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  • ‘죽은 태양들의 충돌’ 포착한 우주망원경 앞으로는 어떤 관측을

    ‘죽은 태양들의 충돌’ 포착한 우주망원경 앞으로는 어떤 관측을

    중성자별로 알려진 죽은 태양끼리 맞부딪치는 모습을 천문학자들이 카메라로 잡아냈다. 물론 강력한 새 망원경 덕분이다. 그렇다고 요즘 각광을 받는 제임스 웹 우주망원경(JWST)이 잡아낸 것도 아니다. 대서양 바다 한가운데 스페인의 라팔마 화산섬 산 위에 세워진 영국 중력파광학 과도관측(GoTo) 카메라가 포착해 앞으로 더 체계적으로 관측하게 된다. 중성자별의 충돌은 우주를 이해하는 데 열쇠가 되는 것으로 주목된다. 수십억 년 전 별들과 행성들을 형성해낸 중금속들을 만들었던 것으로 여겨지기 때문이다. 하지만 중성자별끼리 충돌하면서 내뿜는 빛은 이틀밤만 관측할 수 있어 망원경이 이 순간을 포착하기란 매우 힘들다. 천문학자들이 촬영한 사진은 2017년에 촬영했는데 순전히 운이 좋아서 가능했던 일이라고 영국 BBC가 21일(현지시간) 전했다. 영국 워익대 대니 스티그스 교수는 “스피드가 본질이다. 우리는 아주 짧게 사는 어떤 것을 찾고 있다. 그것은 얼마 안 있어 사라져버린다”고 말했다. 중성자별들은 너무 무거워 작은 차 스푼 하나만 담아도 40억t의 무게가 나간다. 이 망원경은 천문학자들로 하여금 이걸 하나 쪼개 그 안에 무엇이 들어 있는지 보게 한다.맑은 하늘일 때만 관측할 수 있기 때문에 이 망원경은 산 정상에 자리해 온갖 모양과 크기의 수십개 관측장비로 구성된다. 각기 다른 천체를 연구한다. 쌍둥이 돔이 열리면 여덟 개의 실린더 망원경이 두 제트블랙 배터리와 볼트로 조여져 있는 모습이 드러난다. 이런 모습은 마치 로켓 발사대처럼 보이게 한다. 각각의 배터리는 수직으로나 수평으로 로테이션하며 모든 하늘 방향을 커버한다. 중성자별은 어마어마한 중량으로 충돌하며 원자를 파괴하는데 이때 빛이 쏟아진다. 중력이 강력해 서로를 끌어당긴다. 결국 둘은 충돌해 하나가 된다. 그 순간 섬광이 번쩍이고 강력한 충격파가 온 우주를 뒤덮는다. 그것은 우리도 감지하지 못하는 새 각자의 내면에 있는 원자를 비롯해 우주의 모든 것을 흔들리게 만든다. 그 중력파라고도 불리는 충격파는 우주공간을 왜곡시킨다. 지구에서 감지되면 새 망원경이 섬광의 정확한 위치를 찾아내려고 모든 동작을 집중하게 된다. GoTo는 중력파를 감지한 지 몇 시간 안에, 또 몇 분 안에 위치를 파악하는 것을 목표로 잡고 있다. 하늘을 촬영한 뒤 전날 밤들에 그곳에 있었던 별들과 행성들, 은하계들을 디지털로 지워나간다. 예전에는 그곳에 없었던 어떤 빛의 얼룩이 충돌하는 중성자별일 수 있다. 이 일에는 며칠이나 몇 주가 걸리는데 이제는 실시간으로 이뤄져야 한다. 컴퓨터 소프트웨어를 활용하는 엄청난 과업이다.천체물리학자인 조 라이먼 교수는 “여러분은 이런 폭발이 매우 활기차고 매우 휘황해야 하며 쉬워야 한다고 생각할 것이다. 하지만 우리는 우리가 관심있는 하나의 물체를 찾기 위해 수억 개의 별을 검색해야 한다. 또 물체가 이틀 안에 사라질 것이기 때문에 이것을 매우 빨리 해야 한다”고 말했다. 다른 천문학자들과의 팀워크가 충돌에 대한 더 세밀한 연구를 가능케 한다. 일단 연구진이 충돌 순간을 목격하면 더 크고 더 효율적인 전세계 망원경들이 모여든다. 라이먼 박사는 “이런 조사를 통해 충돌 과정을 더 자세히 알 수 있게 된다. 이런 과정은 물리학에 대한 극단적인 것들을 우리에게 알려준다”고 말했다. 산의 봉우리는 천문학자들을 별들에 더 가깝게 다가가게 만든다. 망원경을 통해 그들은 우주를 들여다 볼 수있는 새로운 방법을 갖고 있다고 GoTo의 계측학자인 켄달 오클리 박사는 말한다. 그녀는 이어 전통적인 천문학은 운이 좋은 것에 관한 것이라고 말한 뒤 “이제 우리는 더 이상 새로운 발견을 기대하지 않는다 . 다만 우리는 그들을 어디에서 찾을 수 있는지 알려주고 우주에 무엇이 있는지 하나씩 밝혀내고 있다”고 덧붙였다.
  • 빛으로 작동하는 양자 엔진 첫 개발 성공...양자중첩원리 이용

    빛으로 작동하는 양자 엔진 첫 개발 성공...양자중첩원리 이용

    국내 연구진이 원자가 빛을 내뿜는 초방사 현상을 이용해 작동하는 양자엔진을 만드는 것에 처음 성공해 주목받고 있다. 서울대, 삼성종합기술원, 성균관대, 포스텍 공동 연구팀이 빛으로 작동하는 양자 엔진을 실제로 구현했다. 이번 연구 결과는 광학 분야 국제학술지 ‘네이처 포토닉스’ 7월 22일자에 실렸다. 초방사(超放射·super-radiance)는 양자역학적으로 질서정연하게 움직이는 밀도 높은 원자들이 집단으로 빛을 강하게 방출하는 현상으로 1954년 미국 물리학자 로버트 디키가 처음으로 예측했다. 일반적인 방사 현상과는 달리 초방사는 각각의 원자에서 방출된 빛들이 보강간섭(합쳐지면서 더 강해지는 현상)을 일으켜 강한 빛을 방출한다. 양자엔진은 양자 중첩상태로 준비된 연료로 동작한다. 고전 열역학 법칙에 따라 작동하는 일반 엔진의 최대 효율(카르노 효율)을 넘어설 수 있다는 것이 이론적으로 밝혀졌다. 이 때문에 최근에는 초방사 현상을 이용해 양자영역에서 동작하는 엔진에 대한 아이디어가 나왔지만 실험적으로 구현된 적은 한 번도 없다. 초방사 양자 엔진은 강하게 방출된 빛의 압력으로 작동한다. 엔진이 정상적으로 동작하기 위해서는 초방사 현상을 켜고 끄는 것이 가능해야 하지만 지금까지는 제어 기술이 없었다. 연구팀은 많은 원자들이 초방사를 일으킬 수 있는 양자 중첩상태로 만든 다음 양자 위상(위치나 형태)을 제어하면 초방사 현상을 빠르게 켜고 끌 수 있다는 점에 착안했다. 이를 위해 연구팀은 10㎚(나노미터) 두께의 실리콘 박막에 가로 280㎚, 세로 190㎚의 나노구멍 1000개를 체스판 패턴으로 만들었다. 이 나노구멍 격자에 초속 800m로 바륨 원자광을 쏘아 초방사를 일으킬 수 있는 양자 중첩 상태로 만들고 두 개의 거울로 구성된 공진기 안에서 빛을 내도록 했다. 거울은 빛의 압력으로 움직이는 엔진의 피스톤 역할을 한다. 연구팀은 레이저를 이용해 원자들의 양자위상을 제어해 원자들이 빛을 강하게 방출하는 초방사 현상을 빠른 속도로 켜고 끌 수 있게 했다. 이 방법으로 빛의 압력에 의해 가열, 팽창, 냉각, 수축에 따라 양자엔진이 작동하는 것을 확인했다. 특히 팽창 과정에서 엔진 온도가 15만도까지 올라가면서 효율이 98%까지 높아지는 것이 관찰됐다. 연구팀은 이번 연구가 실험실에서 수행한 소규모 기초 연구이지만 초방사 양자엔진의 가능성을 실험적으로 보여줌으로써 열역학 법칙을 넘어 고효율로 일하는 고성능 엔진 개발에 도움을 줄 것으로 기대했다. 연구를 이끈 안경원 서울대 물리천문학부 교수는 “이번 연구는 빛으로 작동하는 초방사 양자 엔진을 실험적으로 구현해 낸 첫 번째 사례라는 점”이라며 “초방사 현상 제어 기술을 통해 원자물리, 양자정보처리 분야는 물론 엔진의 효율을 획기적으로 높일 수 있는 길을 제시했다”고 설명했다.
  • 초보자들에게 딱 좋은 시타 프로그램 ‘리믹스 원정대’

    초보자들에게 딱 좋은 시타 프로그램 ‘리믹스 원정대’

    야마하골프의 체험형 무료 시타 프로그램인 ‘리믹스 원정대’(www.yamahagolf.co.kr)가 MZ세대(밀레니얼+Z세대)를 자극하고 있다. 특히 최근 독특한 모양으로 입소문을 타며 관심이 집중되고 있는 ‘리믹스(RMX) VD40’ 아이언을 체험하기 위한 원정대 참여가 급격히 늘었다. 야마하골프는 지난해 하반기 골프 역사상 물리학의 법칙을 가장 창의적으로 살린 ‘더블넥’(Double Neck) 디자인의 리믹스 VD40 아이언을 국내에 선보였다. 모양은 독특하지만 골퍼의 숙원인 방향성을 잡아줄 최고의 클럽이다. 헤드의 넥 부분이 다른 싱글넥 아이언과는 달리 밖으로 확장됐다. 이는 마치 요트 후미 바닥에 부착된 방향 키를 연상하게 한다. 물속에서 배의 방향을 조정하는 역할을 하듯 리믹스 VD40 아이언의 이 부분도 타구의 방향성을 높이는 핵심 역할을 한다. 연간 2만명을 훌쩍 넘긴 리믹스 원정대의 VD40 아이언에 쏟아지는 관심은 날이 갈수록 커지고 있다. 이충희(농구)를 비롯해 진종오(사격), 남현희(펜싱), 김광선(복싱), 제갈성렬(스케이트), 최현호(핸드볼), 방승훈(수영) 등 다른 종목 국가대표 출신의 ‘리믹스 히어로즈’ 멤버들도 “실수를 줄이고 자신감과 안정감을 주는 아이언”이라고 입을 모았다. 진종오는 “야마하 리믹스 클럽은 저 같은 중급자에게 좋은 장비”라면서 “꽉 잡아주는 느낌도 좋고 무엇보다 힘을 빼고 치기 쉽다. 미리 경험을 해보고 싶다면 리믹스 원정대 프로그램에 직접 참여해 보길 바란다. 즐거운 라운드가 기다릴 것”이라고 말했다. 남현희도 “리믹스 원정대는 ‘골린이’를 위한 아주 좋은 시타 프로그램이다. 이리저리 만져 보면서 사용하다 보면 자신에게 맞는 클럽인지 아닌지 감이 온다. 연습장 가는 길이 한결 즐거워질 것”이라고 말했다. (02)582-5787
  • [아하! 우주] 명왕성 너머 뉴호라이즌스 호의 다음 목표물은?

    [아하! 우주] 명왕성 너머 뉴호라이즌스 호의 다음 목표물은?

    미 항공우주국(NASA) 명왕성 탐사선 뉴호라이즌스가 2015년 7월 역사적인 명왕성 플라이바이를 한 지 꼭 만 7년이 되었다. 2006년 1월에 발사되어 꼬박 9년 반을 날아간 끝에 명왕성(뉴호라이즌스의 비행 중에 행성에서 왜행성으로 강등당했다)을 스치듯이 지나면서, 우뚝 솟은 얼음 산과 이국적인 질소 얼음의 거대한 평원을 가진 믿을 수 없을 만큼 다양한 명왕성 세계를 보여준 뉴호라이즌스는 지금 어디에서 무엇을 하고 있을까? 현재 뉴호라이즌스는 지구로부터 지구-태앙 간 거리의 53배(53AU) 떨어진 소행성 띠 카이퍼 벨트 속을 날고 있는 중이며, 다음 관측 타겟에 대한 확장된 미션을 앞두고 있다.  카이퍼 벨트는 46억 년 전 태양계 탄생 때 생긴 부산물인 소행성들이 띠를 이루고 있는 영역으로, 절대온도 0도에 가까운 우주 냉동고에 완벽하게 동결된 물질들인 만큼 태양계 탄생의 비밀을 고스란히 간직한 채 태양계 가장자리를 떠돌고 있는 천체들의 동네다. 연장근무 명령이 떨어진 뉴호라이즌스 뉴호라이즌스는 2019년 1월 1일 KBO(Kuiper Belt)의 작은 천체인 아로코스(Arrokoth)를 플라이바이했다. 뉴호라이즌스 과학 팀이 2014년 허블 우주망원경을 사용하여 발견한 아로코스는 지금까지 탐사된 것 중 가장 멀리 떨어져 있는 천체이자 가장 원시적인 천체다. 아로코스를 탐사한 뉴호라이즌스에게는 최근 다시 NASA로부터 연장근무 명령이 떨어졌다. 지난 6월 NASA의 외행성평가그룹(OPAG) 회의에서 사우스웨스트연구소(SwRI)의 뉴호라이즌스 수석 연구원 앨런 스턴은 우주선과 우주선의 과학 장비들이 완전히 건강한 상태에 있다고 밝혔다. 탐사선의 수명은 현재 핵연료 공급에 의해서만 제한되는데, 이는 2040년까지 뉴호라이즌스를 계속 운용하기에 충분할 것이라 한다. 스턴은 "이 두 번째 확장된 임무에 대해 우리는 매우 흥분하고 있다"라며 "NASA와 뉴호라이즌스 팀은 2025 회계연도의 예산 수치를 논의하고 있다"고 설명했다. 탐사선에 전해진 주요 작업항목 뉴호라이즌스에 떨어진 연장근무 명령에는 세 가지 주요 작업항목이 포함되어 있다. 그중 하나는 또 다른 플라이바이 타겟을 찾는 것과 관련이 있다고 스턴은 말했다. 탐사선은 2019년 아로코스를 플라이바이 동안 수집된 데이터의 마지막 바이트를 계속 전송하고 있는 중이다. 스턴은 "심우주 통신망 중 일부가 업그레이드로 인해 수신이 지연되었다. 안테나가 수신을 중단했는데, 그중 하나는 1년 동안 중단되었다"고 밝힌 스턴은 "우리는 아로코스 데이터의 대략 90%를 입수했지만, 원하는 100%를 다 입수하기에는 시간이 걸린다"고 덧붙였다. 뉴호라이즌스의 두 번째 확장 임무의 핵심은 광범한 분야에 걸친 다양한 관찰이다. 스턴은 뉴호라이즌스가 카이퍼 벨트를 가로질러 비행하는 동안, 우리는 천체 물리학, 행성 과학 및 태양 물리학과 같은 모든 우주 과학에서 밀접한 학제 간 임무를 수행할 것이다. 우리는 이 우주선을 사용하여 다음과 같은 일을 할 것"이라면서 "우주 현장에 우주선이 없다면 정말 할 수 없는 것들이다. 뉴호라이즌스의 향후 3년 동안 수행할 확장된 임무는 이런한 일들을 수행하는 것으로, 이제껏 이런 시도는 전혀 없었다. 우리는 위의 세 가지 목적을 위해 뉴호라이즌스라는 천문대를 만들어 이를 수행하고 있다"고 설명했다. 일반적으로 태양 물리학에서 탐사선은 '픽업 이온'을 연구한다. 이 하전 입자는 외부 태양권의 압력을 지배하는 존재로, 태양이 내뿜는 거대한 자기장의 거품이다. 이 거품 막이 성간 매체와의 경계를 만드는 구실을 한다. 천체 물리학에서 뉴호라이즌스는 우주의 광학 및 자외선 배경을 연구함으로써 태양계 내부 영역의 가려진 먼지 및 기타 흩어진 광원 너머의 멋진 전망을 얻을 것이다. 탐사선은 이미 '우주론에 대한 깊은 의미'와 함께 이러한 배경에 대한 가장 민감한 측정값을 산출했다고 스턴은 밝혔다. 행성 과학 부문에서 탐사선은 고유한 '고위상각'에서 천왕성과 해왕성을 연구하여 해당 행성의 중요한 에너지 균형을 조명할 예정이다. 뉴호라이즌스 팀은 또한 탐사선이 플라이바이할 연구할 새로운 KBO를 찾기 위해 케크와 스바루 같은 지상 기반 망원경을 활용할 계획이다. 지상 관측에 따르면 색상과 구성이 다른 여러 등급의 KBO가 있다. 스턴은 "그래서 우리는 KBO들 사이에 많은 이질성이 있다는 것을 알고 있다"라며 "만약 우리가 두 번째 KBO를 플라이바이한다면 같은 결과를 전혀 기대하지 않을 것이며, 아로코스와는 완전히 다른 장소가 될 것"이라고 강조한다. 
  • [아하! 우주] 제임스웹 우주망원경이 포착한 숨막히는 우주…은하부터 외계행성까지

    [아하! 우주] 제임스웹 우주망원경이 포착한 숨막히는 우주…은하부터 외계행성까지

    우리 돈으로 약 13조원이 투입된 미 항공우주국(NASA) 제임스웹 우주망원경의 첫 결과물이 드디어 공개되었다. NASA는 12일 오전 10시 30분(한국시각 12일 23시 30분)부터 미국 메릴랜드주 고다드 우주비행센터에서 실시간 인터넷 방송을 통해 제임스웹 우주망원경이 처음 관측한 5가지 천체의 과학품질 컬러 이미지들을 발표했다. 우주의 신비를 담은 이들 영상은 웹 망원경이 최초로 선보이는 과학품질 이미지로, 적외선 우주의 풍경을 숨막힐 정도로 자세하게 포착하고 있다. 앞서 지난 11일 밤 조 바이든 미국 대통령이 생방송 중 미리 심우주를 보여주는 SMACS 0723 은하단 이미지를 공개한 바 있다. 이날 행사에서 공개된 3장의 이미지는 남쪽 고리성운과 용골자리 대성운, 스테판 오중주 은하군을 보여준다. 또한 분광기를 통해 측정한 스펙트럼 이미지도 공개됐는데 대상은 WASP-96 b라고 불리는 거대 외계 가스행성이다.먼저 하늘에서 가장 밝은 성운 중 하나인 용골자리 대성운은 가스와 먼지 구름으로 이루어진 대성운으로, 지구에서 남반구 별자리인 용골자리 방향으로 약 7600광년 떨어져 있다. 300광년이 넘는 범위에 걸쳐 있는 이 대성운은 거대한 폭발 직전에 죽어가는 초거성인 용골자리 에타(Eta Carinae)와 가장 어린 별 형성 성단 중 하나인 트럼퍼 14(Trumper 14)를 품고 있는 별의 산란장으로, 태양보다 몇 배나 더 큰 대형 별의 산실로 알려져 있다. 거대하고 활동적이며 때로는 폭력적인 용골성운은 우주 가스와 먼지로 된 긴 손가락 모양 구조로 유명한 ‘파괴의 기둥'(Pillars of Destruction)의 고향이기도 하다.대조적으로, 남쪽 고리성운(NGC 3132)은 지구에 더 가깝다. 불과 2000광년 떨어진 돛자리에 있는 이 성운은 죽어가는 별을 둘러싸고 있는 팽창하는 가스 구름으로 행성상 성운이라 불린다. 성운의 중심부에 있는 죽어가는 백색왜성은 성운의 모든 외부층을 날려버린 후, 상상할 수 없을 정도로 뜨겁고 강렬한 자외선을 방출하여 주변의 가스를 가열시켜 밝게 만든다. 죽어가는 별 주변으로 가스구름이 초당 15㎞ 속도로 팽창하고 있다. ‘8렬 행성’(Eight Burst Nebular)으로도 불리며, 성운의 지름이 약 0.5광년에 달한다.스테판 오중주는 지구에서 약 2억 9000만 광년 밖 페가수스 자리에 있는 소은하군이다. 1877년 최초로 발견된 5개의 은하로 이루어진 소은하군으로, 서로 중력으로 묶여 근접했다 멀어지기를 반복하고 있다. 그중 네 개의 은하계는 언젠가는 사중 충돌로 이어질 중력의 춤을 추고 있는 중이며, 세 개의 은하계는 상호작용으로 인해 길고 나선형 모양을 하고 있다. 오중주에 있는 별들은 수억 년에서 신생아에 이르기까지 다양한 연령층을 보여주고 있다. 유럽우주국(ESA)의 천문학자인 조바나 쟈르디노는 “이것은 은하의 진화를 주도하는 상호작용의 유형을 실제로 보여주기 때문에 연구해야 할 매우 중요한 이미지이자 영역”이라고 밝혔다.앞서 공개된 심우주를 보여주는 SMACS 0723은 뒤에서 오는 빛을 확대하고 휘게 하는 은하단이다. 이 은하단은 지구에서 46억 광년(1광년은 빛이 1년 가는 거리로 약 10조㎞) 떨어져 있다. 아인슈타인은 상대성이론에서 블랙홀이나 은하단처럼 중력이 강한 천체는 뒤에서 오는 빛을 확대하고 휘게 하는 이른바 ‘중력렌즈’ 현상을 일으킨다고 예측했다. 실제로 NASA는 “사진 가장자리에 보이는 붉은색 빛이 바로 중력렌즈에 의해 증폭되고 휜 것”이라며 “은하보다 훨씬 먼 131억 년 전 초기 우주에서 온 빛”이라고 밝혔다. 우주는 138억 년 전 빅뱅으로 시작됐다. NASA는 웹 망원경이 이런 중력렌즈를 이용하면 빅뱅에서 얼마 지나지 않은 135억 년 전 초기 우주에서 나온 빛도 관측할 수 있을 것으로 기대하고 있다.웹 망원경의 첫 번째 공식 과학 관측 결과의 마지막은 이미지가 아니라, WASP-96 b라고 불리는 외계행성에서 방출되는 다양한 파장의 빛을 나타내는 스펙트럼이다. 목성의 절반 크기인 이 거대 가스행성은 이날 발표된 관측 타깃 중 가장 가까운 거리로 약 1150광년 떨어져 있다. 3.4일마다 모항성을 1회 공전하며 주로 나트륨으로 이루어진 독특한 대기를 가지고 있다. 구름이 없는 유일한 행성으로 알려진 WASP-96 b는 2013년 발견 이후 수수께끼이자 추가 연구의 주요 목표였다. 웹 망원경의 새로운 데이터는 과학자들에게 그 기이한 대기에 대해 보다 자세한 데이터를 제공해줄 것이다. NASA 고다드 우주비행센터 천체물리학자 크니콜 콜론은 “다른 망원경을 사용하여 적외선으로 외계행성 대기를 탐사할 수 있었지만 이 정도 수준까지는 아니었다”면서 “이것은 웹 망원경이 특별히 NRISS 기기를 사용하여 우리에게 제공하는 데이터의 일부일 뿐”이라고 밝혔다. 이어 “일부 사람들에게는 요동치고 흔들리는 그림처럼 보이겠지만 실제로는 정보로 가득 차 있다”며 “당신은 실제로 이 외계행성의 대기에 수증기가 있음을 나타내는 요동을 지금 보고 있는 것”이라고 설명했다.한편 지난해 12월 25일 프랑스령 기아나에서 아리안 5호 로켓에 실려 발사된 웹 망원경은 지구-달 거리의 약 4배인 160만㎞를 날아간 끝에 태양과 지구의 중력이 균형을 이루는 제2라그랑주점(L2)에 무사히 도착해 과학관측을 시작했다. 허블우주망원경과는 전혀 다른 형태를 취한 웹 망원경은 육각형 거울 18개를 벌집의 형태로 이어붙여 만든 주경이 장착됐다. 주경의 지름은 6.5m로, 2.4m인 허블보다 2배 이상 크며 집광력은 7배가 넘는다. 아래쪽에는 태양광을 차단하는 테니스장 크기의 차양막을 갖고 있다. 18개의 육각 거울은 얇은 금을 코팅한 베릴륨으로 만들었다. 금의 빛 반사율이 98%로 가장 높기 때문이다. 또한 웹 망원경은 가시광선, 근적외선 스펙트럼을 관찰하던 허블망원경과는 달리 적외선 관측으로 특화된 망원경으로, 긴 파장의 적외선으로 관측할 경우 우주의 먼지 뒤에 숨은 대상까지 뚜렷하게 볼 수 있다. 이런 특징을 종합하면 웹 망원경의 관측 능력은 허블보다 100배 클 것으로 평가된다.  
  • [기고] 반도체 인력 양성: 열정과 냉정 사이/김동욱 충남대 전파정보통신공학과 교수

    [기고] 반도체 인력 양성: 열정과 냉정 사이/김동욱 충남대 전파정보통신공학과 교수

    새 정부 출범과 함께 대학의 반도체 인력 양성이 화두다. 대통령이 인력 양성을 교육부에 지시한 이후 전국 대학에 ‘반도체 바람’이 불고 있다. 30년을 반도체 소자와 회로 개발에 몸담아 온 필자로선 무척 반가운 일이지만, 걱정도 한가득이다. 열정이 세상을 삼킬 듯 휘몰아칠 때일수록 현실을 냉정한 시선으로 바라봐야 한다. 한국산업기술진흥원 자료를 보면 2020년 기준 반도체 인력은 연간 1621명이 부족하고 학사 이상 인력 부족도 대략 411명 정도로 추산된다. 현재 반도체 산업성장률과 매년 전국 대학에서 배출되는 반도체 관련 학과 졸업생이 650명 정도임을 고려하면, 인력 수급 불일치는 더욱 커질 전망이다. 반도체 계약학과를 늘리고 반도체 관련 학과 신설 및 정원 증원 등 방안이 나온다. 학사 인력 배출에는 4년, 석박사 인력은 이보다 더 많은 시간이 걸린다. 이들을 양성할 신규 교수 자원은 제한적이다. 계약학과는 기업 재정지원과 취업 연계를 기반으로 운영되는 방식이라 기업 재정지원이 중단되거나, 취업이 원활하지 않으면 학과 존폐가 위협받는다. 다행히 현재 대학 교육체계에서 답을 찾아낼 수 있을 듯하다. 반도체학과 또는 그와 유사한 학과명으로 모여 있지 않을 뿐이지 물리학과, 신소재공학과, 전자공학과 등에서 반도체 분야 교수들이 열심히 연구하면서 후학을 양성하고 있다. 많은 대학이 운영하는 ‘마이크로디그리’(또는 나노디그리) 학위과정 제도를 활용하면서 현재의 문제점을 상당 부분 해소할 수 있다. 예컨대 물리학과 학생들이 전자공학과에서 만든 반도체 소자 설계 마이크로디그리 과정을 이수하면서 물리학과 전자공학을 접목시킨다. 이런 각각의 마이크로디그리 과정을 엮어 ‘모듈형 반도체 연계전공’을 만들면 여러 분야의 학생들이 반도체를 복수 또는 부전공으로 이수할 수 있다. 반도체 기술이 발달할수록 장비 가격이 비싸지는데, 대학은 이런 장비를 갖출 여력이 없다. 충남대를 비롯한 전국 국가거점국립대에 교육용 반도체 팹을 설치하고 지역 대학생들에게 다양한 반도체 공정교육을 제공하면 실무형 인재를 양성할 수 있다. 반도체는 지속적인 투자와 기다림이 필요한 분야다. 지금 불고 있는 반도체에 대한 열정이 꽃을 피우지도 못한 채 식어버리지 않도록, 반도체 인력 양성이 현 정부를 넘어 다음 정부에서도 이어지도록 조심히 다루어야 한다. 우리에겐 지금 냉정한 사고가 필요하다. 정부의 의지는 확인했고, 대학들의 열망도 확인됐다. 전국 여러 대학이 가진 반도체의 잠재력을 끌어낼 수 있도록 세밀하게 준비했으면 한다. 향후 50년의 미래를 위해서.
  • “분해 플라스틱은 친환경? 장기적 영향 아무도 몰라”

    “분해 플라스틱은 친환경? 장기적 영향 아무도 몰라”

    유엔은 2021~2030년을 ‘지속가능한 발전을 위한 해양과학의 10년’으로 지정했다. 오는 12월 5~17일에는 캐나다 몬트리올에서 ‘제15차 유엔 생물다양성협약 당사국 총회’(COP15)가 열린다. COP15에서는 지구촌 전체의 생물다양성 손실을 늦추고 이전 상태로 되돌리기 위한 각국의 노력을 재점검하며 2050년까지 가시적인 결과를 가져올 수 있도록 목표를 재설정할 것으로 알려졌다. 이런 상황에서 12개국 과학자들이 참여한 국제 공동연구팀은 앞으로의 10년이 해양생태계 미래를 좌우하는 티핑포인트(변곡점)가 될 수 있다고 보고 지속가능한 해양 및 해안 생태계를 위해 지금 당장 해결해야 할 이슈 15가지를 제시했다. 이번 연구에는 영국 케임브리지대, 미국 캘리포니아 샌타바버라대(UCSB), 캐나다 브리티시 컬럼비아대를 중심으로 트리니다드 토바고, 포르투갈, 우루과이, 벨기에, 호주, 핀란드, 케냐, 아르헨티나, 중국 등의 국적을 가진 생태학, 생명과학, 해양학, 수학, 물리학 등 다양한 분야의 연구자들이 모였다. 이들이 분석한 연구 결과는 생태학 분야 국제학술지 ‘네이처 생태·진화’ 7월 8일자에 실렸다. 연구팀은 포괄적 정보 수집과 분석을 통해 당장은 주목받지 못하고 있지만 미래에 중요해질 가능성이 있는 문제들을 식별하는 ‘미래이슈 탐색’(horizon scanning)이라는 방법론을 활용했다. 연구팀은 크게 ▲지구 생태계에 의한 영향 ▲자원 남획 ▲신기술 등 세 가지 측면에서 15가지 요인이 해양 생물다양성에 심각한 영향을 미칠 것으로 분석했다. 대표적으로 바다와 가까운 지역에서 발생하는 대형 산불, 전기차 배터리 제작을 위한 리튬 수요 증가로 인한 심해저 파괴, 먼바다(원양)에서의 물고기 남획, 해양 산성화, 생분해성 물질 등이다. 연구를 이끈 제임스 허버트 리드 영국 케임브리지대 동물학과 교수(해양생물학)는 “많은 사람이 썩지 않는 플라스틱보다 생분해성 플라스틱이 환경에 도움이 될 것이라고 생각하지만 장기적으로 해양 생태계에 어떤 영향을 미칠지는 아무도 모른다”고 말했다. 허버트 리드 교수는 “해양 생태계는 우리가 아직 이해하지 못한 광범위한 새로운 문제들에 직면해 있다”며 “아직 일어나지 않은 문제를 이야기하는 것은 바다 환경을 보호하기 위해 감시와 보호 정책 모두에서 지금 당장 변화가 있어야 한다는 것을 강조하기 위한 것”이라고 설명했다.
  • [이광식의 천문학+] 별은 왜 반짝반짝 빛날까?

    [이광식의 천문학+] 별은 왜 반짝반짝 빛날까?

    별은 반짝거리지 않는다  어두운 곳에서 맑은 밤하늘을 올려다보면 별이 반짝거리는 것을 볼 수 있다. 이것은 너무나 낯익은 풍경이라 '반짝 반짝 작은 별'이라는 역사상 가장 인기 있는 동요를 탄생시켰다.  하지만 사실 별은 반짝거리지 않는다. 우리 눈에 그렇게 보일 뿐이다. 그러면 이 반짝거리는 별하늘 뒤에 숨어 있는 과학은 무엇일까? 별을 반짝거리게 만드는 것은 무엇일까?  별이 반짝이지 않고 다만 빛날 뿐이다. 우리 눈에 별이 반짝이는 것처럼 보이는 것은 별 자체와는 전혀 상관없는 일이다. 그것은 우리가 지구 행성에 발을 딛고 밤하늘을 볼 때 그렇게 보이는 현상일 뿐이다.  밤하늘의 별은 우리에게 늘 하나의 빛점으로 보이는데, 웬만한 대구경 망원경으로 보더라도 마찬가지다. 밤하늘에서 밝게 보이는 별은 대략 태양보다 수십 배 내지 수백 배 큰 별이라 할 수 있는데, 그래봤자 하나의 빛점으로 보일 뿐이다. 이유는 딱 하나다. 별들이 우리로부터 너무나 멀리 떨어져 있기 때문이다.  얼마나 멀리 떨어져 있을까? 지구에서 태양 다음으로 가까운 별은 프록시마 센타우리라는 별인데, 거리는 4.2광년이다. 태양-지구 간 거리 8광분(1.5억km)의 무려 30만 배다. 오리온자리의 적색초거성 베텔게우스는 640광년 거리에 있고, 북극성은 430광년이다.  영국 유니버시티 칼리지 런던(UCL)의 태양물리학자 라이언 프렌치는 "별빛은 맑은 밤에 우리 눈에 도달하기 위해 먼 거리를 여행한다"고 말하면서 "별빛이 우리 눈에 도달하기 전에 흔들리는 공기층을 통과하기 때문에 깜박이는 것처럼 보인다"라고 설명한다.  요컨대 별빛이 먼 길을 달려 우리 눈에 도달하기까지 반드시 지구의 대기를 통과해야 하는데, 별이 반짝이는 것처럼 보이는 것은 바로 이 대기의 효과 때문이다. 개울물 아래 있는 돌들을 보면 늘 일렁이는 것처럼 보인다. 별도 역시 일렁이는 대기를 통과하기 때문에 그렇게 반짝반짝거려 보이는 것이다. 그러므로 흔들리는 대기권을 벗어나 우주에서 별을 본다면 별은 전혀 반짝거리지 않는다. 하나의 고정된 빛점으로 그 자리에 붙박혀 있을 뿐이다. 왜 어떤 별은 다른 별보다 더 반짝거릴까? 별이 반짝이는 것처럼 보이게 하는 데는 많은 요인들이 영향을 미친다. 한 가지 변수는 우리 시야에서 보이는 별의 위치다.  "별빛이 우리 눈에 도달하기 전에 더 두터운 대기층을 통과하면 별이 더 반짝거리게 된다"고 설명하는 프렌치는 "수평선 근처의 별이 더 반짝거리는 것은 그만큼 더 두터운 대기층을 지나와야 하기 때문"이라고 예를 들면서 "날씨도 역할을 하는데, 습한 밤은 또한 대기층을 더 두껍게 만들어 별이 더 반짝거리는 것처럼 보이게 한다"고 덧붙였다.  이러한 문제는 천문학자들이 세계에서 가장 크고 최고의 망원경을 배치할 위치를 결정할 때 지침을 제공한다. 천문학자들이 천문대를 산꼭대기에 짓는 이유는 되도록이면 흔들리는 대기의 영향을 덜 받기 위함이다. 허블 우주망원경을 궤도로 올린 이유도 마찬가지다. 대기의 난기류에 의해 이미지가 왜곡되지 않은 선명한 이미지를 얻을 수 있기 때문이다.  되도록 건조한 지역을 선호하는 것에 대해 프렌치는 "천문대는 별과 망원경 사이의 공기를 최대한 제거하기 위해 높고 건조한 곳에 설치한다"고 설명한다.  이상적인 장소로는 극도로 건조한 칠레의 아타카마 사막과 하와이의 화산 봉우리, 그리고 스페인 카나리아 제도 등이 꼽힌다. 이러한 장소의 건조하고 희박한 공기는 망원경의 상이 흔들거리거나 반짝거리게 하는 것을 최소한으로 만들어 좋은 이미지를 제공한다.  밤하늘을 올려다보면 어떤 별은 반짝이면서 다른 색으로 바뀌는 것처럼 보리는 경우도 있는데, 지구 밤하늘에서 가장 밝은 별인 시리우스가 그 대표적인 예다.  "별빛이 대기에 의해 약간 굴절되면 색이 변할 수 있다"라고 프렌치는 밝혔다. 이 같은 효과는 밝은 별에서 더 두드러지게 나타난다.  '별' 중에는 전혀 깜박이지 않는 것들이 더러 있는데, 그것은 사실 별이 아니라 행성이기 때문이다. "하나의 빛점으로 보이는 별과 달리 행성은 너비를 가진 디스크이기 때문"이라고 설명하는 프렌치는 "행성은 우리에게 훨씬 더 가까이 있어 크게 보이기 때문에 약간 대기 굴절을 겪더라도 반짝거리는 현상은 나타나지 않는다"고 밝혔다.  그러나 망원경을 통해 행성이나 달을 보면 눈에 들어오는 빛이 대기의 영향을 받아 반짝거리는 것처럼 보이기도 한다.
  • [책꽂이]

    [책꽂이]

    미쳐버린 배(줄리언 생크턴 지음, 최지수 옮김, 글항아리 펴냄) 미국 저널리스트인 저자가 1897~99년 벨기에 남극탐사 원정대의 실화를 조명한 논픽션. 항해 도중 공포, 피로, 질병에 노출된 선원들과 빙하 속에 갇힌 배의 여정을 따라간다. 명예욕과 미쳐 가는 정신 상태 등 인간 본성을 드러내며 서사를 전개한다. 472쪽. 2만 2000원.합스부르크 세계를 지배하다(마틴 래디 지음, 박수철 옮김, 까치 펴냄) 중부 유럽과 스페인의 지배자로 신대륙 식민시대를 열고 문화예술계에도 큰 유산을 남긴 합스부르크 가문의 통사를 다룬 책. 10세기에 시작해 20세기 오스트리아 마지막 황제 카를 1세까지 이어진 왕가의 야망과 음모, 사랑을 통해 종교의 자유와 민족주의의 흐름 등을 톺아본다. 580쪽. 3만원.자기계발 수업(안나 카타리나 샤프너 지음, 윤희기 옮김, 디플롯 펴냄) 영국 역사학자인 저자가 성장하고 싶어 하는 인간의 욕망을 고찰한다. 소크라테스 시대와 고대 중국 문헌, 천주교와 불교의 가르침까지 거슬러 올라가 좋은 삶을 꾸리는 아이디어를 열 가지로 추려 제시한다. ‘너 자신을 알라’, ‘마음을 다스려라’, ‘내려놓아라’, ‘선한 삶을 지향하라’ 등이다. 488쪽. 1만 9800원.충동과 광기의 암호를 해독하다(리처드 레티에리 지음, 변익상 옮김, 애플씨드 펴냄) 30년간 1000건 이상의 범죄를 조사한 법의학 심리분석가의 시각으로 범죄자의 정신 상태를 풀어낸다. 편집증·우울증·종교적 망상·스트레스·애정결핍·상실감·정신장애·성격장애 등이 충동과 광기로 분출되는 끔찍한 과정을 통해 어떤 사람이 범죄자가 되는지 설명한다. 416쪽. 1만 9800원.무엇이 우주를 삼키고 있는가(폴 데이비스 지음, 박초월 옮김, 반니 펴냄) 이론물리학자인 저자가 50년간 우주를 탐구하면서 떠올린 30가지 주제를 풀어냈다. ‘밤은 왜 어두운가’, ‘우주는 어떤 모양일까’ 등 쉬운 주제부터 ‘시간 여행은 가능한가’, ‘얼마나 많은 우주가 존재하는가’ 등 다소 복잡한 문제까지 다룬다. 236쪽. 1만 6800원.광개토태왕 담덕 1·2(엄광용 지음, 새움 펴냄) ‘삼국지’나 ‘대망’ 같은 국민 역사소설을 쓰고자 한 작가가 11년에 걸쳐 집필에 매진하고 있는 역작. ‘삼국사기’ 등에 나온 광개토태왕(대왕)의 한계를 극복하기 위해 중국에서 사료를 찾아 보완한 작가는 역사적 연대기에 충실하면서도 실감 나는 이야기로 고구려 전반기 400여년을 아우른다. 현재까지 완성한 원고지 1만장 가운데 1부(3000장)가 먼저 나왔다. 각 권 360·390쪽. 각 1만 6000원.
  • [지구를 보다] 새빨간 밀라노…‘지표면 온도’ 치솟는 유럽, 열섬 현상 비상

    [지구를 보다] 새빨간 밀라노…‘지표면 온도’ 치솟는 유럽, 열섬 현상 비상

    이탈리아가 70년 만의 최악의 가뭄으로 신음하는 가운데, 우주에서 측정한 지표면 온도를 한데 모은 히트맵(Heat Map)이 공개됐다. 로이터 통신 등에 따르면 이탈리아에서 가장 긴 강인 에밀리아로마냐주 등 포강(Po river) 주변으로 프리울리 로마냐, 프리울리 베네치아 줄리아, 롬바르디, 피드몬트, 베네토 등은 최근 몇주새 70년 만에 닥친 최악의 가뭄으로 몸살을 앓고 있다. 세계기상기구는 전 세계 많은 도시의 기온이 평균보다 10도 이상 높게 기록됐다고 밝힌 가운데, 일부 대도시에서는 고온으로 인한 ‘열섬 현상’이 우려되고 있다. 열섬 현상은 다양한 지리적 요인으로 인해 도심 번화가 지역의 기온이 주변 교외 지역에 지해 수 도 가량 더 높게 나타나는 현상을 의미한다.실제로 국제우주정거장(ISS)에 장착된 에코스트레스(ECOSTRESS) 장비를 이용해 지표면 온도를 측정한 결과, 지난달 18일 기준 이탈리아 밀라노와 프랑스 파리, 체코 프라하 등지의 도심 지표면 온도가 매우 높다는 사실이 확인됐다. 밀라노의 경우 대다수 지역의 지표면 온도가 41~48도를 기록해, 열섬 현상에 대한 우려를 더욱 높였다. 파리 역시 인구와 빌딩 밀집도가 높은 지역을 중심으로 최고 48도의 지표면 온도가 측정된 지역들을 쉽게 볼 수 있다. 전문가들은 에코스트레스가 측정한 지표면 온도가 실제 대기 기온 및 기후 패턴에 어떻게 영향을 미치는 지를 보여주는 지표라고 입을 모았다.특히 도심의 열섬 현상은 인구의 증가와 각종 인공 시설물의 증가, 콘크리트 포장 도로 및 자동차 통행의 증가 등의 영향으로 발생하고 이는 기후변화를 악화하는 요인으로 작용할 수 있다고 지적했다. 에코스트레스를 운영하는 미국항공우주국(NASA) 제트추진연구소 소속 물리학자인 글린 훌리 박사는 “에코스트레스는 최근 유럽과 미국을 기존 기록을 깨뜨린 폭염을 포함해 전 세계 도시의 극심한 더위를 이미지화 하고 있다”면서 “해당 데이터는 폭염에 취약한 지역을 식별하고, 열기를 낮추는 방법을 논의하는 데 사용될 것”이라고 말했다. 유럽은 극단적 폭염, 아시아는 극단적 홍수와 폭염으로 몸살 한편 지난달부터 유럽의 많은 도시는 40도 이상의 고온으로 몸살을 앓았다. 특히 이탈리아는 최악의 가뭄으로 100개 이상의 도시에 물 소비 제한 명령이 내려졌다. 겨울 동안 비가 거의 내리지 않은데다 몇 달 동안 가뭄이 계속되면서 이탈리아에서 가장 크고 긴 강인 도라 발테아강과 포강의 수위는 평소의 8분의 1까지 떨어졌다. 두 강 모두 유럽에서 가장 중요한 농업 지역에 농업용수를 대주고 있는데, 현재 생산량의 30%가 가뭄으로 위협받고 있다. 아시아도 폭염의 영향을 피하지 못했다. 일본 도쿄에서는 5일 연속 35도 이상의 고온이 관측됐다. 이는 1875년 기상 관측이 시작된 이래 6월 최고 온도였다. 반면 인도, 방글라데시, 파키스탄 등 동남아에서는 우기 폭우가 쏟아져 수백명이 사망했다. 인도 등 남아시아에서는 매년 6월부터 남동부 지역에서 몬순 우기가 시작된다. 하지만 올해는 인도 동북부 등의 경우 이보다 이른 5월부터 호우가 시작됐다. 전문가들은 지구온난화로 인한 기상이변 때문에 몬순 주기에 변동이 생기고 있다고 분석했다.
  • [아하! 우주] 우리은하 블랙홀과 가장 가깝네…초당 8000㎞ 공전하는 별 발견

    [아하! 우주] 우리은하 블랙홀과 가장 가깝네…초당 8000㎞ 공전하는 별 발견

    우리은하 중심에 위치한 블랙홀 주위를 역대 가장 가깝게 도는 별이 발견됐다. 최근 독일 쾰른대학 등 공동연구팀은 블랙홀 주위를 초당 8000㎞의 속도로 공전하는 별 'S4716'를 발견했다는 연구결과를 천체물리학 저널(Astrophysical Journal) 최신호에 발표했다. 지구가 속한 우리은하 중심에는 태양 질량의 430만 배에 달하는 초대질량 블랙홀 궁수자리(Sagittarius)A*가 얌전하게 똬리를 틀고있다. 지구와의 거리는 약 2만7000광년(1광년=9조5000억㎞)에 달하며 지난 5월 사상 처음으로 세계 주요 전파망원경을 통해 실제 모습이 포착되기도 했다. 놀라운 점은 이 블랙홀 근처에 'S 성단'이라 불리는 밝기와 질량이 다른 100개 이상이 별들이 빽빽하게 모여있다는 사실이다. 모든 것을 빨아들이는 강력한 중력을 가진 블랙홀 주위에도 이를 공전하는 별들이 많다는 것이 확인된 것. 과거 쾰른대학 연구팀은 이 지역에서 S2를 비롯한 여러 별들을 차례차례 발견했다.이중 가장 유명한 S2의 경우 블랙홀을 공전하는데 16년이 걸렸다. 2020년에는 공전주기 9.9년인 S62, 또한 공전주기 7.2년의 S4711도 확인되면서 연구팀은 점점 더 블랙홀과 가까운 별을 찾아냈다. 그리고 이번에는 이보다 더 가까운 공전주기 4년의 S4716을 찾아냈다. 연구팀에 따르면 블랙홀과 S4716의 거리는 약 100AU(1AU=지구와 태양 사이의 평균 거리로 약 1억5000만㎞)로 천문학적인 관점에서는 가깝다.   논문의 주요저자인 플로리안 파이스커 박사는 "S2는 마치 영화관에서 당신 앞에 앉은 덩치 큰 사람처럼 행동한다"면서 "이 때문에 우리은하 중심을 관측하는 시야가 S2에 의해 자주 가려지지만 잠깐의 순간 우리는 블랙홀의 주변을 관측할 수 있었다"고 설명했다. 이어 "초거대질량 블랙홀 근처에서 별이 그렇게 가깝고 빠르며 안정적 궤도에 있다는 것을 전혀 예상치 못했다"면서 "이번 발견은 우리은하 중심부에서 빠르게 움직이는 별의 기원과 진화에 대한 새로운 시각을 제공한다"고 덧붙였다.   
  • 푸틴 침공 비판한 죄? 최측근인 前부총리까지 피의자로 조사

    푸틴 침공 비판한 죄? 최측근인 前부총리까지 피의자로 조사

    지난 3월 블라디미르 푸틴 러시아 대통령의 우크라이나 침공을 비판하며 사임했던 아나톨리 추바이스 대통령 특별대표가 범죄 피의자로 러시아 당국의 수사를 받고 있다고 영국 파이낸셜타임스(FT)가 4일(현지시간) 보도했다. FT는 푸틴의 최측근이던 추바이스 전 특별대표에 대한 수사는 우크라이나 전쟁에 반대하면 누구든 ‘반체제 인사’로 몰아 물어뜯을 수 있다는 신호라고 평가했다. 추바이스는 1990년대 러시아 민영화 계획의 설계자로 보리스 옐친 대통령 당시 재무장관과 경제부총리를 지냈다. 침공 이후 공개 사임한 최고위급 인사인 그는 터키로 출국한 것으로 알려졌지만 신변 안전 여부는 확인되지 않았다. 뉴욕타임스와 이코노미스트도 이날 친서방 인사들을 반역자로 낙인찍는 푸틴 정권의 노골적 탄압이 극에 달하고 있다고 전했다. 지난달 30일 러시아 국영 에너지기업 가스프롬 이사이자 유명 경제학자인 블라디미르 마우도 사기 혐의로 체포됐다. 그는 러시아의 경제 개방 정책을 이끌어 온 주요 인물로 꼽힌다. 같은 날 연방보안국(FSB)에 체포된 물리학자 드미트리 콜케르 박사는 모스크바 감옥에 투옥된 지 이틀 만에 숨졌다. 췌장암으로 투병 중인 그는 중국 간첩으로 몰려 병상에서 체포됐다. 시베리아 지역 언론인 마리야 포노마렌코도 지난 4월 우크라이나 마리우폴의 폭격 게시물을 텔레그램에 올린 후 체포됐다. 정신병원에 갇힌 그는 군 관련 가짜 정보 유포 혐의로 기소됐다. 최근 체포된 유명 인사들의 경우 푸틴을 비판하지 않았지만 ‘누구든 처벌할 수 있다’는 본보기 차원의 탄압이라는 해석이 나오고 있다. 이코노미스트는 “옛 소련 비밀경찰인 KGB의 후신인 FSB가 우크라이나 전쟁 이후 배신자를 제거하는 방식으로 전쟁을 지원하고 있다”고 지적했다.
  • 노벨 수학상 없어 1924년 필즈 교수 제안… 4년마다 젊은 수학자에게 수여

    노벨 수학상 없어 1924년 필즈 교수 제안… 4년마다 젊은 수학자에게 수여

    허준이 미국 프린스턴대 교수가 한국계 수학자로 처음 필즈상을 수상하면서 ‘수학계 노벨상’으로 알려진 이 상에 대한 관심이 높아지고 있다. ●40세 미만 규정 없지만 암묵적 동의 현존하는 최고 권위의 과학상인 노벨상에는 생명과학, 물리학, 화학 분야는 있지만 수학 분야는 없다. 이 때문에 1924년 캐나다 토론토에서 열린 국제수학자대회(ICM)에서 캐나다 수학자 존 찰스 필즈 토론토대 교수가 세계적인 연구 성과를 낸 수학자를 선정해 시상하자고 제안하고 결의가 이어지면서 제정됐다. 1936년 1회 필즈상은 핀란드의 라르스 알포르스와 미국 제시 더글러스에게 돌아갔다. 초기에 필즈상 수상자는 2명을 선정했는데, ICM이 4년마다 열리는 것을 감안하면 2년에 한 명이 상을 받는 셈이다. 그러다 수학 분야의 연구 영역이 확장되면서 1966년부터는 4명까지 시상이 가능하도록 바뀌었다. 필즈상은 40세 이하의 수학자들만 받는 것으로 알려져 있지만 국제수학자연맹(IMU)에는 나이 제한에 대한 엄격한 규정은 없다. 제정 목적이 ‘앞으로도 좋은 연구 결과를 낼 수 있도록 격려’하자는 것이어서 자연스럽게 40세 미만 젊은 수학자에게 상을 줘야 한다는 암묵적 동의가 지금까지 이어지고 있는 것이다. 상금은 1만 5000캐나다달러(약 1512만원)로 노벨상(약 13억원)과는 비교할 수 없을 정도로 적지만 수학계 최고의 영광으로 받아들여지고 있다. ●美 출신 압도적… 日 3명 , 아시아 최다 수상자는 올해 4명을 포함해 총 64명이다. 노벨상과 마찬가지로 미국 출신이 14명으로 압도적으로 많다. 아시아계에선 일본이 3명을 배출했고, 중국계 미국인, 베트남계 프랑스인, 이란계 영국인, 이란계 미국인이 1명씩이다. 허준이 교수가 수상하면서 한국계 미국인도 명단에 올라갔다.
  • 사흘 뒤 췌장암으로 세상 떠날 물리학자를 체포한 러시아 국가안보국

    사흘 뒤 췌장암으로 세상 떠날 물리학자를 체포한 러시아 국가안보국

    러시아 국가안보국(FSB)이 죽음을 앞둔 물리학자를 시베리아에서 체포해 수도 모스크바까지 끌고 왔는데 사흘 뒤 숨졌다. 횡액을 당한 이는 드미트리 콜커(54)로 노보시비르스크 주립대학의 양자과학기술연구소 소장으로 양자와 레이저 광선 전문가였다. 췌장암을 앓고 있던 그는 지난달 30일(이하 현지시간) 노보시비르스크의 병원 병상에서 체포돼 모스크바로 이송됐는데 운명했다고 그의 아들 막심이 3일 밝혔다. 아들은 러시아 검찰과 “국가란 기계”가 아버지의 죽음을 앞당겼다고 규탄했다고 영국 BBC가 전했다. FSB는 영양을 공급받던 튜브를 떼내고 그를 이송했다. 나흘 전 노보시비르스크 법원은 고인에게 두 달 구금을 명했다. 그는 곧바로 모스크바의 레포르토보 교도소에 수감됐다가 근처의 한 병원에서 숨을 거뒀다. 그는 최근 FSB의 승인을 받고 중국으로 건너가 학생들에게 강의를 했는데 그 자리에 FSB 요원이 신원을 숨긴 채 강의를 듣고 있었던 것으로 알려졌다. 콜커가 중국 공안과 협력해 비밀 정보를 누설해 국가를 전복하려 했다는 것이 혐의 내용이었다. 고인의 사촌 안톤 디아노프는 로이터 통신에 “그렇게 아픈 사람에게 이런 혐의를 뒤집어씌우는 것은 절대적으로 우스꽝스럽고 극히 잔인한 일”이라면서 “그들은 그가 곧 죽을 것이라는 것을 알면서도 체포했다”고 개탄했다. 디아노프는 콜커 박사가 러시아와 유럽에서 공연한 매우 뛰어난 피아니스트이자 오르간 연주자였다고 밝혔다. 러시아 과학자들의 인신 구속이 잇따르고 있다. 타스 통신은 전날 국가 반역 협의로 노보시비르스크에서 두 번째 과학자가 구금됐다고 보도했다. 로이터는 이 인물과 콜커 박사의 연관성은 명확하지 않다고 전했다. 최근 몇년 동안 많은 러시아 과학자가 민감한 자료를 외국인들에게 전달할 혐의로 체포돼 국가반역죄로 기소됐는데 블라디미르 푸틴 대통령에게 비판적인 인사들은 이런 체포가 근거 없는 편집증에서 비롯됐다고 비판한다고 로이터는 설명했다.
  • [이광식의 천문학+] “죽은 이를 위한 ‘사후 세계’는 없다”

    [이광식의 천문학+] “죽은 이를 위한 ‘사후 세계’는 없다”

    "신은 우주를 창조하지 않았다." 휠체어를 탄 물리학자로 세인들에게 깊이 각인되었던 스티븐 호킹이 이승을 떠난 지도 벌써 4년이 넘었다. 저승에서 그는 과연 천국에 갔을까?  21살 때부터 루게릭병을 앓아 운신을 잘 못했던 그가 무슨 큰 죄를 지을 리도 없었을 테니 천국을 믿는 사람들은 그가 천국으로 갔을 것을 믿어 의심치 않을 것이다. 하지만 아이러니하게도 생전에 호킹은 자신은 천국에 가지 못할 거라고 생각하고 말해왔다.  어느 매체와의 인터뷰에서 호킹은 죽음에 관해 이렇게 말했다. “천국이나 사후세계가 우리를 기다리고 있다는 믿음은 죽음을 두려워하는 사람들을 위한 동화일 뿐이다.”  그리고는 다음과 같이 덧붙였다. “천국이나 사후세계는 실재하지 않는다. 마지막 순간 뇌가 깜빡거림을 멈추면 그 이후엔 아무것도 없다”고 단언한 다음 “뇌는 부속품이 고장 나면 작동을 멈추는 컴퓨터다. 고장 난 컴퓨터를 위해 마련된 천국이나 사후세계는 없다”고 잘라 말했다.  세계적인 물리학자로, 뉴턴이 역임했던 케임브리지 대학의 루카스좌 교수였던 스티븐 호킹은 지난 세기 최고의 우주물리학자로 손꼽힌다. 그의 중요한 과학적 업적으로는 로저 펜로즈와 함께 일반상대론적 특이점에 대한 여러 정리를 증명한 것과 함께, 블랙홀이 열복사를 방출한다는 사실을 밝혀냈다는 것이다.  가장 빼어난 우주론자로 21세기의 아인슈타인으로 불린 호킹은 그의 저서 <위대한 설계(Grand Design)>를 통해 “신이 우주를 창조하지 않았다”는 주장하기도 했다. 이 같은 그의 무신론은 조강지처였던 아내 제인 사이에 불화의 씨앗이 되어 결국 이혼에 이르는 불행한 개인사를 가져왔다.  "우리 행동에서 위대한 가치를 추구해야" 21세 때 불치병인 루게릭병 진단과 함께 몇 년 안에 사망할 것이라는 시한부 판정을 받았던 호킹은 2009년 미국 투어 강연을 마친 뒤 심각한 합병증으로 1년 가까이 병상에 누워지냈는데, 이 무렵 그는 죽음이 두렵지 않냐는 질문을 받고 다음과 같이 답했다.  “나는 지난 49년간 언제라도 죽음이 찾아올 수 있다는 가능성과 함께 살아왔지만 죽음을 두려워하지도, 빨리 죽기를 바라지도 않았다”고 밝히며 “이 삶 동안 하고 싶은 것이 너무 많다”고 털어놨다. 그리고 “병은 내 인생에 구름을 드리웠지만 결과적으로 나는 병 덕분에 인생을 더 즐길 수 있었다”고 덧붙였다.  호킹은 우리가 우리 의 삶을 어떻게 살아가야 하느냐는 질문에는 다음과 같은 답을 내놨다.  “우리는 우리 행동에서 위대한 가치를 추구해야 한다.” 호킹은 또다른 인터뷰에서 신과 종교에 대해서 다음과 같이 자신의 생각을 밝혔다.  "우리가 모든 이론을 다 발견했다면, 이는 인간 이성의 궁극적인 승리가 될 수 있다. 그럴 때 우리는 신의 마음을 알 수 있을 것이다."  "우리는 과학을 이해하기 전에는 하나님이 우주를 창조하셨다는 사실을 믿는 것이 자연스럽다. 그러나 현재 과학은 보다 믿을 만한 설명을 제공하고 있다. '하나님의 마음을 알 수 있다'는 말의 의미는 '만약 하나님이 계시다면, 하나님이 아는 모든 것을 우리도 알 수 있다'는 의미이다. 그러나 하나님은 존재하지 않는다. 난 무신론자다." "발밑만 보지 말고 고개를 들어 별을 보라."  2012년 런던패럴림픽 개막식에서 휠체어의 물리학자 스티븐 호킹 박사가 깜짝 등장, 세계인 향해 마지막 연설을 하여 수많은 사람들을 감동시켰다.  “지구상에서 가장 위대한 장애인”이라고 소개된 호킹 박사는 음성 인식기를 통해 ‘발견의 여정’이라는 제목의 강연에서 "발밑만 보지 말고 고개를 들어 하늘의 별을 보라”라는 명언을 포함, 다음과 같은 어록을 남겼다.  "문명이 시작된 이래 인간은 우주의 근본 질서를 이해하기를 갈망해왔다." "당신 발밑만 내려다보지 말고 고개를 들어 별들을 바라보라. 우리가 보고 있는 걸 이해하려고 노력하고 무엇이 우주를 존재하게 하는지 궁금해하라. 호기심을 가지라."  “우리는 모두 다르고 어떠한 ‘표준’도 없지만 공통적으로 모든 인간은 ‘인간 정신’을 공유하고 있다."  "우리 모두에게 무언가를 창조하는 능력이 있다는 사실이 중요하다."   '팽창하는 우주의 성질'이라는 제목의 논문으로 박사학위를 받았던 호킹은 평생을 휠체어에 앉아서 보냈지만 누구보다 우주를 깊이 연구한 우주론자로 자신의 삶의 목표에 대해 이렇게 말했다. "우주의 향한 나의 목표는 우주에 대한 완전한 이해, 우주가 왜 이처럼 생겼고 왜 영원히 존재하는지 완전히 이해하는 것이다."  아인슈타인 다음의 천재 과학자로 칭송받았던 호킹는 아인슈타인 탄생 139주기인 2018년 3월 14일 치열한 76년간의 삶을 마감하고 우주로 돌아갔다. 삶에 힘겨워하는 사람들에게 다음과 같은 말을 남기고.​ “삶이 아무리 힘들어 보일지라도 우리가 할 수 있고, 성공할 수 있는 무언가는 항상 있습니다. 중요한 것은 포기하지 않는 것입니다." 
  • 인공지능 이용한 박테리아 신속 분석 기법 개발

    인공지능 이용한 박테리아 신속 분석 기법 개발

    감염질환 치료를 위해 가장 중요한 것은 신속한 병원균 분석이다. 감염 원인균을 빠르게 파악해야 효과적인 약물 투여로 치료가 가능하기 때문이다. 문제는 병원균을 식별하는데 최소 1~2일 걸린다는 점이다. 패혈증 같은 경우는 원인균을 파악하는 동안 환자의 상태가 악화돼 사망하는 경우도 적지 않다. 잘못된 진단을 하면 과도한 항생제 남용으로 인한 슈퍼박테리아 문제도 발생한다. 이에 국내 연구진이 감염병 원인균을 빠르게 파악할 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 카이스트, 삼성서울병원, 진단의학 분석기업 토모큐브가 중심이 된 공동 연구팀은 홀로그래피 현미경과 인공지능 기술을 활용한 병원균 신속 식별 기술을 개발했다고 27일 밝혔다. 이번 연구에는 카이스트 물리학과, 나노과학기술대학원, 삼성서울병원 진단검사의학과, 감염내과, 서울성모병원 진단검사의학과, 분당차병원 응급의학과, 카이스트 교원 창업 기업인 토모큐브가 참여했다. 이번 연구 결과는 광학 분야 국제 학술지 ‘빛: 과학과 응용’에 실렸다. 병원균 식별에 시간이 오래 걸리는 이유는 박테리아 배양 때문이다. 질량 분석기를 이용한 식별 기술은 일정량 이상 박테리아 표본이 확보돼야 균종을 구분해 낼 수 있다. 환자에서 추출한 시료를 하루 이상 배양해야 검사가 가능한 박테리아 수를 확보할 수 있다. 연구팀은 굴절률을 활용해 관찰하는 물질의 3차원 영상을 얻을 수 있는 홀로그래피 현미경과 인공지능 기술을 결합했다. 연구팀은 500개 이상의 박테리아 3차원 굴절률 영상을 찍어 인공지능 신경망으로 학습시켰다. 이를 통해 미량의 표본만으로도 정확히 균종을 파악할 수 있게 됐다. 연구팀은 이번에 개발한 기술을 이용해 혈액 감염을 시키는 주요 병원균 19개를 빠르게 식별할 수 있도록 했다. 특히 병원균 한 개만 있더라도 82.5%의 정확도로 균종 판별이 가능하고 영상 7개가 있으면 99.9%의 정확도로 병원균을 파악할 수 있다는 것을 확인했다. 연구를 이끈 박용근 물리학과 교수는 “이번 연구는 홀로그래피 현미경의 세포 감별 능력을 인공지능으로 극대화시켜 10만분의1 수준의 미세한 양으로도 질량 분석기와 비슷한 분석이 가능함을 보였다”며 “다양한 병원균 식별에 활용할 수 있도록 기술을 발전시켜 나갈 것”이라고 말했다.
  • [포착] 상공에서 추락하는 ‘불덩이’…정체는 중국 로켓 파편?(영상)

    [포착] 상공에서 추락하는 ‘불덩이’…정체는 중국 로켓 파편?(영상)

    스페인과 모로코 상공에서 지상으로 추락하는 ‘불덩이’가 포착됐다. 일각에서는 중국 로켓의 파편일 가능성을 제기했다. 모로코 월드뉴스 등 현지 언론의 21일 보도에 따르면, 이날 이른 새벽 모로코와 스페인 일대에서는 긴 꼬리를 만들며 지상으로 떨어지는 불덩어리들이 포착됐다. 정체불명의 불덩어리는 모로코 현지시간으로 오전 12시 30분경 대서양에서 모로코 북부 지역의 상공을 지났으며, 모로코와 스페인 사이의 지중해 상공을 날아 스페인 남부 알메리아에서 약 10㎞ 떨어진 곳을 통과했다.이를 목격한 사람들은 유성우라고 생각했지만, 스페인의 천체물리학 연구소는 중국의 로켓 잔해가 대기권에 돌입하면서 발생한 불덩어리라고 밝혔다. 스페인 안달루시아 천체물리학 연구소의 천문학자인 호세 마리아 마디에도는 “스페인 일대에서 관측된 ‘불덩어리’는 중국이 구축 중인 우주정거장 ‘톈궁’을 위해 쏘아 올린 창정-2F 로켓의 잔해가 대기권으로 다시 떨어진 조각들”이라고 설명했다. 이어 “해당 로켓 잔해로 인한 불덩어리는 스페인 무르시아 해안에서 약 100㎞ 떨어진 곳에서 사그라졌다”고 덧붙였다. 중국 로켓 잔해, 도심에 떨어질 가능성도 배제할 수 없어  중국이 쏘아 올린 로켓의 잔해가 지상으로 추락한 사례는 이번이 처음은 아니다. 조나단 멕도웰 미국 하버드-스미스소니언 천체물리센터 박사는 지난해 2월 “탑재 용량 22t에 달하는 창정-5B 로켓의 잔해가 수일 내에 지구에 추락할 수 있다”며 우려를 표했다. 창정-5B는 당시 우주정거장 핵심 모듈인 톈허를 싣고 우주로 나간 로켓이다. 전문가들은 로켓 잔해의 일부는 대기권에서 타버리거나 바다에 떨어질 가능성이 매우 크기만, 이중 일부가 대기권을 뚫고 주택지나 도심 한가운데 떨어질 가능성도 배제할 수 없다고 입을 모았다. 다만 사람이 우주 쓰레기와 충돌할 가능성은 수조 분의 1 정도로 매우 낮다.유럽우주국(ESA)의 우주안전프로그램 사무국장인 홀거 크래그는 당시 스페이스닷컴과 한 인터뷰에서 “중국은 (창정 5B의) 통제할 수 없는, 잠재적인 추락 가능성을 알고 있다”면서 “이전 사례를 비추어 봤을 때, 통상 전체 질량의 20~40%가 대기권에서 전소하지 않고 지상에 추락할 수 있다”고 설명했다. 로켓 잔해물 추락 때문에 전 지구가 긴장에 빠진 것은 이번이 처음은 아니다. 2020년 5월, 중국이 창정-5B 로켓을 발사했을 당시 약 30m의 잔해물이 아프리카와 미국 뉴욕, 호주 등지에 추락할 수 있다는 우려가 제기된 바 있다. 다행히 사람이 살지 않는 아프리카 대륙 서부 연안에 추락해 피해는 없었지만, 여러 국가가 긴장감을 감추지 못했다.2018년 4월에는 역시 중국의 톈궁 1호가 지구로 떨어졌다. 당시에도 별다른 피해는 없었지만, 태평양과 인도양, 대서양, 남미, 호주, 아프리카, 한국 등 매우 넓은 영역이 추락 지점 범주에 들었다. 전문가들은 추락하는 인공 우주물체 대부분이 제어할 수 없는 상태라는 점에서 꾸준히 우려를 제기해 왔다. 로켓 잔해가 추락하는 궤적을 예측할 수는 있지만, 지구의 대기가 태양활동에 따라 시시각각 변하는 만큼 불확실성이 크기 때문이다. 이에 각국에서는 감시체제를 운영해 추락 지점을 예측하고 대비하는 노력을 기울이고 있다. 한국의 경우 1983년 1월 소련의 코스모스 1402호 추락 때부터 위성추적상황실을 운영하며 우주쓰레기 추락 등 우주 위험에 대비하고 있다.
  • [이광식의 천문학+] 한 천문학자의 ‘인생 프로젝트’

    [이광식의 천문학+] 한 천문학자의 ‘인생 프로젝트’

    '뉴호라이즌스, 새로운 지평을 향한 여정'을 읽고태양계의 마지막 행성을 향하여​ '뉴호라이즌스, 새로운 지평을 향한 여정'은 2006년 1월 미국 플로리다주의 케이프 커내버럴에서 발사되어 9년 반을 날아간 끝에 2015년 7월 명왕성 근접통과를 성공한 뉴호라이즌스 탐사선에 관한 이야기다. 프로젝트의 수석연구원인 앨런 스턴과 과학 커뮤니케이터 데이비드 그린스푼이 같이 쓴 책이다. 최초의 발안에서 미션 성공까지 무려 26년에 걸친 뉴호라이즌스의 여정은 한 과학자의 일생을 건 도전 끝에 성공을 거둔 그야말로 '인생 프로젝트'였다. 우리가 그 동안 숱하게 보아온 우주탐사 미션은 사실 그 하나하나가 수십대 일의 치열한 경쟁을 뚫고 이루어진 결과라는 것을 이 책은 잘 보여주고 있다. 프로젝트의 채택 여부를 두고 위원회에서 치열한 논쟁이 벌어졌을 때, 한 노과학자의 발언이 패색이 짙던 논의에 흐름을 바꾸는 데 결정적인 역할을 해주었다. 88세의 대기 물리학자 도널드 헌텐이었다. "젠장! 탐사선이 명왕성에 도착할 때쯤 나는 세상에 없을 겁니다. 설사 살아 있다고 해도 그런 상황을 의식할 수 있는 상태가 아닐 거예요. 그래도 이건 우리가 해야 하는 일이 맞습니다. 과학이 중요해요. 그러니 그냥 합시다." 또 하나 내가 가장 인상 깊게 읽었던 부분은 드디어 탐사선의 발사를 앞두고 카운트다운이 시작되었을 때, 수십명의 관련자들이 호명에 따라 차례대로 발사 찬성-반대를 표명하는 장면이었다. 관련자 중 한 사람이라도 반대하면 발사는 중단된다.  이미 한 차례 발사 연기를 겪었고, 수천 명의 요인-관중이 지켜보는 가운데 다시 그 어려운 과정이 시작되어 수십 명이 발사 찬성을 외칠 때 수석연구원 앨런 스턴은 혼자 발사 반대를 선언한다. 전기 계통의 문제가 있지만 발사에는 지장없다는 판정이 내려졌음에도, 만에 하나 그것으로 인해 발사 실패를 불러온다면 평생을 후회하며 살 것 같다는 생각에 도저히 발사를 찬성할 수 없었다는 것이다.  그리하여 세 번째 만에 뉴호이즌스는 성공적으로 발사대를 떠나 명왕성을 향해 날아올랐다. 발사 때의 탈출속도는 초속 16.26킬로미터로, 지금까지 인간이 만들어낸 물체 중 가장 빠르게 뉴호라이즌스는 지구를 탈출했다. 그리고 마침내 2015년 7월 14일 명왕성을 통과하면서 그 세계의 놀라운 풍경을 인류 앞에 펼쳐 보여주었으며, 그로부터 4년 뒤인 2019년 1월 1일, 두번째 목표인 카이퍼 대 천체 486958 아로코트를 성공적으로 근접 통과했다.  뉴호라이즌스 미션이 성공적으로 마무리되었을 때 프로젝트를 주도했던 수석연구원 앨런 스턴은 팀원들에게 다음과 같은 발로 벅찬 감회를 토로했다. "당신들과 함께 태양계를 날아가 명왕성을 탐사한 건 일생의 영광이었습니다." 2021년 4월 15일에는 태양에서 50AU에 있는 다섯 번째 우주선이 됨과 동시에 이 거리에서 보이저 1호를 촬영했으며, 2029년에는 태양계를벗어나 성강공간으로진출할 예정이다. 이때까지도 기기가 정상 작동한다면 미션은 확장되어 태양권 바깥을 탐사할 예정이다. 탐사선에 실린 발견자 톰보의 뼛가루 그런데 뉴호라이즌스가 야심차게 태양계 마지막 행성인 명왕성을 향해 날아가는 도중에 지구에서는 국제천문연맹이 새 행성 기준에 맞지 않는 명왕성을 왜소행성으로 강등시키는 사태가 벌어졌다. ​ 명왕성은 1930년 고졸 출신으로 로웰 천문대의 비정규 직원이었던 23살의 클라이드 톰보에 의해 발견되었다. 그런 연유로 뉴호라이즌스에는 이색적인 화물 하나가 실렸다. 바로 명왕성 발견자 클라드 톰보의 뼛가루가 캡슐에 담긴 채 선체 데크 밑에 부착되었던 것이다.  의리 깊은 후배 NASA 과학자들의 배려로, 톰보는 비록 살아서는 가지 못했지만 자신의 뼛가루는 명왕성 옆을 스쳐지나면서 꿈을 이루어주었던 명왕성의 모습을 볼 수 있었던 것이다. 톰보의 뼛가루를 담은 캡슐에는 그의 묘석에 새겨진 다음과 같은 글귀가 적혀 있다.“미국인 클라이드 톰보 여기에 눕다. 그는 명왕성과 태양계의 세 번째 영역을 발견했다. 아델라와 무론의 자식이었으며, 패트리셔의 남편이었고, 안네트와 앨든의 아버지였다. 천문학자이자 선생님이자 익살꾼이자 우리의 친구 클라이드 W. 톰보(1906~1997).”  또한 후배 과학자들은 명왕성에서 발견된 하트 모양의 지역 이름을 '톰보 지역'이리고 명명해주었다.  여담이지만, 톰보는 류현진이 뛰고 있는 MBL 다저스팀의 에이스 투수 클레이턴 커쇼의 큰외할아버지다. 그래서 커쇼는 '명왕성은 내 마음의 행성이다(Pluto is still a planet in my heart)'라고 적힌 티셔츠를 입고 TV에 출연한 적도 있다. 톰보가 그런 손자의 모습을 보았다면 무척 대견해했을 것 같다.
  • [이광식의 천문학+] 우리은하의 과거-미래 알려줄 ‘가이아 데이터’ 공개

    [이광식의 천문학+] 우리은하의 과거-미래 알려줄 ‘가이아 데이터’ 공개

    우리은하의 별을 관측하는 우주망원경이 은하가 탄생한 지 불과 20억 년이 지났을 무렵 우리은하에 무슨 일이 일어났는지를 보여주고 있을 뿐만 아니라, 곧 공개될 데이터를 통해 천문학자들은 우리은하의 훨씬 더 먼 과거를 엿볼 수 있게 될 것으로 예측하고 있다.  유럽 ​​우주국(ESA)의 가이아 탐사선은 허블 우 망원경이나 제임스웹 우주망원경과 같이 우리에게 친숙한 이름이 아니지만, 가이아 임무는 현재 가장 과학적인 논문을 생산하고 있으며, 연구원들이 말하듯이 우리은하의 역사에 대한 이해에 있어 전례 없는 도약을 가능하게 했다.  가이아는 웹이나 허블과는 다른 방식으로 작동한다. 가이아는 우주에서 하나의 목표물에 초점을 맞춰 관찰하는 것이 아니라, 하늘 전체를 쉼없이 스캔한다. 지구에서 약 150만km 떨어진 라그랑주 2포인트에 자리 잡은 한국의 갓 모양을 한 이 망원경은 하늘에서 가장 밝은 별 20억 개를 관찰한다. 지상 베이스의 망원경과는 달리 지구 대기에 의한 왜곡현상이 없는 관측이 가능하다.  허블이나 웹과는 달리 가이아는 먼 별과 은하의 세부사항을 드러내는 경이로운 이미지를 캡처하는 데 중점을 두지 않는다. 그보다 탐사선은 몇 가지 기본 매개변수, 즉 지구로부터 별의 거리, 별이 우주공간을 통과하는 속도, 하늘과 3차원에 나타나는 운동방향의 관측에 집중한다.  우주의 물체는 물리법칙을 따르기 때문에 과학자들은 은하의 진화를 형성한 사건을 선택해 과거와 미래에 걸쳐 수십억 년 동안 그 별의 궤적을 모델링할 수 있다. 은하 고고학으로 알려진 학문은 2013년 가이아가 출범한 이후 엄청나게 성장했으며, 6월 13일 새로운 데이터 공개가 연구를 강화할 것으로 보인다.  네덜란드 라이덴 대학의 천문학자이자 가이아 데이터 처리 및 분석 컨소시엄 의장인 앤터니 브라운은 "우리는 여전히 은하수의 기원에 대한 세부사항을 밝히기 위해 노력하고 있다"고 전제하고 "새로이 공개되는 데이터를 얻는다면 연구가 훨씬 빨리 진척될 것"이라고 밝혔다. 별빛에 모든 것이 들어 있다 이 새로운 데이터에는 천문학자들이 천체 물리학적 매개변수라고 부르는 것이 포함되어 있다. 관찰된 별의 빛 스펙트럼(기본적으로 별의 물리-화학적 특성을 나타내는 지문)에서 파생된 천체 물리학적 매개변수는 관찰된 별의 나이, 질량, 밝기 수준 그리고 경우에 따라 상세한 화학적 구성을 나타낸다.  ESA의 가이아 프로젝트 과학자인 조스 드 브루너는 "별의 스펙트럼을 분석하면 정말 그 별의 거의 모든 것을 알게 된다"라고 말하면서 "마치 익명의 사람들 그룹에서 그들의 이름과 나이와 출신 지역을 알게 되는 것과 마찬가지"라고 덧붙였다.  6월 13일 발표된 데이터 덕분에 천문학자들이 '만나게 되는' 별들의 그룹은 5억 개의 별로 구성되어 있으며, 이는 가이아가 관찰하는 별의 4분의 1에 해당한다. 이 정보는 천문학자들이 우리은하를 형성한 사건의 순서를 바로잡는 데 도움이 될 것이며, 이에 대해 브라운은 "실제로 은하 형성의 역사를 푸는" 것이라고 강조한다. 은하의 역사는 충돌의 역사  브라운의 설명에 따르면, 천문학자들은 우리은하가 빅뱅 이후 약 8억 년에 형성되기 시작했으며, 10억 년에서 20억 년 사이의 집중적인 형성 기간을 거쳤다고 생각한다. 이 형성 기간에 다른 은하들과의 숱한 충돌이 일어났으며, 이러한 과정을 거쳐 점차 오늘날 우리가 보고 있는 은하처럼 모양을 갖추어갔다. 즉 2,000억 개의 별을 포함하는 거대한 나선은하로 발전한 것이다. (가이아는 그 중 약 1%만 관측한다.)  이전에 발표된 가이아 데이터에서 연구원들은 초기 충돌의 흔적을 은하계를 통해 파문을 일으키며 별의 움직임에 영향을 미치는 파동 형태에서 발견했다. 이러한 충돌 중 가장 중요한 것은 가이아 엔셀라두스라는 은하와의 충돌이었다. 그 은하는 약 100억 년 전 두 은하가 충돌했을 당시 우리은하보다 크기가 약 4분의 1밖에 안되었다. 가이아 데이터에 따르면, 충돌은 은하의 원반을 둘러싸고 있는 희박한 별들의 구인 은하의 헤일로를 발생시켰다고 가이아 데이터가 밝혔다.  브라운은 "현재 우리는 이 가이아 엔셀라두스와의 충돌이 우리은하가 겪은 마지막 중요한 은하 합병이라고 생각한다"고 덧붙였다. ​대-소 마젤란 은하가 우리은하와 충돌한다 6월 13일 데이터 발표를 기다리는 천문학자 중에는 네덜란드 흐로닝겐 대학 천체물리학 박사후 연구원인 에두아르도 발비노가 있다. 발비노는 그가 은하의 '가장 작은 빌딩 블록'이라고 부르는 작은 규모의 충돌에 관심이 있다. 그것들은 우리은하가 오랜 세월에 걸쳐 삼켜버린 구상성단 같은 별들의 고대 그룹이다.  발리노는 "구상성단은 이러한 충돌을 겪은 후 분해되기 때문에 특별하다"고 말하면서 "그러나 그들은 해체된 후에도 '별의 흐름'이라고 부르는 일관된 별 그룹으로 계속 존재하고 있다"고 밝혔다.  이러한 별의 흐름은 탐지하기가 매우 어려운 것으로 악명이 높았지만, 발비노는 새로운 가이아 데이터가 이 노력의 돌파구를 열어줄 것으로 기대하고 있다.  "새 데이터 세트에 별이 얼마나 빨리 우리에게 접근하는거나 멀어지는지를 나타내는 방사형 속도라는 추가적인 속도 구성요소가 있을 것"이라고 발비노는 강조하면서 "가이아가 이전에 그중 일부를 측정했지만 새 샘플은 그보다 10배 더 커질 것이며, 이전의 어떤 것보다 더 크다"고 덧붙였다.  이러한 별들의 움직임에서 천문학자들은 은하계에 병합되는 과정 속에서 움직이는 별들의 그룹을 구별할 수 있을 것이다. 이 정보를 별의 화학적 구성에 대한 데이터와 결합함으로써(다른 은하에서 도착한 별은 뚜렷한 화학적 지문을 가짐) 천문학자들은 이전과는 다른 방식으로 은하의 과거를 엿볼 수 있게 된다.  발리노는 "이는 가이아 데이터로 할 수 있는 흥미로운 일 중 하나"라고 말하면서 "당신은 유사하게 움직이는 별들의 그룹을 찾을 수 있고, 기본적으로 그들이 어디에서 왔고 어떤 구성 요소가 그들을 은하수로 가져왔는지 재구성할 수 있다. 그러면 궁극적으로 우리은하가 어떻게 형성되었는지에 대한 질문에 답할 수 있게 된다"고 덧붙였다.  지난 수십억 년 동안 우리은하는 아주 평화로웠다. 은하는 별을 쏟아내고 있는 한편으로, 초기의 변화로 인한 여진을 흡수하는 가운데 별들이 일정한 속도로 죽어가고 있다.  그러나 앞으로 상황이 다시 어려워질 것이다. 천문학자들은 다음 은하 충돌의 접근 방식을 관찰하고 있. 즉, 대마젤란 성운과 소마젤란 성운이라고 하는 우리은하의 궤도에 있는 두 왜소은하와의 충돌이다.  마젤란 성운은 지난 수십억 년 동안 우리은하 주위를 도는 궤도에 진입했으며, 이미 우리은하의 중력장에 영향을 미치고 있다. 천문학자들은 두 은하의 과거를 정말 잘 재구성한다면 대-소 마젤란이 우리은하와 합쳐지는 전 과정을 살펴볼 수 있을 것으로 기대하고 있다. 
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    퀀텀 라이프(하킴 올루세이·조슈아 호위츠 지음, 지웅배 옮김, 까치 펴냄) 범죄가 난무하던 미국 남부 빈민가 출신으로 저명한 흑인 천체물리학자가 된 하킴 올루세이의 자전적 에세이. 영재와 문제아, 스탠퍼드대 대학원생과 길거리 마약 중독자 등 여러 정체성을 넘나든 저자가 과학에 대한 순수한 호기심과 애정으로 어려움을 극복한 이야기를 펼친다. 424쪽. 1만 8000원.식욕의 비밀(데이비드 로벤하이머·스티븐 J 심프슨 지음, 이한음 옮김, 사람의집 펴냄) 곤충을 연구하는 생물학자로서 ‘왜 동물의 세계에서는 비만이 드물까’를 화두로 진화생물학적 관점에서 식욕의 비밀을 파헤친다. 저자는 바퀴벌레도 균형 잡힌 식사를 한다는 점에서 현대 식품산업이 인류가 지닌 영양학적 욕구를 얼마나 교묘하게 이용하는지 밝혀낸다. 312쪽. 1만 8000원.패자의 생명사(이나가키 히데히로 지음, 박유미 옮김, 더숲 펴냄) 일본의 대표적 식물학자인 저자가 38억년 생명의 역사를 약자의 시선에서 바라보고 그들의 강인한 생존 전략을 살폈다. 박테리아 같은 원핵생물이나 팀을 이뤄 사는 다세포생물, 공룡과의 패권 싸움에서 진 포유류 등이 패자에서 어떻게 ‘진정한 승자’로 변모할 수 있었는지를 보여 준다. 248쪽. 1만 6000원.히틀러에 저항한 사람들(쓰시마 다쓰오 지음, 이문수 옮김, 바오 펴냄) 나치 독일 시기 히틀러에게 목숨 걸고 저항했던 독일인들의 이야기를 서양사학자의 시선으로 풀어냈다. 주요 사건과 시민들 그리고 유족의 이야기를 한 권의 책으로 묶은 저자는 스스로의 책임으로 결단을 내리고 위험한 일을 기꺼이 떠맡은 ‘시민의 용기’를 집중 조명한다. 320쪽. 1만 6000원.세계사를 바꾼 커피 이야기(우스이 류이치로 지음, 김수경 옮김, 사람과나무사이 펴냄) 커피가 인류 역사에 미친 영향을 풀어낸 교양서. 커피는 원래 이슬람 수피교도가 욕망을 억제하고자 마시던 음료였으나 17세기 상업자본가와 정치권력자의 욕망을 자극해 유럽과 세계를 제패했다. 커피가 ‘니그로의 땀’이라는 별명을 얻게 된 이유 등을 살펴본다. 329쪽. 1만 8000원.내가 살인자의 마음을 읽는 이유(권일용 지음, 21세기북스 펴냄) 30여년간 1000여명의 범죄자를 대면한 저자가 펼치는 범죄 심리 강의. 가스라이팅·아동학대·데이트폭력·디지털범죄·스토킹 등이 일어나는 과정과 범죄 유형별 심리학 이론, 범죄자의 의도를 간파하는 법 등을 실제 프로파일링 사례와 함께 소개한다. 232쪽. 1만 8000원.
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