했다. "아직까지 그 X선 신호를 완전히 해독하지는 못하고 있지만, 좀더 연구하면 설명할 수 있을 겁니다." 은하 중심부에 있는 수천 개 백색왜성들이 방출하는 것과 같은 X선은 1000분의 1초 펄서(빠르게 회전하는 중성자별)나 강한 자기장에서도 방출될 수 있다. "어쨌든 이 모든 가능성이 별의 진화와 쌍성 체계, 은하 중심에서 나오는 우주선에 관한 우리의 기존 지식을 크게 뒤바꿀 수 있는 중요한 도전이다" 하고 연구자들은 논문에서 말하고 있다. 이번에 발견된 X선은 궁수자리 A*라고 불리는 26광년 크기의 은하 중심부 13에서 나오는 것으로 알려졌다. 이 근처에 우리은하 중심에 똬리 틀고 있는 거대 질량의 블랙홀이 있다. 항성 진화 이론에 따르면, 별이 죽을 때 조용히 어둠 속으로 사라지는 것은 아니다. 우리 태양과는 달리 동반성이 있는 별은 붕괴되어 백색왜성이 되면서 동반성의 물질을 빨아들이게 된다. 이때 물질이 엄청난 속도로 빨려들어가면서 X선을 방출한다. 이 과정에는 아주 흥미로운 사실이 하나 있는데, 백색왜성이 짝별의 물질을 빨아들여 태양 질량의 1.4배에 달하면 예외없이 대폭발을 일으킨다는 사실이다. 이른바 1a형 초신성 폭발이다. 이 한계 질량을 발견한 사람이 인도 출신 물리학자인 찬드라세카르인데, 그의 이름을 따 '찬드라세카르 한계'라 한다. 그는 이 발견으로 노벨 물리학상을 받았다. 많은 수의 젊고 무거운 별들이 우리은하 중심의 블랙홀 둘레를 돌고 있는데, 그처럼 많은 백색왜성들이 왜 청소되지 않은 채 남아 있는지는 아직까지 밝혀지지 않고 있다. 백색왜성은 우리 태양 같은 중간 크기의 별이 생애의 마지막에 바깥층을 날려버리고 남은 알맹이 같은 것이다. 밀도가 아주 높고 희게 빛난다. 태양이 백색왜성이 된다면 지구 크기만한 것이 될 것이다. 우리은하 중심에서 발견된 수천 개의 백색왜성들은 우리은하 중심이 참으로 기괴한 장소라는 사실을 말해준다고 연구자들은 믿고 있다. "거대 질량의 블랙홀 부근에서 천체들이 잔뜩 밀집되어 있는데도 이들 백색왜성들이 건재한 것은 마치 복잡한 지하도에서 사람들이 엉켜 있는데도 유유히 걷는 것과 똑같은 현상이다. 이것을 규명하는 것이 앞으로의 과제이다" 하고 논문 공동저자 처크 헤일리 콜럼비아 대학 교수가 말했다. 이광식 통신원 joand999@naver.com　

-"암흑 에너지, 생각보다 많지 않다" 대다수의 물리학자들은 우리 우주가 수수께끼와 같은 암흑 에너지로 인해 팽창속도가 가속되고 있다고 믿고 있다. 그러나 그 가속 정도가 생각보다 크지 않을지도 모른다는 주장이 제기되었다. 그 계기는 어떤 유형의 초신성 발견이었다. 이 초신성에 대한 연구 결과는 우주론적인 중요한 문제에 대한 답이 될 수도 있을 것으로 보여지는데, 이른바 빅뱅 이후 우주는 얼마나 빠른 속도로 팽창을 계속해왔는가에 대한 해답이다. 천문학자들이 2014년 1월 22일 M82 은하에서 발견한 초신성은 이전 연구들이 밝힌 우주의 팽창속도가 상당히 하향 조정되어야 한다는 증거를 보여주고 있어 학계의 비상한 관심을 끌고 있다. 미국 애리조나 대학의 연구진은 안시관측과 자외선 관측 이미지를 비교분석한 끝에 오랜 과거에 폭발한 초신성과 근래에 발견된 초신성의 행동 양태는 상당히 다르다는 사실을 발견해냈다. 과거의 초신성은 우리가 알고 있던 것만큼 먼 거리에 있었던 것은 아니며, 따라서 우주의 팽창 속도도 그렇게 빠르지 않았음을 뜻한다. 초신성 폭발은 일정한 유형을 가지고 있어, 우주론자들은 이것으로 우주의 깊이를 재는 추로 사용해왔다. -작년 M82 은하서 발견한 초신성이 증거 "두 집단의 초신성들이 보여주는 차이는 우연한 것이 아니며, 따라서 우리는 1a형 초신성을 두 개의 그룹으로 분류할 수밖에 없었다"고 밝히는 천문학자 피터 밀른 박사는 "하나는 우리에게 가까운 소수의 초신성 그룹, 또 하나는 먼 거리에 있는, 그러니까 우주가 더 젊었을 때 폭발한 다수의 초신성 그룹"이라고 설명한다. 일정한 광도로 빛나는 1a형 초신성들의 거리를 측정함으로써 우주의 팽창이 가속되고 있다는 사실을 밝혀낸 브라이언 P. 슈미트 등 세 사람의 과학자들이 2011년 노벨 물리학상을 받았다. 이들은 독자적으로 초신성들의 광도를 측정한 결과, 그 광도들이 예상치보다 훨씬 낮다는 것을 발견하고, 이것은 우주가 일정 속도로 팽창되는 게 아니라 가속 팽창되고 있는 때문이라는 결론을 내렸다. 이에 따르면, 어떤 알 수 없는 힘이 점점 빠른 속도로 은하들을 떼어놓고 있다는 뜻이다. "이 결론은 모든 1a형 초신성은 같은 광도를 갖고 있다는 전제가 깔려 있다. 그 초신성들이 폭발할 때는 거의 같은 광도로 빛난다"고 밀른 박사는 설명한다. 그의 연구진은 허블 우주망원경의 관측과 미항공우주국(NASA)의 스위프트위성이 수집한 데이터를 이번 연구에 사용했다. 스위프트 위성의 데이터들은 안시측정으로는 판별하기 어려운 미약한 초신성의 적색편이와 청색편이를 분석하는 데 결정적인 역할을 했다. "가까운 초신성 10개의 적색편이는 먼 초신성 10개에 비해 더 큰 값을 보여준다"고 밀른 교수는 설명한다. 과학자들은 이것이 알려진 것보다 우주 팽창의 가속도가 그리 크지 않다는 것을 뜻하는 것이라고 생각한다. 따라서 암흑 에너지가 지금 계산서에 나와 있는 것보다 크지 않다는 뜻이기도 하다. "여기서 분명히 밝혀둘 것은 우주팽창이 가속되고 있지 않다는 것은 아니다. 다만 그 가속 정도가 생각보다 빠르지 않다는 뜻"이라고 밀른 교수는 강조한다. "우리의 제안은 우주에 암흑 에너지가 이제까지의 연구에서 밝혀진 만큼 많지 않다는 것이지만, 그 값을 결정하지는 못하고 있다" 이광식 통신원 joand999@naver.com　

-지금 당신이 있는 그 자리가 태초 ‘빅뱅 현장’ "왜 세상에는 아무것도 없지 않고 무엇인가가 있는가?"라는 원초적 질문을 던진 사람은 17세기 독일의 철학자이자 수학자인 고트프리트 라이프니츠였다. 미적분의 발견 업적을 놓고 뉴턴과 맞선 것으로도 유명한 라이프니츠는 또 이렇게 말했다. "이 세상이 환상일 수도 있고, 모든 존재는 꿈에 불과할지도 모르지만, 내가 보기에 이들은 너무도 현실적이어서 우리가 환상에 현혹되지 않고 있다는 것을 입증하기에 충분하다." 그렇다면, 우리를 둘러싸고 있는 삼라만상의 모든 물질은 다 어디에서 왔단 말인가? ​물론 이러한 의문을 품었던 사람은 라이프니츠뿐만이 아니었을 것이다. 지구 상에 인류가 나타난 이래 수많은 사람이 이 같은 질문을 던졌지만, 이에 대해 정확한 답을 한 사람은 20세기 초반이 되기까지는 하나도 없었다. 인류의 이 유서 깊은 질문- '만물은 어디에서 비롯되었는가?'에 대한 최초의 과학적인 답변은 1927년, 로만 칼러를 한 옷을 입은 벨기에 가톨릭 신부이자 천문학자인 조르주 르메트르(1894~1966)가 내놓았다. -시간과 공간도 빅뱅으로 생겨난 것 대학생 때 토목공학을 공부하다가 1차대전에 참전한 후 천문학으로 방향을 튼 르메트르는 1927년, 팽창하는 우주를 나타내는 논문 ‘일정한 질량을 갖지만 팽창하는 균등한 우주를 통한 우리 은하 밖 성운들의 시선속도에 대한 설명’을 발표, 매우 높은 에너지를 가진 작은 ‘원시 원자’가 거대한 폭발을 일으켜 우주가 되었다는 대폭발 이론을 최초로 내놓았다. 르메트르는 우주의 기원에 대한 그의 이론을 '원시 원자에 대한 가설'이라 불렀다. 르메트르는 후일 빅뱅 이론으로 발전된 이 가설에서, 우주는 팽창하고 있으며, 이러한 팽창을 거슬러 올라가면 우주의 기원, 즉 ‘어제 없는 오늘’(The Day Without Yesterday)이라고 불렀던 태초의 시공간에 도달한다는 선구적 이론을 펼쳐냈다. 그러나 그의 이론은 당시에 그다지 주목받지 못했다. 아인슈타인을 만난 르메트르가 자신의 우주론을 설명했지만, 아인슈타인으로부터 "당신의 계산은 옳지만, 당신의 물리는 말도 안 됩니다"라는 혹평을 받기까지 했다. 르메트르의 '가설'은 나중에 '빅뱅' 이론이라고 불리게 되었는데, 여기에는 재미있는 일화가 있다. 우주가 영원 이전부터 지금까지 정적인 상태로 존재한다는 이른바 정상우주론자인 영국 천문학자 프레드 호일이 라디오 대담에서 대폭발 이론을 비꼬는 뜻으로 "그럼 빅뱅이라도 있었다는 거야? 하고 말한 데서 빅뱅이란 이름이 탄생했던 것이다. -20세기 천문학의 최고 영웅 공간과 시간이 응축된 한 점이 폭발하여 우주가 출발했다는 르메트르의 빅뱅 이론은 이처럼 처음에는 푸대접을 면치 못했지만, 그러나 시간은 르메트르의 편이었다. 빅뱅 이론이 세상에 나온 지 2년 만에 한없이 정적으로만 보이던 이 대우주가 기실은 무서운 속도로 팽창하고 있다는 관측 결과가 나왔던 것이다. 그것은 20세기 천문학의 최고 영웅이 탄생하는 순간이기도 했다. 영웅은 미국의 괴짜 천문학자 에드윈 허블이었다. 처음에는 법학을 전공했다가 천문학으로 전향한 허블은 1929년 당시 세계 최대였던 윌슨산 천문대 망원경을 이용해 우주가 팽창하고 있음을 최초로 발견했다. 그가 본 우리 주위의 모든 은하들은 지구로부터 후퇴하고 있었다. 우리가 무슨 끔찍한 병균에 오염되기라도 한 듯이 도망가고 있는 것이다. 어떤 천문학자는 지구가 인간으로 오염되어서 모든 은하들이 도망가는 거라는 우스갯소리를 하기도 했다. 어쨌든 허블의 관측 결론은, 우주의 모든 은하들은 방향에 관계 없이 우리은하로부터 멀어져가고 있으며, 그 후퇴속도는 먼 은하일수록 더 빠르다는 것이다. 거리와 후퇴속도와의 관계는 이른바 허블의 법칙으로 알려졌다. 과학사에서 최대의 발견으로 꼽히는 허블의 이 '우주 팽창'은 르메트르가 우주 원리를 통해 예견한 바 있었다. -우주는 우리 은하로부터 매순간 멀어지고 있다 이처럼 우주의 모든 은하들이 우리로부터 멀어져가고 있지만, 그렇다고 우리은하가 그 중심이라는 뜻은 아니다. 서로가 서로에게 같은 비율로 멀어져가고 있는 것이다. 서울광장에 줄지어 놓인 걸상을 생각해보자. 각 걸상들이 같은 비율로 간격이 벌여가고 있다면 거기에는 달리 중심이란 게 있을 수가 없다. 한 차원을 늘려 3차원으로 생각해보자. 만약 밀가루 반죽에 건포도를 박아넣고 굽는다면 빵이 부풀 때 건포도의 간격들 역시 벌어질 것이다. 이와 같이 온 우주에 있는 은하들은 그 사이의 공간이 팽창함에 따라 기약없이 서로에게 멀어져가고 있는 중이다. 따라서 이 우주에는 중심도 가장자리도 달리 없다. -빅뱅의 결정적 증거 '마이크로파' 팽창 우주의 결정적인 증거는 그로부터 30여 년 후에 발견되었다. 1964년, 우주의 극초단파를 연구하는 천문학자들이 우주에서 소음이 난다는 사실을 발견했다. 이 소음은 어떤 한 영역에서 오는 것이 아니라, 우주의 모든 곳에서 균일하게 오는 것이었다. 미국 벨 연구소의 아노 페지어스와 로버트 윌슨이 최초로 발견한 이 마이크로파 잡음은 바로 빅뱅의 잔향으로, 우주배경복사로 불리는 것이었다. 이들은 안테나의 잡음을 잡기 위해 비둘기똥을 치우다가 우연히 이 빅뱅의 화석을 발견했는데, 이 발견으로 노벨 물리학상을 받았다. 그래서 사람들은 비둘기똥을 치우다가 금덩어리를 주운 셈이라고 부러워했다. 우리는 이 빅뱅의 화석인 마이크로파를 직접 눈으로 볼 수도 있다. TV에서 방송이 없는 채널을 틀 때 지직거리는 줄무늬 중 100분의 1은 바로 우주배경복사다. 우주가 탄생할 때 발생한 그 열기가 식어서 3K도의 마이크로파가 되어 138억 년의 시공간을 넘어 지금 우리 눈의 시신경을 건드리고 있다고 생각해도 무방하다. 어쨌든 펜지어스와 윌슨이 발견한 우주배경복사는 정상상태 우주론의 도전을 물리치고 빅뱅 모델에게 승리를 가져다주는 데 결정적인 역할을 했고, 이로써 인류는 비로소 만물은 태초의 한 원시 원자에서 출발했다는 답을 갖게 되었다. 만물의 기원을 과학적으로 설명한 빅뱅 이론은 20세기에 이룩된 가장 위대한 과학적 성취로 꼽힌다. 이 소식을 라이프니츠가 들었다면 아주 기뻐했을 게 틀림없을 것이다. -TV '지직거리는 줄무늬' 100분의1이 '빅뱅' 흔적 그런데 130억 년 전 빅뱅이 있었다면 그 장소는 어디일까? 앞에서 말했듯이 우주는 중심도 가장자리도 없는 구조이므로, 당연히 빅뱅이 일어난 곳은 이 우주 전체일 수밖에 없다. 그 한 점 공간이 팽창되어서 오늘에 이르고 있으므로, 바로 당신이 있는 그곳이 빅뱅이 일어난 현장이라고 해도 틀린 말은 아니다. 우주론이 이쯤에 이르면, 다음과 같은 질문이 나오게 마련이다. -그렇다면 빅뱅 이전에는 무엇이 있었나? 이에 대한 천문학자들의 답은 이렇다. -빅뱅과 함께 시간과 공간이 탄생했으므로, 그런 질문은 성립되지 않는다. 지구 북극점에서 북쪽이 어디냐고 묻는 것과 같다. 그런데 이런 답을 벌써 1,500년 전에 내놓은 사람이 있었다. 초기 기독교 철학자인 성 아우구스티누스가 한 신자로부터 "하나님은 천지창조 이전에는 무엇을 하셨습니가?"하는 질문을 받고는 이렇게 대답했다. "천지가 창조됨으로써 비로소 시간이 시작되었기 때문에 그전이란 말은 의미가 없는 것이다." 이광식 통신원 joand999@naver.com

-지금 당신이 있는 그 자리가 ‘빅뱅 현장’이다! >어제 없는 오늘 "왜 세상에는 아무것도 없지 않고 무엇인가가 있는가?"라는 원초적 질문을 던진 사람은 17세기 독일의 철학자이자 수학자인 고트프리트 라이프니츠였다. 미적분의 발견 업적을 놓고 뉴턴과 맞선 것으로도 유명한 라이프니츠는 또 이렇게 말했다. "이 세상이 환상일 수도 있고, 모든 존재는 꿈에 불과할지도 모르지만, 내가 보기에 이들은 너무도 현실적이어서 우리가 환상에 현혹되지 않고 있다는 것을 입증하기에 충분하다." 그렇다면, 우리를 둘러싸고 있는 삼라만상의 모든 물질은 다 어디에서 왔단 말인가? ​물론 이러한 의문을 품었던 사람은 라이프니츠뿐만이 아니었을 것이다. 지구 상에 인류가 나타난 이래 수많은 사람이 이 같은 질문을 던졌지만, 이에 대해 정확한 답을 한 사람은 20세기 초반이 되기까지는 하나도 없었다. 인류의 이 유서 깊은 질문- '만물은 어디에서 비롯되었는가?'에 대한 최초의 과학적인 답변은 1927년, 로만 칼러를 한 옷을 입은 벨기에 가톨릭 신부이자 천문학자인 조르주 르메트르(1894~1966)가 내놓았다. 대학생 때 토목공학을 공부하다가 1차대전에 참전한 후 천문학으로 방향을 튼 르메트르는 1927년, 팽창하는 우주를 나타내는 논문 ‘일정한 질량을 갖지만 팽창하는 균등한 우주를 통한 우리 은하 밖 성운들의 시선속도에 대한 설명’을 발표, 매우 높은 에너지를 가진 작은 ‘원시 원자’가 거대한 폭발을 일으켜 우주가 되었다는 대폭발 이론을 최초로 내놓았다. 르메트르는 우주의 기원에 대한 그의 이론을 '원시 원자에 대한 가설'이라 불렀다. 르메트르는 후일 빅뱅 이론으로 발전된 이 가설에서, 우주는 팽창하고 있으며, 이러한 팽창을 거슬러 올라가면 우주의 기원, 즉 ‘어제 없는 오늘’(The Day Without Yesterday)이라고 불렀던 태초의 시공간에 도달한다는 선구적 이론을 펼쳐냈다. 그러나 그의 이론은 당시에 그다지 주목받지 못했다. 아인슈타인을 만난 르메트르가 자신의 우주론을 설명했지만, 아인슈타인으로부터 "당신의 계산은 옳지만, 당신의 물리는 말도 안 됩니다"라는 혹평을 받기까지 했다. 르메트르의 '가설'은 나중에 '빅뱅' 이론이라고 불리게 되었는데, 여기에는 재미있는 일화가 있다. 우주가 영원 이전부터 지금까지 정적인 상태로 존재한다는 이른바 정상우주론자인 영국 천문학자 프레드 호일이 라디오 대담에서 대폭발 이론을 비꼬는 뜻으로 "그럼 빅뱅이라도 있었다는 거야? 하고 말한 데서 빅뱅이란 이름이 탄생했던 것이다. >20세기 천문학의 최고 영웅 공간과 시간이 응축된 한 점이 폭발하여 우주가 출발했다는 르메트르의 빅뱅 이론은 이처럼 처음에는 푸대접을 면치 못했지만, 그러나 시간은 르메트르의 편이었다. 빅뱅 이론이 세상에 나온 지 2년 만에 한없이 정적으로만 보이던 이 대우주가 기실은 무서운 속도로 팽창하고 있다는 관측 결과가 나왔던 것이다. 그것은 20세기 천문학의 최고 영웅이 탄생하는 순간이기도 했다. 영웅은 미국의 괴짜 천문학자 에드윈 허블이었다. 처음에는 법학을 전공했다가 천문학으로 전향한 허블은 1929년 당시 세계 최대였던 윌슨산 천문대 망원경을 이용해 우주가 팽창하고 있음을 최초로 발견했다. 그가 본 우리 주위의 모든 은하들은 지구로부터 후퇴하고 있었다. 우리가 무슨 끔찍한 병균에 오염되기라도 한 듯이 도망가고 있는 것이다. 어떤 천문학자는 지구가 인간으로 오염되어서 모든 은하들이 도망가는 거라는 우스갯소리를 하기도 했다. 어쨌든 허블의 관측 결론은, 우주의 모든 은하들은 방향에 관계 없이 우리은하로부터 멀어져가고 있으며, 그 후퇴속도는 먼 은하일수록 더 빠르다는 것이다. 거리와 후퇴속도와의 관계는 이른바 허블의 법칙으로 알려졌다. 과학사에서 최대의 발견으로 꼽히는 허블의 이 '우주 팽창'은 르메트르가 우주 원리를 통해 예견한 바 있었다. 이처럼 우주의 모든 은하들이 우리로부터 멀어져가고 있지만, 그렇다고 우리은하가 그 중심이라는 뜻은 아니다. 서로가 서로에게 같은 비율로 멀어져가고 있는 것이다. 서울광장에 줄지어 놓인 걸상을 생각해보자. 각 걸상들이 같은 비율로 간격이 벌여가고 있다면 거기에는 달리 중심이란 게 있을 수가 없다. 한 차원을 늘려 3차원으로 생각해보자. 만약 밀가루 반죽에 건포도를 박아넣고 굽는다면 빵이 부풀 때 건포도의 간격들 역시 벌어질 것이다. 이와 같이 온 우주에 있는 은하들은 그 사이의 공간이 팽창함에 따라 기약없이 서로에게 멀어져가고 있는 중이다. 따라서 이 우주에는 중심도 가장자리도 달리 없다. >빅뱅의 결정적 증거 발견 팽창 우주의 결정적인 증거는 그로부터 30여 년 후에 발견되었다. 1964년, 우주의 극초단파를 연구하는 천문학자들이 우주에서 소음이 난다는 사실을 발견했다. 이 소음은 어떤 한 영역에서 오는 것이 아니라, 우주의 모든 곳에서 균일하게 오는 것이었다. 미국 벨 연구소의 아노 페지어스와 로버트 윌슨이 최초로 발견한 이 마이크로파 잡음은 바로 빅뱅의 잔향으로, 우주배경복사로 불리는 것이었다. 이들은 안테나의 잡음을 잡기 위해 비둘기똥을 치우다가 우연히 이 빅뱅의 화석을 발견했는데, 이 발견으로 노벨 물리학상을 받았다. 그래서 사람들은 비둘기똥을 치우다가 금덩어리를 주운 셈이라고 부러워했다. 우리는 이 빅뱅의 화석인 마이크로파를 직접 눈으로 볼 수도 있다. TV에서 방송이 없는 채널을 틀 때 지직거리는 줄무늬 중 100분의 1은 바로 우주배경복사다. 우주가 탄생할 때 발생한 그 열기가 식어서 3K도의 마이크로파가 되어 138억 년의 시공간을 넘어 지금 우리 눈의 시신경을 건드리고 있다고 생각해도 무방하다. 어쨌든 펜지어스와 윌슨이 발견한 우주배경복사는 정상상태 우주론의 도전을 물리치고 빅뱅 모델에게 승리를 가져다주는 데 결정적인 역할을 했고, 이로써 인류는 비로소 만물은 태초의 한 원시 원자에서 출발했다는 답을 갖게 되었다. 만물의 기원을 과학적으로 설명한 빅뱅 이론은 20세기에 이룩된 가장 위대한 과학적 성취로 꼽힌다. 이 소식을 라이프니츠가 들었다면 아주 기뻐했을 게 틀림없을 것이다. 그런데 130억 년 전 빅뱅이 있었다면 그 장소는 어디일까? 앞에서 말했듯이 우주는 중심도 가장자리도 없는 구조이므로, 당연히 빅뱅이 일어난 곳은 이 우주 전체일 수밖에 없다. 그 한 점 공간이 팽창되어서 오늘에 이르고 있으므로, 바로 당신이 있는 그곳이 빅뱅이 일어난 현장이라고 해도 틀린 말은 아니다. 우주론이 이쯤에 이르면, 다음과 같은 질문이 나오게 마련이다. -그렇다면 빅뱅 이전에는 무엇이 있었나? 이에 대한 천문학자들의 답은 이렇다. -빅뱅과 함께 시간과 공간이 탄생했으므로, 그런 질문은 성립되지 않는다. 지구 북극점에서 북쪽이 어디냐고 묻는 것과 같다. 그런데 이런 답을 벌써 1,500년 전에 내놓은 사람이 있었다. 초기 기독교 철학자인 성 아우구스티누스가 한 신자로부터 "하나님은 천지창조 이전에는 무엇을 하셨습니가?"하는 질문을 받고는 이렇게 대답했다. "천지가 창조됨으로써 비로소 시간이 시작되었기 때문에 그전이란 말은 의미가 없는 것이다." 이광식 통신원 joand999@naver.com

“인간은 별의 자녀들이다” 인류가 처음 지구 상에 출현하여 밤하늘에서 가장 먼저 본 것은 별이었을 것이다. 때로는 달도 같이 떠 있었겠지만, 달이 없는 밤도 많으니까 주로 별과 함께 상상의 나래를 펼쳐갔을 것이다. 이처럼 인류가 지구 상에 나타난 이래 밤하늘에서 반짝이는 별들을 수십만 년 보아왔지만, 그 별이 반짝이는 이유를 알아낸 것은 아직 한 세기도 채 안된다. 별이 빛나는 이유를 처음으로 알아낸 사람은 독일 출신의 미국 물리학자 한스 베테였다. 2차대전 발발 직전인 1938년, 베테는 과학계가 풀지 못한 대표적 숙제였던 항성의 에너지 방출 메커니즘을 규명해 천체물리학의 토대를 놓았다. 여기에는 재미있는 일화가 있다. 젊은 베테가 이 사실을 논문으로 발표하기 전, 애인과 바닷가에서 데이트했는데, 그녀가 서녘 하늘을 가리키며 말했다. “어머, 저 별 좀 봐. 정말 예쁘지?” 그러자 베테는 으스대면서 이렇게 말했다. “흠, 그런데 저 별이 왜 빛나는지 아는 사람은 이 세상에서 나뿐이지.” 베테가 32살 때 일이다. 물론 나중에 이걸로 논문을 써서 노벨 물리학상을 받았다. 20세기 물리학계에서 '최후의 거인'으로 불리던 베테는 몇 년 전 향년 99세로 타계했다. 만년의 그는 성자(세인트)의 풍모를 보였다고 전한다. 별들의 생로병사 새로 태어난 별들은 크기와 색이 제각각이다. 고온의 푸른색에서부터 저온의 붉은색까지 걸쳐 있다. 항성의 밝기와 색은 표면 온도에 달려 있으며, 근본적인 요인은 질량이다. 질량은 보통 최소 태양의 0.085배에서 최대 20배 이상까지 다양하다. 큰 것은 태양의 수백 배에 이르는 초거성도 있다. 지름 수백만 광년에 이르는 수소 구름이 곳곳에서 이런 별들을 만들고 하나의 중력권 내에 묶어둔 것이 바로 은하이다. 지금도 우리 은하의 나선팔을 이루고 있는 수소 구름 속에서는 아기 별들이 태어나고 있다. 말하자면 수소 구름은 별들의 자궁인 셈이다. 이렇게 태어난 별들은 맨 처음 수소를, 그다음으로는 헬륨, 네온, 마그네슘 등등, 원소번호 순서대로 원소들을 태우는 핵융합으로 에너지를 만들면서 짧게는 몇백만 년에서, 길게는 몇백억 년까지 산다. 그리고 별의 내부에는 무거운 원소 층들이 양파껍질처럼 켜켜이 쌓인다. 핵융합 반응은 마지막으로 별의 중심에 철을 남기고 끝난다. 철보다 더 무거운 원소를 만들어낼 수는 없기 때문이다. 별의 종말을 결정하는 것은 단 하나인데, 바로 그 별의 질량이다. 작은 별들은 조용한 임종을 맞지만, 태양보다 2,3배 이상 무거운 별들에게는 매우 다른 운명이 기다리고 있다. 이러한 별들은 속에서 핵 융합이 단계별로 진행되다가 이윽고 규소가 연소해서 철이 될 때 중력붕괴가 일어난다. 이 최후의 붕괴는 참상을 빚어낸다. 초고밀도의 핵이 중력붕괴로 급격히 수축했다가 다시 강력히 반발하면서 장렬한 폭발로 그 일생을 마감하는 것이다. 이것이 이른바 바로 수퍼노바(Supernova), 곧 초신성 폭발이다. 거대한 별이 한순간에 폭발로 자신을 이루고 있던 온 물질을 우주공간으로 폭풍처럼 내뿜어버린다. 수축의 시작에서 대폭발까지의 시간은 겨우 몇 분에 지나지 않는다. 수천만 년 동안 빛나던 대천체의 임종으로서는 지극히 짧은 셈이다. 이때 태양 밝기의 수십억 배나 되는 광휘로 우주공간을 밝힌다. 빛의 강도는 수천억 개의 별을 가진 온 은하가 내놓는 빛보다 더 밝다. 우리은하 부근이라면 대낮에도 맨눈으로 볼 수 있을 정도로, 초신성 폭발은 우주의 최대 드라마다. 그러나 사실은 신성이 아니라 늙은 별의 임종인 셈이다. 어쨌든 장대하고 찬란한 별의 여정은 대개 이쯤에서 끝나지만, 그 뒷담화가 어쩌면 우리에게 더욱 중요할지도 모른다. 삼라만상을 이루고 있는 92개의 자연 원소 중 수소와 헬륨 외에는 모두 별 속에서 만들어진 것이다. 이처럼 별은 우주의 주방이라 할 수 있다. 금이 철보다 비싼 이유 그럼 철 이외의 중원소들은 어떻게 만들어졌나? 바로 초신성 폭발 때 엄청난 고온과 고압으로 순식간에 만들어진 것이다. 이것이 바로 초신성의 연금술이다. 연금술사들이 그토록 염원하던 연금술은 초신성 같은 대폭발이 없이는 불가능한 것이다. 지구상에서는 이루어질 수 없는 일을 가지고 그들은 숱한 고생을 한 셈이다. 그중에는 인류 최고의 천재 뉴턴도 끼어 있다. 사실 뉴턴은 수학이나 물리보다 연금술에 더 많은 시간과 정력을 쏟아부었다고 한다. 초신성 폭발 때 순간적으로 만들어지는 만큼 중원소들은 많이 만들어지지는 않는다. 바로 이것이 금이 철보다 비싼 이유다. 당신의 손가락에 끼어져 있는 금은 두말할 것도 없이 초신성 폭발에서 나온 것으로, 지구가 만들어질 때 섞여들어 금맥을 이루고, 그것을 광부가 캐어내 가공된 후 금은방을 거쳐 당신 손가락에 끼어진 것이다. 이처럼 적색거성이나 초신성이 최후를 장식하면서 우주공간으로 뿜어낸 별의 잔해들은 성간물질이 되어 떠돌다가 다시 같은 경로를 밟아 별로 환생하기를 거듭한다. 말하자면 별의 윤회다. 별과 당신의 관계 그런데 이보다 더 중요한 것은, 인간의 몸을 구성하는 모든 원소들, 곧 피 속의 철, 이빨 속의 칼슘, DNA의 질소, 갑상선의 요드 등 원자 알갱이 하나하나는 모두 별 속에서 만들어졌다는 사실이다. 수십억 년 전 초신성 폭발로 우주를 떠돌던 별의 물질들이 뭉쳐져 지구를 만들고, 이것을 재료삼아 모든 생명체들과 인간을 만든 것이다. 우리 몸의 피 속에 있는 요드, 철, 칼슘 등은 모두 별에서 온 것들이다. 이건 무슨 비유가 아니라, 과학이고 사실 그 자체다. 그러므로 우리는 알고 보면 어버이 별에게서 몸을 받아 태어난 별의 자녀들인 것이다. 말하자면 우리는 별먼지로 만들어진 ‘메이드 인 스타(made in stars)'인 셈이다. 이게 바로 별과 인간의 관계, 우주와 나의 관계인 것이다. 이처럼 우리는 우주의 일부분이다. 그래서 우리은하의 크기를 최초로 잰 미국의 천문학자 할로 섀플리(1885~1972)는 이렇게 말했다. ‘우리는 뒹구는 돌들의 형제요 떠도는 구름의 사촌이다’. 우리 선조들이 말한 물아일체(物我一體)이다. 인간의 몸을 구성하는 원자의 2/3가 수소이며, 나머지는 별 속에서 만들어져 초신성이 폭발하면서 우주에 뿌려진 것이다. 이것이 수십억 년 우주를 떠돌다 지구에 흘러들었고, 마침내 나와 새의 몸속으로 흡수되었다. 그리고 그 새의 지저귀는 소리를 별이 빛나는 밤하늘 아래서 내가 듣는 것이다. 별의 죽음이 없었다면 당신과 나 그리고 새는 존재하지 못했을 것이다. ​우주공간을 떠도는 수소 원자 하나, 우리 몸속의 산소 원자 하나에도 백억 년 우주의 역사가 숨 쉬고 있는 것이다. 따지고 보면, 우리 인간은 138억 년에 이르는 우주적 경로를 거쳐 지금 이 자리에 존재하게 된 셈이다. 이처럼 우주가 태어난 이래 오랜 여정을 거쳐 당신과 우리 인류는 지금 여기 서 있는 것이다. 생각해보면, 우주의 오랜 시간과 사랑이 우리를 키워온 것이라 할 수 있다. 이런 마음으로 오늘 밤 바깥에 나가 하늘의 별을 보라. 저 아득한 높이에서 반짝이는 별들에 그리움과 사랑스러움을 느낄 수 있다면, 당신은 진정 우주적인 사랑을 가슴에 품은 사람이라 할 수 있다. 평생 같이 별을 관측하다가 나란히 묻힌 어느 두 아마추어 천문가의 묘비에 이런 글이 적혀 있다 한다. “우리는 별들을 무척이나 사랑한 나머지 이제는 밤을 두려워하지 않게 되었다” 이광식 통신원 joand999@naver.com

‘파란 말’이 가고 ‘파란 양’이 다가온다 그 어느 해보다 다사다난했던 2014년 갑오년 2014년이 얼마 남지 않았다. 연말을 맞아 한해를 돌아보는 각종 뉴스는 실망도 있지만 또 다른 기대를 품게 한다. 올해 과학 분야도 마찬가지이다. 최근 미국 IT·과학전문 매셔블이 ‘올해 10대 과학 뉴스’(원제​​ 10 times science ruled in 2014)를 선정해 공개했다. 올 한해를 되돌아보는 의미로 확인해보자. 1. 토성 위성 엔셀라두스, 바다 존재 확인 토성은 60개 이상의 위성을 가지고 있다. 이 중 제2 위성인 엔셀라두스는 지름 약 500km로 토성의 제일 큰 위성인 타이탄의 10분의 1 크기에 불과하다. 하얀 얼음으로 덮인 엔셀라두스에서 2005년 미국항공우주국(NASA) 토성 탐사선 카시니 호가 일부 균열에서 수증기와 얼음이 나오고 있는 모습을 관측했다. 이 때문에 더 두꺼운 얼음 표면 아래에 액체 상태의 바다가 펼쳐져 있는 것이 아니냐는 추측이 나왔고 생물 존재에 대한 기대로 이어졌다. 하지만 엔셀라두스는 태양으로부터 멀리 떨어져 있고 대기 온도는 섭씨 영하 270도 정도여서 회의적인 입장도 적지 않았다. 그렇지만 토성의 인력이 관련한 작용(기조력)이 바다의 존재를 가능하게 한다는 가설이 나오고 있다. 지난 4월 미국과 이탈리아 공동 연구팀은 세계적인 과학저널 ‘사이언스’에 발표한 논문을 통해 카시니 호가 2010년부터 2년간 관측한 데이터에서 엔셀라두스의 얼음 밑에 액체 바다가 존재하는 것을 확인했다고 보고했다. 이 점이 중요한 이유는 행성에 액체 상태의 물이 있는 것은 그 행성에서 생명 유지에 필요한 열쇠를 쥐고 있는 것이기 때문이다. 2. 창조론 VS 진화론 1859년 찰스 다윈이 발표한 ‘종의 기원’에서 진화론이 등장할 때까지 지지를 받던 것이 창조론이다. 창조론은 모든 생물체의 기원을 개별적으로 창조됐다고 생각하는 이론이다. 이 창조론에 대한 도전으로 미국 방송 프로그램 ‘빌 아저씨의 과학 이야기’(Bill Nye the Science Guy)에 나와 유명한 과학자 빌 나이 박사는 미국 켄터키주(州)에 있는 창조박물관 CEO이자 유명 창조론자인 켄 함 박사와 두 시간에 걸쳐 열띤 토론회를 가졌다. 주제는 ‘오늘날 현대과학 세계에서, 창조가 기원에 관한 실용적 모델인가?’였다. 두 사람의 논쟁은 국내에 널리 알려지지 않았지만 미국에서만큼은 큰 반향을 불러일으킨 듯하다. ‘젊은 지구론’(Young Earth Creationism)이라는 창조론을 믿는 켄 함 박사는 토론회에서 “창조론은 단순히 지구의 기원을 설명하면서 만족스러운 선택일뿐만 아니라 유일한 선택”이라는 생각을 일관되게 주장했다. 이에 대해 빌 나이 박사는 과거의 자연법과 현재의 자연법에서 분리해야 한다며 켄 함 박사의 생각에 동의할 수 없다고 반박했다. 지구의 기원에 대해 가르친다는 점에서 봤을 때 창조론이 가능한 과학 모델인지에 대해 빌 나이 박사는 “올바른 교과서로 성경을 이용하려면 성경의 설교 이론이 세계의 다양한 요소를 설명하는 증거가 필요하다”고 주장했다. 3. 삼성의 그래핀 상용화 난제 해결 그래핀은 실리콘보다 100배 이상 전자 이동성을 가지고 강철의 200배나 되는 내구성과 유연성을 가진 뛰어난 전자소재이다. 그 특성에서 플렉서블 디스플레이 등의 용도로 기대되고 있다. 2004년 영국 맨체스터대학 안드레 가임 교수와 콘스탄틴 노보셀로프 교수가 첫 번째 표본 제작에 성공했고, 두 사람은 6년 뒤 노벨 물리학상을 받았다. 삼성은 4월 이런 그래핀의 단일 결정체를 상용화해 실리콘 웨이퍼와 같은 정도의 크기로 만드는 데 성공했다고 발표했다. 유일한 과제였던 ‘크기’가 해결된 것이다. 그래핀은 스마트 폰 등 전자기기의 사용과 생산에 큰 변화를 가져올 것으로 생각되고 있다. 휘는 화면을 비롯해 웨어러블의 요구를 충족시킬 수 있을 것으로 기대되고 있으며, 미래 실리콘을 대체할 가능성도 내포하고 있다. 4. 지상 최대 공룡 드레드노투스 화석 발견 길이 약 26m, 무게 65톤으로 지상 최대의 공룡 드레드노투스 (Dreadnoughtus) 화석이 아르헨티나에서 발견됐다. 7700만 년 전 생존했던 것으로 예상하고 있으며, 65톤의 무게는 이 지구를 걸었던 육상 동물로는 최대인 것으로 알려졌다. 드레드노투스 골격의 보존 상태가 좋았던 것도 순조로운 발굴 작업에 순풍이 된 듯하다. 연구팀은 70%의 골격 복구에 성공했고, 이는 당시 생물과 진화를 분석하는 중요한 자료가 된다고 한다. 5. 소금물 연료 스포츠카 ‘퀀트 e-스포트리무진’ 3월 스위스 제네바 모터쇼에서 독일 리히텐슈타인의 R&D센터 나노플로우셀AG가 선보인 ‘퀀트 e-스포트리무진’(Quant e-Sportlimousine)은 스포츠카와 리무진을 융합한 세련된 디자인도 눈길을 끌지만, 연료로 소금물을 이용해 큰 반향을 일으켰다. 회사명칭에도 쓰인 흐름전지(Flow Cell)를 동력으로 4륜 바퀴 각각에 전기모터가 갖춰진다. 이 전기모터는 두 종의 전해액을 결합해 일어나는 반응을 이용해 발전한다. 콘셉트 자동차로 발표됐지만 이미 유럽에서는 도로주행을 허용하고 있다. ‘퀀트 e-스포트리무진’은 지속 가능한 미래를 위한 자동차업계의 중요한 돌파구로서 기대되는 데다 지구 생태계에 나쁜 영향을 주고 있는 화석연료를 대체할 가능성도 내포하고 있다. 나노플로우셀AG에 따르면, 이 회사의 기술은 비행기, 철도 등에서도 응용할 수 있다. 6. 인간의 마음을 읽을 수 있는 로봇 ‘페퍼’ 일본 소프트뱅크가 6월 발표한 감정인식 휴머노이드 로봇 ‘페퍼’(Pepper)는 얼굴의 표정이나 말투에서 인간의 감정을 이해하고 ‘이모션 엔진’을 통해 말을 거는 등의 반응을 하는 것이다. 페퍼는 이모션 엔진이라는 클라우드 서비스에 연결해 학습한 것을 공유해 지속해서 직감과 반응을 개선해 나간다고 한다. 인간의 감정을 제대로 측정할 수 있는 인공지능(AI)은 감정적인 사회 로봇으로 진화한다는 점에서 중요하다. 이는 일상에서 로봇이 도구가 아닌 동반자가 될 수 있기 때문이라고 한다. 7. 메이븐, 화성 궤도 도달 NASA의 화성탐사선 메이븐(MAVEN, Mars Atmosphere and Volatile Evolution)이 지난 9월, 10개월에 걸친 비행을 거쳐 화성 궤도에 들어갔다. 메이븐의 주요 임무는 화성의 대기를 측정하는 것으로, 화성 대기에는 여러 가설이 있어 이번 궤도 진입 성공은 과학계에 중요한 사건이 됐다. 메이븐은 지구의 이웃인 화성을 이해하는 큰 임무에 근거한 것이지만, 우주 분야에 한정하지 않고 자신을 둘러싼 주위를 이해하는 것이 중요하다고 한다. 또한 화성으로 이주할 수 있는가 하는 예로부터 계속된 논의에도 중요한 정보를 제공해 줄 것이다. 8. 혈액 검사로 우울증 진단 기대 미국 노스웨스턴의과대학 에바 레디 교수는 17년 전부터 우울증 진단의 효과적인 방법을 연구해왔다. 레디 교수는 2012년 청소년의 우울증을 혈액을 통해 검사하는 방법을 발표한 뒤 이를 성인으로 확대할 수 있도록 연구를 계속해왔고, 마침내 9월 새로운 성과를 보고했다. 레디 교수의 검사에 따르면 우울증 환자와 그렇지 않은 사람과는 9종의 RNA 혈액 마커의 혈중 농도가 달랐다. 우울증 환자에게 18주간의 인지 행동 치료를 한 뒤 재검한 결과, 우울증에서 회복한 전 환자에게서 수치 변화가 있는 것으로 나타났다. 정신적 질병은 어려운 과제이며, 자살 등의 비극이 일어난 뒤 대응의 중요성을 인식하는 패턴이 많다고 여겨지고 있다. 환자는 자신이 안고 있는 증상을 제대로 전해지지 않는 경우도 많다고 알려져 있으며, 의사의 진단 기준이 명확하지 않은 사태가 이어지고 있다. 혈액 검사라면 과학적으로 객관적으로 진단할 수 있고 처리가 더 명확하게 되고, 치료에 사용하는 약물도 개인에 맞게 처 할 수 있다. 9. 카시니 호 10주년 앞서 소개한 토성 탐사선 카시니가 10주년을 맞이했다. 거액의 자금을 쏟아 부은 프로젝트에서 발사는 1997년으로 거슬러 올라간다. 토성 도착은 2004년, 그로부터 10년 사이에 200만 번의 명령을 실행하고 20억 마일(약 32억 1868만 km)를 비행했으며, 수집된 데이터는 514GB로 33만 2000장의 사진을 찍었다. 프로젝트에는 26개국의 연구자가 참여해 3039건의 논문을 발표했다. 7개의 위성을 발견하는 등 성과도 이뤄냈다. 카시니는 토성 고리에 관한 정보 수집에 크게 기여하고 있으며, 특히 위성 타이탄과 ​​엔셀라두스에는 생명체와 관련한 요소가 발견된 점에서 큰 진전이라고 말할 수 있다. 10. 개미 크기 라디오 개발 영국 스탠퍼드대학과 미국 UC버클리 공동 연구팀이 9월 개미처럼 작은 라디오를 개발했다고 발표했다. 이뿐만 아니라 이 장치는 배터리도 필요 없이 수신 안테나에 신호를 전송하는 전자기파로부터 필요한 모든 전력을 모을 수 있고, 제조 비용 또한 1센트밖에 들지 않는다고 한다. 개발에는 3년이 소요됐다. 선정 이유는 사물 인터넷(IoT) 시대가 본격화되면서 이런 초소형, 저가 무선 기술을 필요로 하기 때문이라고 한다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

‘파란 말’이 가고 ‘파란 양’이 다가온다 그 어느 해보다 다사다난했던 2014년 갑오년 2014년이 얼마 남지 않았다. 연말을 맞아 한해를 돌아보는 각종 뉴스는 실망도 있지만 또 다른 기대를 품게 한다. 올해 과학 분야도 마찬가지이다. 최근 미국 IT·과학전문 매셔블이 ‘올해 10대 과학 뉴스’(원제​​ 10 times science ruled in 2014)를 선정해 공개했다. 올 한해를 되돌아보는 의미로 확인해보자. 1. 토성 위성 엔셀라두스, 바다 존재 확인 토성은 60개 이상의 위성을 가지고 있다. 이 중 제2 위성인 엔셀라두스는 지름 약 500km로 토성의 제일 큰 위성인 타이탄의 10분의 1 크기에 불과하다. 하얀 얼음으로 덮인 엔셀라두스에서 2005년 미국항공우주국(NASA) 토성 탐사선 카시니 호가 일부 균열에서 수증기와 얼음이 나오고 있는 모습을 관측했다. 이 때문에 더 두꺼운 얼음 표면 아래에 액체 상태의 바다가 펼쳐져 있는 것이 아니냐는 추측이 나왔고 생물 존재에 대한 기대로 이어졌다. 하지만 엔셀라두스는 태양으로부터 멀리 떨어져 있고 대기 온도는 섭씨 영하 270도 정도여서 회의적인 입장도 적지 않았다. 그렇지만 토성의 인력이 관련한 작용(기조력)이 바다의 존재를 가능하게 한다는 가설이 나오고 있다. 지난 4월 미국과 이탈리아 공동 연구팀은 세계적인 과학저널 ‘사이언스’에 발표한 논문을 통해 카시니 호가 2010년부터 2년간 관측한 데이터에서 엔셀라두스의 얼음 밑에 액체 바다가 존재하는 것을 확인했다고 보고했다. 이 점이 중요한 이유는 행성에 액체 상태의 물이 있는 것은 그 행성에서 생명 유지에 필요한 열쇠를 쥐고 있는 것이기 때문이다. 2. 창조론 VS 진화론 1859년 찰스 다윈이 발표한 ‘종의 기원’에서 진화론이 등장할 때까지 지지를 받던 것이 창조론이다. 창조론은 모든 생물체의 기원을 개별적으로 창조됐다고 생각하는 이론이다. 이 창조론에 대한 도전으로 미국 방송 프로그램 ‘빌 아저씨의 과학 이야기’(Bill Nye the Science Guy)에 나와 유명한 과학자 빌 나이 박사는 미국 켄터키주(州)에 있는 창조박물관 CEO이자 유명 창조론자인 켄 함 박사와 두 시간에 걸쳐 열띤 토론회를 가졌다. 주제는 ‘오늘날 현대과학 세계에서, 창조가 기원에 관한 실용적 모델인가?’였다. 두 사람의 논쟁은 국내에 널리 알려지지 않았지만 미국에서만큼은 큰 반향을 불러일으킨 듯하다. ‘젊은 지구론’(Young Earth Creationism)이라는 창조론을 믿는 켄 함 박사는 토론회에서 “창조론은 단순히 지구의 기원을 설명하면서 만족스러운 선택일뿐만 아니라 유일한 선택”이라는 생각을 일관되게 주장했다. 이에 대해 빌 나이 박사는 과거의 자연법과 현재의 자연법에서 분리해야 한다며 켄 함 박사의 생각에 동의할 수 없다고 반박했다. 지구의 기원에 대해 가르친다는 점에서 봤을 때 창조론이 가능한 과학 모델인지에 대해 빌 나이 박사는 “올바른 교과서로 성경을 이용하려면 성경의 설교 이론이 세계의 다양한 요소를 설명하는 증거가 필요하다”고 주장했다. 3. 삼성의 그래핀 상용화 난제 해결 그래핀은 실리콘보다 100배 이상 전자 이동성을 가지고 강철의 200배나 되는 내구성과 유연성을 가진 뛰어난 전자소재이다. 그 특성에서 플렉서블 디스플레이 등의 용도로 기대되고 있다. 2004년 영국 맨체스터대학 안드레 가임 교수와 콘스탄틴 노보셀로프 교수가 첫 번째 표본 제작에 성공했고, 두 사람은 6년 뒤 노벨 물리학상을 받았다. 삼성은 4월 이런 그래핀의 단일 결정체를 상용화해 실리콘 웨이퍼와 같은 정도의 크기로 만드는 데 성공했다고 발표했다. 유일한 과제였던 ‘크기’가 해결된 것이다. 그래핀은 스마트 폰 등 전자기기의 사용과 생산에 큰 변화를 가져올 것으로 생각되고 있다. 휘는 화면을 비롯해 웨어러블의 요구를 충족시킬 수 있을 것으로 기대되고 있으며, 미래 실리콘을 대체할 가능성도 내포하고 있다. 4. 지상 최대 공룡 드레드노투스 화석 발견 길이 약 26m, 무게 65톤으로 지상 최대의 공룡 드레드노투스 (Dreadnoughtus) 화석이 아르헨티나에서 발견됐다. 7700만 년 전 생존했던 것으로 예상하고 있으며, 65톤의 무게는 이 지구를 걸었던 육상 동물로는 최대인 것으로 알려졌다. 드레드노투스 골격의 보존 상태가 좋았던 것도 순조로운 발굴 작업에 순풍이 된 듯하다. 연구팀은 70%의 골격 복구에 성공했고, 이는 당시 생물과 진화를 분석하는 중요한 자료가 된다고 한다. 5. 소금물 연료 스포츠카 ‘퀀트 e-스포트리무진’ 3월 스위스 제네바 모터쇼에서 독일 리히텐슈타인의 R&D센터 나노플로우셀AG가 선보인 ‘퀀트 e-스포트리무진’(Quant e-Sportlimousine)은 스포츠카와 리무진을 융합한 세련된 디자인도 눈길을 끌지만, 연료로 소금물을 이용해 큰 반향을 일으켰다. 회사명칭에도 쓰인 흐름전지(Flow Cell)를 동력으로 4륜 바퀴 각각에 전기모터가 갖춰진다. 이 전기모터는 두 종의 전해액을 결합해 일어나는 반응을 이용해 발전한다. 콘셉트 자동차로 발표됐지만 이미 유럽에서는 도로주행을 허용하고 있다. ‘퀀트 e-스포트리무진’은 지속 가능한 미래를 위한 자동차업계의 중요한 돌파구로서 기대되는 데다 지구 생태계에 나쁜 영향을 주고 있는 화석연료를 대체할 가능성도 내포하고 있다. 나노플로우셀AG에 따르면, 이 회사의 기술은 비행기, 철도 등에서도 응용할 수 있다. 6. 인간의 마음을 읽을 수 있는 로봇 ‘페퍼’ 일본 소프트뱅크가 6월 발표한 감정인식 휴머노이드 로봇 ‘페퍼’(Pepper)는 얼굴의 표정이나 말투에서 인간의 감정을 이해하고 ‘이모션 엔진’을 통해 말을 거는 등의 반응을 하는 것이다. 페퍼는 이모션 엔진이라는 클라우드 서비스에 연결해 학습한 것을 공유해 지속해서 직감과 반응을 개선해 나간다고 한다. 인간의 감정을 제대로 측정할 수 있는 인공지능(AI)은 감정적인 사회 로봇으로 진화한다는 점에서 중요하다. 이는 일상에서 로봇이 도구가 아닌 동반자가 될 수 있기 때문이라고 한다. 7. 메이븐, 화성 궤도 도달 NASA의 화성탐사선 메이븐(MAVEN, Mars Atmosphere and Volatile Evolution)이 지난 9월, 10개월에 걸친 비행을 거쳐 화성 궤도에 들어갔다. 메이븐의 주요 임무는 화성의 대기를 측정하는 것으로, 화성 대기에는 여러 가설이 있어 이번 궤도 진입 성공은 과학계에 중요한 사건이 됐다. 메이븐은 지구의 이웃인 화성을 이해하는 큰 임무에 근거한 것이지만, 우주 분야에 한정하지 않고 자신을 둘러싼 주위를 이해하는 것이 중요하다고 한다. 또한 화성으로 이주할 수 있는가 하는 예로부터 계속된 논의에도 중요한 정보를 제공해 줄 것이다. 8. 혈액 검사로 우울증 진단 기대 미국 노스웨스턴의과대학 에바 레디 교수는 17년 전부터 우울증 진단의 효과적인 방법을 연구해왔다. 레디 교수는 2012년 청소년의 우울증을 혈액을 통해 검사하는 방법을 발표한 뒤 이를 성인으로 확대할 수 있도록 연구를 계속해왔고, 마침내 9월 새로운 성과를 보고했다. 레디 교수의 검사에 따르면 우울증 환자와 그렇지 않은 사람과는 9종의 RNA 혈액 마커의 혈중 농도가 달랐다. 우울증 환자에게 18주간의 인지 행동 치료를 한 뒤 재검한 결과, 우울증에서 회복한 전 환자에게서 수치 변화가 있는 것으로 나타났다. 정신적 질병은 어려운 과제이며, 자살 등의 비극이 일어난 뒤 대응의 중요성을 인식하는 패턴이 많다고 여겨지고 있다. 환자는 자신이 안고 있는 증상을 제대로 전해지지 않는 경우도 많다고 알려져 있으며, 의사의 진단 기준이 명확하지 않은 사태가 이어지고 있다. 혈액 검사라면 과학적으로 객관적으로 진단할 수 있고 처리가 더 명확하게 되고, 치료에 사용하는 약물도 개인에 맞게 처 할 수 있다. 9. 카시니 호 10주년 앞서 소개한 토성 탐사선 카시니가 10주년을 맞이했다. 거액의 자금을 쏟아 부은 프로젝트에서 발사는 1997년으로 거슬러 올라간다. 토성 도착은 2004년, 그로부터 10년 사이에 200만 번의 명령을 실행하고 20억 마일(약 32억 1868만 km)를 비행했으며, 수집된 데이터는 514GB로 33만 2000장의 사진을 찍었다. 프로젝트에는 26개국의 연구자가 참여해 3039건의 논문을 발표했다. 7개의 위성을 발견하는 등 성과도 이뤄냈다. 카시니는 토성 고리에 관한 정보 수집에 크게 기여하고 있으며, 특히 위성 타이탄과 ​​엔셀라두스에는 생명체와 관련한 요소가 발견된 점에서 큰 진전이라고 말할 수 있다. 10. 개미 크기 라디오 개발 영국 스탠퍼드대학과 미국 UC버클리 공동 연구팀이 9월 개미처럼 작은 라디오를 개발했다고 발표했다. 이뿐만 아니라 이 장치는 배터리도 필요 없이 수신 안테나에 신호를 전송하는 전자기파로부터 필요한 모든 전력을 모을 수 있고, 제조 비용 또한 1센트밖에 들지 않는다고 한다. 개발에는 3년이 소요됐다. 선정 이유는 사물 인터넷(IoT) 시대가 본격화되면서 이런 초소형, 저가 무선 기술을 필요로 하기 때문이라고 한다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

요즘 ‘상자 밖에서 생각하라’는 말을 많이 듣는다. 기존의 벽, 관념이나 관행을 넘어서라고 창조성을 강조할 때 등장하는 말이다. 창조란 결국 눈에 보이지 않는 걸 눈에 보이는 것으로 만드는 과정이므로 눈에 보이는 상자를 넘어서야 새로운 결과를 낼 수 있다는 뜻이다. 이를 인도와 관련지어 설명해 보자. 인도인으로 노벨상을 받은 사람은 귀화한 평화상 수상자 테레사 수녀를 더해 7명이다. 인도에서 나서 공부하고 나중에 미국이나 영국으로 국적을 옮긴 3명의 수상자를 포함한 숫자다. 2009년에 화학상을 수상한 밴카트라만 라마크리슈난, 1983년에 물리학상을 받은 수브라마니안 찬드라세카르가 그들 중 2명이다. 과학자로서 상을 받은 또 다른 인도인은 ‘라만효과’로 1930년에 물리학상을 수상한 찬드라세카라 밴카트라만이다. 1913년에 문학상을 수상한 라빈드라나트 타고르와 1998년에 경제학상을 받은 아마르티아 센이 들어간다. 예민한 독자라면 노벨상을 받은 세 과학자의 이름이 비슷하다는 점을 알아챘으리라. 그 연유는 그들이 다 남부 타밀지방의 브라만이기 때문이다. 브라만이 강세였다. 게다가 경제학상을 받은 아마르티야 센과 문학상을 받은 타고르는 동부 벵골지방의 브라만에 속한다. 올해 노벨평화상을 공동 수상한 카일라시 사티야르티도 본래 이름으로 보건대 북부 출신의 브라만이 분명하다. 수상자 명단을 보면서 노벨상을 받은 인도인은 왜 브라만 출신이 많을까 하는 의문이 들었다. 그래서 브라만과 창조성의 연결 고리를 따져 보았다. 사실 브라만은 인구의 소수에 지나지 않는다. 정부가 공식적으로 카스트별로 인구 조사를 하지 않기에 남아 있는 자료를 인용하면 1991년에 약 4000만명이 그들이었다. 당시 총인구가 8억 5000만명이니 5%가 채 안 됐다. 지금도 대략 4~5%로 추산된다. 브라만은 수는 적어도 존재감은 크다. 1990년 한 시사주간지의 기사는 관보에 기재된 관직의 70%가 브라만이라고 보도했다. 카스트를 드러내는 이름으로 판단한 것인데, 부차관급 이상 고위 공무원 500명 중 310명, 대법관 16명 중 9명, 주 총리 26명 가운데 19명, 주지사 27명 중 13명이 브라만이었다. 관직이 낮을수록 비율이 높아 군수 438명 중 250명, 행정관 3300명 중 2376명이 그들이었다. 25년이 지난 지금은 민주주의가 발전하고 교육받은 하층 카스트가 늘면서 브라만의 사회적 입지가 현격하게 줄었다. 지금은 급변하는 세태에 적응하지 못해 청소부나 거지로 삶을 잇는 브라만이 적지 않다. 그래도 브라만은 여전히 사회 상층에 자리한다. 현재 대통령과 여러 명의 주 총리가 브라만 출신이고, 첨단 정보기술(IT)과 이동통신 서비스 분야의 리더들도 브라만이 많다. 브라만이 처음 언급된 고대부터 지금까지 그들이 존재감을 잃지 않은 이유, 600년의 이슬람 시대와 2세기의 영국 통치를 넘어 건재한 힘은 어디에서 오는가? 아무래도 ‘아는 것이 힘’인 전통과 시대 변화에 대한 신축적 대응을 꼽아야 한다. 브라만은 고대부터 지식과 정보를 독차지했다. 지식이란 뜻의 ‘베다’를 배운 그들은 사제로서 생의 모든 의식과 제사를 관장했다. 신에게 제사를 지낼 장소와 길일을 받으려고 천체의 움직임을 살피고 제단을 차리려고 계산법을 쓰면서 천문학과 수학을 배우고 발전시켰다. 외국 세력이 지배한 중세와 근대에도 브라만의 지적 전통이 생존을 도왔다. 이슬람의 언어를 배워 술탄의 궁정에서 일했고, 영어와 서구 과학기술을 익혀 관료와 연구자 등으로 전직한 것이다. 브라만의 창조성은 이런 시대적 변화에도 내적으로 전통을 상실하지 않았다는 점에 있다. 노벨상 수상자를 복수로 배출한 타밀브라만과 벵골브라만은 외양은 물론 언어와 관습이 상이하지만 현실적 유연성과 힌두 경전을 이해하는 전통을 공유했다. 그 전통에서 지식은 현실적인 지식만이 아니라 고상한 지식, 즉 깨달음에 이르는 보이지 않는 진리가 포함된다. 거기엔 시공간을 넘나드는 깊은 사유가 연결되고, 그래서 그들은 0과 무한대, 파이와 대수를 발견했다. 브라만의 창조성은 이 문화적 토양에 자리한다. 그들의 성공적인 생존은 눈에 보이는 지식을 많이 아는 것보다 보이지 않는 세계, 즉 상자 밖의 넓은 세상을 ‘생각’하고 ‘상상’하는 것이 중요함을 일러 준다.

한국 연구진이 ‘꿈의 신소재’로 불리는 ‘그래핀’의 단점을 보완, 반도체로 활용할 수 있는 길을 열었다. 황찬용 표준과학연구원 나노측정센터 책임연구원은 “레벤테 타파쵸 헝가리 학술원 연구원과 공동으로 상온에서 제어할 수 있는 ‘그래핀 나노리본’ 제작에 성공했다”고 29일 밝혔다. 연구 결과는 과학저널 ‘네이처’ 30일자에 게재됐다. 얇은 탄소 원자층으로 이뤄진 그래핀은 반도체 재료로 현재 사용되는 실리콘에 비해 100배 이상 전기가 잘 통하고 잘 휘어질 뿐 아니라 단단하다. 그래핀을 처음 만들어 낸 안드레 가임과 콘스탄틴 노보셀로프 영국 맨체스터대 교수가 2010년 노벨 물리학상을 받을 정도로 획기적인 물질로 평가받는다. 하지만 전기저항이 없는 특성 때문에 전류 제어가 어려워 실제 상용화에 많은 어려움을 겪고 있다. 연구팀은 그래핀을 반도체로 활용하기 위해 작은 크기로 잘라 ‘나노리본’을 만들었다. 이어 눈에 보이지 않을 정도의 작은 바늘을 이용해 그래핀에 전압을 가하는 방식으로 나노리본의 테두리를 원하는 대로 제작하는 기술을 개발했다. 황 책임연구원은 “그래핀을 작게 만들어 반도체 제품의 소형화도 가능해졌다”고 설명했다. 박건형 기자 kitsch@seoul.co.kr

서울반도체는 최근 노벨물리학상을 공동 수상한 나카무라 슈지(60) 미국 샌타바버라 캘리포니아주립대(UCSB) 교수와의 인연으로 화제가 됐다. 나카무라 슈지는 2010년 3월부터 서울반도체의 기술 고문으로 활약해왔다. 이정훈 대표와 나카무라의 인연은 14년 전으로 거슬러 올라간다. 틈틈이 해외 시장을 준비하고 있던 이 대표는 2010년 초 일본에서 열린 한 발광다이오드(LED) 세미나에서 나카무라 고문을 처음 만났다. 나카무라는 1993년 세계 최초로 청색 LED를 발명, 일본의 작은 소기업이었던 니치아화학을 연간 10억엔 매출의 강소 기업으로 키운 LED계의 스타였다. 하지만 당시 니치아화학은 고작 2만엔의 포상금과 과장 승진으로 그의 특허 발명권을 회사에 귀속시켰다. 두 사람의 만남은 나카무라가 회사에 사표를 던지고 UCSB행을 타진하고 있던 때였다. 짧은 만남이었지만 두 사람은 서로 LED에 대한 비전과 열정을 확인했다. 이 대표가 세미나 직후 서울 금천구 가산동에 있는 서울반도체 공장에 그를 초대하면서 끈끈한 인연이 이어졌다. 나카무라는 “마음껏 연구할 수 있는 곳은 대기업이 아닌 중소기업”이라는 신조를 지녔다. 작은 신생기업으로 LED업계의 새 바람을 몰고 온 서울반도체의 비전과 이 대표의 열정이 나카무라의 마음을 움직인 셈이다. 이듬해인 2001년 나카무라가 니치아화학공업과 특허 소송전을 벌일 때도 이 대표는 그를 물심양면으로 도왔던 것으로 알려졌다. 청색 LED에 대한 특허권 일부를 양도하거나 발명 대가로 20억엔을 지급하라는 게 나카무라 소송의 핵심이었다. 재판은 4년간의 지리한 공방 끝에 회사가 8억 4000만엔을 지급하는 것으로 결론이 났다. 업계 관계자에 따르면 두 사람의 만남은 우정보다 존경의 관계로 일컬어진다고 한다. 특히 이 대표는 나카무라를 위대한 학자이자 회사 기술 고문으로서 극진히 예우한다. 이 대표는 틈만 나면 회사 직원들에게 “나카무라 교수의 연구에 대한 열정을 배우라”고 주문한다. 나카무라의 UCSB 재료물성학 연구실인 SSLEEC에 뛰어난 연구원들을 보내 공부를 시키는가 하면 일정 금액의 후원금을 매년 지원하고 있다. 이에 보답하듯 나카무라는 1년에 네 차례 서울반도체와 서울 바이오시스를 찾아 연구 고문으로 공동 연구를 돕고 있다. 그는 이번 노벨상 공동 수상이 결정된 직후 경기 안산 서울반도체를 찾아 이 대표를 만나는 등 LED 개척의 동업자이자 오랜 동료인 이 대표와의 우정을 과시했다. 명희진 기자 mhj46@seoul.co.kr

“대기업 연구원은 그냥 샐러리맨입니다. 자유로운 연구가 불가능하죠. 똑똑한 학생이라면 중소기업에 가서 자신의 꿈을 펼쳐야 합니다.” 올해 노벨물리학상 수상자로 선정된 나카무라 슈지(60) 미국 샌타바버라 캘리포니아주립대(UCSB) 교수는 21일 경기 안산 서울반도체에서 열린 기자간담회에서 “중소기업에서 말도 되지 않는 연구를 끊임없이 시도한 것이 노벨상의 비결”이라고 강조했다. 서울반도체 고문을 맡고 있는 나카무라 교수는 분기마다 한 번씩, 1년에 총 4차례 서울반도체와 서울바이오시스를 찾는다. 나카무라 교수는 학계와 산업계에서 불가능하다고 여겼던 청색 발광다이오드(LED)를 1990년대 니치아공업 연구원 재직 당시 개발한 공로로 올해 노벨물리학상 수상자로 선정됐다. 그가 만든 청색 LED는 조명은 물론 휴대전화, 노트북, TV, 신호등 등에 적용되며 인류의 삶을 바꿔 가고 있다. 그는 청색 LED 개발에 대해 “미친 짓이었다”고 말했다. 그가 청색 LED 개발에 매달리자 주위 사람들은 쓸모없는 짓이라고 비웃었지만 묵묵히 노력한 결과 불가능을 가능으로 바꿀 수 있었다는 것이다. 나카무라 교수는 특히 중소기업의 무한한 가능성을 여러 차례 강조했다. 그는 “대기업에서는 상사가 많아서 결코 미친 짓을 할 수 없다.”며 “안랩과 같은 성공한 작은 회사가 한국에서 많이 나와야 시스템이 바뀔 것으로 본다”고 말했다. 이어 “노벨과학상을 받은 일본인 중 대학교수 외에는 본인을 포함해 모두 중소기업 직원 출신”이라며 “일본의 경우만 보더라도 연구의 자율성이 중요하다는 것을 방증한다”고 덧붙였다. 이와 함께 적절한 보상이 필요하다는 점도 지적했다. 실제로 나카무라 교수는 니치아공업이 자신의 발명 덕분에 전 세계 LED 시장을 선도하며 막대한 이익을 거둬들이면서도 자신에게 보잘것없는 대가가 주어지자 미국으로의 이민을 택했다. 당시 니치아공업이 그에게 지불한 인센티브는 불과 수십만원 수준이었다. 나카무라 교수는 “연구원들이 단순히 직원이 아니라 직접 기업에 공헌한 기여도를 인정받는 제도가 갖춰져야 한다”고 말했다. 박건형 기자 kitsch@seoul.co.kr

노벨상 수상자들은 어떤 모습일까. 실험실에서 연구에 매달리고 근엄하게 강의만 하는 노학자를 떠올렸다면 선입견일 수도 있다. 노벨상 수상자들의 재치 있는 그림 솜씨를 엿볼 수 있는 즐거운 과학전시회가 한국을 찾았다. 한국과학기술기획평가원(KISTEP)과 국립과천과학관이 14일부터 다음달 23일까지 과천과학관에서 주최하는 ‘스케치 오브 사이언스’는 각 학문의 최고봉에 우뚝 선 노벨상 수상자들의 색다른 모습을 보여 주는 기발한 콘셉트의 전시회다. 스웨덴 스톡홀름에 위치한 노벨박물관이 ‘젊은 세대에게 영감을 주는 즐거운 과학’을 콘셉트로 기획했다. 매년 여름 독일 린다우에서 노벨재단과 함께 전 세계의 우수한 젊은 과학자들과 노벨상 수상자들 간 만남을 진행하는 린다우재단의 아이디어에서 비롯됐다. 전시물은 간단한 방식으로 촬영됐다. 노벨상 수상자들이 직접 자신의 수상 아이디어를 크레용으로 자유롭게 그리고 이를 독일의 전문 사진작가 볼커 스테거가 찍어 연작을 만드는 식이다. 그림은 수상자들이 직접 그리는 것 외에는 다른 조건이 없다. 2012년 6월 스톡홀름 노벨박물관에서 첫 전시회를 연 뒤 1년에 4~5개 국가를 돌며 6~8주간 전시하는 방식으로 개최되고 있다. 올로프 아멜린 노벨박물관장은 “근엄하고 진지하기만 할 것 같은 노벨상 수상자들의 꾸밈없고 유쾌한 모습이 일반인들의 과학에 대한 거리감을 좁히는 기회가 될 것”이라며 “과학을 즐겨야 창의성을 기를 수 있다”고 말했다. 52장의 사진에 담긴 노벨상 수상자들의 모습은 그야말로 천진난만한 어린이의 모습과 다르지 않다. 자신이 그린 그림을 거꾸로 들거나 입에 물고 치마처럼 두르기도 한다. 탄소 원자 60개로 이뤄진 분자 ‘풀러렌’을 발견해 1996년 노벨화학상을 받은 영국의 해럴드 크로토 박사(미국 플로리다주립대 석좌교수)는 풀러렌을 축구공처럼 그려 슛 동작을 보여 준다. 에이즈의 원인인 인간면역결핍바이러스(HIV)를 발견, 2008년 노벨생리의학상을 받은 프랑수아즈 바레시누시 파스퇴르연구소 감염통제센터 소장은 스스로 그린 HIV 바이러스를 보여 준다. 그는 작가가 “에이즈처럼 심각한 문제를 다루는 사람은 웃고 다니면 안 돼요”라고 말을 건네자 “사람이 25년이나 웃음을 참을 수는 없다”며 더 환하게 웃는 모습을 담아 달라고 요청하기도 했다. 자신의 업적을 그림 한 장으로 그리는 것은 불가능하다며 백지를 고집한 수상자도 있었다. 이번 전시회에는 한국과 특별한 인연을 가진 노벨상 수상자들도 있다. 1998년 노벨물리학상 수상자로 2004년 카이스트 총장을 맡아 ‘국내 최초의 국립대 외국인 총장’, ‘국내 최초의 노벨상 수상자 총장’ 타이틀을 갖고 있는 로버트 로플린 박사는 본인이 발견한 양자 유체를 그림에 담았다. 이화여대 석좌교수를 지낸 2006년 노벨물리학상 수상자 조지 스무트 교수도 전시회에 등장한다. 한국 전시를 주최한 KISTEP 박영아 원장은 “그동안 우리는 과학기술의 지식을 전달하는 데만 치중해 그림과 사진 등 다양한 예술 매체를 통해 과학기술을 문화생활의 일부로 자연스럽게 받아들이려는 노력을 등한시해 온 것이 사실”이라며 “이번 스케치 오브 사이언스 한국 전시를 통해 즐거운 과학의 세계를 우리 젊은 세대들이 느낄 수 있었으면 좋겠다”고 말했다. 박건형 기자 kitsch@seoul.co.kr

지난 2011년 노벨 물리학상을 수상한 호주의 유명 교수 브라이언 슈미트(47)가 미국 공항을 통과하다가 뜻하지 않은 '굴욕'을 당했다. 지난달 호주 국립대학 교수인 슈미트는 네브래스카주에 위치한 공항에 도착해 검색을 받다가 공항 직원들과 벌인 한바탕 소동을 뉴욕에서 열린 강연에서 털어놨다. 사건은 슈미트가 노벨상을 가방에 넣어둔 것이 발단이 됐다. 네브래스카주 파고에 사는 할머니에게 노벨상을 직접 보여주기 위해 가져왔다가 금으로 된 상이 공항 X-레이에 걸렸기 때문. 마치 코미디 같은 상황은 이때부터 시작됐다. 공항 직원은 슈미트에게 "가방 안 박스에 든 것이 무엇이냐?"고 물었고 슈미트는 "큰 금메달"이라고 답했다. 이어 슈미트가 박스를 열어 보여주자 직원은 "무엇으로 만들어진 것인가?" 물었고 슈미트는 "금"이라고 답했다. 다시 직원은 "누가 당신에게 이것을 줬는가?" 라고 묻자 슈미트는 "스웨덴 국왕"이라고 답했다. 두 사람과의 웃지못할 대화는 계속 이어진다. 이에 직원은 "왜 스웨덴 국왕이 당신에게 이 메달을 줬는가?"라고 재차 질문했고 이에 슈미트는 "우주의 과속화하는 팽창을 발견한 공로"라고 답했다. 슈미트는 "내 대답이 어려웠던지 직원의 표정이 곧 어두워졌다" 면서 "결국 직원에게 자세히 이 메달이 노벨상임을 설명해줬다"며 웃었다. 이어 "직원이 다시 '그런데 여기 왜 왔느냐?'고 황당한듯 물어 할머니를 만나러 왔다고 하자 그제서야 풀어줬다"고 덧붙였다. 　 한편 슈미트는 초신성 관찰을 통해 우주의 가속화하는 팽창을 발견한 공로를 인정받아 미국의 사울 펄뮤터, 아담 리스 교수와 함께 지난 2011년 노벨 물리학상을 공동 수상했다. 　 사진=게티이미지/멀티비츠 이미지　　　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr