노벨상 수상자 22인의 초상화가 교보문고를 찾는 독자들을 반긴다. 교보문고(대표 허정도)와 대산문화재단(대표 신창재)은 교보문고 광화문점 세종로 지하 출입구에 노벨상 수상자 초상화를 상설 전시한다고 8일 밝혔다. 9일 문을 열 전시공간에는 T S 엘리어트, 알베르 카뮈, 가르시아 마르케스 등 노벨 문학상 수상자 12명을 비롯해 김대중 전 대통령, 알베르트 아인슈타인 등 노벨 물리학·화학·생리의학·경제학·평화상 등 총 6개 부문 수상자 22명의 초상화가 내걸린다. 정서린 기자 rin@seoul.co.kr

평소 출·퇴근 때 음악을 많이 듣는 사람들이라면 한번 쯤, 이리저리 꼬여버린 이어폰(또는 헤드폰) 줄을 푸느라 정신없던 기억이 있을 것이다. 아무리 생각해도 잘 감아서 넣어놨는데 다시 음악을 들으려고 가방을 뒤져보면 어김없이 꼬여있는 이어폰 줄을 절대 엉키지 않도록 보관하는 방법은 무엇일까? 이와 관련해 프랑스 매체 프렌치트리뷴은 영국 애스턴 대학 물리학자 로버트 매튜스가 고안한 ‘절대 이어폰 줄이 안 꼬이게 하는 법’을 7일(현지시각) 소개했다. 먼저 필요한 준비물은 두 개의 클립이다. 아래 제시된 그림처럼 첫 번째로 할 일은 왼쪽, 오른쪽 이어폰 줄 2개를 한 개의 클립으로 고정시키는 것이다. 이후 두 번째로 해야 할 것은 이어폰 줄의 맨 끝 부분이 오디오 잭 연결 부위를 두 개의 이어버드 쪽으로 가져와 남은 한 개의 클립으로 함께 고리 매듭모양으로 고정시키는 것이다. 이렇게 두 개의 클립으로 고정시킨 이어폰 줄은 그냥 가방에 집어넣어놔도 절대 엉키지 않아 나중에 꺼낼 때 유용하게 사용될 수 있다. 그런데 의문점이 한 가지 남는다. 왜 이어폰 줄을 잘 엉키지 않게 넣어놔도 나중에 찾아보면 꼭 꼬여있는 것처럼 느껴질까? 매튜스의 설명에 따르면, 끈 또는 줄 자체가 자발적으로 엉키려는 성질이 있기 때문이다. 매튜스는 본인의 이론을 증명하기 위해 최근 영국 코번트리 지역 학교 학생들을 대상으로 한가지 실험을 진행했다. 55~183㎝ 길이의 끈을 가지고 잘 정리해 가방에 넣었을 때, 엉키는 경우가 얼마나 많이 발생하는데 테스트 해본 것이다. 수차례의 실험 결과, 끈들은 가방이나 호주머니에 들어갔을 때 쉽게 엉키는 것으로 나타났는데 특히 길이가 긴 끈일수록 더 자연스럽게 꼬이는 것으로 확인됐다. 또한 여기서 맨 처음 매튜스가 제시한 고리 매듭형태로 이어폰 줄을 고정시켰을 때, 엉킴이 더 이상 발생하지 않는 것도 함께 증명됐다. 매튜스가 제시한 고리 매듭 형태는 수학에서 쓰이는 ‘매듭 이론’ 개념과 매우 흡사한데 수학적인 매듭은 줄의 양 끝을 붙이는 것을 뜻한다. 이 이론은 줄 간의 ‘동등성’을 의미하는데 해당 실험에서도 이어폰 줄 양끝을 고리처럼 연결하는 것만으로도 엉킴 현상이 사라진 것은 이 이론을 뒷받침해주는 좋은 예다. 매튜스는 “모든 일상에서 발생하는 문제 속에는 과학적, 수학적 원리가 숨어있다”며 “이를 잘 활용하면 골칫거리는 생각보다 쉽게 해결 된다”고 설명했다. 자료사진=포토리아 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

지구의 태양계 이웃사촌인 ‘화성’의 척박한 붉은 대지에 다시 물이 흐를 수도 있다는 주장이 제기돼 네티즌들의 관심이 집중되고 있다. 미국우주과학전문매체 스페이스닷컴은 미시간 대학 우주·대기·해양 과학 연구진이 화성 지표면에 다시 물이 흐를 수도 있다는 연구결과를 발표했다고 2일(현지시간) 보도했다. 화성 지표면에 물이 존재할 것이라는 예측은 지난 2008년 5월 25일, NASA(미 항공 우주국)의 탐사로봇 피닉스가 화성 북극 지방에 착륙하면서 구체화됐다. 당시 얼음으로 둘러싸인 화성 극지방을 탐사하던 피닉스는 로봇 팔로 직접 토양샘플을 채취해 미생물 흔적과 물의 존재를 연구했다. 이때 채취된 화성 토양 샘플에는 ‘칼슘 과염소산염류(calcium perchlorate)’가 존재하는 것으로 확인됐다. 흥미로운 것은 이 ‘칼슘 과염소산염류’가 지구 칠레의 아타카마 사막에서도 동일하게 채취된다는 점이다. 미시간 대학 연구진은 이 염분이 겨울철 도로에 생긴 얼음을 녹이는 ‘염화칼슘’과 같은 성분으로 화성 극지방 얼음이 이 염분으로 인해 다시 녹을 수도 있을 것이라는 가설을 세우게 됐다. 연구진은 이를 확인하기 위해 최근 한 가지 실험을 진행했다. 화성극지방과 유사한 가상환경을 구성해 칼슘 과염소산염류가 화성표면 얼음을 녹여 다시 물을 흐르게 만들 수도 있는지 알아보고자 한 것이다. 연구진은 금속 실린더 내부에 화성극지방과 유사한 표토를 배치한 뒤, 얼음을 집어넣고 그 위에 칼슘 과염소산염류를 올려놓은 뒤 온도를 –120℃에서 –21℃ 사이로 이동시키며 물이 생성되는지 추적 관찰했다. 대기압을 비롯한 기타 환경 역시 화성과 유사하게 재현된 상황이었다. 놀랍게도 연구진이 내부온도를 –73℃로 맞췄을 때 칼슘 과염소산염류가 얼음과 반응하며 미세한 물이 관측됐다. 당시 연구진은 라만 산란 분광학(Raman scattering spectroscopy) 관측법으로 이 물을 직접 감지해낼 수 있었다. 미시간 대학 닐튼 레노 박사는 “이 연구 결과는 과거 화성 표면과 지하에 어떤 방식으로 대규모의 물이 저장될 수 있었는지 알려 준다”며 다시 화성이 물이 생성될 수도 있다는 흥미로운 가능성을 제시해주고 있다. 뿐만 아니라 과거 지구 남극의 염분으로 녹아내린 빙하에서 다량의 미생물이 발견된 만큼, 화성 극지방 얼음 층에도 외계 미생물이 존재할 수 있다는 설득력 있는 가설 또한 보여주고 있다. 한편 이 연구결과는 국제학술지인 ‘지구물리학연구(Geophysical Research Letters)’에 다음 주 발표될 예정이다. 동영상·사진=University of Michigan/NASA　 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

최근 개봉한 영화 ‘그녀’(Her)의 배경인 2025년 로스앤젤레스(LA)의 시민들은 키보드가 아닌 ‘구두(口頭)’로 문서를 작성하고 인공지능 운영체제와 친밀한 관계를 맺는 첨단 생활을 한다. 그렇다면 우리가 영화 속 배경의 연도를 맞이하기까지 불과 11년 밖에 남지 않은 현시점에서 2025년의 생활상은 실제 어떻게 변할까? 이와 관련해 금융정보전문매체 톰슨로이터가 최근 발간한 ‘2025년 혁신될 10가지 생활형태 보고서’가 화제를 모으고 있다. 톰슨로이터 지적재산·과학비즈니스 전문 애널리스트들은 최근 10년간 과학기술 특허현황과 논문 데이터베이스를 분석해 11년 후 미래 생활상에서 혁신적으로 변화될 10가지를 예측했다. 보고서에 따르면, 과학기술 중 괄목할만한 성장이 기대되는 분야는 생명유전공학, 물리학, 의학, 에너지 공학 등이다. 이에 2025년에는 1형 당뇨병 예방, 치매 환자 감소, 양자 순간이동이 현실화되고 태양광 에너지 발전이 보편화 된다. 유전공학의 발달로 식량 공급이 원활해지고 항공우주공학 기술과 배터리 기술의 발전으로 경량화 비행이동수단이 등장해 현 운전면허처럼 파일럿 면허가 흔해질 것으로 보인다. 환경에 악영향을 주는 석유 포장지 대신 100% 자연분해가 가능한 셀룰로오스 포장지가 등장할 것이고 독성 부작용이 거의 없는 암 치료제가 보급될 것이다. DNA 기술의 발전으로 인간 유전자 정보를 분석할 수 있어 출생 직후 질병사항을 미리 예측할 수 있고 아프리카를 비롯한 세계 모든 대륙이 디지털로 연결될 것이다. 영화처럼 사람이 직접 순간 이동하는 기술은 2025년에도 여전히 불가능하지만 적어도 양자 입자를 통한 순간이동 실험은 성공할 것으로 예측된다. <2025년 혁신될 10가지 생활형태-톰슨로이터 지적재산·과학비즈니스 연구> 1. 치매 감소 2. 태양광 발전 보편화 3. 1형 당뇨병 예방 4. 식량부족 종결 5. 비행면허 취득 일상화 6. 전 세계 대륙의 디지털 화 7. 석유 원료 포장지가 사라지고 100% 분해 가능한 셀룰로오스 기반 포장지 등장 8. 효과↑ 부작용↓ 암 치료제 등장 9. 인간 DNA 해독기술 발달 10. 양자 순간 이동 현실화 자료사진=포토리아 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

최근 개봉한 영화 ‘그녀’(Her)의 배경인 2025년 로스앤젤레스(LA)의 시민들은 키보드가 아닌 ‘구두(口頭)’로 문서를 작성하고 인공지능 운영체제와 친밀한 관계를 맺는 첨단 생활을 한다. 그렇다면 우리가 영화 속 배경의 연도를 맞이하기까지 불과 11년 밖에 남지 않은 현시점에서 2025년의 생활상은 실제 어떻게 변할까? 이와 관련해 금융정보전문매체 톰슨로이터가 최근 발간한 ‘2025년 혁신될 10가지 생활형태 보고서’가 화제를 모으고 있다. 톰슨로이터 지적재산·과학비즈니스 전문 애널리스트들은 최근 10년간 과학기술 특허현황과 논문 데이터베이스를 분석해 11년 후 미래 생활상에서 혁신적으로 변화될 10가지를 예측했다.보고서에 따르면, 과학기술 중 괄목할만한 성장이 기대되는 분야는 생명유전공학, 물리학, 의학, 에너지 공학 등이다. 이에 2025년에는 1형 당뇨병 예방, 치매 환자 감소, 양자 순간이동이 현실화되고 태양광 에너지 발전이 보편화 된다. 유전공학의 발달로 식량 공급이 원활해지고 항공우주공학 기술과 배터리 기술의 발전으로 경량화 비행이동수단이 등장해 현 운전면허처럼 파일럿 면허가 흔해질 것으로 보인다. 환경에 악영향을 주는 석유 포장지 대신 100% 자연분해가 가능한 셀룰로오스 포장지가 등장할 것이고 독성 부작용이 거의 없는 암 치료제가 보급될 것이다. DNA 기술의 발전으로 인간 유전자 정보를 분석할 수 있어 출생 직후 질병사항을 미리 예측할 수 있고 아프리카를 비롯한 세계 모든 대륙이 디지털로 연결될 것이다. 영화처럼 사람이 직접 순간 이동하는 기술은 2025년에도 여전히 불가능하지만 적어도 양자 입자를 통한 순간이동 실험은 성공할 것으로 예측된다. <2025년 혁신될 10가지 생활형태-톰슨로이터 지적재산·과학비즈니스 연구> 1. 치매 감소 2. 태양광 발전 보편화 3. 1형 당뇨병 예방 4. 식량부족 종결 5. 비행면허 취득 일상화 6. 전 세계 대륙의 디지털 화 7. 석유 원료 포장지가 사라지고 100% 분해 가능한 셀룰로오스 기반 포장지 등장 8. 효과↑ 부작용↓ 암 치료제 등장 9. 인간 DNA 해독기술 발달 10. 양자 순간 이동 현실화 자료사진=포토리아 　 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

배터리나 충전기 또는 기타 전기전원 공급 장치 없이 오로지 ‘촛불’만 있으면 작동되는 스마트 스피커가 등장해 화제를 모으고 있다. 영국 IT전문매체 기키가젯(geeky-gadgets)은 이탈리아 밀라노 기반 전기공학연구팀이 개발한 촛불전원 블루투스 스피커 ‘펠티’(Pelty)를 26일(현지시각) 소개했다. 투명한 유리 몸체에 검은 색 세라믹이 섞인 고급스러운 디자인이 인상적인 펠티는 작동방식도 우아하다. 배터리를 넣을 필요도, 충전 케이블을 연결할 필요도, 그 밖에 다른 전기 전원 장치를 찾을 필요가 없다. 그냥 촛불만 살짝 켜주면 집안 가득 은은한 음악이 울려 퍼지게 만들 수 있다. 이 우아한 펠티의 작동방식에는 과학적 원리가 숨겨져 있다. 스피커 실린더 안 심지에 촛불을 붙여주면 내부에 온도차가 발생하면서 스피커에 전원을 공급할 전기에너지가 자연스럽게 얻어지는 것인데 이는 서로 다른 두 종류의 금속의 접점에 전류가 흐르면, 금속 간 접합부에서 온도차가 발생된다는 펠티에 효과(Peltier effect)를 응용한 것이다. 이 원리는 1834년 프랑스 물리학자 J.C.A 펠티에가 처음 발견했는데 ‘펠티’라는 제품 이름도 여기서 따온 것이다. 개발자 잔루카 감바는 약혼자와 저녁식사를 하면서 음악 재생 뿐 아니라 분위기 자체를 품격 있고 낭만적으로 연출해줄 블루투스 스피커가 없다는 것을 깨달았고, 작동 방식부터 차별화된 ‘펠티’를 만들게 됐다고 전한다. 펠티는 실내, 야외, 산간, 해변 등 각종 장소를 막론하고 활용가능하며 한번 촛불을 붙여주면 최대 5시간 동안 음악을 감상할 수 있다. 현재 펠티 개발진은 아이디어 소셜펀딩사이트 인디고고(Indiegogo)를 통해 개발자금 10만 달러(약 1억 135만 원)를 모금 중이며 출시 가격은 269달러(약 27만 2,600원)로 예정 중이다. 동영상·사진=Youtube/Indiegogo 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

1905년 아인슈타인이 특수상대성이론에 도입한 광속불변의 원리는 진공 상태에서 빛의 속도는 항상 초속 29만 9792km라고 정의한다. 이 이론은 지난 1세기에 걸쳐 널리 인정돼 왔지만, 미국 메릴랜드대학 볼티모어 캠퍼스의 물리학자 제임스 프랜슨 박사의 최근 연구에서는 이런 이론에 의문을 제기하고 있다. 그 의문은 빛의 속도가 지금까지 생각했던 것보다 느릴 가능성이 있다는 것으로 그는 연구를 통해 이를 설명하고 있다. 프랜슨 박사의 연구는 초신성 SN 1987A의 폭발로 발생한 빛이 예측보다 4.7시간 늦게 지구에 도달한 이유를 검토한 것이다. 1987년에 관측된 이 초신성 폭발은 별의 붕괴 과정에서 빛의 양자인 광자와 함께 전하를 띠지 않은 미세한 입자인 중성미자를 방출했다. 이론에 따르면 중성미자가 도달한지 약 3시간 뒤에 광자가 관측되야 했다. 하지만 실제 빛이 도달한 시간은 중성미자가 도달한지 약 7.7시간이 지난 뒤였다. 즉 빛이 예상 시간보다 약 4.7시간 늦게 도착한 것이다. 프랜슨 박사는 빛의 도달이 늦은 이유가 빛의 이동에 있어서 ‘진공분극’(vacuum polarization)이라고 불리는 현상 때문에 실제로 빛의 속도가 늦어졌을 수 있다고 추정하고 있다. 진공분극 현상은 광자가 일단 전자·양전자쌍을 생성하고, 그 후에 전자·양전자쌍이 재소멸해 광자로 돌아온다. 전자·양전자쌍의 생성 과정에서는 양자 역학 작용으로 가상 입자인 전자·양전자쌍 사이에서 중력포텐셜이 생긴다. 이 과정이 광자의 이동 속도가 느려지도록 영향을 줬을 수 있다고 프랜슨 박사는 주장하고 있다. 이 영향으로 빛이 16만 8000광년의 거리를 이동하는 동안 5시간 가까이 지연이 생긴 것이라고 한다. 만약 이 이론이 옳다고 하면 지구~태양 간 거리와 다른 은하계에서 관측된 가장 먼 천체까지의 거리 등 모든 것을 다시 계산해야하는 것이다. 한편 프랜슨 박사팀의 이 논문은 물리학계 권위지인 ‘뉴 저널 오브 피직스’(New Journal of Physics)에 제출돼 현재 심사 중이며 영국 일간 데일리메일 등 외신을 통해 소개됐다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

경관, 공간에 남은 삶의 흔적(정기호 지음, 집 펴냄) 조경학자인 저자가 독일 유학시절이던 1986년 지도교수였던 하노버 대학 건축학과의 란트체텔 교수와 함께 답사했던 이야기다. 한국의 전통 문화와 전통 마을을 란트체텔 교수가 찍은 사진들을 곁들여 보여준다. 저자는 고민 끝에 우리 도시의 단면을 가장 잘 보여주는 마포대로와 가든호텔 인근 청암동에서 답사를 시작해 서울을 한눈에 조망할 수 있는 남산에 올라가 지형 지세를 설명한다. 경복궁, 창덕궁과 같은 궁궐과 종묘를 답사하며 유교 이념이 어떻게 구현됐는지를 보여주고, 조선의 대표적인 계획도시인 수원화성, 차경의 교과서인 안압지, 인공과 자연의 교직이 만들어낸 최고의 아름다움을 간직한 석굴암 등으로 답사는 이어진다. 1986년은 아시안게임이 임박하고 1988년 서울올림픽을 준비하며 국민소득 1만 달러를 목표로 활기차게 성장하던 시기였다. 당시의 모습과 현재의 우리 모습을 같은 장소에서 찍은 사진을 비교하며 볼 수 있는 점이 흥미를 더한다. 236쪽. 1만 4000원. 매달린 절벽에서 손을 뗄 수 있는가?(강신주 지음, 동녘 펴냄) 직설적 화법으로 대중적인 인기를 누리고 있는 철학자 강신주가 무문 스님이 정리한 화두집 ‘무문관’(無門關)에 나오는 48개의 화두를 놓고 나름의 해석을 붙였다. 바람에 나부끼는 깃발을 두고 바람이 움직이네, 깃발이 움직이네 다투는 제자들에게 “움직이는 것은 마음뿐”이라고 가르친 육조 혜능의 고사 등 곱씹을수록 의미가 다가오는 흥미로운 화두들을 소개한 뒤 그 안에 담긴 불교의 핵심 사상을 동서양 철학을 종횡하며 설명한다. 그는 ‘프롤로그’에서 화두에 대해 “자신만의 삶을 살아내려면 반드시 통과해야만 하는 관문 같은 것”이라며 독자들에게 “계단이나 사다리에 의존해 절벽에 매달려 있을 것인지, 그 계단과 사다리를 걷어차고 스스로 설 것인지” 고민하라고 또 다른 화두를 던진다. ‘법보신문’에 연재했던 글을 다듬어서 엮었다. 480쪽. 1만 9500원. 그리스 신화의 변천사(김봉철 지음, 도서출판 길 펴냄) 서양 정신문화의 기원이자 근원인 그리스신화는 원래의 그 모습이 아니라 장시간 시대별 축적과정을 통해 만들어진 산물이다. 서양사학자인 저자는 그리스 신화의 시대별 변천과정을 시대와 신화의 관계를 규명하는 데 초점을 맞춰 설명했다. 폴리스 성립 이후 그리스의 역사를 상고기, 고전기, 헬레니즘 시대로 구분하고 그리스 신화의 주요자료를 시기별로 구분한 뒤 각 시기의 자료들을 바탕으로 그리스 최고의 신 제우스와 바다의 신 포세이돈, 곡물경작을 주관하는 대표적인 농경신 데메테르의 신화가 어떻게 전승됐는지를 살핀다. 신들의 출생, 양육, 결혼과 자녀, 출현과 모습, 주요 신성, 호칭과 수식어, 특별행적을 꼼꼼히 분석했다. 762쪽. 4만 5000원. 우리는 모두 별이 남긴 먼지입니다(슈테판 클라인 지음, 전대호 옮김, 청어람미디어 펴냄) 자연의 섭리를 알고자 했던 위대한 과학자들은 인간의 삶과 철학, 종교를 파고들었고 신과 절대적 존재까지 끝없는 사유를 펼쳤다. 독일의 과학 저널리스트인 저자가 최고로 손꼽히는 과학자 13명을 만나 그들의 전공에 따라 아름다움, 세계의 시작과 끝, 이타심, 인간 유전체, 역사의 우연과 필연, 과학과 종교 등을 주제로 대화를 나눈 이유다. 저자는 노벨화학상 수상자 로알드 호프만, 노벨 물리학상을 받은 물리학자이자 자연철학자인 스티븐 와인버그, ‘총·균·쇠’의 저자 재러드 다이아몬드, 독일 최고의 신경생물학자 한나 모니어, 이탈리아 르네상스를 대표하는 예술가 레오나르도 다빈치까지 시대와 분야를 불문한 대화의 장을 펼친다. 추상적 개념에 대해 명확한 답을 제시하는 대신 색다른 관점과 삶에 관한 통찰을 건네면서 우리 존재의 수수께끼를 풀어낸다. 328쪽. 1만 7000원.

아득히 먼 2억 광년 밖 은하에서 전해진 이상신호가 우주물리학의 미지영역으로 남아있는 ‘암흑물질’일 수 있다는 주장이 제기돼 학계의 관심이 집중되고 있다. 미국 과학전문매체 네이처 월드 뉴스는 하버드-스미소니언 천문센터(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) 연구진이 ‘암흑물질’이라 유력하게 추정되는 이상신호를 발견했다고 25일(현지시각) 보도했다. 미 항공 우주국(NASA) 찬드라(Chandra) X선 망원경과 유럽 우주국(ESA) XMM-뉴턴 망원경에 포착된 해당 신호의 발원지는 지구에서 약 2억 4천만 광년 떨어진 페르세우스자리 은하단(Perseus cluster of galaxies)으로 확인됐다. 연구진에 따르면, 이 이상신호는 기존 페르세우스 은하단에서 나온 X-선 강도와 다른 보기 드문 형태의 파장으로 구성되어 있다. 실시간으로 전해지는 이 이상신호를 분석해보면 중성미자가 붕괴될 때 나타나는 스펙트럼과 매우 유사한 것으로 나타났다. 흥미로운 것은 이 중성미자 붕괴 형태가 ‘단종 중성미자(sterile neutrino)’로 추정된다는 것이다. 단종 중성미자는 ‘전기적으로 중성에 질량이 0에 수렴하는 소립자’라는 기본 특성은 같지만 상호 작용을 하지 않는다는 점에서 다른 중성미자들과 구별된다. 또한 오랫동안 천문학계에서는 이 단종 중성미자가 암흑물질의 진짜 정체라는 가설이 유력한 설득력을 얻어오고 있었다. 암흑물질은 우주를 구성하는 총 물질의 약 70%를 차지하고 있지만 빛과 상호작용하지 않아 육안은 물론 적외선, 가시광선, 자외선, 감마선에도 잡히지 않는다. 오직 중력을 통해서만 질량을 짐작할 수 있을 뿐이다. 하버드-스미소니언 천문센터 측은 “다른 우주관측센터에서도 이와 유사한 신호가 포착되었는지 확인한 후, 추가적 파장 분석연구를 진행할 예정”이라고 밝혔다. 한편 이 연구결과는 국제 우주과학 학술지인 ‘천체물리학저널(The Astrophysical Journal)’ 20일자에 게재됐다. 사진=NASA/CXC/SAO 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

시간을 거꾸로 거슬러 올라가는 시간여행이 곧 현실로 다가오는 것일까? 최근 호주 물리학 연구진이 시간여행에 대한 긍정적 가능성이 담긴 실험결과를 얻어내 관심이 집중되고 있다. 영국 과학기술전문매체 ‘Phys.org’는 호주 퀸즐랜드 대학 물리학과 연구진이 광양자(光量子)와 웜홀을 기반으로 한 과거로의 시간여행 시뮬레이션을 성공시켰다고 20일(현지시각) 보도했다. 과거의 시간으로 여행을 떠난다는 것은 한 방향으로 쭉 흐르고 있는 시간흐름을 거슬러 올라 원래 출발한 초기 지점으로 되돌아간다는 것을 뜻한다. 다시 말해 A 지점이 과거, B 지점이 미래라면 우리는 A와 B를 잇는 통로를 걷고 있는 것과 같다. 이 통로가 우리가 살고 있는 현실인 것이다. 만일 과거로 돌아가고자 하면 우리는 발길을 돌려 A지점으로 향해야하지만 해당 통로는 일직선으로 흐르는 시공간임으로 과학적으로 가능하지 않다. 하지만 여기서 한 가지 가능성을 주는 것이 아인슈타인의 ‘일반 상대성 이론’이다. 지구에 존재하는 중력이 공간을 끌어당기고 변형시키는 것처럼 시공간을 구부려 현재와 과거를 잇는 지름길을 만들어주면 우리는 해당 길을 통해 과거에 도착할 수 있다. 여기에 필요한 조건은 두 가지로 첫 번째는 물리학법칙을 마음껏 벗어날 수 있는 초고속 물질, 두 번째는 시공간을 직통해 시간흐름을 저지하는 가상통로다. 여기서 퀸즐랜드 대학 연구진이 첫 번째 조건으로 선택한 것은 빛의 입자인 ‘광양자’, 두 번째 조건으로 선택한 것은 블랙홀과 화이트홀을 잇는 시간 터널인 ‘웜홀’이다. 연구진이 설계한 시간여행 시뮬레이션은 다음과 같다. 본래 과거와 현재를 잇는 구부러진 시공간 통로 외에 두 개 지점을 직통으로 연결하는 웜 홀 통로를 구축해서 현재지점을 A웜홀, 과거를 B웜홀이라 지정한다. B웜홀 입구를 광속으로 떨어뜨린 뒤, 다시 광속으로 A웜홀 입구 근처로 옮겨놓으면 그만큼 B웜홀 시간에 틈이 생겨 과거 공간이 나타난다. 이때 A웜홀 입구를 통해 B웜홀 출구로 나오면 과거 시간에 도착하는 것이다. 연구진은 여기서 광양자 입자를 웜홀로 통과시킨 결과, 현재A지점에서 과거B지점으로 옮겨간 광양자 입자를 발견할 수 있었다. 광양자 입자는 전 우주에서 이론적으로 가장 작은 입자로 모든 우주 물리학 법칙에서 자유로우며 현재와 과거를 넘나드는 시간성폐곡선(Closed Timelike Curve)에 적용이 가능하다. 기존 연구에서 웜홀을 통한 시간여행이 불가능하다고 생각된 이유는 첫 번째, 시간을 잇는 두개 웜홀 입구를 계속 열어놓을 물리적 힘을 구할 수 없었고 두 번째, 정해진 시간흐름에서 원인과 결과를 뒤바꿀 수 없다는 인과율 법칙 ‘할아버지 패러독스(Grandfather paradox)’에 자유로울 수 없었기 때문이다. 이와 관련해 연구를 주도한 퀸즐랜드 대학 물리학과 티모시 랄프 교수는 “적어도 광양자 입자를 통해서는 시간 여행이 가능할 수 있다는 가능성을 보여준 연구 결과”라고 설명했다. 이는 원천적으로 시간여행은 불가능하다는 기존 인식에 새로운 활력을 불어넣어주는 만큼 학계의 주목도 역시 높다. 한편 이 연구결과는 국제 학술지인 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 발표됐다. 사진=Martin Ringbauer/University of Queensland 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

시간을 거꾸로 거슬러 올라가는 시간여행이 곧 현실로 다가오는 것일까? 최근 호주 물리학 연구진이 시간여행에 대한 긍정적 가능성이 담긴 실험결과를 얻어내 관심이 집중되고 있다. 영국 과학기술전문매체 ‘Phys.org’는 호주 퀸즐랜드 대학 물리학과 연구진이 광양자(光量子)와 웜홀을 기반으로 한 과거로의 시간여행 시뮬레이션을 성공시켰다고 20일(현지시각) 보도했다. 과거의 시간으로 여행을 떠난다는 것은 한 방향으로 쭉 흐르고 있는 시간흐름을 거슬러 올라 원래 출발한 초기 지점으로 되돌아간다는 것을 뜻한다. 다시 말해 A 지점이 과거, B 지점이 미래라면 우리는 A와 B를 잇는 통로를 걷고 있는 것과 같다. 이 통로가 우리가 살고 있는 현실인 것이다. 만일 과거로 돌아가고자 하면 우리는 발길을 돌려 A지점으로 향해야하지만 해당 통로는 일직선으로 흐르는 시공간이므로 과학적으로 가능하지 않다. 하지만 여기서 한 가지 가능성을 주는 것이 아인슈타인의 ‘일반 상대성 이론’이다. 지구에 존재하는 중력이 공간을 끌어당기고 변형시키는 것처럼 시공간을 구부려 현재와 과거를 잇는 지름길을 만들어주면 우리는 해당 길을 통해 과거에 도착할 수 있다. 여기에 필요한 조건은 두 가지로 첫 번째는 물리학법칙을 마음껏 벗어날 수 있는 초고속 물질, 두 번째는 시공간을 직통해 시간흐름을 저지하는 가상통로다. 여기서 퀸즐랜드 대학 연구진이 첫 번째 조건으로 선택한 것은 빛의 입자인 ‘광양자’, 두 번째 조건으로 선택한 것은 블랙홀과 화이트홀을 잇는 시간 터널인 ‘웜홀’이다. 연구진이 설계한 시간여행 시뮬레이션은 다음과 같다. 본래 과거와 현재를 잇는 구부러진 시공간 통로 외에 두 개 지점을 직통으로 연결하는 웜 홀 통로를 구축해서 현재지점을 A웜홀, 과거를 B웜홀이라 지정한다. B웜홀 입구를 광속으로 떨어뜨린 뒤, 다시 광속으로 A웜홀 입구 근처로 옮겨놓으면 그만큼 B웜홀 시간에 틈이 생겨 과거 공간이 나타난다. 이때 A웜홀 입구를 통해 B웜홀 출구로 나오면 과거 시간에 도착하는 것이다. 연구진은 여기서 광양자 입자를 웜홀로 통과시킨 결과, 현재A지점에서 과거B지점으로 옮겨간 광양자 입자를 발견할 수 있었다. 광양자 입자는 전 우주에서 이론적으로 가장 작은 입자로 모든 우주 물리학 법칙에서 자유로우며 현재와 과거를 넘나드는 시간성폐곡선(Closed Timelike Curve)에 적용이 가능하다. 기존 연구에서 웜홀을 통한 시간여행이 불가능하다고 생각된 이유는 첫 번째, 시간을 잇는 두개 웜홀 입구를 계속 열어놓을 물리적 힘을 구할 수 없었고 두 번째, 정해진 시간흐름에서 원인과 결과를 뒤바꿀 수 없다는 인과율 법칙 ‘할아버지 패러독스(Grandfather paradox)’에 자유로울 수 없었기 때문이다. 이와 관련해 연구를 주도한 퀸즐랜드 대학 물리학과 티모시 랄프 교수는 “적어도 광양자 입자를 통해서는 시간 여행이 가능할 수 있다는 가능성을 보여준 연구 결과”라고 설명했다. 이는 원천적으로 시간여행은 불가능하다는 기존 인식에 새로운 활력을 불어넣어주는 만큼 학계의 주목도 역시 높다. 한편 이 연구결과는 국제 학술지인 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 발표됐다. 사진=Martin Ringbauer/University of Queensland 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

아름다운 빛깔의 보석으로 명성이 높은 다이아몬드는 천연광물 중 가장 단단한 내구력을 자랑해 공업용 연삭(硏削), 연마재(硏磨材)로도 많이 활용된다. 이런 공업용 다이아몬드는 대부분 금속촉매가 합성된 인조 다이아몬드가 많이 활용되는데 최근 중국 대학 연구진이 세계에서 가장 단단한 합성 다이아몬드 제작에 성공해 학계의 관심이 집중되고 있다. 미국 과학전문매체 라이브 사이언스닷컴은 중국 허베이 성 옌산대학교(燕山大學校) 연구진이 현존하는 다이아 중 가장 튼튼한 내구력을 지닌 합성 다이아몬드 제작에 성공했다고 17일(현지시간) 보도했다. 보석으로 사용되는 다이아몬드는 단결정인데 비해 공업용 다이아몬드는 다결정으로 해당 구조의 원자배열이 복잡하고 미세할수록 내구력이 향상된다. 통상적인 인공 다이아몬드의 제작은 탄소 결정과 촉매역할의 전이금속을 약 7.5만atm(기압), 1,000℃ 이상 고온·고압 환경에 집어넣는 방식으로 이뤄진다. 해당 상태에서 몇 분만 지나면 1㎜미립자 결정이 완성된다. 연구진이 세계에서 가장 강력한 다이아몬드를 만들기 위해 수행되어야할 조건은 다음과 같았다. 먼저 ‘탄소 원자배열을 최대한 복잡하고 미세하게 할 것’ 그리고 ‘기존보다 더욱 높은 열과 압력에도 견딜 수 있을 것’ 두 가지다. 연구진이 다이아몬드 제작을 위해 선택한 탄소 결정은 미세한 크기의 나노트윈(nanotwinned) 탄소 결정으로 양파처럼 계속 벗겨내도 끝이 보이지 않는 반복패턴이 특징이다. 이 결정은 200㎬(기가파스칼)이라는 초고압 환경과 최대 1,056℃에 달하는 고온에서 산화되지 않고 버텨냈고 세상에서 가장 단단한 다이아몬드 결정으로 재탄생됐다. 하지만, 해당 다이아몬드가 세계에서 가장 단단하다는 발표에 대해서는 이견이 엇갈리고 있다. 독일 바이로이트대학교 재료물리학과 나탈리아 두브로빈스카 교수는 다이아 제작에 쓰인나노트윈(nanotwinned) 탄소 결정이 200㎬(기가파스칼)이라는 고압환경에서 버텨내는 것이 가능한지 의구심이 든다는 의견을 표했다. 반면, 미국 아르곤 국립 핵물리학 연구소 (Argonne National Laboratory) 호 쾅-마오 연구원은 해당 고압환경에서 나노트윈(nanotwinned) 탄소 결정이 버텨내는 것이 가능하다며 다이아몬드의 내구성을 인정했다. 한편 이 연구결과는 국제 기초과학종합 학술지 ‘네이처(Nature)’에 12일(현지시간)자 주요이슈로 소개됐다. 사진=네이처(Nature) 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

외발 자전거는 분명 맞는데 페달이 없다? 이 기묘한 형태의 이동수단이 최근 온라인에서 화제를 모으고 있다. 영국 스코틀랜드 STV(Scottish television channel)는 한 60대 발명가가 개발한 無페달 외발자전거 벨로피트(Velofeet)의 자세한 모습을 최근 소개했다. 한 남성이 외발 자전거로 한적한 영국 스코틀랜드 오솔길을 이동 중이다. 그런데 이상하다. 이 남성은 페달을 돌리지 않고 그냥 터벅터벅 발을 내딛으며 외발 자전거를 타고 있다. 그런데 일반 외발 자전거에서 느낄 수 있는 불안정함이 전혀 보이질 않는다. 비밀은 뒷부분에 있다. 이 외발 자전거의 안장 뒤는 몸을 지탱해 줄 등받이가 있고 이는 다시 밑의 조그만 보조바퀴로 이어져 있다. 뭐가 됐던 넘어질 걱정은 없는 것 같다. 벨로피트라는 이름의 이 외발 자전거는 스코틀랜드 인버네스에 거주 중인 발명가 마누엘 알바레즈-이카자(61)에 의해 개발됐다. 은퇴한 물리학자이기도 한 그는 평소 좁은 도심과 짧은 거리를 여행하는 가벼운 이동수단을 구상하다 이 외발자전거를 만들게 됐다. 벨로피트가 기존 자전거에 비해 가지는 장점은 ‘효율성’이다. 일반 두 바퀴 자전거보다 훨씬 작기에 공간을 별로 차지하지 않으며 등을 뒤로 젖히는 방식으로 방향과 브레이크를 동작할 수 있어 간편하다. 그리고 속도는 페달이 아닌 발로 직접 제어할 수 있어 상당한 안전성을 지닌다. 전체적으로 장거리 여행에는 알맞지 않지만 단거리나 출퇴근용으로 쓰기에는 적당해 보이는 벨로피트는 사람의 가벼운 조깅 속도를 평균속력으로 삼고 있다. 마누엘의 설명에 따르면, 벨로피트는 스포츠 버전이 따로 있는데 이는 기동성이 강화되어 있어 농구, 축구같은 운동경기에도 응용할 수 있다. 벨로피트는 가볍고 안전해 두 바퀴 자전거보다 가지고 다니기 쉽고 공간절약성도 뛰어나며 도난위험도 적다. 단, 오르막이나 내리막에서 속도조절이 어렵다는 것이 단점이다. 마누엘은 이점을 개선해나갈 예정이라고 밝혔다. ☞☞동영상 보러가기 동영상·사진=Youtube/STV 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

태양과 같은 별은 수백억 년 일생의 마지막 단계가 되면 불안정해져 외층을 방출한다. 남겨진 중심 핵은 고온의 백색왜성이 돼 강한 자외선을 방출한다. 이때 비춰진 외층이 우리가 보는 행성상 성운인데 이런 천체에서 처음으로 물 생성에 필수적인 분자를 천문학자들이 발견했다고 유럽우주기구(ESA, 이하 이에스에이)가 17일(현지시간) 발표했다. 행성상 성운은 지금까지 강한 자외선의 영향으로 분자가 파괴되거나 새로운 분자의 생성이 제한되는 것으로 여겨졌다. 네덜란드 라이덴대학 이사벨 알레만 박사가 이끈 연구팀이 이에스에이 허셜 우주망원경을 사용해 11개의 행성상 성운을 관측·분석한 결과, 그중 3개의 행성상 성운에서 물 생성에 필수조건이 되는 분자인 ‘OH+’ 이온을 발견했다. 이들 3개 천체의 공통점은 중심에 섭씨 10만 도가 넘는 고온 상태의 백색왜성이 존재하고 있다는 것이다. 또 스페인 과학연구위원회(CSIC)의 미레야 엣살루즈 박사팀은 물병자리의 방향으로 지구로부터 약 490광년 거리에 있는 나선성운인 ‘NGC 7293’를 관측 대상으로 했다. 나선 성운의 중심에 있는 별은 질량이 태양의 절반 정도이지만 표면 온도는 약 12만도로 태양(약 6000도)보다 훨씬 높다. 이 성운의 분자의 분포를 조사한 결과, 일단 별에서 방출된 일산화탄소(CO) 분자가 강한 자외선에 파괴될 수 있는 영역에 있으면서도 매우 풍부하게 존재하는 것으로 나타났다. 일산화탄소는 산소 원자가 되기 쉬우며 이는 여러 수소와 결합해 ‘OH+’ 분자 이온을 만들 수 있다. 따라서 자외선이 물 생성을 방해하기는 커녕 자극하는 것은 아닐까라는 가설도 생각할 수 있다고 한다. 이런 관측 결과는 행성상 성운에서 물 생성에 필요한 분자를 발견한 최초의 성과라고 한다. 실제로 물 생성에 이를지 여부는 아직 불분명하지만, 허셜 계획에 참여 중인 예란 필브렛 박사는 “허셜은 별 형성이 진행되는 분자 구름부터 태양계의 소행성 벨트에 이르기까지 우주 전체에 걸쳐 물의 존재를 조사해왔다”면서 “이번 연구성과로 태양과 같은 별이 일생의 마지막 시기에 있어도 우주의 물 생성에 기여할 수 있다는 것이 밝혀졌다”고 말했다. 한편 이번 두 연구결과는 ‘천문학 & 천체 물리학 저널’(the journal Astronomy & Astrophysics) 최신호에 게재됐다. 사진=ESA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

북반구 지표 밑에 뉴욕면적에 육박하는 초대형 얼음 층이 존재하는 것으로 확인돼 학계의 관심이 집중되고 있다. 미국 과학전문매체 라이브 사이언스닷컴은 컬럼비아대학 라몽-도헤르티 지표 관측소(Lamont-Doherty Earth Observatory) 연구진이 그린란드 북반구 지표 밑에 뉴욕 맨해튼에 맞먹는 대규모 얼음 층이 존재하는 것을 확인했다고 16일(현지시각) 보도했다. 연구진은 최첨단 물리 탐사기법인 지표 투과 레이더(ground penetrating radar)를 이용해 그린란드 북부 지표 밑에 자리 잡고 있는 두꺼운 얼음 층을 영상화 할 수 있었다. 이 기술은 광대역 전자기파를 지표면에 입사시켜 매질 경계면에서 연속적으로 반사되는 파장을 수신해 다시 시각화함으로써 인간이 목격할 수 없는 지하 대상물의 위치, 크기, 경계를 찾아낸다. 그린란드 땅 밑 1~2.5㎞에 위치해있는 해당 얼음 층은 총 면적이 1,710,000㎢에 달하는데 이는 미국 뉴욕 맨해튼이나 그린란드 전 국토의 80%에 육박하는 엄청난 크기다. 연구진에 따르면, 해당 얼음 층의 형성연대는 120,000년 정도며 가장 높은 지역은 높이가 1,000m에 육박한다. 이는 남극에 이어 세계에서 2번째로 질량이 큰 얼음 층이다. 실제로 해당 얼음 층을 볼 수 있다고 가정하면 그 단면은 우리가 흔히 먹는 롤 케이크와 흡사할 것으로 여겨지는데 마치 전설로만 전해지는 땅 밑 ‘잃어버린 세계’를 연상 시킨다. 해당 연구는 지난 2009년부터 미 항공 우주국(NASA)에 의해 진행 중인 오퍼레이션 아이스브리지(Operation IceBridge) 프로젝트에서 활용되는 장비 중 일부를 이용해 이뤄졌다. 아이스브리지 계획은 지구환경탐사위성인 ‘ICESat’을 통해 북극 얼음 층의 변화를 지속적으로 확인하는 프로젝트다. 연구진은 북극 빙하에서 얼음이 녹으며 유입된 대량의 바닷물이 그린란드 지표 밑에 스며들어 다시 냉각되는 방식으로 얼음 층이 형성된 것으로 보는데 생각보다 해당 방식과 같은 얼음 층 생성이 오랫동안 광범위하게 이뤄졌을 가능성을 제시한다. 연구를 주도한 컬럼비아대학 지구 물리학자 로벤 벨 박사는 “이 얼음 층은 지구 온난화에 극지방 빙하가 어떻게 대처하는지 그 방법을 생생히 보여주고 있다”고 설명했다. 한편 이 연구결과는 이 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 지오사이언스(Nature Geoscience)’에 15일(현지시각) 발표됐다. 자료사진=Mike Wolovick/라이브 사이언스닷컴 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

지구내부에 무척 풍부한 것으로 알려져 있지만 위치가 지표 밑 수천㎞ 부분이라 확인할 수 없었던 희귀 광물질의 실체가 공개돼 화제를 모으고 있다. 미국 과학 전문매체 라이브 사이언스닷컴은 캘리포니아공과대학·라스베이거스 네바다 대학 공동 연구진이 호주 퀸즐랜드에 떨어진 운석파편에서 자연 상태의 광물질 실리케이트 페로브스카이트(silicate perovskite)를 추출해내는데 성공했다고 16일(현지시간) 보도했다. 회티타늄석이라고도 불리는 실리케이트 페로브스카이트는 초전도성을 가지는 특수 광물질로 지구 내부에 무척 풍부한 것으로 알려져 있다. 하지만 그 위치가 지구 지표 밑 670~2,900㎞ 하부 맨틀이기에 실제 모습을 확인하는 것은 불가능에 가까웠다. 연구진은 지난 1879년 호주 서부 퀸즐랜드에 떨어진 생성연대가 45억년에 육박하는 운석조각을 분석하는 과정에서 이 광물질을 발견할 수 있었다. 연구진은 고해상도 전자현미경과 전자를 빛의 속도로 가속시키는 싱크로트론 X선 산란장치(synchrotron x-ray scattering)를 이용, 운석파편에서 자연 상태의 실리케이트 페로브스카이트를 추출할 수 있었다. 지구 내부에는 풍부하지만 너무 깊이 묻혀있어 발견할 수 없는 광물질을 정작 우주를 통해 발견한 셈이다. 지난 5년간의 심도 깊은 추출작업을 거친 끝에 형태가 드러난 실리케이트 페로브스카이트는 지난 2일 국제광물학협회(IMA) 산하 신종광물 명명 분류 위원회(CNMNC)에 의해 새로운 광물질로 등록됐다. 실리케이트 페로브스카이트의 정식 학명은 ‘브리지머나이트(bridgmanite)’로 정해졌는데 미국 지구물리학회(American Geophysical Union) 블로그에 따르면, 이 명칭은 지난 1946년 노벨상을 받은 미국 실험 물리학자 퍼시 윌리엄스 브리지먼의 이름에서 유래한다. 사진=Chi Ma/Caltech 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

현존하는 가장 정확한 시계는 바로 원자 시계다. 이는 원자 고유의 공명주파수를 기준으로 하기 때문에 그 오차는 1천~수억년에 1초 차이밖에 안 날 정도로 정확하다. 하지만 지구 각지에 있는 이런 시계를 동기화시키는 것은 생각보다 쉬운 일이 아니라고 한다. 과학자들이 양자 역학 기술을 이용하면 기존의 어떠한 단일 원자 시계보다 정확한 양자 네트워크 시계를 구축할 수 있다고 세계적인 학술지 네이처 물리학(Nature Physics) 15일 자로 발표했다. 이 네트워크는 각국의 표준시를 완벽하게 동기화하고 위성측위 시스템의 정확도를 향상시키며 ‘시공간의 물결’로 여겨지는 중력장의 파동인 중력파와 같은 물리학 개념을 탐구하는 데도 도움이 될 수 있다. 연구에 참여한 미국 하버드대학의 물리학자 에릭 케슬러 박사는 “양자 역학의 활용에 대한 약간의 상상을 시도했다”면서 “이에 대한 모든 기본 원칙은 이미 입증되고 있고 우리는 이 모든 분야를 융합시킨 다가올 미래를 상상해봤다”고 말했다. 하버드대학 미하일 루킨 박사가 이끈 연구팀은 최근 발표되고 있는 두 연구를 통해 이런 아이디어를 떠올렸다. 이중 첫번째는 하전 입자나 원자의 에너지 상태에 대한 초고속 변동을 측정하는 방법이 개선될 때마다 정확도가 상승하는 원자 시계에 대한 연구이며, 두 번째는 양자 얽힘에 대한 연구다. 양자 얽힘은 매우 멀리 떨어진 입자 중 한 입자의 상태가 다른 입자의 상태에 즉시 영향을 주는 연결된 상태를 나타낸다. 연구팀은 이런 원자 얽힘 상태를 이용해 많은 원자 시계를 하나의 네트워크로 구성하는 것을 제안하고 있다. 케슬러 박사는 “지구를 공전하는 10대의 위성이 있고 각각에는 원자 시계가 있다고 상상해보라”고 말했다. 이 네트워크의 중심이 되는 한 위성은 처음에 자신이 가진 시계의 입자들이 양자 얽힘 상태가 되도록 만든다. 다음 그옆 위성과 통신해 얽힘 상태를 그곳까지 연장시킨다. 이런 연결은 궁극적으로 모든 계기로 퍼져 모든 위성을 하나의 양자 네트워크로 통합시킨다. 양자 얽힘은 측정되는 노이즈값을 줄임으로써 원자 시계의 정확도를 향상시킨다. 따라서 네트워크상에 있는 모든 시계는 각각의 시계로 있을 때보다 성능이 훨씬 뛰어나다고 케슬러는 말했다. 그는 “이 시계들은 마치 단 하나의 거대한 진자를 가진 것처럼 정확하게 움직이며 정보를 공유해 시계를 보다 안정화한다”고 설명했다. 또한 메릴랜드대학의 물리학자 크리스토퍼 먼로는 “네트워크상의 시계를 늘린다면 한층 더 성능을 높일 수 있다”고 말한다. 예를 들어, 시계의 정밀도가 상승하면 세계 금융 시장을 거의 완벽하게 동기화해 운용할 수 있으며, 전지구측위시스템(GPS) 위성의 성능 향상에도 이용할 수 있다. 또한 일반 상대성 이론의 효과를 탐구하는 데도 이용될 수 있다. 네트워크화된 양자 시계는 공유 주파수를 기준으로 시공의 미묘한 변화까지도 감지할 수도 있기 때문이다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

외형은 적색 초거성이지만, 그 중심에는 삼켜진 중성자별이 존재하는 ‘손-지트코프 천체’(Thorne-Zytkow object, TZO). 이 이상한 별은 40년 전쯤 나온 이론상의 존재였지만, 그에 해당하는 후보가 처음으로 발견돼 학계가 주목하고 있다. TZO는 1975년에 물리학자 킵 쏜과 천문학자 안나 지트코프가 발표한 적색 초거성과 중성자별이 합쳐진 일종의 하이브리드 별이다. 겉으로는 오리온자리의 베텔게우스와 같은 적색 초거성과 비슷하지만 이 천체 내부에서 일어나고 있는 독특한 활동을 짐작하게 하는 스펙트럼은 일반적인 적색 초거성과는 확실히 다르다. TZO의 생성 메커니즘은 명확하게 밝혀지지 않지만, 일반적으로 받아들여지고 있는 이론은 발달 단계에서 2종의 천체가 서로 영향을 주고 훨씬 더 큰 적색 초거성이 중성자별을 삼켰다는 것이다. 즉 중성자별이 적색 초거성의 중심으로 나선형을 그리며 떨어졌다는 것. 보통 적색 초거성이 핵융합 반응으로 에너지를 생산하지만, TZO는 삼켜진 중성자별의 특이한 활동을 에너지원으로 삼고 있다. 따라서 이 TZO의 발견은 이전까지는 천문학자들에게 발견되지 않았던 항성 내부 모형의 증거를 제공한다. 미국 콜로라도대학 볼더캠퍼스의 에밀리 레베스크 박사가 이끈 연구팀은 칠레 라스 칸파나스 천문대에 설치된 구경 6.5m 마젤란 클레이 망원경을 사용해 TZO 후보를 발견했다. 여러 적색 초거성의 스펙트럼을 관측해 어떤 원소가 존재하는가를 조사한 결과, 소 마젤란구름에 존재하는 ‘HV 2112’의 스펙트럼 특성이 매우 특이한 것으로 밝혀졌다. 희미한 스펙트럼 선상에 루비듐과 리튬, 몰리브데넘이 과도하게 포함돼 있었다. 보통 항성에서도 이들 원소는 생성되지만, 일반적인 적색 초거성의 온도에서 이들 원소가 많다는 것은 모두 TZO의 증거가 된다. 하지만 HV 2112 스펙트럼의 특징은 이론 모델과 완전히 일치하지 않는다. 연구에 참여한 로웰 천문대의 필립 매시 박사는 “당연히 이번 관측이 오류일 수도 있다. 이번 데이터와 이론에서의 예측 사이에는 작은 차이가 있지만, 이론은 꽤 오래됐고 많은 개선이 필요했으므로 이번 발견이 이론적 연구를 더욱 진전시킬 수도 있다”고 말했다. 한편 이번 관측 결과는 국제 학술지인 ‘영국 왕립천문학회 월간보고’(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) 최신호에 게재됐다. 사진=손-지트코프 천체 상상도(NASA) 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

비밀 속에 쌓여 있던 달의 ‘어두운 뒷면’에 대한 미스터리가 마침내 풀렸다. 미국 펜실페이니아주립대의 천체물리학자들이 달의 반대편에 ‘바다’(Maria)가 거의 없는 이유를 밝혀냈다고 외신들이 보도했다. 여기서 달의 바다는 평탄하고 어두워 보이는 지형을 말한다. 연구팀은 달의 뒷면에 바다가 없는 이유가 달의 형성과 진화의 과정에서 나타난 앞면과 뒷면의 지각 두께에 대한 차이 때문이라고 설명했다. 연구에 참여한 제이슨 라이트 부교수는 “어린 시절, 달의 모형을 처음 봤을 때 앞뒤 양면이 너무 달라 놀랐었다”고 회상하며 “달의 뒷면에 산과 크레이터(충돌구 혹은 운석공)로만 이뤄진 것은 지난 1950년대부터 수수께끼였다”고 말했다. 이런 의문은 옛소련의 탐사선 ‘루나 3호’가 달 뒷면을 최초로 관측하면서 불거졌다. 천문학자들은 이를 ‘달의 반대편에 있는 고지에 대한 의문’(Lunar Farside Highlands Problem)이나, 그 이유를 규명할 수 없다는 이유로 ‘달의 어두운 이면’이라고 불렀다. 오늘날 달의 기원은 지구가 형성된 지 얼마 되지 않은 시기에 화성 크기의 천체 ‘테이아’가 지구에 충돌해 부서지면서 나온 파편으로부터 탄생했다는 ‘달 거대 충돌설’이 널리 받아들여지고 있다. 이에 대해 연구를 주관한 스타인 시구르드손 교수는 “이 충돌로 곧 지구와 달은 엄청나게 뜨거워졌다”고 말했다. 물론 이 충돌로 두 천체가 녹지는 않았지만, 암석과 마그마 등의 파편 일부가 증발해 지구를 원반 구조로 둘러쌓았다는 것이다. 이 시점의 달은 오늘날보다 10~20배 정도 지구와 가까웠던 것으로 추정된다고 이번 연구를 이끈 석사과정의 아르피타 로이 연구원은 말했다. 연구팀은 오늘날 달이 항상 얼굴이 되는 앞면을 지구로 향한 채 자전하며 지구를 공전하는 일정한 궤도주기에서 아이디어를 얻었다. 달은 지구보다 훨씬 작아서 충돌 이후 식는 것도 빨랐으며 지구를 향해 한쪽 면(앞면)을 처음부터 향하고 있었던 것으로 여겨지므로 달의 앞면만 섭씨 2500도 이상의 고온이었다고 한다. 이는 지구로부터 복사열을 받아 걸쭉하게 녹은 상태였던 것. 이 앞면과 뒷면의 온도 변화가 달의 지각이 형성하는 데 중요한 역할을 했다고 연구팀은 보고 있다. 달의 표면에는 알루미늄이나 칼슘 등 증발하기 어려운 물질이 밀집해 있는 데 “증기가 식기 시작하면서 먼저 쌓인 물질은 알루미늄과 칼슘이었다”고 시구르드손 교수는 설명했다. 이런 물질은 상대적으로 빠르게 식어가는 달 뒷면의 대기 중에서 응축했다. 이후 수천 만 년에서 수백만 년이 지난 끝에 달의 맨틀 중에 있는 규산염과 결합해 사장석을 형성했고 결국 표면으로 이동해 지각을 형성하게 됐다. 즉 달 뒷면의 지각은 앞면보다 광물이 많아 더 두꺼워진 것이다. 지금은 달이 완전히 식어 표면 아래도 굳어버렸지만, 형성된 지 얼마 되지 않은 무렵에는 큰 천체가 달의 앞면에 충돌하고 심지어 지각에까지 도달해 대량의 현무암질 용암을 방출하도록 만들어 오늘날 볼 수 있는 달의 바다를 형성한 것이다. 반면 뒷면에 충돌한 대부분 천체는 두꺼운 지각을 관통할 수 없었고 따라서 현무암질 용암이 분출하지 않아 크레이터와 계곡, 고지대가 형성됐을 뿐이라고 연구팀은 설명했다. 이번 연구성과는 ‘아스트로피지컬 저널 레터스’(Astrophysical Journal Letters) 9일 자로 게재됐다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

달의 뒷면에 대한 미스터리가 마침내 풀린 듯하다. 미국 펜실페이니아주립대의 천체물리학자들이 달의 반대편에 ‘바다’(Maria)가 거의 없는 이유를 밝혀냈다고 ‘아스트로피지컬 저널 레터스’(Astrophysical Journal Letters) 9일 자로 발표했다. 여기서 달의 바다는 평탄하고 어두워 보이는 지형을 말한다. 연구팀은 달의 뒷면에 바다가 없는 이유가 달의 형성과 진화의 과정에서 나타난 앞면과 뒷면의 지각 두께에 대한 차이 때문이라고 설명했다. 연구에 참여한 제이슨 라이트 부교수는 “어린 시절, 달의 모형을 처음 봤을 때 앞뒤 양면이 너무 달라 놀랐었다”고 회상하며 “달의 뒷면에 산과 크레이터(충돌구 혹은 운석공)로만 이뤄진 것은 지난 1950년대부터 수수께끼였다”고 말했다. 이런 의문은 옛소련의 탐사선 ‘루나 3호’가 달 뒷면을 최초로 관측하면서 불거졌다. 천문학자들은 이를 ‘달의 반대편에 있는 고지에 대한 의문’(Lunar Farside Highlands Problem)이나, 그 이유를 규명할 수 없다는 이유로 ‘달의 어두운 이면’이라고 불렀다. 오늘날 달의 기원은 지구가 형성된 지 얼마 되지 않은 시기에 화성 크기의 천체 ‘테이아’가 지구에 충돌해 부서지면서 나온 파편으로부터 탄생했다는 ‘달 거대 충돌설’이 널리 받아들여지고 있다. 이에 대해 연구를 주관한 스타인 시구르드손 교수는 “이 충돌로 곧 지구와 달은 엄청나게 뜨거워졌다”고 말했다. 물론 이 충돌로 두 천체가 녹지는 않았지만, 암석과 마그마 등의 파편 일부가 증발해 지구를 원반 구조로 둘러쌓았다는 것이다. 이 시점의 달은 오늘날보다 10~20배 정도 지구와 가까웠던 것으로 추정된다고 이번 연구를 이끈 석사과정의 아르피타 로이 연구원은 말했다. 연구팀은 오늘날 달이 항상 얼굴이 되는 앞면을 지구로 향한 채 자전하며 지구를 공전하는 일정한 궤도주기에서 아이디어를 얻었다. 달은 지구보다 훨씬 작아서 충돌 이후 식는 것도 빨랐으며 지구를 향해 한쪽 면(앞면)을 처음부터 향하고 있었던 것으로 여겨지므로 달의 앞면만 섭씨 2500도 이상의 고온이었다고 한다. 이는 지구로부터 복사열을 받아 걸쭉하게 녹은 상태였던 것. 이 앞면과 뒷면의 온도 변화가 달의 지각이 형성하는 데 중요한 역할을 했다고 연구팀은 보고 있다. 달의 표면에는 알루미늄이나 칼슘 등 증발하기 어려운 물질이 밀집해 있는 데 “증기가 식기 시작하면서 먼저 쌓인 물질은 알루미늄과 칼슘이었다”고 시구르드손 교수는 설명했다. 이런 물질은 상대적으로 빠르게 식어가는 달 뒷면의 대기 중에서 응축했다. 이후 수천 만 년에서 수백만 년이 지난 끝에 달의 맨틀 중에 있는 규산염과 결합해 사장석을 형성했고 결국 표면으로 이동해 지각을 형성하게 됐다. 즉 달 뒷면의 지각은 앞면보다 광물이 많아 더 두꺼워진 것이다. 지금은 달이 완전히 식어 표면 아래도 굳어버렸지만, 형성된 지 얼마 되지 않은 무렵에는 큰 천체가 달의 앞면에 충돌하고 심지어 지각에까지 도달해 대량의 현무암질 용암을 방출하도록 만들어 오늘날 볼 수 있는 달의 바다를 형성한 것이다. 반면 뒷면에 충돌한 대부분 천체는 두꺼운 지각을 관통할 수 없었고 따라서 현무암질 용암이 분출하지 않아 크레이터와 계곡, 고지대가 형성됐을 뿐이라고 연구팀은 설명했다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr