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

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

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

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

먼 미래에는 이같이 생긴 항성 간 우주선이 제작돼 우주를 탐사하고 있을지 모르겠다. 최근 미 항공우주국 나사(NASA)의 해롤드 화이트 박사가 마치 SF영화 ‘스타트렉’에 등장하는 엔터프라이즈호와 비슷하게 생긴 우주선을 공개해 관심을 끌고있다. 실제 이름도’ IXS 엔터프라이즈’(IXS Enterprise)로 명명된 이 우주선은 실제가 아닌 디자인상으로만 존재한다. 그 이유는 이 우주선이 소위 ‘워프 항법’으로 빛보다 더 빨리 날 수 있는 그야말로 꿈의 기체이기 때문이다. 영화로 널리 알려진 워프 항법은 공간을 일그러뜨려 4차원으로 두점 사이의 거리를 단축시켜 빛보다 빨리 목적지에 도착하는 방법을 말한다. 물리학적 이론으로만 존재하는 가상의 방법이지만 멀고 먼 미래에 실현될 수 있을지는 두고 볼 일이다. 나사 측이 이같은 우주선 개발에도 공을 들이는 이유는 우주 탐사에 빛보다 빠른 속도의 우주선이 필수적이기 때문이다. 지난 1977년 발사된 보이저 1호를 보면 이제 막 태양계를 벗어난 수준으로 이 정도 속도로는 인간을 태우고 우주를 탐사하는 것은 불가능하다. 해롤드 박사와 함께 우주선을 디자인한 3D 아티스트 마크 라데마크는 “여러 콘셉트의 우주선을 디자인한 결과 외양이 영화 속 엔터프라이즈호와 유사하게 나왔다” 면서 “우주선 중간에 거대한 두개의 링이 있는데 이 기기가 바로 워프를 생성하는 장치”라고 설명했다. 한편 나사 측은 지난 2012년 1월 부터 미 국방부 국방고등연구계획국(DARPA)과 함께 ‘100년 스타십’(Starship) 프로젝트를 추진 중이다. 이 프로젝트는 100년 후 항성 간 유인 우주선 운항 계획을 실현한다는 목표로 시작된 것으로 기술 개발, 자금, 조직 구성 계획 등이 모두 담겨있다. 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

먼 미래에는 이같이 생긴 항성 간 우주선이 제작돼 우주를 탐사하고 있을지 모르겠다. 최근 미 항공우주국 나사(NASA)의 해롤드 화이트 박사가 마치 SF영화 ‘스타트렉’에 등장하는 엔터프라이즈호와 비슷하게 생긴 우주선을 공개해 관심을 끌고있다. 실제 이름도’ IXS 엔터프라이즈’(IXS Enterprise)로 명명된 이 우주선은 실제가 아닌 디자인상으로만 존재한다. 그 이유는 이 우주선이 소위 ‘워프 항법’으로 빛보다 더 빨리 날 수 있는 그야말로 꿈의 기체이기 때문이다. 영화로 널리 알려진 워프 항법은 공간을 일그러뜨려 4차원으로 두점 사이의 거리를 단축시켜 빛보다 빨리 목적지에 도착하는 방법을 말한다. 물리학적 이론으로만 존재하는 가상의 방법이지만 멀고 먼 미래에 실현될 수 있을지는 두고 볼 일이다. 나사 측이 이같은 우주선 개발에도 공을 들이는 이유는 우주 탐사에 빛보다 빠른 속도의 우주선이 필수적이기 때문이다. 지난 1977년 발사된 보이저 1호를 보면 이제 막 태양계를 벗어난 수준으로 이 정도 속도로는 인간을 태우고 우주를 탐사하는 것은 불가능하다. 해롤드 박사와 함께 우주선을 디자인한 3D 아티스트 마크 라데마크는 “여러 콘셉트의 우주선을 디자인한 결과 외양이 영화 속 엔터프라이즈호와 유사하게 나왔다” 면서 “우주선 중간에 거대한 두개의 링이 있는데 이 기기가 바로 워프를 생성하는 장치”라고 설명했다. 　 한편 나사 측은 지난 2012년 1월 부터 미 국방부 국방고등연구계획국(DARPA)과 함께 ‘100년 스타십’(Starship) 프로젝트를 추진 중이다. 이 프로젝트는 100년 후 항성 간 유인 우주선 운항 계획을 실현한다는 목표로 시작된 것으로 기술 개발, 자금, 조직 구성 계획 등이 모두 담겨있다. 　 박종익 기자 pji@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

이론상으로만 존재하고 실체는 확인되지 않았던 미스터리별의 정체가 40년 만에 규명될 것으로 보여 관심이 집중되고 있다. 미국 우주과학전문매체 스페이스닷컴은 미국 콜로라도 대학 보더 캠퍼스·영국 캠브리지 대학·로웰 천문대·카네기 천문대 공동 연구진이 이론 속에만 존재해왔던 하이브리드 항성의 실체를 포착하는데 성공했다고 6일(현지시간) 보도했다. 연구진에 따르면, ‘HV2112’라고 불리는 이 항성은 지구로부터 20만 광년 떨어진 왜소은하-소 마젤란 성운에 위치해있으며 칠레 천문대의 6.5m급 광학 망원경인 ‘마젤란 클레이 망원경’에 포착됐다. 이 항성의 겉모습은 오리온자리에 위치한 태양질량 20배 크기 적색 거성인 베텔기우스와 유사하지만 세부적으로 살펴보면 적색항성, 중성자 별로 나뉘는 2개의 천체가 함께 공존하고 있는 기이한 모습을 하고 있다. 쉽게 말해 태양 속에 또 하나의 태양이 있는 형태인데 우주에서도 극히 드문 형태다. 본래 이 항성은 지난 1975년, 영국 캠브리지 대학 천문학자 안나 지트코프와 물리학자 킵 쏜에 의해 이미 이론화된 바 있다. 이들은 당시 우주에 존재하는 거대 질량의 두 항성이 공존하다 질량이 더 큰 항성이 초신성 폭발(슈퍼노바)로 최후를 맞이한 뒤, 남은 중성자별을 흡수한 형태가 존재할 것이라 예측하고 이를 ‘쏜-지트코프 천체’라 이름 붙였다. 그 뒤, 40년 간 이론 속에만 존재했던 미스터리 천체는 최근 지구로부터 20만 광년 떨어진 곳에 실제로 살아 숨쉬고 있던 것이다. 해당 항성은 이중 천체인 만큼 타 항성과 차원이 다른 강렬한 스펙트럼 광선을 우주로 전파하는데 ‘HV2112’는 거대한 양의 루비듐, 리튬 광선을 내뿜는 것으로 드러나 최초로 실체가 규명된 제1호 쏜-지트코프 천체로 확인됐다. 이를 처음 이론화한 뒤, 40년 후 관측에 성공한 영국 캠브리지 대학 천문학과 안나 지트코프 박사는 “과거 우리의 이론적 예측이 사실로 규명된 것에 대해 매우 기쁘게 생각한다”며 “해당 항성에 대한 정확한 모델링 구축을 위한 추가 연구를 진행할 것”이라 전했다. 한편 이 연구결과는 국제 학술지인 ‘영국왕립천문학회월간보고’(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)에 게재될 예정이다. 사진=Penn State University/Phil Massey, Lowell Observatory 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

초신성은 흔히 질량이 큰 별이 삶을 마감할 때 엄청난 폭발로 자신의 흔적을 남기는 것이지만, 모든 초신성이 이런 방식으로 발생하진 않는다. ‘la형’으로 불리는 초신성은 작고 밀도가 높지만 이미 죽은 별인 백색왜성의 폭발과 관련이 있다고 한다. 이런 보기 드문 la형 초신성 폭발의 잔해를 천문학자들이 최근 미국항공우주국(NASA) 스피처 우주망원경으로 관측했다고 ‘천체물리학 저널’ 최신호에 발표했다. 이번 결과는 연구진이 어떻게 이런 강력한 초신성 폭발이 다양하게 일어날 수 있는지 종합하는 데 도움이 됐다. 연구를 이끈 NASA 고다드 우주비행센터의 브라이언 윌리엄스 박사는 “마치 탐정이 된 듯했다”면서 “우린 그런 볼 수 없는 영역에서 어떤 일이 일어났는지 이해하기 위해 단서를 찾아냈다”고 말했다. la형 초신성은 일관된 방식으로 폭발하는 경향이 있다고 한다. 따라서 이는 수십년간 우리 우주의 크기와 팽창을 이해하는 데 도움이 되고 있다. 또한 예외적으로 지난 10년간 2개의 백색왜성이 공전하며 충돌할 때도 폭발이 발생한다는 여러 증거도 나오고 있다. 1604년 천문학자 요하네스 케플러가 발견해 그의 이름을 따서 명명된 ‘케플러의 초신성’은 하나의 백색왜성과 나머지 동반성으로 늙은 별인 적색거성에 의해 발생한 것으로 여겨졌다. 이제 그 적색거성에 의해 방출된 가스와 먼지 웅덩이가 이번에 관측된 잔해와 비슷한 것으로 나타났다. 스피처가 새롭게 관측한 초신성 잔해는 지구로부터 약 16만광년 떨어진 우리 은하 근처에 있는 작은 은하인 대마젤란운 속에 있다. ‘N103B’로 명명된 이 초신성 잔해는 약 1000년 전 발생했다. 월리엄스 박사는 “이 잔해가 케플러의 초신성 잔해보다 더 오래됐다”고 설명했다. 또한 N103B는 늙은 동반성인 적색거생에서 방출된 가스와 먼지 구름 속에 있으며 이 영역은 엄청나게 밀집돼 있다고 한다. 케플러의 초신성 잔해와 달리 N103B가 생성한 폭발에 대한 역사적 기록은 발견되지 않았다. 케플러의 초신성 폭발과 N103B의 폭발 둘 다 백색왜성을 공전하는 동반성인 적색거성이 있었던 것으로 여겨지고 있다. 이런 적색거성이 벗겨지면서 방출된 물질 중 일부가 백색왜성으로 흡수됐다. 이는 백색왜성의 질량을 키워서 불안정하게 만들었고 폭발을 일으키는 원인이 됐다고 한다. 이런 시나리오는 매우 드물게 일어날 수 있다고 연구진은 말한다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

이론상으로만 존재하고 실체는 확인되지 않았던 미스터리별의 정체가 40년 만에 규명될 것으로 보여 관심이 집중되고 있다. 미국 우주과학전문매체 스페이스닷컴은 미국 콜로라도 대학 보더 캠퍼스·영국 캠브리지 대학·로웰 천문대·카네기 천문대 공동 연구진이 이론 속에만 존재해왔던 하이브리드 항성의 실체를 포착하는데 성공했다고 6일(현지시간) 보도했다. 연구진에 따르면, ‘HV2112’라고 불리는 이 항성은 지구로부터 20만 광년 떨어진 왜소은하-소 마젤란 성운에 위치해있으며 칠레 천문대의 6.5m급 광학 망원경인 ‘마젤란 클레이 망원경’에 포착됐다. 이 항성의 겉모습은 오리온자리에 위치한 태양질량 20배 크기 적색 거성인 베텔기우스와 유사하지만 세부적으로 살펴보면 적색항성, 중성자 별로 나뉘는 2개의 천체가 함께 공존하고 있는 기이한 모습을 하고 있다. 쉽게 말해 태양 속에 또 하나의 태양이 있는 형태인데 우주에서도 극히 드문 형태다. 본래 이 항성은 지난 1975년, 영국 캠브리지 대학 천문학자 안나 지트코프와 물리학자 킵 쏜에 의해 이미 이론화된 바 있다. 이들은 당시 우주에 존재하는 거대 질량의 두 항성이 공존하다 질량이 더 큰 항성이 초신성 폭발(슈퍼노바)로 최후를 맞이한 뒤, 남은 중성자별을 흡수한 형태가 존재할 것이라 예측하고 이를 ‘쏜-지트코프 천체’라 이름 붙였다. 그 뒤, 40년 간 이론 속에만 존재했던 미스터리 천체는 최근 지구로부터 20만 광년 떨어진 곳에 실제로 살아 숨쉬고 있던 것이다. 해당 항성은 이중 천체인 만큼 타 항성과 차원이 다른 강렬한 스펙트럼 광선을 우주로 전파하는데 ‘HV2112’는 거대한 양의 루비듐, 리튬 광선을 내뿜는 것으로 드러나 최초로 실체가 규명된 제1호 쏜-지트코프 천체로 확인됐다. 이를 처음 이론화한 뒤, 40년 후 관측에 성공한 영국 캠브리지 대학 천문학과 안나 지트코프 박사는 “과거 우리의 이론적 예측이 사실로 규명된 것에 대해 매우 기쁘게 생각한다”며 “해당 항성에 대한 정확한 모델링 구축을 위한 추가 연구를 진행할 것”이라 전했다. 한편 이 연구결과는 국제 학술지인 ‘영국왕립천문학회월간보고’(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)에 게재될 예정이다. 사진=Penn State University/Phil Massey, Lowell Observatory 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

우연히 방사능에 오염된 거미에게 물린 고교생 피터파커는 손끝에 자라난 미세섬모를 이용해 아무리 고층빌딩일지라도 막힘없이 기어오를 수 있는 특수능력을 가지게 된다. 지난 달 23일 개봉돼 큰 인기를 끌었던 영화 ‘어메이징 스파이더맨2’를 비롯해 오랜 시간 각종 애니메이션, 영화의 캐릭터로 사랑받아온 스파이더맨의 특수능력은 언제보다도 경이롭지만 이것이 실제 현실에서도 구현가능하다면 어떨까? 미국 IT제품전문 매체 기즈모도(Gizmodo.com)는 미 국방부 산하 기술연구기관 방위고등연구계획국(Defence Advanced Research Projects Agency, DARPA)과 매사추세츠 캠브리지 드레이퍼 연구소가 개발중인 특수 장갑의 상세한 모습을 6일(현지시간) 공개했다. DARPA의 Z-맨 프로그램 일환으로 드레이퍼 연구소가 제작 중인 이 장갑의 특징은 착용한 사람이 어느 곳에 매달리든 하중을 버텨낼 수 있다는 것이다. 그 곳이 수직 절벽이든, 고층 빌딩이든 미끄러질 염려 없이 기어오를 수 있게 만들어주는데 마치 영화 속 스파이더맨이 현실로 나온 것 같은 착각을 불러일으킨다. 그렇다면 이 장갑의 모티브는 스파이더맨처럼 거미에서 따온 것일까? 사실 이 장갑의 원천은 거미가 아닌 ‘게코 도마뱀’의 특수한 이동능력에서 유래한 것이다. 게코 도마뱀은 일반 땅은 물론 벽, 천장, 절벽 등 아찔한 경사도 막힘없이 오를 수 있는데 이는 발바닥에 나있는 미세한 섬모 때문이다. 이 섬모의 개수는 수억 개가 넘는데 이 접착력이 하나로 모아져 도마뱀 몸무게의 수배가 넘는 하중을 견딜 수 있게 도와주는 것이다. 이 특수 장갑의 원리도 비슷하다. 게코 도마뱀의 정밀한 발바닥 해부도를 기본으로 제작된 200나노미터크기의 미세 탄소 중합체 섬모로 이뤄진 일명 ‘겍스킨(Geckskin)’이 씌워진 이 등반 장갑은 최근 약 98㎏의 무게를 지닌 물체가 7m높이의 수직 유리벽을 견뎌내는 반복실험에서 놀라운 성과를 보였다. 겍스킨은 유리와 같은 미끄러운 표면을 거침없이 오르는 게코 도마뱀의 특수 능력을 구현해내는 가역 접착제로 연구진은 도마뱀의 생물학적, 물리학적 특성을 인간에게 적용하기 위한 오랜 연구 시간을 거쳤다. 특히 이들은 도마뱀 발바닥의 강모를 모방하는 여러 길이 접착 패드를 디자인한 끝에 해당 제품을 개발할 수 있었다. ‘게코 글러브’라는 이름으로 불리는 이 특수 등반 장갑은 전투용으로 안성맞춤이다. 역사적으로 인간의 전투는 항상 높은 고지를 선점하는 쪽이 승기를 잡아왔는데 이를 위해서는 줄, 사다리 등의 별도 도구가 필요했다. 하지만 이 장갑만 있으면 많은 것이 필요 없다. 특히 마천루로 가득한 현대 도시 환경에서 진행되는 전투는 그 어느 때보다 ‘게코 글로브’와 같은 특수 장갑을 필요로 한다. 급박한 긴급 상황에 신속히 대응할 수 있는 안전성과 유연성이 겸비된 제품개발이 Z-맨 프로그램의 핵심인 것이다. 현재 추가 연구를 진행 중인 Z-맨 프로그램 매니저 매트 굿맨 박사는 “생물학적 영감을 기초로 해서 일반 건축 재료로 구성된 수직 벽을 완벽히 정복할 수 있는 보조기구를 개발하는 것이 이 프로그램의 운영 목적”이라고 설명했다. ☞☞동영상 보러가기 동영상·사진=유튜브/DARPA 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

축구를 사랑하는 세계인들이 손꼽아 기다리고 있는 ‘2014 브라질 월드컵’ 개막이 불과 2주 앞으로 다가온 지금, 월드컵 공인구인 ‘브라주카’(Brazuca)가 기존 축구공과 비교해 물리학적으로 훨씬 뛰어나다는 연구결과가 나와 관심이 집중되고 있다. 국제 자연과학 학술지 ‘네이처’(Nature)의 자매지 사이언티픽 리포트(Scientific Reports)는 2014 월드컵 공인구 ‘브라주카’의 물리학적 우수성에 대한 자세한 내용을 29일(현지시간) 소개했다. 브라주카는 브라질인 특유의 낙천적이고 여유로운 삶을 의미하는 단어 ‘Brazuca’에서 유래한 것으로 아마존 강과 브라질 원주민들의 전통 팔찌를 재현한 적색, 녹색, 푸른 문양이 인상적인 축구공이다. 특히 FIFA는 지난 1970년 멕시코 월드컵부터 공인구를 도입하기 시작했는데 항상 월드컵 시기가 되면 사람들은 新공인구가 전에 비해 얼마만큼 발전되었는지 궁금증을 표해왔다. 전통적으로 축구공 외형은 벌집 모양 스티치가 상징이지만 최근 몇 년 동안은 대부분 32개 패널 디자인으로 제작되고 있다. 물론 항상 그래왔던 것은 아닌데, 대표적으로 2008 유로컵에 사용된 아디다스 팀가이스트II는 14개 패널 디자인이었고 지난 2010 남아공 월드컵 공인구 자블라니는 8개 패널 이었다. 특히 자블라니는 공을 찼을 때 비행경로 예측이 불분명하다는 이유로 많은 비판을 받았었다. 그럼 이번 브라주카는 기존 공인구와 비교해 어떤 특징이 있는 것일까? 일본 쓰쿠바 대학 스포츠 과학 연구소 홍성찬, 아사이 다케시 연구원은 브라주카, 팀가이스트II, 자블라니, 아디다스 카푸자, 그리고 프로 경기에서 많이 사용되고 있는 기존 32개 패널 축구공의 표면 디자인, 공기 저항, 비행 정확성을 비교·분석했다. 연구진은 각 공들을 인공바람이 나오는 곳에 위치시키고 공기저항성이 얼마만큼 강한지 알아보는 풍동 테스트를 진행했다. 테스트 결과. 브라주카는 역대 공인구들과 비교해 상대적으로 공기저항을 덜 받는 것으로 확인됐다. 또한 연구진은 프로그래밍 된 로봇에게 각 공을 차도록 해 25m를 날려 슈팅정확성, 회전력, 일관성 등을 검증했다. 실험 결과, 브라주카는 다른 공에 비해 회전력이 압도적으로 좋았고 같은 곳에 정확히 여러 번 골인되는 등 정확성에서도 높은 평가를 받았다. 그에 반해 다른 공들은 슈팅 시 일관된 방향성을 보여주지 못했다. 종합적인 결과를 보면, 브라주카는 기존 공인구보다 20% 빠른 속도에 정확성, 회전력이 우수한 것으로 나타났다. 그 이유는 다른 공보다 촘촘하고 길게 다듬어진 길이 3.32ｍ 이음매 때문인 것으로 추정됐다. 하지만 단점이 없지는 않았는데 축구공 표면이 거칠고 슈팅 시 떨림이 있다는 것이 지적됐다. 연구진은 이번 연구 결과가 현재 경기를 준비하는 선수들과 코치들의 전략수립에 도움이 됨은 물론 앞으로 새로운 축구공 설계 시 중요한 참고자료가 될 것으로 예측했다. 사진=게티이미지/멀티비츠 이미지　　　 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

축구를 사랑하는 세계인들이 손꼽아 기다리고 있는 ‘2014 브라질 월드컵’ 개막이 불과 일주일 앞으로 다가온 지금, 월드컵 공인구인 ‘브라주카’(Brazuca)가 기존 축구공과 비교해 물리학적으로 훨씬 뛰어나다는 연구결과가 나와 관심이 집중되고 있다. 국제 자연과학 학술지 ‘네이처’(Nature)의 자매지 사이언티픽 리포트(Scientific Reports)는 2014 월드컵 공인구 ‘브라주카’의 물리학적 우수성에 대한 자세한 내용을 지난달 29일(현지시간) 소개했다. 브라주카는 브라질인 특유의 낙천적이고 여유로운 삶을 의미하는 단어 ‘Brazuca’에서 유래한 것으로 아마존 강과 브라질 원주민들의 전통 팔찌를 재현한 적색, 녹색, 푸른 문양이 인상적인 축구공이다. 특히 FIFA는 지난 1970년 멕시코 월드컵부터 공인구를 도입하기 시작했는데 항상 월드컵 시기가 되면 사람들은 新공인구가 전에 비해 얼마만큼 발전되었는지 궁금증을 표해왔다. 전통적으로 축구공 외형은 벌집 모양 스티치가 상징이지만 최근 몇 년 동안은 대부분 32개 패널 디자인으로 제작되고 있다. 물론 항상 그래왔던 것은 아닌데, 대표적으로 2008 유로컵에 사용된 아디다스 팀가이스트II는 14개 패널 디자인이었고 지난 2010 남아공 월드컵 공인구 자블라니는 8개 패널 이었다. 특히 자블라니는 공을 찼을 때 비행경로 예측이 불분명하다는 이유로 많은 비판을 받았었다. 그럼 이번 브라주카는 기존 공인구와 비교해 어떤 특징이 있는 것일까? 일본 쓰쿠바 대학 스포츠 과학 연구소 홍성찬, 아사이 다케시 연구원은 브라주카, 팀가이스트II, 자블라니, 아디다스 카푸자, 그리고 프로 경기에서 많이 사용되고 있는 기존 32개 패널 축구공의 표면 디자인, 공기 저항, 비행 정확성을 비교·분석했다. 연구진은 각 공들을 인공바람이 나오는 곳에 위치시키고 공기저항성이 얼마만큼 강한지 알아보는 풍동 테스트를 진행했다. 테스트 결과. 브라주카는 역대 공인구들과 비교해 상대적으로 공기저항을 덜 받는 것으로 확인됐다. 또한 연구진은 프로그래밍 된 로봇에게 각 공을 차도록 해 25m를 날려 슈팅정확성, 회전력, 일관성 등을 검증했다. 실험 결과, 브라주카는 다른 공에 비해 회전력이 압도적으로 좋았고 같은 곳에 정확히 여러 번 골인되는 등 정확성에서도 높은 평가를 받았다. 그에 반해 다른 공들은 슈팅 시 일관된 방향성을 보여주지 못했다. 종합적인 결과를 보면, 브라주카는 기존 공인구보다 20% 빠른 속도에 정확성, 회전력이 우수한 것으로 나타났다. 그 이유는 다른 공보다 촘촘하고 길게 다듬어진 길이 3.32ｍ 이음매 때문인 것으로 추정됐다. 하지만 단점이 없지는 않았는데 축구공 표면이 거칠고 슈팅 시 떨림이 있다는 것이 지적됐다. 연구진은 이번 연구 결과가 현재 경기를 준비하는 선수들과 코치들의 전략수립에 도움이 됨은 물론 앞으로 새로운 축구공 설계 시 중요한 참고자료가 될 것으로 예측했다. 사진=게티이미지/멀티비츠 이미지　　　 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

중심부분인 특이점의 중력이 너무 거대해 해당 경계를 지나면 빛조차 빠져나올 수 없는 시공간 영역인 블랙홀, 이론적으로만 존재해왔지 실체가 규명된 적은 없는 신비의 실마리가 잡힌 것일까? 미국 항공 우주국(NASA)은 일반 광학망원경으로 볼 수 없는 우주감마선을 관측하기 위한 망원경인 NASA 감마선 우주 망원경에 블랙홀의 잔재라 일컬어지는 거대 발광체, 즉 블레자(Blazar)의 세부 형태가 포착됐다고 3일(현지시간) 발표했다. 블레자는 블랙홀로 빨려 들어가는 물질이 많을 때, 다 흡수되지 못하고 위 아래로 분출되는 물질로 우주에서 가장 강력한 현상 중 하나로 일컬어진다. 블래자는 블랙홀이 주변 물질을 집어삼키는 에너지에 의해 형성되는 거대 발광체인 퀘이사(quasar)의 작은 형태로 이는 중심부에 블랙홀 둔 채 엄청난 전자에너지를 방출하는 전파은하의 일부분이기도 하다 이 모습을 관측한 이들은 미국 클렘슨 대학 천체 물리학자 마르코 아젤로, 이탈리아 우주 과학 데이터 센터 천문학자 다리오 가스파리니, 미국 스텐포드 대학 카빌 우주론연구소 천체물리학자 로저 로마니다. 이들은 페르미 감마선 우주 망원경에 의해 모니터링 된 2가지 형태의 전파은하를 분석하는 과정에서 블레자 현상을 발견했다. 이들 전파은하는 각각 밀집(compact), 확장(extended)된 형태로 나뉘어 관찰됐는데 스펙트럼 상에서는 강력한 감마선이 포착된 것이 특징이다. 연구진은 이것이 은하 중심부에 블랙홀이 있기 때문으로 추정한다. 블레자는 전파 은하에서 방출되는 가장 높은 에너지 유형 중 하나로 광범위한 감마 광선 스펙트럼을 통해 빛을 방출하는데 페르미 망원경이 잡아내는 감마선 소스의 절반 이상을 차지했다. 지난 3일, 미국 보스턴에서 열린 미국 천문학회 회의에서 이들 공동연구팀은 블랙홀의 특정 에너지가 이 블래자를 유지시키는 배터리 역할을 하는 것 같다고 밝혔다. 클렘슨 대학 마르코 아젤로 박사는 “포착된 블레자는 두 가지인데 비유하자면 한 가지는 에너지 효율이 높은 전기 자동차 같은 존재고 나머지 하나는 가스를 많이 소비하는 자동차 형태다”라며 “이것은 블랙홀이 일종의 하이브리드 형태로 에너지를 흡수하고 있다는 것을 보여준다”고 설명했다. 연구진에 따르면, 큰 은하와 무수히 작은 은하들이 충돌하고 합쳐지며 공간이 팽창되면 거대한 가스와 회전 에너지가 발생하고 이것이 블랙홀의 동력이 될 수 있다. 블랙홀이라는 강력한 존재가 우주에서 버티기 위해서는 지속적인 에너지 공급원이 필요한데 블래자 현상은 이런 블랙홀이 방출하는 무수한 에너지 형태 중 가장 강력한 것으로 블랙홀의 생성과 유지 방법에 대한 실마리를 제공해 줄 수 있어 이번 관측이 가지는 의미는 크다. 연구진은 “지속적인 관측을 통해서 더 많은 블래자 현상 샘플을 확보해 블랙홀 실체에 조금 더 근접해나갈 예정”이라고 전했다. ☞☞동영상 보러가기 동영상·사진=NASA Goddard Space Flight Center 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr