은하끼리 충돌하는 과정에서 높은 확률로 가스의 원반 구조를 가진 은하가 생성되는 것이 처음으로 확인됐다고 유럽남방천문대(ESO)가 17일(현지시간) 밝혔다. 이는 우리 은하와 같은 원반 은하의 기원에 바짝 다가가는 중요한 성과라고 관련 천문학자들은 말한다. 태양계가 속한 우리 은하는 약 1000억 개의 별과 대량의 가스와 먼지가 모인 천체로, 소용돌이 구조를 갖는 원반이 특징이다. 우주에 존재하는 은하의 70% 이상이 이런 원반 부를 가지는 ‘원반 은하’(나선은하, 막대나선은하, 렌즈형은하)로 간주되며, 수 천억 개의 별이 타원형으로 모인 ‘타원 은하’도 존재한다. 이런 은하는 주변의 은하와 충돌을 반복하면서 변화와 발전을 거듭해 온 것으로 여겨지지만, 충돌의 결과가 어떤 형태의 은하로 나타나는지는 지금까지 관측으로 명확하게 알지 못했다. 이에 국제 연구팀은 알마(ALMA) 전파망원경을 비롯해 카르마(CARMA), 스마(SMA) 등의 망원경으로 관측한 데이터 중에서 충돌의 최종 단계에 있는 은하들을 조사했다. 30개의 천체(충돌 중인 은하)에서 분자 가스가 전파망원경으로 감지됐는데 그중 24개의 천체에 있는 분자 가스가 원반 모양으로 분포하는 것으로 확인됐다. 즉, 적어도 약 4000만~6억 광년의 비교적 가까운 우주에서 은하 충돌로 가스 원반이 생성된다는 것. 또한 가스 원반이 각각의 은하 중심 주위를 회전하고 있는 것이나, 24개의 천체 중 11개의 천체에서는 가스 원반이 은하 중심부에 조밀한 별의 집단(은하의 팽창에 해당)보다 크게 확산하고 있는 것으로 나타났다. 연구팀을 이끈 일본의 천문학자 우에다 준코 박사는 “이렇게 많은 은하에서 가스 원반이 발견된 것은 의외였다. 큰 가스​​ 원반에서 대량으로 별이 태어나면 우리 은하처럼 원반이 명확한 은하가 되는 것으로 보인다”고 설명했다. 이어 “이번 결과는 원반 은하 탄생의 수수께끼에 바짝 다가서는 큰 걸음이다. 앞으로 가스 원반에서 별의 원반으로 진화하는 과정에 주목해 나갈 것”이라고 덧붙였다. 한편 이번 연구성과는 미국 코넬대학 도서관이 운영하는 물리학 분야의 권위있는 온라인논문저장 사이트(arxiv.org)에서 ‘은하의 천체물리학’(Astrophysics of Galaxies) 부분에 25일 공개됐으며, 국제학술지인 ‘천체물리학회지 부록’(Astrophysical Journal Supplement)에도 실렸다. 연구논문: http://arxiv.org/abs/1407.6873 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

흔히 은하수로 불리는 우리 은하가 어느 위치에 있는지 보여주는 새로운 우주 지도가 공개됐다. 이 지도는 우리 은하의 위치는 물론 주변에 있는 수많은 은하와의 관계를 보여준다. 연구팀은 이런 관계를 보여주는 더 큰 은하 집단을 ‘라니아케아’라고 명명했다. 이는 하와이어로 ‘끝없는 하늘’을 뜻하는 말이다. 이로써 우리 지구는 ‘라니아케아 은하수 태양계’라는 새 주소를 갖게 된 셈이다. 우주에서 은하는 서로 모여 거대한 구조를 형성하는 경향이 있다. 천문학자들은 이를 초은하단이라고 부르고 있다. 새롭게 공개된 우주 지도에 따르면 지구가 속한 은하는 지름 5억 광년인 라니아케아 초은하단의 가장자리 근처에 위치한다. 라니아케아 내부에는 무려 10만 개의 은하가 존재한다. 하지만 이런 대규모의 초은하단도 우주의 일부분에 불과하다. 우주는 관측할 수 있는 범위만 해도 900억 광년 이상으로 확대된다고 천문학자들은 설명하고 있다. 라니아케아라는 초은하단의 형성을 밝혀낸 연구팀을 이끄는 미국 하와이대학 천문학자 브렌트 툴리 박사는 “지도를 보면 위치감각을 얻을 수 있다”면서 “자신을 위해 위치감각을 얻고 그런 관계를 보는 것은 그 위치를 이해하는 데 매우 중요한 것”이라고 설명한다. 우리 은하 주변의 지도가 나온 것은 이번이 처음은 아니지만, 지금까지의 지도는 어떻게 은하들이 우리 은하가 속한 초은하단에서 나오는 중력에 의해 묶여 있는지를 확인할 수는 없었다. 툴리 박사가 이끄는 연구팀은 각 은하가 우주 공간에서 어떻게 운동하고 있는지를 관찰하고, 라니아케아의 경계와 그에 속하는 은하를 확정했다. 이를 위해 연구팀은 ‘특이 운동’이라는 측정 값을 사용했다. 이는 은하의 총 운동에서 우주 팽창에 의한 운동 성분을 뺀 값이라고 한다. 은하가 어떻게 움직이는지 나타내는 이 궤적에서 은하를 끌어 당기는 중력의 중심 이른바 ‘인력체’(Attractor)의 위치를 알 수 있다. 이런 인력체는 초은하단의 핵을 형성하고 거기에 속한 은하의 움직임을 지배하지만, 핵에 끌려 당기는 특이 운동을 밝히기는 쉽지 않다고 한다. “은하마다 그런 움직임을 관찰하는 것은 매우 어려운 것”이라고 미국 로렌스버클리 국립연구소의 물리학자 데이비드 슐레겔 박사는 말한다. 슐레겔 박사 역시 현재 2500만 개의 은하를 지도에 담아내는 프로젝트를 진행 중에 있지만, 자신이 대학원생이었던 시절 이번 연구와 비슷한 지도 제작에 상당한 시간을 보냈던 경험이 있다고 한다. 그는 “실제로 이런 종류의 지도 작성에 많은 연구자들이 노력해왔지만, 매우 성가신 연구이기에 결국 모두가 포기했다”면서 “그런데 이 연구팀, 특히 툴리 박사는 열심히 노력을 계속해왔다”고 말했다. 툴리 박사가 이끄는 연구팀은 8000개나 되는 은하의 특이 운동을 조사한 뒤 우리 은하와 주변 은하가 어떤 인력체에 의해 주도되고 있는지를 밝혀낼 수 있었다. 이들은 그런 정보를 사용해 라니아케아 초은하단의 범위를 확정할 수 있었다. 간단히 말하면, (센타우루스자리 방향에 있는) 라니아케아의 ‘거대 인력체’(Great Attractor)에 의해 움직이는 은하들은 라니아케아 초은하단에 속해 있다는 것이다. 또한 이런 은하는 라니아케아 초은하단 옆에 있는 물고기자리-페르세우스 초은하단에 있는 또 다른 인력체에 의해서도 영향을 받고 있다. 툴리 박사는 “우리는 (라니아케아의) 경계를 찾으려고 했다”면서 “이는 지구의 분수령(분수계)과 비슷한 데 이런 분수령의 윤곽은 록키 산맥과 달리 평지에서는 그다지 명확하지 않지만, 물이 어디로 흐를지 정해져 있는 것과 같다”고 말했다. 초은하단에 속하는 은하는 우주의 실에 꿴 구술처럼 이어져 있다. 각각의 실은 거대 인력체로 이어져 있다. 우리 은하는 이런 실 중 하나의 가장자리에 있는데 ‘로컬 보이드’(Local Void)라는 곳의 가장자리에 있다고 한다. 보이드(Void, 공동)는 이름 그대로 거의 아무것도 없는 공간이다. 이런 대규모의 우주 실과 보이드는 우주 전체에 흔히 존재한다. 하지만 툴리 박사는 라니아케아의 지도를 제작하는 과정에서 알게 된 정보에 크게 놀랐다고 말했다. 이는 라니아케아 초은하단이 ‘섀플리 밀집지역’(Shapley Concentration)으로 불리는 더 큰 은하 집단에 의해 끌려가고 있다는 것. 툴리 박사는 “이는 정말 큰 것으로, 우리는 그것에 끌려가고 있다”면서 “하지만, 우리는 아직 섀플리 밀집지역의 윤곽을 찾기 위한 충분한 정보를 갖고 있지 않다”고 말했다. 이어 “우리는 아마 훨씬 큰 무언가(섀플리 밀집지역)의 일부일지도 모른다”고 덧붙였다. 이번 연구논문은 세계적인 학술지 ‘네이처’(Nature) 온라인판에 9월 3일자로 게재됐다. 사진=네이처(위), NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

지구의 새 주소는 ‘라니아케아 은하수 태양계’ 흔히 은하수로 불리는 우리 은하가 어느 위치에 있는지 보여주는 새로운 우주 지도가 공개됐다. 이 지도는 우리 은하의 위치는 물론 주변에 있는 수많은 은하와의 관계를 보여준다. 연구팀은 이런 관계를 보여주는 더 큰 은하 집단을 ‘라니아케아’라고 명명했다. 이는 하와이어로 ‘끝없는 하늘’을 뜻하는 말이다. 이로써 우리 지구는 ‘라니아케아 은하수 태양계’라는 새 주소를 갖게 된 셈이다. 우주에서 은하는 서로 모여 거대한 구조를 형성하는 경향이 있다. 천문학자들은 이를 초은하단이라고 부르고 있다. 새롭게 공개된 우주 지도에 따르면 지구가 속한 은하는 지름 5억 광년인 라니아케아 초은하단의 가장자리 근처에 위치한다. 라니아케아 내부에는 무려 10만 개의 은하가 존재한다. 하지만 이런 대규모의 초은하단도 우주의 일부분에 불과하다. 우주는 관측할 수 있는 범위만 해도 900억 광년 이상으로 확대된다고 천문학자들은 설명하고 있다. 라니아케아라는 초은하단의 형성을 밝혀낸 연구팀을 이끄는 미국 하와이대학 천문학자 브렌트 툴리 박사는 “지도를 보면 위치감각을 얻을 수 있다”면서 “자신을 위해 위치감각을 얻고 그런 관계를 보는 것은 그 위치를 이해하는 데 매우 중요한 것”이라고 설명한다. 우리 은하 주변의 지도가 나온 것은 이번이 처음은 아니지만, 지금까지의 지도는 어떻게 은하들이 우리 은하가 속한 초은하단에서 나오는 중력에 의해 묶여 있는지를 확인할 수는 없었다. 툴리 박사가 이끄는 연구팀은 각 은하가 우주 공간에서 어떻게 운동하고 있는지를 관찰하고, 라니아케아의 경계와 그에 속하는 은하를 확정했다. 이를 위해 연구팀은 ‘특이 운동’이라는 측정 값을 사용했다. 이는 은하의 총 운동에서 우주 팽창에 의한 운동 성분을 뺀 값이라고 한다. 은하가 어떻게 움직이는지 나타내는 이 궤적에서 은하를 끌어 당기는 중력의 중심 이른바 ‘인력체’(Attractor)의 위치를 알 수 있다. 이런 인력체는 초은하단의 핵을 형성하고 거기에 속한 은하의 움직임을 지배하지만, 핵에 끌려 당기는 특이 운동을 밝히기는 쉽지 않다고 한다. “은하마다 그런 움직임을 관찰하는 것은 매우 어려운 것”이라고 미국 로렌스버클리 국립연구소의 물리학자 데이비드 슐레겔 박사는 말한다. 슐레겔 박사 역시 현재 2500만 개의 은하를 지도에 담아내는 프로젝트를 진행 중에 있지만, 자신이 대학원생이었던 시절 이번 연구와 비슷한 지도 제작에 상당한 시간을 보냈던 경험이 있다고 한다. 그는 “실제로 이런 종류의 지도 작성에 많은 연구자들이 노력해왔지만, 매우 성가신 연구이기에 결국 모두가 포기했다”면서 “그런데 이 연구팀, 특히 툴리 박사는 열심히 노력을 계속해왔다”고 말했다. 툴리 박사가 이끄는 연구팀은 8000개나 되는 은하의 특이 운동을 조사한 뒤 우리 은하와 주변 은하가 어떤 인력체에 의해 주도되고 있는지를 밝혀낼 수 있었다. 이들은 그런 정보를 사용해 라니아케아 초은하단의 범위를 확정할 수 있었다. 간단히 말하면, (센타우루스자리 방향에 있는) 라니아케아의 ‘거대 인력체’(Great Attractor)에 의해 움직이는 은하들은 라니아케아 초은하단에 속해 있다는 것이다. 또한 이런 은하는 라니아케아 초은하단 옆에 있는 물고기자리-페르세우스 초은하단에 있는 또 다른 인력체에 의해서도 영향을 받고 있다. 툴리 박사는 “우리는 (라니아케아의) 경계를 찾으려고 했다”면서 “이는 지구의 분수령(분수계)과 비슷한 데 이런 분수령의 윤곽은 록키 산맥과 달리 평지에서는 그다지 명확하지 않지만, 물이 어디로 흐를지 정해져 있는 것과 같다”고 말했다. 초은하단에 속하는 은하는 우주의 실에 꿴 구술처럼 이어져 있다. 각각의 실은 거대 인력체로 이어져 있다. 우리 은하는 이런 실 중 하나의 가장자리에 있는데 ‘로컬 보이드’(Local Void)라는 곳의 가장자리에 있다고 한다. 보이드(Void, 공동)는 이름 그대로 거의 아무것도 없는 공간이다. 이런 대규모의 우주 실과 보이드는 우주 전체에 흔히 존재한다. 하지만 툴리 박사는 라니아케아의 지도를 제작하는 과정에서 알게 된 정보에 크게 놀랐다고 말했다. 이는 라니아케아 초은하단이 ‘섀플리 밀집지역’(Shapley Concentration)으로 불리는 더 큰 은하 집단에 의해 끌려가고 있다는 것. 툴리 박사는 “이는 정말 큰 것으로, 우리는 그것에 끌려가고 있다”면서 “하지만, 우리는 아직 섀플리 밀집지역의 윤곽을 찾기 위한 충분한 정보를 갖고 있지 않다”고 말했다. 이어 “우리는 아마 훨씬 큰 무언가(섀플리 밀집지역)의 일부일지도 모른다”고 덧붙였다. 이번 연구논문은 세계적인 학술지 ‘네이처’(Nature) 온라인판에 9월 3일자로 게재됐다. 사진=네이처(위), NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

어떤 제품이든 녹이 슬거나 부식되지 않도록 만들어주는 ‘꿈의 페인트’가 곧 등장할 수도 있다는 가능성이 제기돼 화제를 모으고 있다. 미국과학전문매체 네이처 월드 뉴스는 영국 맨체스터 대학 연구진이 ‘꿈의 신소재’라 불리는 ‘그래핀(graphene)’을 이용, 어떤 제품이든 부식되지 않도록 하는 마법 같은 페인트를 개발할 수 있다는 연구결과를 발표했다고 11일(현지시간) 보도했다. 그래핀은 탄소 원자들이 2차원 상에서 벌집모양의 배열을 이루면서 원자 한1개의 두께를 가지는 전도성 물질로, 쉽게 말해 흑연에서 가장 얇게 한 겹을 떼어낸 것이라 보면 된다. 그래핀은 0.2nm에 불과한 미세두께에도 구리보다 100배 이상 전도성이 높고 강철보다 200배 이상 내구력이 강하며 다이아몬드의 2배에 달하는 열전도성을 가져 ‘꿈의 나노물질’이라는 별명을 가지고 있다. 이 그래핀을 최초로 흑연에서 분리해낸 공로로 지난 2010년 노벨 물리학상을 받은 앙드레 가임 교수가 이끄는 맨체스터 대학 연구진은 최근 이에서 한발 더 나아가 그래핀과 산소를 결합해 여기에서 추출되는 산화물질로 부식을 막는 첨단 코팅 소재를 개발할 수 있다고 밝혔다. 실제로 연구진은 그래핀에 산소를 결합하는 방식으로 만들어낸 페인트로 구리 금속, 유리 표면을 코팅한 후 부식을 가속화하는 강한 산성 물질에 투입하는 실험을 수행했고, 결과적으로 코팅이 손상되지 않는다는 것을 확인했다. 연구진에 따르면, 이는 그래핀이 산소와 결합하는 과정에서 표면에 생성되는 수백만 개의 나노 크기 입자가 물, 증기, 가스, 액체를 비롯한 강한 산성 화학 물질의 투과를 막는 산화 방지막을 제품에 형성시키기 때문으로 추정된다. 연구진은 “이 그래핀 페인트는 대부분의 금속, 플라스틱에 코팅이 가능하며 의료, 전자, 원자력, 조선 등 제품 부식에 민감한 산업분야에 모두 폭넓게 적용될 수 있을 것”이라고 설명했다. 한편 이 연구결과는 국제과학학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 11일 게재됐다. 자료사진=포토리아　 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

지구로부터 약 335광년 떨어진 곳에서 행성이 되고 싶은 거대한 원시행성이 발견돼 관심을 끌고있다. 최근 미 해군연구소 등 국제 공동연구팀은 젊은 축에 속하는 별인 HD 100546 주위를 도는 원시행성(행성의 형성 단계 중 하나로 미행성체들이 충돌하면서 만들어진 초기 행성)을 발견했다고 발표했다. 장차 진짜 행성이 되고싶은 이 원시행성의 규모는 태양계의 ‘큰형님’인 목성의 무려 3배. 이번 발견 역시 다른 많은 과학적 발견처럼 우연히 이루어졌다. HD 100546 주위의 원시행성 디스크를 관측하던 도중 그 안에서 미묘한 변화를 감지해낸 것. 우주 먼지와 가스로 이루어진 이 디스크는 별의 주위를 돌며 성장해 가다 결국 행성을 낳는다. 이번 발견이 가치가 있는 것은 행성의 생성을 글로 만이 아닌 눈으로 직접 관찰해 볼 수 있는 기회가 되기 때문이다. 미 해군 연구소 존 카 박사는 “거대한 가스가 모여 행성이 만들어지는 것을 직접 관측해 볼 수 있는 희귀한 기회”라면서 “아마도 2년 안에 이 원시행성이 디스크 속으로 숨었다가 2030년경 재등장할 것”이라고 전망했다. 이어 “별과 원시행성과의 거리는 우리 태양과 토성과의 거리 정도” 라면서 “태양계 속 우리 지구가 어떻게 생성되고 성장해 왔는지 추측해 볼 수 있는 소중한 자료가 될 것”이라고 설명했다. 이번 연구결과는 국제학술지인 ‘천체물리학회지’(The Astrophysical Journal) 최신호에 발표됐다.　 　 　 　 　　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

“마치 범죄현장에 숨어있던 도둑을 찾아낸 듯하다” 초신성 잔해 속에서 희미하게 빛나는 별을 찾아낸 미국 UC버클리 연구팀에 속한 알렉스 필리펜코 UC버클리 교수는 위와 같이 말한다. 이는 ‘도둑’으로 지목된 짝별 이른바 동반성이 쌍성계를 이루고 있던 초신성 폭발 전 천체인 주성으로부터 대량의 수소를 훔쳤기 때문. 연구팀은 미국항공우주국(NASA, 이하 나사)의 허블 우주망원경으로 관측한 자외선 데이터와 지상의 망원경으로 관측한 가시광선 데이터를 합성해 지금까지 존재할 것으로만 예측돼왔던 짝별의 연속 스펙트럼과 일치하는 것을 확인했다. 이는 초신성 잔해 뒤편에 짝별이 존재함을 입증한 것이다. 지금으로부터 21년 전인 1993년 발견된 초신성 SN 1993J는 10등성의 밝기를 갖고 있고 비교적 지구와 가까운 약 1100만 광년 거리에 있는 것은 물론 그 특성이 ‘IIb형’이라는 희귀 특성으로 분류돼 천문학자들의 주목을 받아왔다. 일반적으로 초신성은 폭발 후 관찰되는 빛의 분석과 밝기의 변화 등에 따라 수소선이 없는 I형과 수소선이 존재하는 II형으로 크게 분류되며 I형은 다시 Ia나 Ib 및 Ic형으로 분류되고 II형은 II-P/L/N형이나 IIb형으로 분류된다. 이런 차이는 폭발 전에 천체의 성질이나 폭발에 이르는 과정에 따라 생기는 것으로 예측되고 있다. 특히 IIb형 초신성은 원래의 천체가 쌍성을 이루는 동반성이 존재하는 경우와 홀로 존재하는 경우에서 볼 수 있는 모든 특성이 있지만 연료가 되는 수소가 적은 것이 특징 중 하나다. 이런 특성 때문에 IIb형 초신성은 “폭발 전의 천체가 짝별의 영향으로 외층의 수소를 대량으로 빼앗겼다”는 이론이 제기돼 왔다. 이런 모델을 뒷받침하는 증거로 초신성 SN 1993J으로부터 동반성을 찾기 위한 탐색이 이뤄져 왔지만, 초신성 잔해에 남은 잔광보다 동반성의 빛의 세기가 약해 21년이 지난 끝에서야 발견된 것이라고 연구를 이끈 오리 폭스 UC버클리 박사후연구원은 설명했다. 한편 이번 연구성과는 천체물리학저널(ApJ: Astrophysical Journal) 7월 20일 자로 게재됐다. 사진=NASA, ESA, STScI 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

스파게티 신이 천지를 창조하고 ‘국수 가락’이 세상을 인도한다고 믿는 종교가 있다. 이름도 특이한 ‘플라잉 스파게티 몬스터’(Flying Spaghetti Monster)교다. 지난 2005년 물리학자이자 무신론자인 바비 핸더슨이 기존 종교를 비판하며 만든 이 패러디 종교는 이후 전세계로 교세를 확장, 국수의 재림(?)를 기다리고 있다. 최근 한 플라잉 스파게티 몬스터교 여성 신자가 주방기구를 머리에 쓴 증명사진을 담은 운전면허증을 발급받아 화제에 올랐다. 화제의 여성은 미국 오클라호마주에 사는 쇼나 하몬드. 그녀는 최근 주방기구를 쓴 사진이 담긴 운전면허증을 당당히 주 정부로 부터 발급받았다. 하몬드는 “나는 ‘플라잉 스파게티 몬스터교’를 믿는 파스타파리안(Pastafarian)”이라면서 “주법에 따라 별 어려움 없이 이같은 운전면허증을 발급받았다” 며 웃었다. 황당한 이 운전면허증이 발급된 것은 법의 틈새 때문이다. 오클라호마주 교통법에서는 얼굴이 명확히 드러나고 그늘을 만들지만 않으면 종교 모자를 쓴 면허증 용 증명사진을 허용하고 있다. 하몬드는 “국수를 건질 때 사용하는 이 기구는 종교의 상징이기 때문에 머리에 쓰는 것도 종교 활동”이라면서 “어느 누구도 종교의 신념과 행동을 막을 권한은 없다”고 주장했다. 한편 플라잉 스파게티 몬스터교 신자들은 하몬드와 같은 사례로 종종 뉴스로 보도되고 있다. 대부분 당국으로 부터 발급을 거절당하는 가운데 일부는 종교 탄압이라는 주장까지 펼치며 열띤 홍보전도 벌이고 있다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

태양계에서 지구와 가장 닮은 천체는 역시 유로파(Europa)인 것 같다. 최근 미 아이다호 대학 등 공동연구팀은 “유로파가 지구처럼 판구조 운동을 하고 있다는 확실한 증거를 찾아냈다”고 밝혔다. 그간 ‘목성의 달’ 인 유로파는 태양계 내 천체 중 가장 생명체가 존재할 가능성이 높은 곳으로 주목 받아왔다. 그 이유는 유로파 얼음 표면 아래에 거대한 규모의 호수가 존재한다는 연구가 힘을 얻고 있기 때문. 이번에 연구팀은 유로파가 지구처럼 판구조 운동을 하고 있다는 사실을 밝혀내 이같은 주장에 더 큰 힘을 실었다. 판구조 운동론 혹은 판구조론(Plate Tectonics)은 지각이 여러개의 거대한 판으로 구성돼 이들이 얼음덩어리 처럼 움직인다는 물리학 이론이다. 이같은 사실은 지난 1995년 부터 2003년까지 미 항공우주국 나사(NASA)의 목성탐사선 갈릴레오 호가 촬영한 이미지를 비교 분석해 유로파가 지질학적으로 변화가 있음을 확인하면서 얻어졌다. 연구를 이끈 사이먼 카튼혼 박사는 “천문학적으로나 지질학적으로도 믿기 힘든 발견”이라면서 “판구조 운동을 하는 천체가 태양계에 지구 혼자는 아니었다”고 설명했다. 이어 “향후 우주 생명체 탐사의 기회가 있다면 유로파가 분명한 선택이 될 것”이라고 덧붙였다. 한편 지금까지 나사 측은 화성에서 생명체를 찾고있는 탐사로봇 큐리오시티처럼 목성에도 우주선을 보내야 한다는 주장을 펼치고 있다. 각종 연구를 통해 유로파의 생명체 가능성이 제기되고 있으나 ‘랜드 미션’(land mission)을 통해 직접 유로파의 ‘뚜껑’을 열어봐야 진실을 알 수 있기 때문이다. 지난 1610년 갈릴레오 갈릴레이가 발견한 유로파는 목성에서 4번째로 큰 위성으로 탐사선 보이저호에 의해 표면이 얼음으로 덮여 있다는 사실이 확인된 바 있다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

“값비싼 재생 에너지는 지구온난화를 막을 수 없습니다.” 미국 정부의 과학고문을 지낸 리처드 뮬러(70) 캘리포니아주립대 버클리캠퍼스(UC버클리) 교수는 5일 서울대 글로벌공학교육센터에서 ‘에너지, 기후변화, 그리고 과학기술’을 주제로 한 강연에서 “지구온난화를 막을 대체에너지의 선결 조건은 ‘경제성’”이라고 강조했다. 1시간 20분가량 진행된 강연에는 학생, 교수 등 200여명이 참석했다. 그는 지난 4일 산업통상자원부가 서울 강남구 한국전력에서 개최한 ‘에너지신산업 대토론회’에 해외 석학으로 초대받았다. 뮬러 교수는 “중국의 이산화탄소 배출량은 2006년 미국을 제쳐 지금은 두 배에 이른다”며 “한국이 2020년까지 현재 이산화탄소 배출량의 30%를 감축해도, 중국은 그만한 양의 이산화탄소를 한 달이면 배출한다”고 말했다. 선진국들이 아무리 이산화탄소 배출량 감축을 위해 애써도 중국, 인도 등의 화석연료 사용을 막지 못하면 소용이 없다는 사실을 강조했다. 이어 재생에너지의 비현실성을 지적했다. 그는 “이미 중국 태양열 발전 기업 두 곳은 파산했다”며 “태양열 발전에 드는 비용은 풍력·원자력 발전의 3~6배”라고 말했다. 또 “원자력 발전은 재생 가능하지 않지만 지속 가능한 대체에너지”라며 긍정적으로 바라봤다. 그는 저서 ‘대통령을 위한 물리학’(2011년)과 ‘대통령을 위한 에너지 강의’(2014년)를 통해 이같이 주장했다. 뮬러 교수는“개발도상국의 막대한 에너지 수요를 충족하려면 원자력이나 셰일가스가 적합하다”고 말했다. 중성미자 연구·핵에너지 전문가인 뮬러 교수는 2010년 ‘버클리 어스’라는 비정부기구(NGO)를 설립해 지구온난화 문제를 집중적으로 연구하고 있다. 글 사진 최훈진 기자 choigiza@seoul.co.kr

겉에서는 전혀 내부를 볼 수 없는 불투명한 상자 속 물건을 꺼내지 않고 촬영해낼 수 있을까? 먼저 이것이 가능하려면 두 개의 물체가 공간적으로 아무리 떨어져 있어도 연결고리가 존재한다는 ‘양자 얽힘(quantum entanglement)’ 이론과 물체를 투과하는 광양자 빛만으로 사진을 찍어낼 수 있음을 증명해야만 한다. 그런데 최근 이것이 가능할 수도 있다는 실험결과가 나왔다. 세계적 과학 전문 주간지 네이처(Nature)는 오스트리아 과학 아카데미(Austrian Academy of Sciences) 연구진이 카메라 렌즈와는 상관없이 광양자 빛만으로 고양이 이미지를 촬영해내는데 성공했다고 27일(현지시간) 보도했다. 먼저 해당실험을 정확히 이해하기 위해서는 양자역학의 기본 원리와 ‘슈뢰딩거의 고양이’ 이론을 알아야한다. 이를 간략히 소개하자면 다음과 같다. 먼저 양자역학(quantum mechanics)은 원자, 분자, 소립자와 같은 미시적 대상에 대한 역학으로 거시적 현상에 집중하는 고전역학과는 많은 부분이 차이가 난다. 특히 다른 부분은 고전역학이 미래를 예측할 수 있다는 결정론적(deterministic) 입장을 취하는 반면, 양자역학은 현재는 정확히 알아도 미래 일을 예측하는 것은 불가능하다는 확률론적(probabilistic) 입장을 가지고 있다. 즉, 양자역학은 인과율 법칙보다는 우연성에 더 많은 무게를 두고 있는 것이다. 양자역학의 토대는 지난 1905년, 아인슈타인이 뉴턴으로 대표되는 고전역학의 한계를 지적한 상대성역학(relative mechanics)에서부터 시작된다. 양자역학의 핵심은 미시적 세계에서 발생하는 사건은 사건이 직접 목격되기 전까지는 확률적으로만 계산되며 서로 다른 상태가 지속적으로 공존한다. 이것이 앞서 설명한 ‘양자 얽힘(quantum entanglement)’ 이론과 연결된다. 이에 대해 오스트리아 물리학자 에르빈 슈뢰딩거는 양자역학이 불완전하다는 점을 지속적으로 의심해왔고 1935년 이를 증명할 한 가지 가상실험을 고안하게 된다. 먼저 고양이 한 마리와 알파입자(헬륨 원자핵)를 외부와 차단된 불투명 상자 속에 집어놓고, 다시 해당 상자를 독가스가 들어있는 통과 연결시킨다. 독가스는 방사능 검출 기계와 연결된 밸브에 의해 아직 상자 속으로 주입되지 않은 상황이다. 하지만 상자 속 알파입자가 감지되면 밸브는 자연히 열리게 되고 고양이는 사망하게 된다. 단, 이 알파입자는 시간 당 50%의 확률로 붕괴되도록 설정된 상황이기에 고양이 죽거나 살 확률 역시 50%다. 실질적으로 한 시간 후 상자를 열었을 때 나타날 결과는 첫째, 독가스에 죽은 고양이와 붕괴된 알파입자, 둘째 살아있는 고양이와 붕괴되지 않은 알파입자 두 가지 뿐이다. 하지만 양자역학 이론적으로만 보면 고양이와 알파입자는 죽지도 살지도 못한 50% 상태로 존재할 수 있다. 즉, 삶과 죽음 모두 한 공간에 공존할 수 있다는 것이다. 문제는 상자를 여는 순간, 결과는 고양이가 죽거나 살거나 한 가지 형태로밖에 고정될 수 없다. 삶과 죽음의 공존을 목격하려면 상자를 열지 않은 상황에서 내부모습을 볼 수 있어야만 한다. 오스트리아 과학 아카데미(Austrian Academy of Sciences) 연구진이 행한 실험은 바로 이 ‘슈뢰딩거의 고양이’를 상자 안에 둔 채로 촬영할 수 있는지 여부를 알아본 것이다. 연구진은 노란색과 빨간색 두 가지 광양자 빛을 이용해 고양이를 촬영하는 시도를 했다. 본래 카메라라는 매개체를 이용해 사물이 찍힌다는 즉, 상태에 관한 정보는 항상 관련 주위를 통해서만 매개될 수 있다는 국소성의 원리를 넘어 전달통로만 형성되면 별다른 매개체를 통하지 않고도 정보를 전달할 수 있다는 ‘양자 얽힘(quantum entanglement)’ 원리를 이용한 것이다. 연구진은 노란색 광양자 빛이 빨간색 광양자 빛에 얽히는 방식으로 일정한 고양이 이미지를 만들어내는데 성공했다. 이는 불투명한 상자 안의 물체를 별도의 과정 없이 그 자체로 투과해 찍어낼 수 있는 가능성을 제시하는 것이기에 의미가 크다. 연구진은 해당 실험결과가 향후 광양자를 이용한 화상 카메라 기술 개발로도 이어질 수 있다고 설명했다. 사진=Nature　 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

지난 2월 오세정 서울대 물리천문학부 교수의 사퇴로 7개월간 공백 상태였던 기초과학연구원(IBS) 2대 원장 후보가 문길주 전 한국과학기술연구원(KIST) 원장, 김두철 고등과학원(KIAS) 교수, 국양 서울대 물리천문학부 교수로 압축됐다.<서울신문 8월 21일자 5면> IBS 관계자는 4일 “원장추천위원회를 열어 원서를 접수한 11명을 평가한 결과 세 사람을 대상으로 면접을 진행해 최종 후보를 결정하기로 했다”고 밝혔다. 환경공학자인 문 원장은 기초과학 분야에 대한 폭넓은 이해와 경영 능력에서 높은 점수를 얻은 것으로 알려졌다. 김 교수는 해외 물리학계와의 인맥에서, 국 교수는 미래기술 육성 능력에서 좋은 평가를 받았다. 특히 국 교수는 공모 단계부터 IBS 2대 원장 내정설이 돌았다. 지난달 초 최양희 미래창조과학부 장관 후임으로 삼성미래기술육성재단 이사장에 선임됐다. IBS 관계자는 “재단 이사장은 비상근이며 언제든지 관둘 수 있어 3배수 포함에 문제가 없다고 판단했다”고 설명했다. IBS 원장은 연봉 3억원에 임기 5년이 보장되는 국내 기초과학 분야 최고의 자리로, 연간 5000억원의 예산을 움직여 ‘과학 대통령’으로 불린다. 미래부는 지난 7월 1차 공모를 진행했지만 적임자가 없다며 재공모를 진행했다. 이번에 3배수에 포함된 후보 중 두 사람은 1차 공모에 원서를 냈던 인물들인 것으로 알려졌다. 박건형 기자 kitsch@seoul.co.kr

10년 전 제주 땅속의 동굴 문명 실체를 파헤친 소설을 읽은 적이 있다. 제주 고대문명의 이야기를 속도감 있게 전개한 이 소설은 물리학과 지질학, 광산학 등 과학 정보를 총동원해 지하의 비밀을 캐낸다. 이집트의 람세스 2세가 건설한 지하도시를 발견하는 데 결정적 역할을 한 ‘그라듀오미터’(자기탐사기)까지 소설 속에 끌어들여 읽는 내내 신선했었다. 윤재웅씨가 쓴 ‘판게아(가상 대륙) 지도’는 10여년간 답사를 하며 첫 탐사소설이란 이정표를 세웠지만 당시엔 주목받지 못했다. 요즘 잇따라 발견되는 도심의 지하 동공(洞空·빈 공간)과 ‘싱크홀’(도로 함몰)이 제주의 지하세계를 들춰낸 윤씨의 소설 내용과 빼닮아 흥미롭다. 소설에서의 제주 지하 곳곳에 숨어 있는 용암 동굴과 상·하수도관, 가스관 등이 거미줄같이 얽혀 있는 지금의 도심 지하세계가 너무나 흡사하다. 땅속을 알길 없으니 어떤 일이 일어나는지, 일어날지 모른다. 불안하기만 한 도심지하의 현실이다. 서울시의 조사단이 지하철 9호선 건설구간인 서울 송파 석촌지구 지하터널공사에 적용한, 지하 굴을 파는 ‘실드TBM공법’의 부실이 동공을 발생시키고 동공이 싱크홀의 직접 원인이라는 결론을 냈다. 굴 위에서 흙과 모래가 무더기로 떨어졌는데도 시공업체가 이를 심각하게 생각지 않고 뒤처리를 미흡하게 했다는 것이다. 소설 속 제주 동굴의 으스스한 비밀스러움과 달리 건설공사 과정에서의 단순 부실에서 비롯됐다니 그나마 한숨을 돌린다. 그동안 싱크홀을 두고 ‘악마의 구멍’ 등으로 불리며 불안해했던 것치곤 싱겁게 마무리되는 듯해 다행스럽다. 그런데 조사 결과는 다소 아쉽다. 그중 궁금한 것이 현장에 적용된, 생소하기만 한 실드공법이었는데 설명이 충분치 못했다. 이 공법은 30년 전 국내에 도입됐지만 공사 현장 적용률은 발파공법 등 전체 공법의 1~2%대에 머물러 활용도가 아주 낮은 편이다. 이마저 대부분 소형인 전력구·통신구 공사에만 적용하고 있는 실정이다. 대형 터널공사에서 30~80%대를 활용 중인 유럽과 일본, 미국과 크게 대비된다. 경험이 일천한 공법이다 보니 서울시도, 전문가도 이 공법의 현주소를 간과한 것 아닌가 한다. 아직도 연구개발(R&D) 사례가 많지 않아 설계와 제작은 외국업체에 맡기는 형편이다. 사고가 실드공법 자체의 문제라기보다 운용 미숙에서 비롯됐다는 지적이 와 닿는 이유가 이 때문이다. 활용도가 낮았던 이유는 여럿 있다. 바위와 자갈, 흙 등 다양한 지질을 가진 우리는 지질이 고른 외국에 비해 공사 과정에서의 어려움이 상대적으로 많다. 공사비도 많이 들어 경제성에서 다소 불리하다. 따라서 석촌동의 경우처럼 연약 지반에 주로 활용하는 편이다. 그럼에도 불구하고 이 공법은 도심의 공사 과정에서 소음과 진동의 피해를 줄이고 고속 시공이 가능하다는 점에서 장점을 가지고 있다. 최근 들어 지하공간 개발 붐과 맞물려 이 공법은 대세로 자리 잡았다. 내년에는 대형 실드공법의 국내 시장 규모가 3000억~5000억원대에 이를 것이란 전망도 나와 있다. 이미 인천공항철도와 지하철 분당선 한강하저터널, 지하철 7~9호선 공사 등에서 이 공법이 채택됐고, 사업이 구체화돼 가는 수도권 광역철도인 GTX에도 적용될 것은 확실하다. 대형 프로젝트가 될 전남~제주 간 해저터널을 넘어, 한·일, 한·중 간의 해저터널도 그 타당성을 짚고 있다. 향후 장비 시장은 물론 시공 시장이 기하급수적으로 커진다는 의미다. 중국의 경우 앞으로 10여년간 2만개(일본의 8배)의 교통터널을 건설하는 계획을 갖고 있다. 우리로선 시급한 과제이지만 내년쯤에야 일본 기술을 원용한 국산화가 가능할 것이라고 한다. 그마저 작은 기계를 생산하는 정도다. 국토교통부는 최근의 도심 싱크홀 발생 사태와 관련해 오는 11월에 종합대책을 내놓기로 했다. 지하통합지도를 만드는 것도 중요하지만 실드공법의 시장 확대는 물론 활용 노하우를 축적해야 사고 재발을 막는다. 도심의 지하 정책은 10년간 제주의 땅속을 파헤친 작가의 탐사정신만큼 철저하게 준비돼야 한다. hong@seoul.co.kr

지구로부터 약 70억광년 거리에 있는 은하끼리의 충돌 모습을 허블 우주망원경과 알마 망원경 등의 관측 정보를 합성해 만든 역대 ‘최고의 광경’(베스트뷰)이라는 사진이 공개됐다. 이는 앞에 있는 은하에 의한 중력렌즈 효과 덕분에 멀리서 충돌하는 은하를 상세하게 관찰할 수 있는 것이라고 천문학자들은 말한다. 처녀자리 방향에 떠 있는 천체 H-ATLAS J142935.3-002836(이하 H1429-0028)은 지금으로부터 약 70억 년 전 우주에서 일어난 은하 충돌의 현장이다. ‘H-ATLAS’(허셜-아틀라스)라는 조사로 발견된 뒤, 허블 우주망원경(HST)과 알마 전파망원경(ALMA)은 물론 켁II, 초대형간섭전파망원경군(VLA)과 같은 천체망원경으로 자세한 관측이 이뤄진 각각의 정보를 중첩함으로써 멀리 있는 충돌 은하의 것으로는 전에 없는 최고의 이미지가 만들어졌다. H1429-0028과 지구 사이에는 다른 은하계가 존재한다. 이 은하의 거대한 질량에 의해 중력이 렌즈와 같은 역할을 하는 중력렌즈 효과 덕분에 멀리 있는 H1429-0028을 자세히 조사할 수 있었던 것이다. 허블과 켁II 망원경은 렌즈가 된 앞의 은하 주위를 둘러싼 ‘빛의 고리’의 존재를 밝혀냈다(1번째 이미지). 또한 이 은하의 원반을 바로 측면에서 보는 위치 관계에 있는 것도 잡혔다. 또한 H1429-0028가 1개가 아닌 2개의 은하인 것도 HST와 켁 II의 관측을 통해 확인됐다. 알마 망원경은 은하에서 별 형성의 메커니즘과 물질의 움직임을 조사하는 수단이 되는 일산화탄소를 추적할 수 있다. 그 관측에서 H1429-0028는 은하 충돌이 한창으로, 1년에 수백 개 이상의 별을 낳고 있는 것으로 나타났다. 까마귀자리에 있는 유명한 충돌 은하인 안테나 은하에는 1년에 태양 수십 개분의 별이 탄생하고 있지만, 이번에 공개된 충돌 은하에는 그보다 훨씬 큰 태양 질량의 400배에 달하는 별들이 형성되고 있다. 또한 충돌 중의 한 은하가 회전하고 있는 징후도 볼 수 있어 이 은하는 충돌 전에 원반 은하였던 것으로 추정된다. 한편 이번 관측결과는 ‘천문학 & 천체 물리학 저널’(the journal Astronomy & Astrophysics) 최신호에 게재됐다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

지구로부터 약 70억광년 거리에 있는 은하끼리의 충돌 모습을 허블 우주망원경과 알마 망원경 등의 관측 정보를 합성해 만든 역대 ‘최고의 광경’(베스트뷰)이라는 사진이 공개됐다. 이는 앞에 있는 은하에 의한 중력렌즈 효과 덕분에 멀리서 충돌하는 은하를 상세하게 관찰할 수 있는 것이라고 천문학자들은 말한다. 처녀자리 방향에 떠 있는 천체 H-ATLAS J142935.3-002836(이하 H1429-0028)은 지금으로부터 약 70억 년 전 우주에서 일어난 은하 충돌의 현장이다. ‘H-ATLAS’(허셜-아틀라스)라는 조사로 발견된 뒤, 허블 우주망원경(HST)과 알마 전파망원경(ALMA)은 물론 켁II, 초대형간섭전파망원경군(VLA)과 같은 천체망원경으로 자세한 관측이 이뤄진 각각의 정보를 중첩함으로써 멀리 있는 충돌 은하의 것으로는 전에 없는 최고의 이미지가 만들어졌다. H1429-0028과 지구 사이에는 다른 은하계가 존재한다. 이 은하의 거대한 질량에 의해 중력이 렌즈와 같은 역할을 하는 중력렌즈 효과 덕분에 멀리 있는 H1429-0028을 자세히 조사할 수 있었던 것이다. 허블과 켁II 망원경은 렌즈가 된 앞의 은하 주위를 둘러싼 ‘빛의 고리’의 존재를 밝혀냈다(1번째 이미지). 또한 이 은하의 원반을 바로 측면에서 보는 위치 관계에 있는 것도 잡혔다. 또한 H1429-0028가 1개가 아닌 2개의 은하인 것도 HST와 켁 II의 관측을 통해 확인됐다. 알마 망원경은 은하에서 별 형성의 메커니즘과 물질의 움직임을 조사하는 수단이 되는 일산화탄소를 추적할 수 있다. 그 관측에서 H1429-0028는 은하 충돌이 한창으로, 1년에 수백 개 이상의 별을 낳고 있는 것으로 나타났다. 까마귀자리에 있는 유명한 충돌 은하인 안테나 은하에는 1년에 태양 수십 개분의 별이 탄생하고 있지만, 이번에 공개된 충돌 은하에는 그보다 훨씬 큰 태양 질량의 400배에 달하는 별들이 형성되고 있다. 또한 충돌 중의 한 은하가 회전하고 있는 징후도 볼 수 있어 이 은하는 충돌 전에 원반 은하였던 것으로 추정된다. 한편 이번 관측결과는 ‘천문학 & 천체 물리학 저널’(the journal Astronomy & Astrophysics) 최신호에 게재됐다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

한번 죽은 별인 백색왜성이 재점화해 초신성 폭발을 일으키는 특이한 현상이 사상 최초로 증명됐다. 최근 독일과 러시아 공동 천문학 연구팀은 “초신성 폭발 시 생성된 방사성 물질에서 분출한 감마선 광선을 사상 처음으로 관측하는데 성공했다”고 밝혔다. 백색왜성(white dwarf)은 우리의 태양같은 항성이 진화 끝에 나타나는 종착지다. 곧 별이 죽으면 백색왜성이 되는 것인데 특이하게도 다시한번 빛을 발하며 ‘부활’하는 현상을 일으킨다. 학계에서는 이를 ‘Ia형 초신성’이라 부르는데 백색왜성이 주위 별의 도움을 받아 핵융합을 일으켜 다시 빛을 발하는 것으로 추측해 왔다. 독일과 러시아 공동 연구팀의 성과는 바로 이 과정에서 분출하는 방사성 물질을 실제 탐지하는데 성공한 것이다.　 이번에 연구대상이 된 초신성은 SN2014J로 지구에서 큰곰자리 방향으로 1,150만 광년 떨어진 곳에 위치해 있다. 지난 1월 처음 발견된 SN2014J는 다른 별에서 날아온 물질이 백색왜성에 쌓이다가 일정한 질량이 돼 폭발했다. 논문의 선임저자 막스플랑크 천체물리학 연구소 유진 츄르초프 박사는 “지금까지 Ia형 초신성 폭발은 너무 먼 곳에서 폭발해 감마선을 탐지할 수 없었다” 면서 “이에반해 SN 2014J는 지난 40년 동안 지구와 가장 가까운 곳에서 일어난 초신성 폭발”이라고 밝혔다. 이어 “이번 논문은 기존 이론에 대한 명백한 증거가 될 것”이라고 덧붙였다. 이번 연구결과는 유명 과학저널 네이처(Nature) 28일자에 게재됐다.　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

차없이 떠나는 주말여행 코스북(김남경 외 지음, 길벗 펴냄) 운전대를 놓아야 열리는 세계가 있다. 자가용은 범접할 수 없는 여행의 정수를 그 세계에선 맛볼 수 있다. 최선의 조합을 구하면 효율적이고 감성적인 여행을 할 수 있다. 책은 그 정보를 알려준다. 584쪽, 1만 8500원. 프랑스 엄마 수업(안느 바커스 지음, 최연순 옮김, 북로그컴퍼니 펴냄) 소리 지르지 않고, 때리지 않고 말 잘 듣게 하는 100가지 방법을 담았다. 아이를 키우다 보면 내 아이지만 정말 외면하고 싶은 순간이 자주 생긴다. 두 아이를 기르는 심리학 박사이자 심리상담가인 저자는 무조건적인 사랑에 앞서 제대로 된 규칙을 가르치라고 권한다. 316쪽. 1만 4000원. 유리감옥(니콜라스 카 지음, 이진원 옮김, 한국경제신문 펴냄) 자동화 테크놀로지의 시대, 우리의 삶은 과연 풍요로워졌을까. 세계적 디지털 사상가인 저자는 기술 맹신에 빠진 인류에게 날카로운 경고를 던진다. 기술이 준 편리함이 우리를 가두는 감옥이 될 수 있다는 것이다. 소프트웨어가 운전하는 자동차, 모니터와 대화하는 의사 등 미래사회의 이면을 전한다. 368쪽. 1만 6000원. 돈의 물리학(제임스 오언 웨더롤 지음, 이충호 옮김, 비즈니스맵 펴냄) 저자는 하버드대 물리학과를 수석으로 졸업하고 7년 만에 수학·물리학·철학 박사 학위를 취득했다. 그는 펀드매니저로 10년간 무려 2478.6%라는 수익률을 올린 제임스 사이먼스의 궤적에 주목하면서 돈이 움직이는 방향과 속도를 예측하고 새로운 차원의 지식 융합 경제학을 주창한다. 408쪽. 1만 8000원. 힘들 때 꺼내 보는 아버지의 편지(마크 웨버 지음, 이주혜 옮김, 김영사 펴냄) 로빈 월리엄스가 생전 마지막으로 추천사를 남긴 책. 저자는 미 육군 중령으로 승승장구하다 급작스럽게 말기 장암으로 시한부 판정을 받는다. 이에 세상에 남겨질 아이들을 위해 마지막 편지를 써내려갔다. 자신이 지금껏 경험했던 고난과 도전, 지혜와 깨달음 등을 담담하게 그려냈다. 328쪽. 1만 4800원.

영국의 우주물리학자 스티븐 호킹(72) 박사가 28일(현지시간) 루게릭병 환자 돕기 기부 캠페인인 ‘아이스버킷 챌린지’에 동참하겠다고 밝혔다. 21세 때 루게릭병 진단을 받은 호킹 박사는 50년째 투병 생활을 이어 가고 있다. 호킹 박사는 자신을 대신해 세 자녀인 루시와 로버트, 팀이 얼음물을 뒤집어쓸 것이라고 말했다. 그는 지난해 폐렴을 앓은 사실을 언급하면서 “내가 직접 얼음물 세례를 받는 것은 현명하지 않은 일”이라고 설명했다고 미 시사주간지 타임이 보도했다. 그는 이어 ‘아이스버킷 챌린지’를 주관하고 있는 운동뉴론병협회(MNDA)가 루게릭병뿐만 아니라 다른 희귀질환 연구도 지원할 수 있도록 기부해 줄 것을 호소했다. 그는 다음 주자로 케임브리지 대학 총장인 로드 세인즈베리와 부총장 레스벡 보리시비치, 과학박물관 관장 이안 블라치포드를 지목했다. 호킹 박사는 루게릭병으로 온몸이 마비됐지만, 볼 근육을 움직여 텍스트를 입력하고 다시 음성으로 변환하는 특수장비를 의사소통에 활용하고 있다. 백민경 기자 white@seoul.co.kr

지구로부터 약 70억광년 거리에 있는 은하끼리의 충돌 모습을 허블 우주망원경과 알마 망원경 등의 관측 정보를 합성해 만든 역대 ‘최고의 광경’(베스트뷰)이라는 사진이 공개됐다. 이는 앞에 있는 은하에 의한 중력렌즈 효과 덕분에 멀리서 충돌하는 은하를 상세하게 관찰할 수 있는 것이라고 천문학자들은 말한다. 처녀자리 방향에 떠 있는 천체 H-ATLAS J142935.3-002836(이하 H1429-0028)은 지금으로부터 약 70억 년 전 우주에서 일어난 은하 충돌의 현장이다. ‘H-ATLAS’(허셜-아틀라스)라는 조사로 발견된 뒤, 허블 우주망원경(HST)과 알마 전파망원경(ALMA)은 물론 켁II, 초대형간섭전파망원경군(VLA)과 같은 천체망원경으로 자세한 관측이 이뤄진 각각의 정보를 중첩함으로써 멀리 있는 충돌 은하의 것으로는 전에 없는 최고의 이미지가 만들어졌다. H1429-0028과 지구 사이에는 다른 은하계가 존재한다. 이 은하의 거대한 질량에 의해 중력이 렌즈와 같은 역할을 하는 중력렌즈 효과 덕분에 멀리 있는 H1429-0028을 자세히 조사할 수 있었던 것이다. 허블과 켁II 망원경은 렌즈가 된 앞의 은하 주위를 둘러싼 ‘빛의 고리’의 존재를 밝혀냈다(1번째 이미지). 또한 이 은하의 원반을 바로 측면에서 보는 위치 관계에 있는 것도 잡혔다. 또한 H1429-0028가 1개가 아닌 2개의 은하인 것도 HST와 켁 II의 관측을 통해 확인됐다. 알마 망원경은 은하에서 별 형성의 메커니즘과 물질의 움직임을 조사하는 수단이 되는 일산화탄소를 추적할 수 있다. 그 관측에서 H1429-0028는 은하 충돌이 한창으로, 1년에 수백 개 이상의 별을 낳고 있는 것으로 나타났다. 까마귀자리에 있는 유명한 충돌 은하인 안테나 은하에는 1년에 태양 수십 개분의 별이 탄생하고 있지만, 이번에 공개된 충돌 은하에는 그보다 훨씬 큰 태양 질량의 400배에 달하는 별들이 형성되고 있다. 또한 충돌 중의 한 은하가 회전하고 있는 징후도 볼 수 있어 이 은하는 충돌 전에 원반 은하였던 것으로 추정된다. 한편 이번 관측결과는 ‘천문학 & 천체 물리학 저널’(the journal Astronomy & Astrophysics) 최신호에 게재됐다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

한번 죽은 별인 백색왜성이 재점화해 초신성 폭발을 일으키는 특이한 현상이 사상 최초로 증명됐다. 최근 독일과 러시아 공동 천문학 연구팀은 “초신성 폭발 시 생성된 방사성 물질에서 분출한 감마선 광선을 사상 처음으로 관측하는데 성공했다”고 밝혔다. 백색왜성(white dwarf)은 우리의 태양같은 항성이 진화 끝에 나타나는 종착지다. 곧 별이 죽으면 백색왜성이 되는 것인데 특이하게도 다시한번 빛을 발하며 ‘부활’하는 현상을 일으킨다. 학계에서는 이를 ‘Ia형 초신성’이라 부르는데 백색왜성이 주위 별의 도움을 받아 핵융합을 일으켜 다시 빛을 발하는 것으로 추측해 왔다. 독일과 러시아 공동 연구팀의 성과는 바로 이 과정에서 분출하는 방사성 물질을 실제 탐지하는데 성공한 것이다.　이번에 연구대상이 된 초신성은 SN2014J로 지구에서 큰곰자리 방향으로 1,150만 광년 떨어진 곳에 위치해 있다. 지난 1월 처음 발견된 SN2014J는 다른 별에서 날아온 물질이 백색왜성에 쌓이다가 일정한 질량이 돼 폭발했다. 논문의 선임저자 막스플랑크 천체물리학 연구소 유진 츄르초프 박사는 “지금까지 Ia형 초신성 폭발은 너무 먼 곳에서 폭발해 감마선을 탐지할 수 없었다” 면서 “이에반해 SN 2014J는 지난 40년 동안 지구와 가장 가까운 곳에서 일어난 초신성 폭발”이라고 밝혔다. 이어 “이번 논문은 기존 이론에 대한 명백한 증거가 될 것”이라고 덧붙였다. 이번 연구결과는 유명 과학저널 네이처(Nature) 28일자에 게재됐다.　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

겉에서는 전혀 내부를 볼 수 없는 불투명한 상자 속 물건을 꺼내지 않고 촬영해낼 수 있을까? 먼저 이것이 가능하려면 두 개의 물체가 공간적으로 아무리 떨어져 있어도 연결고리가 존재한다는 ‘양자 얽힘(quantum entanglement)’ 이론과 물체를 투과하는 광양자 빛만으로 사진을 찍어낼 수 있음을 증명해야만 한다. 그런데 최근 이것이 가능할 수도 있다는 실험결과가 나왔다. 세계적 과학 전문 주간지 네이처(Nature)는 오스트리아 과학 아카데미(Austrian Academy of Sciences) 연구진이 카메라 렌즈와는 상관없이 광양자 빛만으로 고양이 이미지를 촬영해내는데 성공했다고 27일(현지시간) 보도했다. 먼저 해당실험을 정확히 이해하기 위해서는 양자역학의 기본 원리와 ‘슈뢰딩거의 고양이’ 이론을 알아야한다. 이를 간략히 소개하자면 다음과 같다. 먼저 양자역학(quantum mechanics)은 원자, 분자, 소립자와 같은 미시적 대상에 대한 역학으로 거시적 현상에 집중하는 고전역학과는 많은 부분이 차이가 난다. 특히 다른 부분은 고전역학이 미래를 예측할 수 있다는 결정론적(deterministic) 입장을 취하는 반면, 양자역학은 현재는 정확히 알아도 미래 일을 예측하는 것은 불가능하다는 확률론적(probabilistic) 입장을 가지고 있다. 즉, 양자역학은 인과율 법칙보다는 우연성에 더 많은 무게를 두고 있는 것이다. 양자역학의 토대는 지난 1905년, 아인슈타인이 뉴턴으로 대표되는 고전역학의 한계를 지적한 상대성역학(relative mechanics)에서부터 시작된다. 양자역학의 핵심은 미시적 세계에서 발생하는 사건은 사건이 직접 목격되기 전까지는 확률적으로만 계산되며 서로 다른 상태가 지속적으로 공존한다. 이것이 앞서 설명한 ‘양자 얽힘(quantum entanglement)’ 이론과 연결된다. 이에 대해 오스트리아 물리학자 에르빈 슈뢰딩거는 양자역학이 불완전하다는 점을 지속적으로 의심해왔고 1935년 이를 증명할 한 가지 가상실험을 고안하게 된다. 먼저 고양이 한 마리와 알파입자(헬륨 원자핵)를 외부와 차단된 불투명 상자 속에 집어놓고, 다시 해당 상자를 독가스가 들어있는 통과 연결시킨다. 독가스는 방사능 검출 기계와 연결된 밸브에 의해 아직 상자 속으로 주입되지 않은 상황이다. 하지만 상자 속 알파입자가 감지되면 밸브는 자연히 열리게 되고 고양이는 사망하게 된다. 단, 이 알파입자는 시간 당 50%의 확률로 붕괴되도록 설정된 상황이기에 고양이 죽거나 살 확률 역시 50%다. 실질적으로 한 시간 후 상자를 열었을 때 나타날 결과는 첫째, 독가스에 죽은 고양이와 붕괴된 알파입자, 둘째 살아있는 고양이와 붕괴되지 않은 알파입자 두 가지 뿐이다. 하지만 양자역학 이론적으로만 보면 고양이와 알파입자는 죽지도 살지도 못한 50% 상태로 존재할 수 있다. 즉, 삶과 죽음 모두 한 공간에 공존할 수 있다는 것이다. 문제는 상자를 여는 순간, 결과는 고양이가 죽거나 살거나 한 가지 형태로밖에 고정될 수 없다. 삶과 죽음의 공존을 목격하려면 상자를 열지 않은 상황에서 내부모습을 볼 수 있어야만 한다. 오스트리아 과학 아카데미(Austrian Academy of Sciences) 연구진이 행한 실험은 바로 이 ‘슈뢰딩거의 고양이’를 상자 안에 둔 채로 촬영할 수 있는지 여부를 알아본 것이다. 연구진은 노란색과 빨간색 두 가지 광양자 빛을 이용해 고양이를 촬영하는 시도를 했다. 본래 카메라라는 매개체를 이용해 사물이 찍힌다는 즉, 상태에 관한 정보는 항상 관련 주위를 통해서만 매개될 수 있다는 국소성의 원리를 넘어 전달통로만 형성되면 별다른 매개체를 통하지 않고도 정보를 전달할 수 있다는 ‘양자 얽힘(quantum entanglement)’ 원리를 이용한 것이다. 연구진은 노란색 광양자 빛이 빨간색 광양자 빛에 얽히는 방식으로 일정한 고양이 이미지를 만들어내는데 성공했다. 이는 불투명한 상자 안의 물체를 별도의 과정 없이 그 자체로 투과해 찍어낼 수 있는 가능성을 제시하는 것이기에 의미가 크다. 연구진은 해당 실험결과가 향후 광양자를 이용한 화상 카메라 기술 개발로도 이어질 수 있다고 설명했다. 사진=Nature　 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr