인류의 영원한 호기심 중 하나인 외계인의 존재 유무에 대한 흥미로운 의견이 나왔다. 최근 일본계 미국인인 미치오 가쿠(71) 뉴욕시립대 석좌교수가 ‘인류의 미래’(The Future of Humanity)라는 신간을 현지에서 출간해 관심을 끌었다.이론물리학계의 세계적 석학이자 독보적인 미래학자로 평가받고 있는 가쿠 교수는 그간 획기적인 이론으로 큰 주목을 받아왔다. 만물의 최소 단위가 점입자가 아니라 진동하는 끈이라는 ‘끈이론’과 우리가 살고 있는 우주와 같은 또 다른 우주가 존재한다는 ‘평행우주론’이 대표적인 이론. 이번 책에도 그는 다가올 세상에 대해 거침없는 예측을 내놨다. 인류의 종 보존을 위해 화성에 식민지화를 이루어야 하며 21세기 안에 외계문명과 접촉하게 될 것이라는 것이 대표적인 주장. 가쿠 교수는 “이번 세기가 끝나기 전까지 인류는 외계문명과 무선통신을 통해 ‘접촉’하게 될 것”이라면서 “이를 통해 외계문명이 그곳에 있다는 것을 알 수 있지만 바로 대화로 이어질 수 없어 그들의 언어를 해독할 수 있는 기술을 개발해야 한다”고 밝혔다. 특히 그는 주로 영화 속에서 묘사되는 외계인의 모습과 특징을 과학적으로 예상한 주장도 책에 담아내 흥미를 끌었다. 여러 우주생물학 전문가들과의 인터뷰를 통해 가쿠 교수는 인간과 마찬가지로 외계인에게도 반드시 필요한 3가지 특징을 제시했다. 먼저 외계인도 반드시 인간처럼 ‘입체시각’을 가져야 한다. 인간은 눈으로 보는 각기 다른 각도의 이미지 2개를 대뇌가 세밀하게 일치시켜 하나의 이미지로 인식한다. 가쿠 교수는 “이 같은 능력은 먹이를 사냥하는 포식자에게 반드시 필요한 것”이라면서 “문명이 고도로 발달한 외계문명도 초창기에는 인류처럼 포식자로서 사냥을 하는 과정을 거쳤을 것”이라고 설명했다. 두 번째 특징으로 가쿠 교수는 마주 보는 엄지손가락 혹은 사물을 잡을 수 있는 기관을 꼽았다. 이는 먹이를 사냥하거나 도구를 개발하는 데 필수적이라는 주장. 마지막으로 그는 지식을 축적해 세대에서 세대로 전승하는 데 언어가 필수적이라고 밝혔다. 이 밖에도 가쿠 교수는 땅이 아닌 물속에도 지능이 있는 외계인이 존재할 가능성이 있다는 의견을 내놨다. 흥미로운 점은 이 같은 조건에 어느 정도 들어맞는 생물이 지구에도 있다는 사실이다. 바로 문어 같은 두족류 동물. 지구상에서 오랜시간 생존하며 진화를 이어온 문어에게 위 3가지 조건 중 없는 것은 언어뿐이다. 이에 해외 언론에서는 2016년 개봉한 영화 ‘콘택트’에 등장하는 거대한 문어 모양의 외계인 ‘헵타포드’를 떠올렸다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

서울대 대학원에 내년부터 ‘우주시스템 전공’이 신설된다. 국가 우주개발에 필요한 고급인력을 양성하기 위한 취지다. 특히 우주항공공학 관련 학부 졸업자뿐만 아니라 우주개발에 관심 있는 비전공자들도 차별 없이 들을 수 있어 이목을 끈다. 서울대는 1일 공과대학 기계항공공학부·에너지자원공학부·재료공학부·전기정보공학부·컴퓨터공학부, 자연과학대학 물리천문학부·수리과학부, 융합과학기술대학원 융합과학부 등 8개 학부의 30명의 교수가 참여하는 ‘협동과정 우주시스템 전공’을 내년 3월 석·박사과정에 설치할 계획이라고 밝혔다. 우주시스템 전공은 공과대학이 주관해 개설한다. 입학정원은 석사(24학점) 8명, 박사(36학점) 1명, 석박사 통합(60학점) 1명씩이며, 점차 늘려나갈 방침이다. 서울대 관계자는 “현재 기계항공공학부에 우주항공공학 전공이 있지만, 국가 우주개발 중장기 계획에 부합하는 고급인력을 효과적으로 양성하려면 로켓 구조·추진·제어에 기반을 둔 전통적 교육 방식에서 벗어나 발사체·위성 활용, 우주위험 대응·우주 소재 분야에 융합·시스템 차원의 교육과 연구가 이뤄져야 한다“면서 “이를 위해선 우주항공뿐 아니라 전기·전자·기계·재료·천문우주 등 다양한 분야에서 참여하는 협동과정 개설은 필수적”이라고 설명했다. 서울대는 해당 전공 운영 초기에는 우주항공공학전공에서 지원하는 연구 공간을 활용하고, 장기적으로는 정부 지원과 기업체 후원을 받아 독립된 공간을 운영해 본격적인 교육과 연구에 나설 예정이다. 이 전공 주임 교수를 맡을 김종암 우주항공공학 전공 교수는 “앞으로 법학·심리학·물리학·생물학 등 다양한 분야로 연구 범위를 확대할 필요가 있다”고 말했다. 박기석 기자 kisukpark@seoul.co.kr

지난 19일 교육부가 ‘2021학년도 대학수학능력시험 출제범위 공청회’를 열어 학생들의 학습부담을 덜어 주는 차원에서 수학영역 출제범위 가운데 ‘기하’를 빼겠다는 안을 발표해 논란이 거세지고 있다.과학계는 자연과학과 공학은 물론 의학, 경제, 경영학 등 사회과학 분야에서도 기하가 기초가 되는데 자연계열 학생들이 주로 치르는 ‘수학 가형’에서 기하를 빼는 것은 문제라고 지적했다. 이와 함께 기하는 최근 한국사회의 화두가 되고 있는 4차 산업혁명의 기반이 되는 중요한 부분이라고도 강조했다. 고등학교에서 배우는 기하에는 이공계열에서 가장 많이 활용하는 벡터 개념이 포함돼 있는데 이를 배우지 않고 대학에 진학할 경우 새로 공부해야 하는 문제가 생길 수 있다고도 주장하고 있다. 4차 산업혁명은 창조경제와 같이 한때 유행에 그칠 구호에 불과하기 때문에 과학계에서 기하와 4차 산업혁명을 연결시킨 것은 무리수라는 지적도 있다. 그렇지만 수학은 물론 인류 문명에서 중요한 부분을 차지하고 있는 기하학이 대입 시험범위에서 빠지는 것 때문에 주목받는 상황에 대해서는 안타깝다는 목소리가 높다. 기하학(geometry)은 그림이나 도형처럼 시각적 대상에서 나타나는 부피나 각도 같은 각종 수치와 그 수들이 갖는 논리적 관계나 구조를 연구하는 학문 분야다.고대 이집트 시대에는 나일강의 주기적 범람 덕분에 비옥한 땅을 가질 수 있었지만 범람 후 토지의 구획이 불분명해진다는 문제가 생겼다. 적절하게 토지를 재분배하기 위해 측량에 의한 도형을 연구한 것이 기하학의 기원이었다. 이 때문에 기하학은 인류의 문명이 시작되면서 농경과 건축을 위해 발전한 일종의 생활밀착형 학문으로 수학의 여러 분야 중에서도 가장 오래된 분야다. 이집트인이 개발한 도형에 관한 지식이 그리스로 전파되면서 도형에 대한 개념이 정리되고 새로 만들어졌다. 유클리드의 ‘기하학 원론’은 공리적 방법으로 당시 기하학에 관한 지식을 집대성한 최초의 수학책이라고 할 수 있다. 기하학은 17세기 프랑스의 철학자이자 수학자인 르네 데카르트가 좌표라는 개념을 도입하면서 해석기하학으로 발전했고 영국의 아이작 뉴턴과 독일의 고트프리트 라이프니츠가 각각 미적분학을 만들면서 미분기하학이 새로 만들어졌다. 르네상스 시대 건축과 축성술, 미술로부터 시작된 화법기하학과 사영기하학은 특히 공학 분야에서 많이 활용되고 있다. 화법기하학은 차원 공간의 입체를 종이라는 평면에 표현하는 방법을 연구하는 분야로 CAD로 잘 알려진 각종 공학분야 설계와 컴퓨터 그래픽, 미술 분야에 많이 활용되고 있다. 화법기하학은 수학이라기보다는 공학의 한 분야로 받아들여지고 있다. 19세기 말이 되면 공간 속 점, 선, 면, 위치와 형상에 대한 공간의 성질을 연구하는 위상수학(topology)이 등장하면서 위상기하학, 미분위상기하학이 만들어지면서 수학뿐만 아니라 자연과학과 공학분야 전반의 발전을 이끌어 왔다. 오랫동안 기하학을 지배해 온 유클리드기하학의 공리 중 ‘한 직선 밖에 있는 한 점을 지나면서 그 직선과 평행인 직선은 오직 한 개’라는 평행선 공리는 수학자들의 골머리를 앓게 했는데 18~19세기에 ‘직선 밖 한 점을 지나는 그 직선에 2개 이상 평행선을 그을 수 있다’는 사실을 발견함으로써 비(非)유클리드기하학이 탄생했다. 비유클리드기하학은 20세기 물리학의 양대 산맥이라고 불리는 아인슈타인의 ‘상대성이론’의 탄생에도 지대한 영향을 미쳤다. 대수학이 크게 발전하면서 n차식으로 나타나는 대수곡선과 대수곡면을 연구하는 대수기하학도 등장했는데 대수기하학은 해석학, 위상수학, 정수론 등 다양한 수학분야 지식을 동원해 연구되는 것으로 현재도 활발히 연구되고 있다. 기하학은 기초과학은 물론 산업분야에서도 다양하게 응용되고 있다. 실과 끈을 사용해 매고 죄면서 여러 가지 모양을 만드는 매듭도 기하학의 중요한 연구분야다. 매듭기하학은 양자장론과 결합해 우주를 이해하는 데 이용될 뿐만 아니라 해킹 불가능한 암호시스템 기술을 개발하는 데도 쓰이고 있다. 생물학에서 DNA처럼 분자량이 큰 물질들의 행태를 설명할 때도 매듭이론이 활용된다. 잘 알려져 있지 않지만 글로벌 영상 스트리밍 업체 ‘넷플릭스’도 위상기하학을 바탕으로 한 ‘토폴로지 데이터 분석’ 기법으로 빅데이터를 분석해 활용하고 있다. 넷플릭스는 1만 7000여개의 영화에 붙은 관객 평점 데이터를 분석해 신규 가입 고객과 기존 고객들이 선호하는 영화 장르를 구분해 제공함으로써 최고의 영화 서비스 기업으로 성장하고 있다. 김선화 기초과학연구원(IBS) 기하학수리물리연구단 연구위원은 “응용분야든 기초분야든 현대 과학과 공학기술의 발전에 수학의 역할은 아무리 강조해도 지나치지 않는다”며 “현대 수학에서 중요하게 다뤄지고 있는 위상수학의 경우 기하학의 한 분야로 시작됐지만 이제는 위상수학 덕분에 기하학이 점점 확장되고 있어 기하학은 수학 전체를 관통하는 가장 중요한 분야가 됐다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

마하(음속)는 통상적으로 초속 340m로 이동하는 매우 빠른 속도를 말한다. ‘마하 1’이라고 하면 시속 1224㎞ 이상의 속도로 움직이는 셈이다. 따라서 ‘초음속’은 ‘마하 1’ 이상의 속도를 뜻하고 극초음속(hypersonic)은 ‘마하 5’ 이상으로 적어도 시속 6120㎞에 이른다. 중국이 베이징에서 뉴욕까지 2시간 안에 주파할 수 있는 ‘마하 5’ 수준의 극초음속 항공기를 개발하고 있다고 홍콩 사우스차이나모닝포스트(SCMP)가 지난 22일 보도했다. 중국 베이징과 미국 뉴욕은 1만 1000km쯤 떨어져 있는 만큼 일반 여객기를 타고 가면 14시간 정도 걸릴 거리를 마하 5’ 이상의 속도로 비행하는 극초음속 항공기로는 2시간 안에 도달 가능한 것이다. 중국과학원 산하 역학연구소의 고온기체동역학 국가중점실험실에 소속된 추이카이(崔凱) 연구팀은 이같은 내용이 담긴 논문을 과학원 소속 중국과학의 자매지 ‘물리학, 역학, 그리고 천문학’을 통해 발표했다. 추이 연구팀은 극초음속 비행체(HGV·hypersonic glide vehicle) 시뮬레이션을 위해 만들어진 극초음속 충격파(JF-12) 풍동(風洞·인공적인 바람을 발생시키는 터널 형태의 실험 장치)에서 극초음속 항공기 축소 모델로 실험을 진행했다. 이 모델은 음속보다 7배 빠른 시속 8600㎞를 주파하는데 성공했다. 극초음속 항공기는 실험실 단계에선 비행할 수 없는 까닭에 JF-12 풍동 실험을 통해 이 극초음속 비행을 가능케 하는 추진력을 얻는지, 섭씨 7000도가 넘는 초고온을 견딜 수 있는지 등 실제 비행 단계에서 생길 수 있는 여러 가지 문제점을 지상에서 점검하는 시설이다. 이 실험실의 부책임자인 자오웨이(趙偉) 부주임은 “이 시설은 HGV가 맞닥뜨리게 될 가상의 극한 환경을 만들어 실제 비행에서 일어날 여러 문제를 지상에서 해결하고자 만든 시설”이라고 설명했다.이번 축소 모델은 중국이 미국 본토를 14분 만에 타격할 수 있는 ‘마하 35’가 넘는 시속 4만 3200㎞에 이르는 극초음속 무기 개발 프로그램의 초기 단계인 비행체로 알려졌다. 극초음속 무기 프로그램은 중국이 보유한 핵탄두를 싣고 지구 한 바퀴에 해당하는 거리를 1시간 이내에 날아가 공격을 감행할 수 있을 정도로 엄청나게 빠른 속도의 비행체를 개발하는 프로젝트이다. 이 때문에 현재의 미사일 방어 체계로도 도저히 대응할 수가 없다. 중국은 지난해 마하 5~10배로 추정되는 극초음속 비행체(DF-ZF)나 마하 10에 이르는 극초음속 미사일(WU-14) 의 시험 비행을 7차례 실시했다고 SCMP가 전했다. 이에 따라 고온기체동역학 국가중점실험실은 현재 ‘마하 35’가 넘는 시속 4만 3200㎞에 이르는 HGV를 시험할 수 있는 풍동 시설을 건설하고 있다. 극초음속 열차폐(heat shields) 전문가인 우다팡(吳大方) 베이징항톈항공(北京航空航天)대 교수는 “중국의 첨단 풍동들은 HGV의 성공적인 개발에 도움을 준다”며 “중국군은 이를 활용해 극초음속 미사일과 드론 등을 개발 중”이라고 말했다. 날개 길이가 3ｍ에 이르는 비행체가 들어갈 수 있을 정도로 넓은 첨단 풍동에서는 HGV가 맞닥뜨릴 공기 흐름을 만들기 위해 산소와 수소, 질소 등이 담긴 가스통을 동시에 폭발시킨다. 이때 발생하는 에너지의 양은 무려 1기가와트(GW)에 이른다. 중국 광둥(廣東)성의 다야(大亞)만 원자력발전소 용량의 절반을 넘는다. 이 충격파가 HGV를 때릴 때 발생하는 열은 태양의 표면보다 더 뜨거운 섭씨 7727도다. 이를 감당하기 위해 HGV는 열을 분산시킬 수 있도록 특수 금속으로 외부를 감싼 냉각 시스템을 장착해야 한다. 극한의 공기 흐름을 감당하기 위해 초음속 연소에 적합한 ‘스크램젯’으로 불리는 신형 엔진도 장착해야 한다. 이런 어려움 탓에 미군이 2011년 시험한 ‘마하 20’의 무인 비행체인 ‘HTV-2’는 불과 수 분간 비행하다가 추락하고 말았다. 중국 HGV 개발을 주도해 온 이는 천스이(陳十一) 난팡(南方)과기대 총장으로 알려졌다. 자연계의 복잡한 현상중 하나로 꼽히는 난기류 전문가인 천 총장은 미국 로스앨러모스 비선형연구센터 부소장 등 고위직에 올랐지만 1999년 귀국했다. 베이징대 국가중점실험실 난류·복잡계 연구 책임자로 일하면서 중국의 HGV 개발에 이바지했다. 2015년 난팡과기대 총장에 취임한 이후 베이징(北京)대와 칭화(淸華)대, 헤이룽장(黑龍江)성 하얼빈(哈爾賓)공대, 중국과학원, 중국과학기술대, 상하이푸단(上海復旦)대 등의 해외 유학파 박사들을 끌어모아 HGV 개발에 매진하고 있다. 개발 중인 극초음속 항공기 모델은 날개가 아래위로 쌍을 지어 달린 쌍엽기처럼 생겼다. 아래 날개가 팔을 벌린 것처럼 앞을 향하고 있다. 기체 뒤쪽에는 박쥐처럼 생긴 위 날개가 달려 있어 영어 대문자 ‘Ι’의 모습과 비슷해 ‘아이 플레인’(I-plane)으로 불린다. 유선형 동체에 삼각형 날개를 지닌 기존 극초음속 항공기와는 상당히 다른 특이한 형태다. 연구팀은 “이중 날개 구조가 극초음속으로 인해 발생하는 기체 흔들림과 저항을 줄여주며, 기존 극초음속 항공기보다 훨씬 많은 화물을 싣게 해준다”며 “I-plane 크기가 일반 상업용 항공기와 같다고 가정하면 실을 수 있는 무게는 상업용 비행기의 25% 수준”이라고 밝혔다. 승객 200명과 화물 20t 정도를 실을 수 있는 보잉737 여객기 크기의 극초음속 항공기를 만들 경우 사람 50명과 화물 5t을 실을 수 있다는 얘기다. 현재 극초음속 항공기는 개발 초기의 실험 단계에 있는 만큼 실제로 사람을 태울 수 있는 극초음속 항공기는 아직 개발되지 않았다. 상황이 이런 만큼 중국이 개발 중인 극초음속 항공기가 현실화하기까지는 많은 어려움을 극복해야 한다. 무엇보다 극초음속으로 인해 발생하는 섭씨 7000도 이상의 초고온을 어떻게 견디느냐가 관건이다. 절연 물질로 기체를 감싸고 냉각 시스템을 장착하는 방안이 연구되고 있지만, 연구 단계에 불과하다. 영국과 프랑스가 공동 개발한 초음속 여객기 ‘콩코드’는 1976년부터 운항해 평균 8시간 넘게 걸리는 파리∼뉴욕 구간을 3시간대로 줄였지만, 비싼 요금에 소음도 심했다. 2000년에는 이륙 중 폭발 사고도 발생하는 바람에 결국 운항을 중단했다. 그렇지만 미국과 중국, 러시아 등은 HGV 개발에 총력전을 펼치고 있다. HGV 개발에 성공한다면 ‘극초음속 폭격기’도 가능해 기존 전쟁의 양상을 뒤흔들어놓을 ‘게임 체인저’가 될 수 있다는 것이 전문가들의 일반적인 관측이다. HGV의 경우 극히 낮은 고도로 활공하면서 목표물을 타격해 레이더의 포착과 요격이 매우 어려워 기존 미사일 방어망을 무력화하기 때문이다. 이에 미 공군은 ‘마하 6’ 이상의 속도로 비행하는 ‘X-51 웨이브라이더’, 중국은 ‘WU-14’, 러시아는 ‘지르콘’으로 불리는 극초음속 미사일을 개발하는 등 불꽃 튀는 경쟁을 벌이고 있다. 미 록히드마틴 사는 극초음속 정찰 타격기 ‘SR-72’를 개발하고 있고 2020년까지 베이징에서 뉴욕까지 7시간 이내에 도달하는 시속 1700㎞ 이상 의 여객기 ‘X-플레인’도 개발한다는 계획이다. 우다팡 교수는 “실용성을 갖춘 극초음속 항공기는 세계 어느 곳이든 두 시간 내에 도착할 수 있으며, 재활용할 수 있는 우주 기술 덕분에 우주여행 비용도 대폭 절감할 수 있다”고 말했다. 김규환 선임기자 khkim@seoul.co.kr

인류의 영원한 호기심 중 하나인 외계인의 존재 유무에 대한 흥미로운 의견이 나왔다. 최근 평행우주론을 창시한 미치오 카쿠 뉴욕시립대 석좌교수가 '인류의 미래'(The Future of Humanity)라는 신간을 출간해 관심을 끌었다. 이론물리학계의 세계적 석학이자 독보적인 미래학자로 평가받고 있는 그는 이번 책에도 미래에 다가올 세상에 대한 거침없는 주장을 펼쳤다. 인류의 종 보존을 위해 화성 등에 식민지화를 이루어야하며 21세기 안에 외계문명과 접촉을 하게될 것이라는 것이 대표적인 주장. 카쿠 교수는 "21세기 안에 외계문명과 무선통신을 통해 접촉이 이루어 질 것"이라면서 "이를통해 외계문명이 그 곳에 있다는 것을 알 수는 있지만 바로 대화로 이어질 수는 없다"고 밝혔다. 이어 "수십 광년 이상 떨어진 그들과 대화하는 것은 매우 어렵다"면서 "접촉 기간 중 우리는 그들의 언어를 해독할 수 있는 기술을 개발해야 한다"고 덧붙였다. 특히 카쿠 교수는 주로 영화 속에서 상상되는 외계인의 모습을 과학적으로 예상한 주장도 책에 담아냈다. 우주생물학 전문가들과의 인터뷰를 통해 카쿠 교수는 외계인에게 반드시 필요한 3가지 특징을 제시했다. 먼저 외계인도 반드시 인간처럼 입체시각(stereo vision)을 가져야 한다. 인간은 눈으로 보는 각기 다른 각도의 이미지 2개를 대뇌가 세밀하게 일치시킴으로서 하나의 이미지로 인식한다. 이 같은 특성 때문에 인간은 정지된 화면에서 3차원 입체시각을 이용하는 것이 매우 용이하다. 카쿠 교수는 "이같은 능력은 먹이를 사냥하는 포식자에게 반드시 필요한 것"이라면서 "문명이 고도로 발달된 외계문명도 과거에는 인류처럼 포식자로서 사냥을 하는 과정을 거쳤을 것"이라고 예측했다. 두번째 특징으로 교수는 마주 보는 엄지손가락 혹은 사물을 잡을 수 있는 기관을 꼽았다. 이는 먹이를 사냥하거나 도구를 개발하는데 있어 필수적이라는 주장. 마지막으로 카쿠 교수는 "지식을 축적하고 세대에서 세대로 전승하는데 있어 언어가 필수적"이라고 밝혔다. 여기에 카쿠 교수는 땅이 아닌 물 속에도 지능이 있는 외계인이 존재할 가능성이 있다는 의견을 내놨다. 흥미로운 점은 이같은 조건에 어느정도 들어맞는 생물이 지구에 있다는 사실이다. 바로 문어같은 두족류 동물. 지구상에서 오랜시간 생존하며 진화를 이어온 문어에게 없는 것은 언어 뿐이다. 그러나 지구와 다른 조건의 외계 생태계에서 문어같은 모습을 가진 지적 생명체가 존재하지 말란 법은 없다. 이에 해외언론에서는 지난 2016년 개봉한 영화 컨택트(Arrival)에 등장하는 거대한 문어 모양의 외계인 헵타포드를 떠올렸다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

“적절한 시기에 적절한 위치에 있었다”고 말하는 아마추어 천문가 빅터 부소의 소감은 아마도 천문학 역사상 가장 절제된 표현일지도 모르겠다. 남미 아르헨티나 로사리오에 사는 빅토르 부소는 별이 섬광을 발하고 폭발하면서 초신성으로 변하는 ‘전후’ 순간을 사상 처음으로 촬영하는 데 성공했다. 비록 우연이었지만 말이다. 천문학자들은 이 극히 중요한 순간을 ‘충격 방출’(shock breakout) 또는 ‘충격파’(shockwave)라고 부르며, 별이 이처럼 극적인 변화를 이루는 모습을 실시간으로 목격하길 오랫동안 꿈꿔왔다. 이번 발견을 보고하는 연구논문의 주저자인 아르헨티나 라플라타 천체물리학연구소의 멜리나 베르스텐 연구원은 “이 순간을 우연히 발견할 확률은 1억분의 1 이하”라고 설명했다. 또한 연구에 참여한 미국 캘리포니아대 버클리캠퍼스(UC 버클리)의 천문학자 알렉스 필리펜코 교수는 “이는 우주의 복권에 당첨된 것과 같다”고 비유했다. 부소는 지난 2016년 9월 새 카메라를 구경 40㎝ 천체 망원경에 장착해 테스트하고 있었다. 촬영한 사진 중 1장에 남쪽 하늘의 별자리인 조각가자리(Sculptor) 방향으로 밝은 섬광이 찍혀 있던 것을 발견했다. 이 별을 품고 있는 은하는 지구에서 약 8000만 광년의 거리에 있다. 초신성 폭발로 확산한 빛이 지구에 도달하는 데만 약 8000만 년이 걸린 셈이다. 일의 중대성을 감지한 부소는 평소 알고 지내던 베르스텐 연구원에게 연락했다. 베르스텐 연구원은 사진을 보는 즉시 이 아마추어 천문 애호가가 다이아몬드 원석을 발견했음을 알아차렸다. 베르스텐 연구원은 전 세계 천문학자들에게 초신성 관측을 알렸다. 그 결과 몇 시간 안에 전 세계에 있는 천문학자들은 저마다 최고의 망원경을 사용해 나중에 ‘SN 2016gkg’로 새롭게 명명된 이 초신성을 관측했다. 초신성 관측 데이터는 항성이 파괴적인 붕괴에 이르기 직전의 물리적 구조와 폭발 자체의 성질 등에 관한 중요한 단서를 제공한다. 미국 캘리포니아주 릭천문대에서 후속 관측을 진행한 필리펜코 교수는 “폭발을 시작하는 순간의 별을 관측함으로써 얻을 수 있는 정보는 다른 방법으로는 직접 얻을 수 없다”고 설명했다. 폭발 현상 분석에서 SN 2016gkg는 IIb형 초신성으로 밝혀졌다. IIb형 초신성은 폭발할 때까지 수소로 된 외층의 대부분을 잃어 거대한 별이 된다. IIb형 초신성은 1987년 필리펜코 교수가 처음 확인했다. 연구팀은 관측 데이터와 이론 모델을 조합해 폭발을 일으킨 항성의 원래 질량을 태양 질량의 약 20배로 추정했다. 하지만 이 별은 폭발할 때 질량의 4분의 3을 잃었다. 잃어버린 질량은 쌍성의 동반성에 흡수됐을 가능성이 높다. 한편 이번 연구성과는 세계적인 학술지 ‘네이처’(Nature) 최신호에 상세히 실렸다. 사진=아마추어 천문가가 포착한 초신성 이미지(AFP 연합뉴스) 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

“적절한 시기에 적절한 위치에 있었다”고 말하는 아마추어 천문가 빅터 부소의 소감은 아마도 천문학 역사상 가장 절제된 표현일지도 모르겠다. 남미 아르헨티나 로사리오에 사는 빅토르 부소는 별이 섬광을 발하고 폭발하면서 초신성으로 변하는 ‘전후’ 순간을 사상 처음으로 촬영하는 데 성공했다. 비록 우연이었지만 말이다. 천문학자들은 이 극히 중요한 순간을 ‘충격 방출’(shock breakout) 또는 ‘충격파’(shockwave)라고 부르며, 별이 이처럼 극적인 변화를 이루는 모습을 실시간으로 목격하길 오랫동안 꿈꿔왔다. 이번 발견을 보고하는 연구논문의 주저자인 아르헨티나 라플라타 천체물리학연구소의 멜리나 베르스텐 연구원은 “이 순간을 우연히 발견할 확률은 1억분의 1 이하”라고 설명했다. 또한 연구에 참여한 미국 캘리포니아대 버클리캠퍼스(UC 버클리)의 천문학자 알렉스 필리펜코 교수는 “이는 우주의 복권에 당첨된 것과 같다”고 비유했다. 부소는 지난 2016년 9월 새 카메라를 구경 40㎝ 천체 망원경에 장착해 테스트하고 있었다. 촬영한 사진 중 1장에 남쪽 하늘의 별자리인 조각가자리(Sculptor) 방향으로 밝은 섬광이 찍혀 있던 것을 발견했다. 이 별을 품고 있는 은하는 지구에서 약 8000만 광년의 거리에 있다. 초신성 폭발로 확산한 빛이 지구에 도달하는 데만 약 8000만 년이 걸린 셈이다. 일의 중대성을 감지한 부소는 평소 알고 지내던 베르스텐 연구원에게 연락했다. 베르스텐 연구원은 사진을 보는 즉시 이 아마추어 천문 애호가가 다이아몬드 원석을 발견했음을 알아차렸다. 베르스텐 연구원은 전 세계 천문학자들에게 초신성 관측을 알렸다. 그 결과 몇 시간 안에 전 세계에 있는 천문학자들은 저마다 최고의 망원경을 사용해 나중에 ‘SN 2016gkg’로 새롭게 명명된 이 초신성을 관측했다. 초신성 관측 데이터는 항성이 파괴적인 붕괴에 이르기 직전의 물리적 구조와 폭발 자체의 성질 등에 관한 중요한 단서를 제공한다. 미국 캘리포니아주 릭천문대에서 후속 관측을 진행한 필리펜코 교수는 “폭발을 시작하는 순간의 별을 관측함으로써 얻을 수 있는 정보는 다른 방법으로는 직접 얻을 수 없다”고 설명했다. 폭발 현상 분석에서 SN 2016gkg는 IIb형 초신성으로 밝혀졌다. IIb형 초신성은 폭발할 때까지 수소로 된 외층의 대부분을 잃어 거대한 별이 된다. IIb형 초신성은 1987년 필리펜코 교수가 처음 확인했다. 연구팀은 관측 데이터와 이론 모델을 조합해 폭발을 일으킨 항성의 원래 질량을 태양 질량의 약 20배로 추정했다. 하지만 이 별은 폭발할 때 질량의 4분의 3을 잃었다. 잃어버린 질량은 쌍성의 동반성에 흡수됐을 가능성이 높다. 한편 이번 연구성과는 세계적인 학술지 ‘네이처’(Nature) 최신호에 상세히 실렸다. 사진=아마추어 천문가가 포착한 초신성 이미지(AFP 연합뉴스) 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

미 항공우주국(NASA)의 차세대 외계 행성 사냥꾼인 'TESS 우주 망원경'이 계획된 발사보다 2개월 앞서 플로리다에 도착했다. 최근 NASA 관계자는 TESS(Transiting Exoplanet Survey Satellite)가 지난 12일(현지시간) 트럭에 실려 케네디 우주 센터에 운송됐다고 밝혔다. 향후 TESS는 케이프 커내버럴 공군기지에서 빨라도 4월 16일 이후 스페이스X 팰컨 9 로켓 위에 탑재될 예정이다. TESS는 행성이 별의 앞면을 통과하는 데 따라 별의 광도가 약간 감소하는 현상을 포착하기 위해 적어도 2년 동안 태양에 가까운 20만 개의 밝은 별을 연구하는 데 20년 이상을 소비할 예정이다. NASA의 성공적인 행성 사냥꾼 케플러 우주 망원경은 이 같은 ‘통과’ 기술을 사용하여 거의 2,500개의 확인된 외계 행성을 발견했다. TESS 팀 멤버들은 이 미션을 통해 수천 개의 외계행성 발견을 기대하고 있다. 모든 것이 계획대로 진행된다면 내년에 발사될 예정인 NASA의 89억 달러 규모의 제임스 웹 우주 망원경이 이들 중 몇십 개를 심도있게 관측, 연구하게 될 것이다. 제임스 웹은 가장 가까운 외계 행성 일부의 대기에서 수증기, 메탄 및 기타 가스를 스캔할 수 있어 천문학자들이 그 세계가 생명을 품고 있을 잠재력을 측정할 수 있게 도와줄 것이다. 정말로 운이 좋다면 연구원들은 웹이 생명 자체를 암시하는 가스를 발견할 수도 있을 것으로 기대하고 있다. TESS 미션은 메릴랜드주 NASA의 고다드 우주비행 센터에서 관리하며, 그 운영은 매사추세츠 공과대학(MIT)이 맡고 있다. MIT의 천체물리학 및 우주 연구를 위한 캐블리 연구소의 조지 리커 박사가 주요 연구원이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

천문학자들이 우주 망원경을 이용해 지구처럼 바위로 이뤄진 지구형 행성부터 목성과 토성 같은 기체형 행성까지 100개 가까운 새로운 외계행성을 한꺼번에 발견해 주목을 받고 있다. 덴마크공과대(DTU)와 미국 하버드·스미스소니언 천체물리학연구소, 프린스턴대, 캘리포니아공과대(칼텍), MIT, 항공우주국(NASA), 일본 도쿄대 등 국제공동연구팀은 NASA에서 운용하고 있는 케플러 우주 망원경을 이용해 새로운 외계행성 95개를 무더기로 발견하고 공개 학술 데이터베이스인 ‘아카이브’ 15일자로 발표했다. 이번 발견으로 지금까지 K2 프로젝트로 발견한 외계행성은 314개가 됐다. 연구팀은 케플러 우주 망원경이 보내온 신호를 분석해 275개의 외계행성 후보 중 149개를 실제 외계행성으로 확인했고 그중 95개는 그동안 발견되지 않은 완전히 새로운 외계행성이라는 사실을 밝혀냈다. 이번에 발견된 외계행성들은 지구처럼 바위로 이루어져 있고 지구보다 큰 것들부터 목성이나 토성처럼 가스로 뒤덮여 있고 지구보다 훨씬 큰 가스형 행성까지 다양한 형태라고 연구팀은 설명했다. 연구팀에 따르면 이번에 발견된 행성 중 하나는 지구처럼 ‘HD212657’이라는 항성(별) 주위를 10일 간격으로 공전하고 있어 지구와 비슷한 환경을 가진 ‘골디락스 행성’일 가능성이 높다고도 했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

20세기를 대표하는 잔혹한 독재자들은 영원히 자신들의 이름을 역사에 남겼다. 그렇지만 그들의 후손들에 대해서는 별로 알려지지 않았다. 베니토 무솔리니, 이오시프 스탈린, 폴 포트 등 악명 높은 이들에게도 후손들이 있다. 어떤 후손은 정치인으로 활동하고 있고, 예술가의 길을 택한 이도 있다. 그리고 상대적으로 조용히 살고 있는 이들도 있다. 최근 미국 경제전문 매체 비즈니스인사이더가 무자비한 독재자의 후손들이 현재 어떤 삶을 살고 있는지 근황을 공개했다. 이탈리아 독재자 베니토 무솔리니의 손녀 알레산드라 무솔리니(55)는 우파 정치인으로 활동하고 있다. 2013년에는 이탈리아 상원의원에 당선됐다. 배우와 모델로 활동한 경력도 있다. 옛소련 독재자 이오시프 스탈린의 손자 제이컵 주가슈빌리(45)는 미국 조지아주(州)에서 예술가로 활동하고 있다. 캐나다 일간 더 글로브 앤드 메일에 따르면, 그는 과거에 자신의 혈통을 부끄러워할 때도 있었지만, 지금은 자신의 가문을 자랑스럽게 생각하고 있다. 캄보디아 독재자 폴 포트에겐 외동딸 소르 파차타가 있다. 영국 일간 데일리메일에 따르면, 2014년 결혼해 미국에서 쌀농사를 지으며 살고 있다. 그녀는 아버지에 대해 “만약 내세라는 것이 있다면, 세상에서 아버지를 만나 함께 보내고 싶다”고 말했다고 미국 언론인 네이트 세이어는 밝혔다. 1982년 쿠데타로 과테말라를 집권한 호세 에프라인 리오스 몬트의 딸 주리 리오스(50)는 모국에서 정치인으로 활동하고 있다. 2004년에는 당시 미국 하원의원(일리노이주 선출, 공화당) 제리 웰러와 결혼했다. 루마니아 독재자 니콜라에 차우셰스쿠와 아내 엘레나의 자녀 중 유일하게 생존한 발렌틴 차우셰스쿠(70)는 루마니아에서 핵물리학자로 활동하고 있다. 미국 외교전문지 포린폴리시에 따르면, 우간다 독재자 이디 아민의 아들 자파 아민은 물류 기업 DHL에서 11년간 매니저로 근무하고 있었다. 현재는 카타르 항공과 한국의 가구회사 환성의 광고 등에서 내레이션 작업을 하고 있다. 필리핀 일간 인콰이어러에 따르면, 필리핀 독재자 페르디난드 마르코스의 손자 페르난도 마틴 매노톡은 필리핀에서 모델로 활동하면서, 슈즈 브랜드 닥터 마틴 등의 현지 사업을 담당하고 있다. 아돌프 히틀러에게 자녀는 없다. 하지만 이복형제의 후손으로서 5명의 친척이 현재 살아있다. 이들은 히틀러의 혈통을 스스로 끝내기 위해 아이를 갖지 않은 것으로 알려졌다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

미 항공우주국(NASA)의 차세대 외계 행성 사냥꾼인 'TESS 우주 망원경'이 계획된 발사보다 2개월 앞서 플로리다에 도착했다. 최근 NASA 관계자는 TESS(Transiting Exoplanet Survey Satellite)가 지난 12일(현지시간) 트럭에 실려 케네디 우주 센터에 운송됐다고 밝혔다. 향후 TESS는 케이프 커내버럴 공군기지에서 빨라도 4월 16일 이후 스페이스X 팰컨 9 로켓 위에 탑재될 예정이다. TESS는 행성이 별의 앞면을 통과하는 데 따라 별의 광도가 약간 감소하는 현상을 포착하기 위해 적어도 2년 동안 태양에 가까운 20만 개의 밝은 별을 연구하는 데 20년 이상을 소비할 예정이다. NASA의 성공적인 행성 사냥꾼 케플러 우주 망원경은 이 같은 ‘통과’ 기술을 사용하여 거의 2,500개의 확인된 외계 행성을 발견했다. TESS 팀 멤버들은 이 미션을 통해 수천 개의 외계행성 발견을 기대하고 있다. 모든 것이 계획대로 진행된다면 내년에 발사될 예정인 NASA의 89억 달러 규모의 제임스 웹 우주 망원경이 이들 중 몇십 개를 심도있게 관측, 연구하게 될 것이다. 제임스 웹은 가장 가까운 외계 행성 일부의 대기에서 수증기, 메탄 및 기타 가스를 스캔할 수 있어 천문학자들이 그 세계가 생명을 품고 있을 잠재력을 측정할 수 있게 도와줄 것이다. 정말로 운이 좋다면 연구원들은 웹이 생명 자체를 암시하는 가스를 발견할 수도 있을 것으로 기대하고 있다. TESS 미션은 메릴랜드주 NASA의 고다드 우주비행 센터에서 관리하며, 그 운영은 매사추세츠 공과대학(MIT)이 맡고 있다. MIT의 천체물리학 및 우주 연구를 위한 캐블리 연구소의 조지 리커 박사가 주요 연구원이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

대학을 중퇴한 남성이 차마 집으로 돌아가지 못하고, 생계를 위해 10년 동안 쓰레기를 줍다 마침내 부모와 재회하게 됐다. 최근 푸젠 TV는 중국 동남부 푸젠성에서 한 때 전도유망했던 학생이었던 예(30)의 사연을 전했다. 저장대학에서 물리학을 전공했던 예씨는 2008년 여름, 학교 시험을 크게 망치는 바람에 스스로 학업에 대한 의지를 포기해버렸다. 2년 전 대학 입학 시험 과학 부문에서 지역 최고점을 득점했던 그였기에 자신의 실패가 용납되지 않았다. 자신 때문에 고생하는 부모님께 사실대로 말하기도 수치스러웠다. 예씨는 “기차표를 구하지 못해 여름 방학에 집에 가지 못할 것 같다”고 부모님께 말한 뒤로 지금까지 한번도 집을 찾지 않았다. 그리고 이후 완전히 학업에 등을 돌린 후, 저장성 항저우시의 한 기차역 인근에서 쓰레기를 수거하며 생활해왔다. 부모는 갑자기 사라진 아들을 찾기 위해 경찰에 도움을 청하고, 항저우시를 여러 차례 오갔지만 아들을 만날 수 없었다. 부모님이 그리웠던 예씨는 2016년 고향과 같은 현인 푸젠성 싼밍시로 거주지를 옮겼지만 여전히 사실을 털어 놓을 용기가 나지 않았다. 그러던 중 한 시민의 제보를 받은 경찰이 추적에 나섰고 싼밍 공원 벤치에서 그를 발견했다. 경찰은 곧바로 부부가 너무도 오랫동안 기다렸던 아들의 소식을 전했다. 현지언론은 “부모가 울면서 10년 만에 처음으로 아들을 껴안자 긴 머리의 아들은 부모를 향해 머리 숙여 절했다”고 보도했다.　 안정은 기자 netineri@seoul.co.kr

천문학자들이 우주 망원경을 이용해 바위로 만들어진 지구형 행성부터 목성과 토성 같은 기체형 행성까지 100개에 가까운 새로운 외계행성을 한꺼번에 발견해 화제가 되고 있다.덴마크공과대학(DTU)과 미국 하버드-스미소니언 천체물리학연구소, 프린스턴대, 캘리포니아공과대(칼텍), MIT, 항공우주국(NASA), 일본 도쿄대 등 국제공동연구팀은 NASA에서 운용하고 있는 케플러 우주망원경을 이용해 새로운 외계행성 95개를 무더기로 발견하고 공개 학술 데이터베이스인 ‘아카이브’ 15일자로 발표했다. 이번 연구결과는 천문학 분야 국제학술지 ‘천문학 저널’에도 실릴 예정이다. ‘행성 사냥꾼’이라고 불리는 케플러 우주망원경은 지구에서 6500만㎞ 떨어진 곳에서 태양궤도를 돌면서 지구형 행성을 찾는 임무를 위해 2009년 발사됐다. 2012년 공식적인 임무 수명은 마쳤지만 2014년부터 외계의 지구형 행성 뿐만 아니라 소행성과 초신성을 비롯한 은하 중심부를 관측하는 ‘K2’라는 새로운 임무를 부여받아 운영되고 있다. 이번 발견으로 지금까지 K2 프로젝트로 발견한 외계행성은 314개가 됐다. 연구팀은 케플러우주망원경이 보내온 신호를 분석해 275개의 외계행성 후보 중 149개를 실제 외계행성으로 확인했고 그 중 95개는 그동안 발견되지 않은 완전히 새로운 외계행성이라는 사실을 밝혀냈다. 이번에 발견된 외계행성들은 지구처럼 바위로 이루어져 있고 지구보다 큰 것들부터 목성이나 토성처럼 가스로 뒤덮여 있고 지구보다 훨씬 큰 가스형 행성까지 다양한 형태라고 연구팀은 설명했다. 연구팀에 따르면 이번에 발견한 행성 중 하나는 지구처럼 ‘HD212657’이라는 항성(별) 주위를 10일 간격으로 공전하고 있어 지구와 비슷한 환경을 가진 ‘골디락스 행성’일 가능성이 높다고도 했다. 앤드류 메이요 DTU 연구원은 “외계행성은 천문학 분야에서 매우 흥미로운 주제”라며 “외계행성이 많이 발견될수록 태양계에 대해 더 많은 것을 알게 될 뿐만 아니라 우주 생성의 비밀에 가까워 질 수 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

우리가 땅에 발을 붙이고 사는 이유는 지구가 중력으로 우리를 끌어당기고 있기 때문이다. 지구는 사람뿐 아니라 물 그리고 산소와 질소 같은 공기도 붙들고 있을 정도의 힘을 가지고 있다. 달은 공기를 붙들고 있기에는 힘이 약해서 공기가 희박하다. 이렇게 지구와 달의 끌어당기는 힘이 차이 나는 것은 중력 때문이다.중력이 가장 극단적으로 나타나는 천체는 ‘블랙홀’이다. 블랙홀은 끌어당기는 힘이 강력해 주변의 빛조차 끌고 들어간다. 지구가 쪼그라들어 블랙홀이 된다면 그 크기는 채 2㎝가 되지 않을 것이다. 태양의 경우에는 직경이 6m 정도인 블랙홀이 된다. 우주에는 아주 가벼운 블랙홀부터 태양보다 10억 배 무거운 블랙홀까지 다양한 질량의 블랙홀이 존재할 것으로 추측되고 있다. 블랙홀이 존재한다는 직접적인 증거를 찾는 연구들이 많이 이뤄졌는데 그중 가장 큰 성과는 지난해 노벨물리학상을 수상한 ‘중력파 검출’이다. 블랙홀은 빛도 끌고 들어가는 강력한 중력 때문에 직접 볼 수는 없기 때문에 블랙홀이 아니면 만들어 낼 수 없다고 인정할 수 있는 현상을 찾아내고 이를 확인하는 데에 초점이 맞춰지고 있다. 강력한 중력이 빠르게 변하면 관측할 수 있는 수준의 중력파가 발생한다. 중력파가 지나가면 시공간이 늘었다 줄었다 하는 변화가 생긴다. 모든 중력을 가진 물체가 중력파를 만들어 내지만 관측하기에는 매우 미약하다. 지난해 노벨물리학상은 한 쌍의 블랙홀이 아주 빠르게 서로 공전하며 다가가면서 만들어 낸 중력파가 정교하게 고안된 측정 장치의 길이를 변화시킨 것을 확인하는 방법으로 블랙홀의 존재를 입증한 업적을 인정한 것이다. 직접 블랙홀을 보려는 노력도 진행 중이다. 블랙홀이 주변 물질을 끌어당기면 그 과정에서 토성의 띠 형태를 띤 원반이 생기고 그 원반은 빠르게 회전하며 마찰에 의해서 밝게 빛나게 된다. 태양보다 100만 배 정도 무거운 우리은하 중심의 거대한 블랙홀은 3만 광년 떨어진 지구에서도 관측할 수 있는 크기의 원반과 블랙홀에 의한 ‘그림자’를 만들 것으로 예측돼 이를 관측하고자 하는 것이다. 그런 블랙홀 주변에서는 영화 ‘인터스텔라’에서처럼 강한 중력과 원반의 빠른 속도 때문에 발생하는 오묘한 빛의 향연도 목격될 것으로 기대된다. 블랙홀은 주변의 물질을 끌어당길 뿐 아니라 강력하게 에너지를 내뿜기도 한다. 거대한 블랙홀이 내뿜는 막대한 에너지가 은하와 별과 행성의 생성에 어떠한 영향을 끼쳤는지는 중요한 연구 주제이다. 우리에게서 멀리 떨어져 있는 거대한 블랙홀의 중력이 어쩌면 지구의 존재, 생명의 탄생과도 관련이 있을 수 있다고 생각하면 블랙홀에 대한 연구는 더 흥미로워진다.

우리가 음악을 사랑하는 이유/존 파웰 지음/장호연 옮김/뮤진트리/396쪽/1만 7000원 음악은 우리의 감정과 지성은 물론 신체에도 큰 영향을 미친다. 음악은 우리를 웃거나 울게 만들고, 주위 사람들과 유대감을 갖도록 하며 병을 치유한다. 음악은 우리가 어떤 사람인지 말해주는 징표가 되기도 한다. 음악가이자 물리학자인 저자는 음악이 왜 우리에게 그토록 심오한 영향을 미치는지에 대한 해답을 과학적 실험을 통해 밝힌다. 예컨대 저자는 소리의 세기나 음색 등으로 음악 연주에 감정을 싣는 여러 방법을 제시하며 거장의 연주와 무덤덤한 컴퓨터 연주의 차이가 무엇인지, 사람이 어떤 소리를 더 가슴에 와 닿게 받아들이는지 과학적 이치로 설명한다. 신융아 기자 yashin@seoul.co.kr

보기만 해도 힐링이 되는 아름다운 꽃, 언제부터 지구상에 피기 시작했을까.최근 영국 유니버시티칼리지런던 연구팀이 지구상에 꽃이 2억 5600만~1억 4900만년 전부터 존재했다는 연구 결과를 발표했다. 학계에는 지구상에 식물이 존재하기 시작한 시기를 두고 다양한 가설이 존재하는데, 그중에서도 꽃을 피우는 꽃식물이 학계의 예상보다 더 늦게 출현했다는 주장과 예상보다 더 일찍 출현했다는 주장이 팽팽하게 맞서고 있었다. 심지어 영국의 진화론자이자 ‘종의 기원’을 쓴 찰스 로버트 다윈조차도 꽃식물의 기원을 두고 ‘가증스러운 미스터리’라고 표현했을 만큼, 꽃의 기원을 찾는 일은 쉽지 않았다. 이에 연구진은 지금까지 지구 곳곳에서 발견된 화석의 자료 및 분자생물학적 자료를 바탕으로 꽃식물의 ‘진짜 나이’를 연구하기 시작했다. 연구진은 총 644종류에 달하는 고생물학적 샘플 자료를 분석했고, 이 과정에서 꽃의 유전적 구성 및 게놈(세포나 생명체의 유전자 총체)에 변이 유전자가 축적되는 비율 등을 물리학과 수학적 기술을 총 동원해 분석했다. 화석 자료를 바탕으로 한 연구에서는 꽃식물이 초식 및 육식 공룡의 폭발적인 진화가 있었던 백악기에 갑작스럽게 다양화됐다는 결론이 나왔다. 하지만 분자를 이용한 분자생물학 연대 측정 연구에서는 꽃이 훨씬 오래된 역사를 가지고 있으며, 화석에는 남아 있지 않은 진화의 과정이 포함돼 있다는 사실을 확인했다. 연구진은 이를 토대로 꽃식물이 지구상에 생겨난 시기가 기존 화석 연구 결과인 백악기 중후기보다 더 이른 약 2억 5600만~1억 4900만년 전이라고 결론 내렸다. 한편 현재까지 지구상에서 발견된 꽃식물 화석 중 가장 오래된 것은 스페인 중부와 피레네산맥 지역에서 발견된 것으로, 약 1억 3000만년 전인 백악기 초기에 존재했던 꽃식물 ‘몬체치아 비달리 ’?로 알려져 있다. 꽃의 기원과 관련한 연구 결과는 미국 식물학 저널인 ‘뉴파이톨로지스트’? 최신호에 실렸다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

‘2018년 평창동계올림픽’의 개막이 이틀 앞으로 다가왔다. 얼음과 하얀 설원에서 펼쳐지는 동계올림픽은 빙상 종목과 설상 종목으로 나뉜다. 동계올림픽은 여름철에 열리는 하계올림픽과는 달리 얼음과 눈이라는 특수한 조건에서 열리기 때문에 이를 극복하기 위한 다양한 과학 원리가 적용된다. 동계올림픽 선수들은 중·고등학교 물리교과서에서나 볼 수 있었던 뉴턴의 제3법칙, 각운동량 보존 법칙, 양력(揚力), 원심력과 구심력, 마찰력 등 다양한 물리법칙과 힘들을 자신도 모르게 활용하고 있다.동계올림픽 종목 중에서 가장 정(靜)적인 운동으로 알려져 있고 한국 대표팀이 첫 메달을 노리고 있는 ‘컬링’과 눈 위에서 벌이는 설상 경기들은 대부분 마찰력과의 싸움이다. 마찰력은 물체의 운동을 방해하는 힘으로 두 물체가 서로 맞닿아 있는 표면에서 발생한다. 마찰력의 크기는 운동 방향과 반대로 작용하고 표면의 거칠기와 물체 무게에 따라 좌우된다. 스키의 바닥은 눈과의 마찰에 의해 열이 발생하는데 이 마찰열이 눈을 녹여 스키가 눈 위를 미끄러지게 한다. 스키장에서 사용하는 인공눈도 마찰력과 관련돼 있다. 인공눈은 5㎛(마이크로미터) 크기의 물입자를 얼려 만드는 일종의 얼음 알갱이라 마찰력이 크고 녹는 속도도 빠르다. 이 때문에 자연눈에서는 스키가 푹푹 빠지기 쉽지만 인공눈에서는 스키 바닥과 닿아 더 많은 마찰열을 발생시키며 눈을 녹여 스키의 속도를 더 빠르게 만든다. 1924년 프랑스 샤모니에서 열린 1회 동계올림픽 때부터 정식 종목에 포함된 스키점프는 활강과 도약, 그리고 비행의 과정에서 책에서 만난 물리학 법칙을 실제로 볼 수 있는 ‘고전역학의 교재’라고 할 수 있다. 100m 높이의 출발점에서 긴 경사면을 타고 시속 90㎞의 속도로 내려오는 활강 과정에서는 위치에너지가 운동에너지로 전환된다. 위치에너지를 운동에너지로 효과적으로 바꾸기 위해서는 마찰과 저항을 최소화하는 것이 필요하다. 이 때문에 활강 과정에서 상체를 활강면과 수평으로 만들어 달리는 한편 마찰력을 최소화하기 위해 선수들은 스키 바닥에 왁스를 바르는 왁싱작업을 한다. 또 비행 단계에서는 양력을 극대화해야 멀리까지 날아갈 수 있다. 양력은 물체가 공기나 물 같은 유체 속을 지날 때 물체의 위와 아래쪽의 흐름 속도가 달라 뜨도록 만드는 힘이다. 양력을 높이기 위해 스키점프 선수들은 점프의 순간 스키를 V자 형태로 만들어 날아가는 것이다. ‘김연아’ 하면 떠오르는 피겨스케이팅은 얼음판 위를 활주하며 기술의 정확성과 아름다움을 겨루는 경기다. 피겨스케이팅은 얼음 위에서 여러 가지 복잡한 동작을 구사해야 하는데 유독 회전 동작들이 많다. 여기에는 각운동량 보존 법칙이라는 물리법칙이 적용된다. 회전 동작을 할 때 선수들이 팔, 다리를 크게 벌렸다가 돌기 시작할 때 몸을 오므리거나 김연아 선수가 3회전 점프를 뛸 때의 장면에서 양팔을 몸에 바짝 붙이는 모습을 볼 수 있다. 이는 회전관성을 작게 만들어 회전 속도가 빨라지도록 하기 위한 것이다.마치 얼음판을 청소하는 것과 같은 ‘컬링’에 대해 과학자들은 ‘과학이 집대성된 스포츠’라고 부르기를 망설이지 않는다. 아일랜드 코크대 존 브래들리 컴퓨터공학과 교수는 “컬링은 스톤이 미끄러지는 앞에서 얼음을 쓸어내는 방법에 따라 마찰력이 바뀌면서 스톤을 멀리 가게 할 수도, 회전시킬 수도 있는 것”이라고 설명했다. 컬링은 경기 시작 전에 물을 뿌려 페블이라는 얼음 알갱이를 만들어 스톤이 수만개의 페블 위를 지나게 한다. 브룸이란 솔로 얼음 바닥을 빠르게 때로는 천천히 닦으면서 페블에 수막을 형성시켜 스톤과의 사이의 마찰력을 조절함으로써 득점으로 연결시키는 것이다. 브룸을 어떻게 사용하느냐에 따라 스톤의 움직임이 달라지기 때문에 컬링에서는 사전에 페블과 스톤 사이의 마찰력과 관련한 각종 데이터를 잘 분석해 연구하는 것이 필요하다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

보기만 해도 힐링이 되는 아름다운 꽃, 언제부터 지구상에 존재했을까. 영국 유니버시티칼리지런던 및 중국 공동 연구진이 지구상에 꽃이 존재하기 시작한 시기를 찾는 연구를 진행한 결과, 꽃은 약 2억 5600만~1억 4900만 년 전부터 존재했다는 사실을 밝혀냈다. 학계에는 지구상에 식물이 존재하기 시작한 시기를 두고 다양한 가설이 존재하는데, 그중에서도 꽃을 피우는 꽃식물이 학계의 예상보다 더 늦게 출현했다는 주장과 예상보다 더 일찍 출현했다는 주장이 팽팽하게 앞서고 있었다. 심지어영국의 진화론자이자 ‘종의 기원’을 쓴 찰스 로버트 다윈 조차도 꽃식물의 기원을 두고 ‘가증스러운 미스터리’라고 표현했을 만큼, 꽃의 기원을 찾는 일은 쉽지 않았다. 이에 연구진은 지금까지 지구 곳곳에서 발견된 화석의 자료 및 분자생물학적 자료를 바탕으로 꽃식물의 ‘진짜 나이’를 연구하기 시작했다. 연구진은 총 644종류의 달하는 고생물학적 샘플 자료를 분석했고, 이 과정에서 꽃의 유전적 구성 및 게놈(세포나 생명체의 유전자 총체)에 변이 유전자가 축적되는 비율 등을 물리학과 수학적 기술을 총 동원해 분석했다. 화석 자료를 바탕으로 한 연구에서는 꽃식물이 초식 및 육식 공룡의 폭발적인 진화가 있었던 백악기에 갑작스럽게 다양화 됐다는 결론이 나왔다. 하지만 분자를 이용한 분자생물학 연대 측정 연구에서는 꽃이 훨씬 오래된 역사를 가지고 있으며, 화석에는 남아있지 않은 진화의 과정이 포함돼 있다는 사실을 확인했다. 연구진은 이를 토대로, 꽃식물이 지구상에 생겨난 시기가 기존 화석 연구결과인 백악기 중후기보다 더 이른 약 2억 5600만~1억 4900만 년 전이라고 결론 내렸다. 한편 현재까지 지구상에서 발견된 꽃식물 화석 중 가장 오래된 것은 스페인 중부와 피레네 산맥 지역에서 발견된 것으로, 약 1억 3000만 년 전인 백악기 초기에 존재했던 꽃식물 ‘몬체치아 비달리‘(Montsechia vidalii)로 알려져 있다. 꽃의 기원과 관련한 연구결과는 미국 식물학 저널인 ‘뉴 파이톨로지스트’(New Phytologist) 최신호에 실렸다. 사진=123rf.com 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

지구를 품고 있는 우리은하 바깥쪽에서 처음으로 생명탄생의 필수요소인 유기분자가 발견돼 주목받고 있다.미국 항공우주국(NASA) 고다드우주비행센터, 버지니아대, 국립전파천문관측소, 일본 오사카부립대, 일본 국립천문대, 영국 킬대, 독일 하이델베르그대, 막스플랑크 전파천문연구소, 쾰른대 공동연구팀은 태양계가 속해 있는 우리은하 바깥쪽에 있는 왜소 은하(dwarf galaxy)에서 거대 유기분자의 흔적을 발견했다고 2일 밝혔다. 이번 연구결과는 천문학 분야 국제학술지 ‘천체물리학 저널 레터스’ 1월 30일자에 실렸다. 왜소 은하는 수십억 개의 별로 구성된 작은 은하로 2000억~4000억개의 별로 이뤄진 우리은하나 안드로메다은하 같은 거대은하보다 질량과 크기가 훨씬 작은 은하를 말한다. 이들 왜소은하에서는 별들이 만들어지는 속도가 매우 느리기 때문에 화학적 구성이 원시적일 뿐만 아니라 유기물질을 형성하는데 필요한 탄소나 산소 분자가 상대적으로 적다. 이 때문에 우리은하 바깥에서 생명 탄생의 기본 요소인 유기분자는 발견된 적이 없다. 연구팀은 칠레에 있는 세계 최대 규모의 전파망원경 ‘알마’(ALMA)를 이용해 지구에서 16만 광년 떨어져 있는 거대 마젤란 성운에서 유기분자를 찾는 연구를 진행하던 중 성운 내 왜소 은하에서 다이메틸 에테르(CH3OCH3)과 포름산 메틸(CH3OCHO)라는 유기물질의 흔적을 발견했다. 마르타 세위로 NASA 박사는 “이번 발견의 의미는 생명의 기본적인 화학 구성요소인 유기물질이 지구가 있는 우리은하가 생성되기 훨씬 전에 만들어진 우주에서 이미 먼저 형성됐다는 것”이라며 “우주의 탄생과 성장을 화학적 차원에서 연구할 수 있게 됐다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

138억 년의 우주 역사를 가장 자세히 재현한 컴퓨터 시뮬레이션 영상을 국제 연구팀이 1일(현지시간) 영국 왕립천문학회 월간보고(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)에 공개했다. ‘일루스트리스: 더 넥스트 제네레이션’(IllustrisTNG·Illustris: The Next Generation)으로 명명된 이번 영상은 우주의 형성 과정을 그 어느 것보다 자세히 보여준다. 연구팀은 “이번 영상은 130억 년이 넘는 시간 동안 우주에 은하가 어떻게 형성·진화·성장하고 새로운 별의 탄생을 유도하는지 알 수 있게 해준다”고 설명했다. 이미 연구팀은 이번 시뮬레이션 모델로 블랙홀이 암흑물질의 분포에 어떻게 영향을 주는지, 중원소들이 어떻게 만들어져 분포하는지, 그리고 자기장이 어디에서 비롯되는지 살피고 있다. 연구팀의 샤이 제넬 박사(미국 플랫아이언연구소 전산천체물리학센터)는 “천체 망원경 한 대로는 은하들을 일정량밖에 측정할 수 없지만, 이번 시뮬레이션은 모든 은하의 특성을 추적할 수 있고 현재 모습뿐만 아니라 모든 형성 과정도 살필 수 있다”고 말했다. 이들은 ‘빅뱅’으로 불리는 대폭발 이후 우주 전체로 균일하게 확산해나간 빛 즉 우주배경복사에서 수집한 우주 초장기에 관한 증거를 이용해 이번 시뮬레이션을 제작했다. 이를 통해 우주가 탄생한 지 불과 몇십억 년밖에 안 됐을 때의 조건을 모델링했다. 가상의 우주 공간에 별과 행성 형성에 관여하는 바리온 물질과 은하 구조에 관여하는 암흑물질, 그리고 우주의 가속팽창과 관련한 암흑에너지를 더했다. 그리고 초신성 폭발과 블랙홀에 관한 정보도 추가했다. 또 다른 연구원인 폴커 스프링겔 박사(독일 하이델베르크 이론연구소)는 “이번 모델은 대규모 물질 분포에서 거대질량 블랙홀의 영향을 정확히 예측할 수 있어 특히 매력적”이라면서 “앞으로 나올 관측 연구를 신뢰성 있게 해석하는 데 결정적인 역할을 할 것”이라고 말했다. 연구를 주도한 마크 보겔스버거 박사(미국 매사추세츠공과대)는 이번 시뮬레이션으로 뜨겁고 묽은 가스의 난류 운동이 은하 중심의 자기장을 기하급수적으로 증폭할 수 있는 소규모 자기 발전기를 유도하는 것을 보여줬고 관찰된 자기장의 세기도 정확히 예측했다. 그는 “이번 모델은 정교한 은하 형성 모델과의 결합을 통해 어떤 기존 시뮬레이션보다 자세히 이런 자기장 문제를 탐구하도록 해준다”고 말했다. 시뮬레이션 속 우주는 현재 우리가 관측 가능한 우주인 약 930억 광년의 거리와 비교하면 10억 광년에 불과하다. 하지만 4년 전 제작한 초기 모델 속 우주는 약 3억5000만 광년으로 훨씬 더 작았다. 연구에 참여한 안날리사 필레피치 연구원(막스플랑크 천문학연구소)은 “우리의 예측 모델은 이제 천문학자들에 의해 체계적으로 확인될 수 있다”면서 “이는 계층적 은하 형성이라는 이론적 모델의 결정적인 검사를 이끌어낼 것”이라고 말했다. 사진=IllustrisTNG 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr