“과학자들 중에는 뭐든지 자기가 제일 먼저 발견하고 찾아내야 한다는 경쟁 심리를 가진 사람들이 꽤 있습니다. 그렇지만, 세상을 바꾸는 것은 똑똑하고 경쟁심 강한 과학자들이 아니라 호기심 강한 사람들입니다.” 세계적인 우주과학자 킵 손(Kip Thorne) 미국 캘리포니아공대(칼텍) 명예교수는 20일 기자들과 만난 자리에서 ‘과학자의 제1조건’에 대해 이렇게 말했다. 손 교수는 이날 서울 중구 동대문디지털플라자(DDP)에서 개막된 ‘서울디지털포럼(SDF) 2015’ 참석을 위해 한국을 처음 방문했다. 손 교수는 이날 기조강연을 마친 뒤 ‘천재소년’으로 유명한 송유근(18·과학기술대학원대 박사과정)군과 대담을 하기도 했다. 손 교수는 지난해 우리나라에서 1027만여명의 관객을 불러들인 영화 ‘인터스텔라’의 제작총괄 자문을 맡았다. 인터스텔라의 소재가 된 ‘웜홀’의 가능성을 처음 제기한 이론물리학자인 손 교수는 물리학자들 사이에서도 특히 난해하다는 평가를 받는 아인슈타인의 상대성 이론을 영상으로 표현해 낸 1등 공신이다. 그는 반세기 이상 과학의 길을 걸을 수 있었던 원동력은 다름 아닌 ‘호기심’이라고 강조하며 “경쟁심이 강한 과학자들은 현재 가장 인기 있는 연구 주제만 좇아다니지만, 호기심이 강한 사람들은 아무도 하지 않는 새로운 것에 지치지 않고 파고든다”고 강조했다. 아인슈타인이나 뉴턴, 리처드 파인만 같은 과학자들도 당시에는 아무도 관심이 없던 분야에 주목하고 끊임없이 질문을 던졌기 때문에 놀라운 성과를 냈다는 것이다. 현재 손 교수는 강단을 떠나 일반인에게 과학을 알리는 일에 집중하고 있다. 손 교수가 영화작업에 참여한 것도 대중이 과학과 친해지는 가장 좋은 수단이 영화라는 확신 때문이었다. 그는 한국에서 ‘인터스텔라’가 크게 흥행했다는 이야기를 듣고 “놀랍다”면서 “영화를 본 1000만 관객 중 10%만이라도 과학에 관심을 갖게 됐다면 영화 흥행보다 더 기쁜 일”이라고 말했다. 한편, 손 교수는 인터스텔라의 제작자인 린다 옵스트, 영국의 천체물리학자 스티븐 호킹 교수와 함께 양자역학 같은 또 다른 과학이론을 바탕으로 한 ‘인터스텔라’ 속편 영화를 준비하고 있다고 소개하기도 했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

올해 대학수학능력시험에서는 국어, 수학, 영어 영역이 쉽게 출제돼 과학탐구 영역이 자연계 수험생들의 승부처가 될 것으로 보인다. 과탐 영역은 크게 ▲물리(물리Ⅰ, 물리Ⅱ), 화학(화학Ⅰ, 화학Ⅱ), 생명과학(생명과학Ⅰ, 생명과학Ⅱ), 지구과학(지구과학Ⅰ, 지구과학Ⅱ) 등 4개의 과목군으로 나눌 수 있다. 8개 선택과목 중에서 물리Ⅰ 선택 순위는 4위, 물리Ⅱ 선택 순위는 8위다. 과탐Ⅰ 과목 중에서 물리Ⅰ선택자가 가장 적고, 과탐Ⅱ 과목에서도 물리Ⅱ가 가장 적다. 지난해 수능에서 물리 과목군 선택자는 물리Ⅰ 5만 2032명, 물리Ⅱ 3953명이었다. 2014학년도에 비해 물리Ⅰ은 660명(1%) 줄었고 물리Ⅱ는 무려 1805명(31%)이 줄었다. 한마디로 물리 과목이 자연계 수험생들의 선택을 받지 못한다는 얘기다. 물리Ⅰ과 물리Ⅱ를 동시에 선택한 수험생은 극소수다. 참고로 지난해 비상교육 모의고사에서 물리Ⅰ과 물리Ⅱ를 동시에 선택한 응시생 비율은 자연계열 전체 가운데 5월 0.5%, 10월 0.2%에 불과했다. 물리Ⅰ과 Ⅱ를 동시에 공부하다가 물리Ⅱ를 포기하는 수험생이 많다는 뜻이기도 하다. 물리Ⅰ은 다른 과탐 과목보다 상대적으로 암기해야 할 분량이 적고, 단순한 상황 속에서 내용을 이해하고 적용시키는 방향으로 출제된다. 하지만 논리적 추론에 약한 수험생에겐 어려운 과목이다. 물리Ⅱ는 물리Ⅰ보다 심화된 내용을 다루기 때문에 해당 분야의 학업을 이어 가거나 관련 직업에 종사하고자 하는 수험생을 위한 선택과목이다. 하지만 복잡한 자연현상을 물리적으로 이해하고 활용해야 하는 문제들이 주로 출제돼 학교에서 배우지 않고 혼자 준비하기에는 역부족일 수 있다. 그렇지만 물리 과목을 특히 선호한다거나 물리학과와 관련한 진로를 희망하는 수험생이라면 주저하지 않고 선택하길 권한다. 물리를 선택하기로 했으면 ‘개념’을 확실히 익히는 데 우선 중점을 둬야 한다. 물리Ⅰ, Ⅱ 과목은 개념을 정확하게 이해하고 일정 수준의 자료 해석 능력을 갖춰야 해결할 수 있는 문항들이 최근 다수 출제된다. 물리Ⅰ에 나오는 용어, 공식, 그래프 등의 개념을 명확히 구분할 수 있어야 문제를 풀 수 있다. 각 단원에 나오는 개념, 공식, 그래프, 관련 실험, 생활에의 적용(특히 ‘파동’ 단원) 등으로 꼼꼼히 나눠 공부하고 본인이 어렵다고 느끼는 부분을 집중적으로 공부해야 한다. 물리Ⅱ 역시 개념 정리부터 하도록 하자. 교과서의 개념을 정확히 이해하고 있는지를 묻는 문항과 이를 주어진 자료에 적용할 수 있는지 평가하는 문항에 따로 대비해야 효과를 볼 수 있다. 정량적으로 복잡한 계산을 요구하는 문제는 난도가 높고 배점도 높다. 그림과 그래프 등 자료 해석과 유추 문제가 많이 출제되는데 자료를 해석하려면 개념을 이해하고서 그래프와 그림을 직접 작성할 정도가 돼야 한다. 그래야 조건과 수치가 바뀌어 출제돼도 침착하게 문제를 해결할 수 있다. 생활 속 친숙한 현상이나 첨단 기기들에 대한 물리학의 기초 개념을 이해하고 적용해 보는 것도 좋은 물리 공부 방법 가운데 하나다. 실험 설계를 보고 실험으로 해결하고자 하는 문제를 이해하고 가설을 세워 보는 것도 좋다. 두 가지 개념을 통합해 새로운 유형으로 만드는 문제에 대비하려면 요점 정리 위주로 구성된 EBS 교재가 도움이 될 것이다.

천문학자들이 관측할 수 있는 우주 끝에서 ‘네쌍둥이 퀘이사’를 발견했다. 퀘이사(Quasar)는 ‘Quasi-stellar radio source’(별과 비슷하게 보이는 전파원)으로, 지구에서 관측할 수 있는 가장 밝은 천체이다. 이런 퀘이사는 보통 산개해 존재하지만 이번에 발견된 네 개의 퀘이사는 불과 65만 광년이라는 좁은 범위에서 북적거리고 있다. 연구를 이끈 독일 하이델베르크에 있는 막스플랑크 천문학연구소(MPIA)의 요제프 헨나위 박사는 “평균적으로 퀘이사끼리는 1억 광년쯤 떨어져 있다. 네 퀘이사가 이렇게 좁은 공간에서 발견될 확률은 1000만분의 1”이라고 말했다. 1960년대 초, 퀘이사가 처음 발견됐을 때는 그 정체가 수수께끼에 싸여 있었다. 수십억 광년 너머에 있는 천체가 이렇게 밝게 빛나려면 막대한 양의 에너지를 방출하지 않으면 안 된다. 하지만 그런 물리학적인 과정은 당시에는 알 수 없었던 것이다. 오늘날, 퀘이사의 ​​에너지원은 활동 은하의 중심에 있는 거대질량 블랙홀임이 밝혀지고 있다. 이런 블랙홀에 대량의 가스가 빨려 들어갈 때, 가스는 섭씨 수백만 도까지 가열돼 엄청난 양의 에너지를 방출하는 것이다. 이번 발견이 천문학자들을 놀라게 한 이유는 ‘네쌍둥이 퀘이사’ 때문만은 아니다. 네 퀘이사는 차가운 수소가스로 이뤄져 있으며, 별 1000억 개 분량의 질량을 가진 거대한 성운 속에 숨겨져 있는 것이다. 이 성운 역시 일반적으로는 생각할 수 없다고 한다. 헨나위 박사는 “이론적으로 확률이 매우 낮은 것을 발견했다면 믿을 수 없을 정도로 운이 좋았거나 이론이 잘못됐거나 둘 중 하나”라고 설명했다. 천문학자들이 네쌍둥이 퀘이사에 특히 놀란 이유는 퀘이사 자체가 드물기 때문이다. 퀘이사의 ​​에너지원인 거대질량 블랙홀은 아주 흔한 천체로 거대 은하 대부분이 중심에 거대질량 블랙홀을 하나쯤 갖고 있다. 하지만 이런 블랙홀이 밝게 빛나려면 대량의 가스를 삼켰을 때뿐이다. 헨나위 박사에 따르면, 은하의 생애에서 그런 일은 거의 일어나지 않는다. 참고로 은하계 중심에 있는 거대질량 블랙홀은 태양 400만 개 분의 질량을 가진 퀘이사가 되기에는 너무 가볍다. 우리 이웃 안드로메다은하의 거대질량 블랙홀은 태양 1억 개분의 질량을 지니고 있으므로 퀘이사였던 시절이 있었을지도 모른다. 현재 관측 가능한 우주에는 약 1000억 개의 은하가 있는데, 그중 퀘이사로 활동하고 있는 것은 약 50만 개이다. 미 오하이오주립대의 천체물리학자 데이비드 웨인버그 박사는 이번 연구에는 참여하지 않았지만, 네쌍둥이 퀘이사가 발견된 것의 의미를 다음과 같은 비유로 설명했다. “지구 상의 모든 사람이 분홍색 하와이안 셔츠를 한 장씩 가지고 있고 평생에 한 번만 입는다고 생각하자. 당신이 어느 날 그런 셔츠를 입은 사람이 보이면 ‘와우! 화려한 셔츠구나’라고 생각할 것이다. 한두 번 보이면 ‘우연이다!’고 생각할 것이다. 하지만 네 명이라면 ‘뭔가가 일어나고 있는 것이 틀림없다’고 생각할 것이다” ‘네쌍둥이 퀘이사’를 감싸는 거대하고 차가운 가스 구름은 퀘이사 형성에 관한 단서를 쥐고 있을지도 모른다. 천문학자들은 은하가 원래 빅뱅(대폭발)으로 발생한 가스가 암흑물질 덩어리에 빨려들어갈 때 탄생했다고 생각하고 있다. 암흑 물질은 빛으로 관측할 수 있는 별과 은하의 5배나 되는 질량에도 불구하고, 그 정체가 아직 밝혀지지 않은 물질이다. 보통, 가스 구름이 중력으로 수축할 때 고온이 된다. 하지만 헨나위 박사 등 연구팀이 발견한 구름의 온도는 불과 섭씨 1만 도 정도다. 이에 대해 웨인버그 박사는 “우주론에서 1만 도는 저온이다. 가스 구름이 중력으로 수축할 때 온도는 1000만 도 정도가 되기 때문”이라고 설명했다. 또한 이 가스 구름의 밀도는 이론가가 생각하는 밀도보다 훨씬 높았다. “그런 가스 구름이 왜 존재하는지 전혀 모른다”고 헨나위 박사는 말했다. 이상한 성운에서 이상한 퀘이사 집단이 있는 것은 우연이 아닐지도 모른다. 이 성운의 차가운 가스가 연료가 된다면, 퀘이사가 보통보다 장기간 활동할 수 있게 되고 동시에 빛날 확률이 높아졌을지도 모른다. 미 애리조나주립대의 천체물리학자이자 ‘세상은 어떻게 끝나는가’ 등의 저서를 펴낸 크리스 임피 박사는 “어떤 현상에 대해 시뮬레이션과 관측이 일치하지 않는 것은 ‘관측을 통한 우주론’의 중요성을 다시 한 번 일깨워준다”고 말했다. 한편 이번 연구성과는 세계적인 학술지 ‘사이언스’(Science) 15일 자에 발표됐다. 사진=MPIA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

20세기 천재 물리학자 알베르트 아인슈타인(1879∼1955)이 가족과 친구들에게 보낸 미공개 편지가 다음달 무더기로 경매에 나온다. 미국 캘리포니아에 있는 역사 전문 경매 업체인 ‘프로파일스 인 히스토리’는 6월 11일 그간 모은 아인슈타인의 개인 편지 27통을 경매에 내놓는다고 영국 일간 데일리 미러 등이 14일(현지시간) 보도했다. 편지들은 아인슈타인이 아들 한스와 에두아르트, 전처 밀레바 마리치 등 가족은 물론 친구들에게 보낸 것으로 그의 자필 서명이 담겼다. 원자탄과 상대성 이론, 신과 종교에 대한 견해와 미국을 반공주의 광풍으로 이끈 매카시즘에 대한 생각 등 알려지지 않은 아인슈타인의 속내를 엿볼 수 있어 가치가 높은 것으로 평가받는다. 이번 편지 꾸러미가 최소 50만 달러에서 최고 100만 달러를 호가할 것으로 전망된다. 특히 여러 편지 중에서도 1945년, 1949년 친구인 가이 래너 박사에게 보낸 종교와 신에 관한 편지가 가장 높은 가격을 형성할 것으로 전망된다. 이 편지 두 통은 현재 1만 5000달러 이상의 가치를 지닌 것으로 평가받는다. 박상숙 기자 alex@seoul.co.kr

아벨라르와 엘로이즈(아벨라르·엘로이즈 지음, 정봉구 옮김, 을유문화사 펴냄) 중세 수도사와 수녀가 주고받은 사랑의 편지. 파리의 이름 난 철학자 아벨라르는 성당 참사회원 퓔베르의 조카딸 엘로이즈의 가정교사였다. 둘은 22세의 나이 차에도 불구하고 사랑에 빠졌고 아들을 낳은 후 비밀리에 결혼까지 했다. 그러나 퓔베르는 이들의 결혼을 폭로하고, 이에 항의하는 엘로이즈를 괴롭혔다. 아벨라르는 퓔베르의 학대로부터 피신시키기 위해 엘로이즈를 수도원으로 보냈고 퓔베르는 이를 가문의 모욕으로 여겨 아벨라르를 거세했다. 이 일로 아벨라르와 엘로이즈는 각각 수도사와 수녀가 된다. 아벨라르가 이런 내력의 편지를 친구에게 보냈고 엘로이즈가 이를 우연히 읽은 뒤 아벨라르에게 답장을 보내면서 이들 사이에 편지가 오간다. 책은 사람들에게 크게 주목받은 ‘사랑의 편지’ 전체와 ‘교도의 편지’ 일부를 담고 있다. 문학성 짙은 두 사람의 편지는 숱한 예술작품에 영향을 주었으며 두 사람이 합장된 묘지에는 참배자의 발길이 끊이지 않는다. 272쪽. 1만 2000원. 복잡한 세계 숨겨진 패턴(닐 존슨 지음, 한국복잡계학회 옮김, 바다출판사 펴냄) 복잡성 이론은 다양한 분야에서 생기는 예측불허 상황을 설명해 주는 이론으로 점차 주목받고 있다. 교통체증을 비롯해 주식시장 붕괴며 테러는 물론 암세포의 공격까지 망라한다. 복잡성 이론에 관심이 늘면서 많은 학자들이 연구에 뛰어들고 있지만 개념이 명확하지 않은 탓에 여전히 ‘완숙한 이론’을 갖지 못하고 있다. 책은 다양한 복잡성 연구로 이름 난 물리학자가 복잡성 이론을 쉽게 정리한 일종의 ‘가이드북’이다. 일반인들에겐 쉽지 않은 분야이지만 저자의 오랜 연구 덕분에 명쾌하게 풀어진다. 경제학, 생물학, 의학, 정치학 등에서 싹트는 복잡성 이론의 활용 가능성을 일반인도 이해하도록 설명한 게 특징이다. 저자는 복잡성 이론에 대해 “학계에 남은 가장 도전적이고 열린 과제를 품은 ‘거대과학’이자 매일 마주치는 생활이나 국제 안보까지 주요한 현실 문제를 다루는 학문”이라고 설명한다. 334쪽. 1만 8000원. 위기의 장군들(김종대 지음, 메디치 펴냄) 한국군의 장교·장군단은 국방과 한반도 평화, 국민 안전을 책임지는 중차대한 안보 세력이다. 하지만 요즘 군에는 성추행이며 집단폭력과 그로 인한 자살, 근무지 이탈이 횡행한다. 그런 일탈을 방지하고 해결해야 할 장교·장군단은 변명·보신에 급급하다. 책은 한국 장교, 특히 장군들의 비리·음모를 낱낱이 파헤쳤다. 무엇보다 YS 정권부터 현 정권까지 장군들과 권력층의 끈끈한 결탁을 볼 수 있다. 현대사의 중요한 시점에 장군들이 어떤 행태를 보이고 권력과 야합했는지를 수많은 전·현직 장교 인터뷰로 폭로한다. 정권이 바뀔 때마다 카멜레온처럼 변신하는 최고위 군 인사, 패권을 놓고 전쟁 아닌 전쟁을 벌이는 영호남 출신 장군들, 핵심 기밀을 언론에 넘기는 장군들, 사건·사고 때마다 장병 안위는 뒷전인 채 진실을 은폐하는 장군들…. 저자는 장교·장군단이 정치 논리에 초연하면서도 명예를 목숨같이 지키는 집단윤리를 세워야 한다고 강조한다. 326쪽. 1만 6500원. 로산진 평전(신한균·박영봉 지음, 아우라 펴냄) 기타오지 로산진(1883~1959)은 요리에 관심 있는 이들에겐 낯설지 않은 이름이다. 일본 요리를 세계 최고의 수준으로 끌어올린 주인공으로 만화 ‘맛의 달인’ 주인공 유잔의 실제 모델이다. 책은 그 로산진의 삶과 예술세계를 재미있게 다뤘다. 로산진은 남의 집 양자로 들어가 독학으로 한자를 익혀 요리의 길을 개척한 뒤 일본 요리를 예술로 승화시켰다는 평을 받고 있다. ‘재료가 가진 본래 맛을 살리라’는 요리 철학으로 유명하다. 자연의 맛을 최대한 살리기 위해 과도한 손질이나 조미료 사용을 자제할 것을 강조했다. 책에는 요리뿐 아니라 도자기, 서예, 전각, 칠기, 디자인에도 일가를 이룬 독특한 예술가로서의 발자취가 생생하다. 미국과 프랑스의 세계적인 요리를 혹평하는가 하면 ‘인간국보’(무형문화재 기술보유자)의 지정을 거부하는 등 형식과 권위에 거부감을 드러내 ‘20세기 최고의 망나니’로 불렸던 면모가 흥미롭다. 304쪽. 1만 6000원.

천문학자들이 관측할 수 있는 우주 끝에서 ‘네쌍둥이 퀘이사’를 발견했다. 퀘이사(Quasar)는 ‘Quasi-stellar radio source’(별과 비슷하게 보이는 전파원)으로, 지구에서 관측할 수 있는 가장 밝은 천체이다. 이런 퀘이사는 보통 산개해 존재하지만 이번에 발견된 네 개의 퀘이사는 불과 65만 광년이라는 좁은 범위에서 북적거리고 있다. 연구를 이끈 독일 하이델베르크에 있는 막스플랑크 천문학연구소(MPIA)의 요제프 헨나위 박사는 “평균적으로 퀘이사끼리는 1억 광년쯤 떨어져 있다. 네 퀘이사가 이렇게 좁은 공간에서 발견될 확률은 1000만분의 1”이라고 말했다. 1960년대 초, 퀘이사가 처음 발견됐을 때는 그 정체가 수수께끼에 싸여 있었다. 수십억 광년 너머에 있는 천체가 이렇게 밝게 빛나려면 막대한 양의 에너지를 방출하지 않으면 안 된다. 하지만 그런 물리학적인 과정은 당시에는 알 수 없었던 것이다. 오늘날, 퀘이사의 ​​에너지원은 활동 은하의 중심에 있는 거대질량 블랙홀임이 밝혀지고 있다. 이런 블랙홀에 대량의 가스가 빨려 들어갈 때, 가스는 섭씨 수백만 도까지 가열돼 엄청난 양의 에너지를 방출하는 것이다. 이번 발견이 천문학자들을 놀라게 한 이유는 ‘네쌍둥이 퀘이사’ 때문만은 아니다. 네 퀘이사는 차가운 수소가스로 이뤄져 있으며, 별 1000억 개 분량의 질량을 가진 거대한 성운 속에 숨겨져 있는 것이다. 이 성운 역시 일반적으로는 생각할 수 없다고 한다. 헨나위 박사는 “이론적으로 확률이 매우 낮은 것을 발견했다면 믿을 수 없을 정도로 운이 좋았거나 이론이 잘못됐거나 둘 중 하나”라고 설명했다. 천문학자들이 네쌍둥이 퀘이사에 특히 놀란 이유는 퀘이사 자체가 드물기 때문이다. 퀘이사의 ​​에너지원인 거대질량 블랙홀은 아주 흔한 천체로 거대 은하 대부분이 중심에 거대질량 블랙홀을 하나쯤 갖고 있다. 하지만 이런 블랙홀이 밝게 빛나려면 대량의 가스를 삼켰을 때뿐이다. 헨나위 박사에 따르면, 은하의 생애에서 그런 일은 거의 일어나지 않는다. 참고로 은하계 중심에 있는 거대질량 블랙홀은 태양 400만 개 분의 질량을 가진 퀘이사가 되기에는 너무 가볍다. 우리 이웃 안드로메다은하의 거대질량 블랙홀은 태양 1억 개분의 질량을 지니고 있으므로 퀘이사였던 시절이 있었을지도 모른다. 현재 관측 가능한 우주에는 약 1000억 개의 은하가 있는데, 그중 퀘이사로 활동하고 있는 것은 약 50만 개이다. 미 오하이오주립대의 천체물리학자 데이비드 웨인버그 박사는 이번 연구에는 참여하지 않았지만, 네쌍둥이 퀘이사가 발견된 것의 의미를 다음과 같은 비유로 설명했다. “지구 상의 모든 사람이 분홍색 하와이안 셔츠를 한 장씩 가지고 있고 평생에 한 번만 입는다고 생각하자. 당신이 어느 날 그런 셔츠를 입은 사람이 보이면 ‘와우! 화려한 셔츠구나’라고 생각할 것이다. 한두 번 보이면 ‘우연이다!’고 생각할 것이다. 하지만 네 명이라면 ‘뭔가가 일어나고 있는 것이 틀림없다’고 생각할 것이다” ‘네쌍둥이 퀘이사’를 감싸는 거대하고 차가운 가스 구름은 퀘이사 형성에 관한 단서를 쥐고 있을지도 모른다. 천문학자들은 은하가 원래 빅뱅(대폭발)으로 발생한 가스가 암흑물질 덩어리에 빨려들어갈 때 탄생했다고 생각하고 있다. 암흑 물질은 빛으로 관측할 수 있는 별과 은하의 5배나 되는 질량에도 불구하고, 그 정체가 아직 밝혀지지 않은 물질이다. 보통, 가스 구름이 중력으로 수축할 때 고온이 된다. 하지만 헨나위 박사 등 연구팀이 발견한 구름의 온도는 불과 섭씨 1만 도 정도다. 이에 대해 웨인버그 박사는 “우주론에서 1만 도는 저온이다. 가스 구름이 중력으로 수축할 때 온도는 1000만 도 정도가 되기 때문”이라고 설명했다. 또한 이 가스 구름의 밀도는 이론가가 생각하는 밀도보다 훨씬 높았다. “그런 가스 구름이 왜 존재하는지 전혀 모른다”고 헨나위 박사는 말했다. 이상한 성운에서 이상한 퀘이사 집단이 있는 것은 우연이 아닐지도 모른다. 이 성운의 차가운 가스가 연료가 된다면, 퀘이사가 보통보다 장기간 활동할 수 있게 되고 동시에 빛날 확률이 높아졌을지도 모른다. 미 애리조나주립대의 천체물리학자이자 ‘세상은 어떻게 끝나는가’ 등의 저서를 펴낸 크리스 임피 박사는 “어떤 현상에 대해 시뮬레이션과 관측이 일치하지 않는 것은 ‘관측을 통한 우주론’의 중요성을 다시 한 번 일깨워준다”고 말했다. 한편 이번 연구성과는 세계적인 학술지 ‘사이언스’(Science) 15일 자에 발표됐다. 사진=MPIA 윤태희 기자 th20022@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

인류 최고의 물리학자로 추앙받는 알버트 아인슈타인(1879~1955)이 가족과 친구들에게 남긴 편지가 무더기로 경매에 나온다. 최근 미국 LA에 위치한 경매업체 ‘프로파일스 인 히스토리'(Profiles in History)는 아인슈타인이 쓴 총 27통의 편지가 다음달 11일(현지시간) 경매에 나올 예정이라고 밝혔다. 총 100만 달러(약 11억원)의 가치가 매겨진 이 편지들은 전 부인 밀레바 마리치, 아들인 한스와 에두아르트를 비롯 가까운 지인들에게 남긴 것이다. 특히 이 편지의 가치가 높은 것은 아인슈타인의 평소 종교적, 정치적, 과학적 상념의 일면을 볼 수 있기 때문이다. 잘 알려진대로 아인슈타인은 '상대성 이론'으로 대표되는 과학적 업적으로 인류 역사에 획을 그어 그의 평소 생각 하나 하나도 곱씹어 볼 만 한 가치가 있다. 이번에 경매에 나오는 편지들에는 상대성 이론, 원자 폭탄에 대한 생각 뿐 아니라 신과 종교, 나치 독일에 대한 의견도 담겨있다. 또한 편지에는 정신 분석의 창시자인 오스트리아 출신의 신경과 의사 지그문드 프로이드의 이론, 1950년대 미국을 휩쓴 반(反)공산주의 선풍 '매카시즘' (McCarthyism)에 대한 아인슈타인의 의견도 적혀있다. 경매업체의 CEO 조셉 막델레나는 "아인슈타인의 속마음을 알 수 있는 가장 큰 규모의 컬렉션" 이라면서 "이중 1945년, 1949년 영어로 쓴 '신과 종교'에 대한 의견을 담은 편지가 가장 가치가 높다"고 밝혔다. 이어 "이 편지에서 무신론자인 아인슈타인은 '신은 자연과 우리 존재에 대한 이해 부족을 드러낸 순진한 것'"이라고 썼다고 덧붙였다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

인류 최고의 물리학자로 추앙받는 알버트 아인슈타인(1879~1955)이 가족과 친구들에게 남긴 편지가 무더기로 경매에 나온다. 최근 미국 LA에 위치한 경매업체 ‘프로파일스 인 히스토리'(Profiles in History)는 아인슈타인이 쓴 총 27통의 편지가 다음날 11일(현지시간) 경매에 나올 예정이라고 밝혔다. 총 100만 달러(약 11억원)의 가치가 매겨진 이 편지들은 전 부인 밀레바 마리치, 아들인 한스와 에두아르트를 비롯 가까운 지인들에게 남긴 것이다. 특히 이 편지의 가치가 높은 것은 아인슈타인의 평소 종교적, 정치적, 과학적 상념의 일면을 볼 수 있기 때문이다. 잘 알려진대로 아인슈타인은 '상대성 이론'으로 대표되는 과학적 업적으로 인류 역사에 획을 그어 그의 평소 생각 하나 하나도 곱씹어 볼 만 한 가치가 있다. 이번에 경매에 나오는 편지들에는 상대성 이론, 원자 폭탄에 대한 생각 뿐 아니라 신과 종교, 나치 독일에 대한 의견도 담겨있다. 또한 편지에는 정신 분석의 창시자인 오스트리아 출신의 신경과 의사 지그문드 프로이드의 이론, 1950년대 미국을 휩쓴 반(反)공산주의 선풍 '매카시즘' (McCarthyism)에 대한 아인슈타인의 의견도 적혀있다. 경매업체의 CEO 조셉 막델레나는 "아인슈타인의 속마음을 알 수 있는 가장 큰 규모의 컬렉션" 이라면서 "이중 1945년, 1949년 영어로 쓴 '신과 종교'에 대한 의견을 담은 편지가 가장 가치가 높다"고 밝혔다. 이어 "이 편지에서 무신론자인 아인슈타인은 '신은 자연과 우리 존재에 대한 이해 부족을 드러낸 순진한 것'"이라고 썼다고 덧붙였다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

루게릭 병 때문에 온몸이 마비된 영국의 유명한 우주물리학자 스티븐 호킹은 다른 사람과 의사소통을 하기 위해 휠체어에 부착된 고성능 음성합성기를 이용한다. 이 음성합성기는 눈동자의 움직임과 손가락의 미세한 움직임으로 문장을 만들어 음성파일로 출력한다. 문제는 문장 하나를 만드는 데 시간이 오래 걸리고, 눈동자와 손가락의 움직임을 잘못 읽어 원하는 문장을 만들어내지 못하거나 오작동되는 경우가 많다는 것이다. 광주과학기술원(GIST) 기전공학부 이병근(왼쪽) 교수와 의료시스템학과 이보름(오른쪽) 교수 공동 연구팀은 사람의 뇌파를 실시간으로 인식해 생각을 읽어낼 수 있는 ‘인공 신경망’을 만드는 데 성공했다고 12일 밝혔다. 이 기술이 실용화되면 중추신경 손상 환자나 장애인 등 목소리로 의사소통이 불가능한 사람들이 생각만으로 의사 표현을 할 수 있게 된다. 이번 연구는 ‘네이처’에서 발행하는 세계적인 과학 전문지 ‘사이언티픽 리포츠’ 최신호에 실렸다. 이전에도 사람의 뇌파를 인식해 디지털 신호로 바꿔 주는 기술이 있었지만 소프트웨어를 이용하기 때문에 디지털 신호로 전환하는 과정에서 잡음이 끼어들어 뇌파를 제대로 인식하는 데 시간이 오래 걸렸다. 연구팀은 사람의 뇌 신경세포 역할을 대신할 수 있는 반도체 ‘멤리스터’를 이용해 ‘하드웨어 신경망’이라는 새로운 개념의 인공지능을 만들었다. 이 인공지능은 사람이 특정 단어나 알파벳을 상상할 때 뇌파가 어떤 형태로 나타나는지 측정해 학습하고, 실시간으로 인식할 수 있다. 특정 단어를 상상할 때 발생하는 뇌파를 측정한 뒤 디지털 신호로 바꿔 인공 신경망이 특정 형태의 단어를 구분할 수 있게 한 것이다. 반복된 학습 과정을 거치면 사용자의 상상만으로 생각을 읽어내는 맞춤형 시스템으로 업그레이드할 수 있게 된다. 연구팀은 ‘아’ ‘이’ ‘우’ 등의 모음을 실제로 발음하지 않고 상상했을 때 나타나는 뇌파 신호를 측정한 뒤 이를 디지털 신호로 바꿔 인공 신경망이 학습하도록 했다. 이후 피실험자에게 ‘아’ ‘이’ ‘우’ 등의 발음 중 임의로 상상하도록 해 실시간으로 어떤 음성을 생각했는지 인식하는 데 성공했다. 이병근 교수는 “이번 연구는 반도체를 이용해 사람의 뇌와 똑같은 신경망 시스템을 구축할 수 있다는 것을 보여준 사례”라면서 “하드웨어 신경망을 활용할 경우 의사소통이 어려운 환자나 장애인들의 삶의 질을 높이는 데 기여할 것으로 보인다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@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

■나눔 0700(EBS 1TV 토요일 오후 2시 30분) 진도에 사는 열한 살 정민이는 삼남매의 든든한 맏이다. 그런데 정민이의 키는 여섯 살 이후로 성장이 멈춰 버리고 말았다. 다행히 정민이는 아직 성장판이 열려 있어 성장 호르몬 치료를 받으면 키가 더 자랄 수 있다. 하지만 성장 호르몬 치료비용이 5000만원이나 돼 어려운 형편에 치료를 받는 것조차 쉽지 않다. 게다가 정민이의 부모님은 몸이 불편해 일할 수 없는 상황이다. 하루라도 빨리 키가 자라 지붕과 하늘까지 닿고 싶다는 정민이. 과연 작은 키 때문에 마음마저 잔뜩 움츠러든 정민이의 소원은 이루어질 수 있을까. ■실종느와르 M(OCN 토요일 밤 11시) 한 소녀가 길수현에게 ‘박사’라 불리는 소년을 찾아 달라고 의뢰한다. ‘박사’의 정체는 불우한 가정환경에서 벗어나고 싶어 하던 이동우라는 고등학생으로 소셜네트워크서비스(SNS)에 글을 남기고 사라졌다. 그런데 특수실종전담팀은 실종자 이동우가 최근 벌어진 연쇄살인 사건에 연루된 사실을 알게 되는데…. ■궁금한 일요일 장영실쇼(KBS1 일요일 밤 8시) 15세기 조선의 과학 르네상스를 이끈 장영실 이름을 딴 프로그램은 과학과 연결 지을 수 있는 다양한 분야의 지식을 다뤘다. 첫 번째로 선보일 과학 이야기는 ‘3D 프린터’다. 특히 MC도 없이 뇌 과학자와 물리학자, 그리고 종교학자가 영역을 넘나들며 풀어놓는 예측 불허의 과학 이야기로 기대를 모은다.

위험한 과학책/랜들 먼로 지음/이지연 옮김/시공사/412쪽/2만 2000원 “야구공을 광속으로 던지면 어떻게 될까?”, “모든 사람이 동시에 달을 향해 레이저포인터를 쏜다면?”, “사용후 핵연료를 저장하는 수조에서 수영을 하면 얼마나 위험한가?”, “바다에 구멍이 나면?”, “지구가 갑자기 자전을 멈춰 버리면?”, “언제쯤이면 페이스북에 살아 있는 사람보다 죽은 사람의 프로필이 많아질까?” 어디서부터 어떻게 손을 대야 할지 모르는 이런 기상천외한 질문들을 절대 웃어 넘기지 않는 이가 있다. 미국에서 인기를 끌고 있는 사이언스 웹툰 ‘xkcd’의 작가 랜들 먼로는 사람들이 자신의 웹사이트에 올린 별난 질문들에 대해 컴퓨터 시뮬레이션을 돌리거나 기밀 해제된 군사자료를 뒤지고, 현장의 전문가들에게 전화를 돌리는 등 갖은 방법을 동원해 과학적 답변을 찾아낸다. ‘위험한 과학책’은 먼로가 가장 아끼는 질문들과 그 답을 모아 놓은 책이다. 대학에서 물리학을 전공하고 미국항공우주국(NASA)에서 로봇공학자로 일한 경험을 바탕으로 먼로는 적절한 수학적 계산을 이용해 오늘날 과학이 행하고 있는 논리적 추론 방식으로 답을 찾아낸다. 거기에 특유의 막대 모양 캐릭터를 활용해 재미를 더한다. 엉뚱한 질문에 대해 먼로가 찾아낸 답은 실제로 일어난다면 위험하기 짝이 없는 것들이 대부분이다. 예컨대 인체에서 DNA가 갑자기 사라지면 복부 통증과 메스꺼움이 찾아오고 급속한 면역체계 붕괴로 며칠 내에 사망한다는 식이다. 최대한 과학적 논리를 추구하지만 책에는 유머와 풍자도 가득하다. 먼로는 뒤표지에 “이 책을 표지까지 먹는다면 2300㎈를 얻을 수 있지만 방탄용으로는 사용할 수 없고, 팔이 튼튼하면 책을 14m까지 던질 수 있다”고 적었다. 함혜리 선임기자 lotus@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

우주 관측 사상 가장 먼 은하가 발견됐다. 'EGS-zs8-1'로 명명된 이 은하는 지구로부터 약 131억 광년 거리에 있다. 미국 예일대가 이끄는 국제 연구팀은 이 은하가 약 138억 년 전 우주의 시작인 빅뱅(대폭발) 이후 6억 7000만 년쯤 지난 초기 우주 모습을 보여주며 당시 은하가 어떻게 만들어지기 시작하는지 볼 드문 기회를 제공한다고 밝혔다. 이 은하는 예전에 미국항공우주국(NASA)의 허블과 스피처 우주망원경을 통해 발견됐지만, 지금에서야 정확한 거리가 확인됐다. 이번 분석은 미 하와이 W.M.켁 천문대의 10m 망원경과 동시에 여러 은하를 살펴볼 수 있는 MOSFIRE 분광기를 사용해 이뤄졌으며, 기존 ‘가장 먼 은하’ 기록을 보유했던 z8_GND_5296은 이 새 은하에 타이틀을 내줬다. 연구를 이끈 예일대의 파스칼 외쉬 박사는 “이 은하는 아주 젊은 은하로 지금도 별을 만들고 있는데 그 속도가 우리 은하보다 80배나 빠르다”고 설명했다. 은하는 젊을수록 별 형성 속도가 빠르다. 연구팀에 따르면 이 은하는 현재 우리 은하 질량의 15% 정도에 불과하며 초기 우주에서 첫 세대 은하 형성에 관한 퍼즐의 또 다른 조각을 확보한 것으로 볼 수 있다. 당시 은하들 사이의 수소는 중립 상태에서 이온화 상태로 전환하고 있었다. 연구에 참여한 네덜란드 라이덴 천문대 리차드 보왠 박사는 “이 은하처럼 초기 은하에 속해 있던 젊은 별들은 재 이온화로 불리는 변환에 있어 주된 동력원이었던 것으로 나타났다”고 말했다. 연구팀은 거대한 은하들이 이미 우주 역사 초기에 존재했던 것을 확인한 것은 물론 이런 은하가 오늘날 우리 주위에 보이는 은하와는 매우 다른 물리적 특성이 있는 것을 알아냈다. 지금까지 초기 우주의 은하 중 소수만이 정확한 거리가 측정됐다. 오는 2018년 NASA의 차세대 제임스웹 우주망원경이 본격적으로 가동하게 되면 이들 은하에 대해 더 상세한 자료를 제공할 것이다. 한편 이번 연구성과는 ‘천체물리학 저널 레터’(The Astrophysical Journal Letters) 최신호에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

KBS 1TV는 5일 밤 11시 30분 ‘창의인재 프로젝트 생각의 집’을 방송한다. ‘당신은 누구인가’를 주제로 최진석 서강대 철학과 교수가 진행하는 건명원 제5강이다. 최 교수는 묻는다. “당신은 참된 너 자신으로 존재하는가?”라고. 삼풍백화점 붕괴부터 세월호 침몰까지 그동안의 재난은 눈에 보이지 않는 미래에 대한 준비와 훈련이 부족한 우리 사회의 슬픈 자화상을 나타낸다. 다산 정약용 선생이 ‘신아구방’(新我舊邦)의 사상으로 ‘나의 낡은 나라를 새롭게 하라’고 외쳤듯이 이제 우리는 기존의 관념에서 나와 부지런한 지적 활동을 할 때라는 점을 강조한다. 최 교수가 말하는 혁신은 눈에 보이는 것만 대충 해결하는 대증요법이나 이미 주어진 가치관에 대한 선택과는 다르다. 온전한 덕을 갖고 주체적으로 나 자신을 기울여 이질적인 것들에서 동질성을 찾을 수 있는 참된 ‘나’를 찾아야 한다. ‘창의인재 프로젝트 생각의 집’은 건축학, 철학, 기호학, 물리학, 뇌과학, 서양사 등 각 분야 최고 권위를 자랑하는 중진 학자 8명이 주축이 돼 기획한 건명원의 강의를 소개하는 프로그램이다. ‘디지털 시대를 선도하기 위한 인문-과학-예술 혁신 프로그램’을 내걸고 시작한 건명원 강의는 올 초 만 19~29세의 학생과 일반인 30명을 모집하는 데 무려 900명이 몰려들 정도로 폭발적인 관심을 끌었다. 개강 이후 매달 첫째·셋째 수요일에는 인문학, 과학, 예술 분야의 강의와 토의 수업이, 둘째·넷째 수요일에는 최 교수의 노자 강의, 배철현 서울대 종교학과 교수의 키케로 ‘국가론’의 강독과 암송 수업이 준비된다. 박록삼 기자 youngtan@seoul.co.kr

영화 ‘인터스텔라’ 속 우주공간이동이 현실에서도 재현될 것으로 보인다. 영국 일간지 데일리메일은 1일자 보도에서 미국항공우주국(이하 NASA)가 단 시간 안에 달까지 도달할 수 있는 워프드라이브 엔진 개발에 성공했다고 전했다. 워프드라이브는 공간을 일그러뜨려 4차원으로 두 점 사이의 거리를 단축시킨 뒤, 빛보다 빨리 목적지에 도착하는 방법이며 광속보다 10배 빠른 속도의 우주선 엔진을 사용한다. 워프드라이브 엔진을 이용하면 단 4시간 만에 지구에서 달까지 이동, 일주일 안에 화성에 도달하는 것이 가능해진다. 워프드라이브는 1994년, 멕시코 물리학자 미구엘 알쿠비에레가 이론으로 소개한 바 있다. NASA가 실제로 테스트한 워프드라이브는 태양열을 에너지로 활용하기 때문에 연료가 필요 없으며, 빛보다 빠른 속도로 이동이 가능하기 때문에 영화 속 ‘순간이동’과 비슷한 효과를 볼 수 있다. 뿐만 아니라 현재 가장 빠른 우주선으로 달려도 약 8만년이 걸린다는 센타우루스자리 알파별(Alpha Centauri) 까지는 ‘불과 100년'이면 도달할 수 있다. 워프드라이브는 ‘EMDrive’ 즉, 일반적인 로켓 원료가 아닌 전자기장에너지(Electro Magnetic Drive) 기술을 이용하며, 이 기술의 근원이 되는 마이크로파(극초단파)는 태양에너지를 통해 얻는다. EMDrive는 미국과 영국, 중국의 전문가들이 오랜 기간 실험을 실시해왔지만 테스트실험에 성공한 것은 이번이 처음이며, 이번 테스트 실험결과는 나사스페이스플라이트닷컴(NASAspaceflight.com) 포럼에서 발표됐다. 이번 포럼에서 워프드라이브를 소개한 NASA의 연구팀은 “지금까지의 EMDrive 기술은 우주의 진공 상태에서 테스트 된 적이 없다는 점에서 이론이 아닌 실존 가능성을 두고 논란이 지속됐다”면서 “하지만 이번 테스트는 상당한 수준의 진공 환경에서 진행됐으며, 성공적이라고 말할 수 있다”고 전했다.　 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

영화 ‘인터스텔라’ 속 우주공간이동이 현실에서도 이뤄지는 날이 다가오는 것일까. 영국 일간지 데일리메일은 1일 미국항공우주국(이하 NASA)이 비밀리에 '워프드라이브 엔진' 테스트에 성공했다고 나사플라이트닷컴(NASAflight.com)포럼에 참여한 NASA 연구원들의 말을 인용,보도했다. 데일리메일은 엔진 제작에 참여중이라는 NASA엔지니어가 이 엔진이 미래에 인간을 4시간 만에 달까지 갈 수 있게 해 줄 것이라고 말했다고 덧붙였다. 워프드라이브 엔진은 전자기장에너지를 추진력으로 전환시켜 주는 EM드라이브(Electro Magnetic Drive, EMDrive)기술을 사용한다. 이 엔진의 원리는 폐쇄된 컨테이너에 마이크로파를 튀겨줌으로써 추진력을 제공한다는 것이다. 이 기술의 근원이 되는 마이크로파(극초단파)는 태양에너지를 통해 얻는다. 따라서 이 엔진은 가스같은 로켓추진체(추진연료)가 필요하지 않음을 의미한다. EMDrive는 미국과 영국, 중국의 전문가들이 오랜 기간 실험을 실시해왔지만 전통 물리학과 관련하여 논란이 계속돼왔다. NASA는 지난 2012년 9월 이 기술이 좀 더 발전하면 기존 우주항법기술로 7만5천년 걸려야 도달하는 지구에서 가장 가까운 알파 센타우리 별까지의 여행시간이 단 2주밖에 안 걸릴 것이라는 주장을 내놓은 바 있다. 이번 포럼에서 워프드라이브 엔진을 소개한 NASA의 연구팀은 “지금까지의 EMDrive 기술은 우주의 '진공' 상태에서 테스트 된 적이 없다는 점에서 이론이 아닌 실존 가능성을 두고 논란이 지속됐다”면서 “하지만 이번 테스트는 상당한 수준의 진공 환경에서 진행됐으며, 성공적이라고 말할 수 있다”고 주장했다.　 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

엄청난 속도로 ‘폭식’하는 블랙홀을 천문학자들이 발견했다고 미국 사이언스데일리 등 과학매체가 3일(현지시간) 보도했다. 이번 발견은 물질이 부족한 초기 우주에 블랙홀이 어떻게 매우 빠르게 성장할 수 있었는지 이해하는 것을 도울 수 있다. 과학자들은 이미 은하들 중심에 거주하며 질량이 수백에서 수천 배인 초질량 블랙홀들이 자신의 중력으로 막대한 양의 가스와 먼지를 빨아들여 집어삼키는 것을 알고 있다. 이런 막대한 양의 물질이 흡수될 때는 수십억 광년 떨어진 거리에서도 밝은 빛이 목격되는데 이를 퀘이사라고 부른다. 블랙홀은 빛조차 흡수할 정도로 중력이 강하지만 퀘이사의 빛은 그 영향에서 벗어날 수 있는 ‘사건 지평선’ 외부에 있는 원반에서 발생하는 것이다. 이번 결과는 일부 퀘이사 속 블랙홀은 기존 생각보다 훨씬 더 많은 물질을 집어삼킬 수 있음을 보여준다. 연구를 이끈 미국 펜실베이니아주립대의 빈 루오 박사는 “이런 블랙홀은 일반적인 것보다 최소 5~10배 더 빠른 엄청난 속도로 ‘식사’하는 것으로 나타났다”고 설명했다. 연구팀은 찬드라 X선 망원경으로 관측한 자료 가운데 지구로부터 50억~115억 광년 거리에 있는 퀘이사 51개에 주목했다. 이런 퀘이사는 자외선 파장에서 탄소와 같은 특정 원소를 방출한다. 조사결과는 이들 퀘이사의 약 65%가 일반 퀘이사보다 평균 40배 더 희미하게 보이는 것으로 나타났다. 이런 천체로부터 나오는 희미한 탄소와 X선상의 흐름은 초질량 블랙홀이 얼마만큼의 물질을 흡수하는지 아는 데 중요한 단서가 될 수 있다. 공개된 사진은 컴퓨터 시뮬레이션으로, 얇은 원반은 블랙홀을 향해 소용돌이치며 흡수되는 물질로, 유입량이 적은 것을 보여준다. 반대로 유입량이 많아지면, 원반은 높은 방사압 때문에 도넛처럼 극적으로 부풀어 오르는데 이를 토러스라고도 부른다. 원반은 블랙홀의 중력과 방사선 압력 사이의 균형으로 유지된다. 연구에 참여한 펜실베이니아주립대의 니엘 브란트 교수는 “두꺼운 원반에 수직 방향으로 더 많은 방사선이 방출하는 것은 더 빠른 속도로 물질을 흡수하는 것”이라고 설명했다. 즉 이런 두꺼운 원반을 가진 퀘이사에는 유달리 빠른 속도로 성장하는 블랙홀이 숨겨져 있을 수 있다는 것이다. 이번 연구와 기존 다른 연구들은 빅뱅 이후 10억 년쯤인 초기 우주에 그런 거대한 블랙홀이 더 흔하게 존재했음을 보여준다. 한편 이번 연구결과는 국제학술지인 ‘천체물리학회지’(The Astrophysical Journal) 최신호에 실릴 예정이다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

-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