미국과 남미를 중심으로 하루 코로나19 확진자 수가 4만~5만명에 이르는 등 2차 대유행이 온 것 아니냐고 할 정도로 다시 무섭게 확산되고 있다. 국내에서도 확진자 수가 증가하고 있어 방역 당국이 바짝 긴장하고 있다. 이런 가운데 최근 확산되고 있는 코로나19 바이러스는 발생 초기보다 전염성이 더욱 강하게 변이됐을 것이라는 연구 결과가 나와 주목을 받고 있다. 베트 코버 미국 로스앨러모스 국립연구소 이론생물·생물물리학부 박사를 중심으로 라호야 면역연구소, 듀크대 의대 등 공동연구팀은 코로나19가 일부 구조가 변형돼 올 초 유행했던 바이러스보다 전염성이 더 강해졌을 것이라고 5일 밝혔다. 이 같은 연구 결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘셀’ 3일자에 실렸다. 연구팀은 세포 실험을 통해 코로나19의 스파이크 단백질 중 614번의 변이가 발견됐으며, 이는 감염된 사람의 체내에서 바이러스 양을 늘려 바이러스의 전염력을 강하게 만든다는 연구 결과를 내놨다. 스파이크 단백질은 코로나19가 인체 세포 속으로 침입하는 데 중요한 역할을 하는 물질인데 이번에 발견된 변이는 스파이크 단백질을 더 작게 만들어 인체 세포로 좀더 쉽게 침투할 수 있게 만든다고 연구팀은 설명했다. 연구팀에 따르면 이번 변이는 전파력은 강하지만 독성은 더 강해지지 않고 이전과 비슷한 수준인 것으로 보고 있다. 연구를 이끈 코버 박사는 “이번 발견은 바이러스의 새로운 변이형태가 전염성을 높여 더 위험해졌다는 것을 보여 준다”며 “백신이나 치료제가 나오기 전까지는 마스크를 착용하고 사회적 거리를 유지하는 것이 유일한 대비책”이라고 강조했다. 이번 연구에 대해 앤서니 파우치 미국 국립보건원(NIH) 산하 국립알레르기·전염병연구소(NIAID) 소장도 “이번 연구에 대해 의학계에서 일부 견해차가 있기는 하지만 코로나19 바이러스가 변이를 일으켜 전염성이 강해졌을 가능성은 크다”고 밝혔다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

최근 밝기가 40%까지 급격히 떨어져 천문학자들의 비상한 관심을 집중시켰던 오리온자리 알파별 베텔게우스의 기이한 변화는 일시적으로 항성의 표면 절반을 가린 흑점 현상 때문이라는 연구 결과가 발표되었다. 오리온자리는 북반구 하늘에서 유일하게 1등성 두 개를 가지고 있는 겨울 별자리의 왕자다. 이 별자리의 왼쪽 위 귀퉁이를 보면 불그스레 빛나는 별 하나가 있는데, 요즘 지구촌 밤하늘에서 가장 '핫'한 별인 베텔게우스다. 칼을 쳐들고 있는 사냥꾼 오리온의 오른쪽 겨드랑이 부근에서 유난히도 밝게 빛나는 베텔게우스는 그래서 아라비아어로 ‘겨드랑이 밑’이라는 뜻을 갖고 있다. 밝기가 변하는 변광성인 베텔게우스는 크기가 무려 태양 지름의 900배에 달하는 적색 초거성으로, 밝기는 태양의 10만 배를 훌쩍 넘는다. 만약 베텔게우스를 우리 태양 자리에 끌어다 놓는다면 수성, 금성, 지구, 화성은 확실히 베텔게우스에 먹혀 사라질 것이며, 별의 표면은 소행성대를 지나 목성 궤도 너머까지 미칠 것이다.덩치가 큰 별일수록 강한 중력으로 핵융합이 급격히 진행되는 바람에 연료 소모가 빨라 얼마 살지 못한다. 베텔게우스의 나이는 800만 년 정도로, 아직 1000만 년이 채 안되었는데도 별이 부풀어오르고 급격한 밝기 변화를 보이는 등 말기 증세를 보여, 천문학자들은 이 별이 조만간 폭발할 것으로 예측하고 있다. 슈퍼노바(supernova), 곧 초신성 폭발을 눈앞에 두고 있다는 얘기다. 그러나 베텔게우스는 올봄 희미한 상태에서 벗어났으며, 5월에 들어서자 원래의 밝기를 되찾았다. 일부 천문학자들은 베텔게우스의 이 같은 회복은 별이 커가는 과정에서 별을 탈출한 물질이 넓은 공간에 퍼져 있는데, 이 물질이 별빛을 가렸기 때문이라는 분석을 내놓았다. 이번 새로운 연구는 베텔게우스의 밝기가 떨어진 것은 베텔게우스 자체에 그 원인이 있음을 시사한다. 연구자들은 올해 1월에서 3월까지 하와이의 제임스 클러크 맥스웰 망원경(JCMT)의 서브밀리미터 파를 사용하여 이 초거성을 정밀 조사했다. 그런 다음 연구팀은 이 데이터를 칠레의 아타카마 패스파인더 실험 망원경(APEX)의 서브밀리미터 파 관측으로 얻은 이미지를 포함하여 지난 13년 동안 이루어진 베텔게우스의 관측치와 비교했다. 파장이 가시광선의 수천 배에 달하는 서브밀리미터파는 별먼지를 관통할 수 있어 성간 먼지를 연구하는 데 이용된다.독일 막스플랑크 천문학연구소 박사후 연구원인 타비샤 다마와르데나 대표저자는 “베텔게우스는 서브밀리미터 이하 파장의 빛에서도 20%나 어두워졌다는 사실에 놀랐다"면서 "이는 곧 급격한 광도 저하의 원인 중 하나로 지목됐던 먼지와는 관련이 없으며, 별 자체의 원인으로 그 같은 큰 변화가 일어났다는 것을 알게 되어 무척 흥미로웠다"고 밝혔다. 또한 "앞으로 몇 년간 관측하면 베텔게우스의 급격한 감광이 흑점 사이클과 관련된 것인지 알아낼 수 있을 것"이라면서 "어떤 경우든 베텔게우스는 미래 연구에서도 흥미로운 대상으로 남아 있을 것"이라고 덧붙였다. 베텔게우스의 표면온도는 대략 3230℃ 정도인데, 이 결합 데이터는 베텔게우스의 감광이 표면 온도가 약 200℃도 떨어진 것과 관련이 있음을 보여준다. 연구팀은 또 베텔게우스의 고해상도 이미지에 나타난 광도가 비대칭적 차이를 보이는 점을 근거로 광구의 50~70%가 거대한 흑점으로 덮여 있으며, 이 구역이 밝은 구역보다 낮은 온도를 보이는 것으로 분석했다. JCMT의 선임 과학자 스티브 마이어스도 “베텔게우스와 같은 이전 세대의 별들은 실제로 지구상이나 우리 몸에서 발견되는 대부분의 원소들을 초신성 폭발로 은하계에 분포시켰다”고 설명한 후 “우리는 이 별이 언제 폭발할지 예측할 수 없지만, 밝기를 추적하면 흥미로운 별의 진화를 더 잘 이해할 수 있을 뿐 아니라 우리가 살고 있는 이 우주의 역사를 더욱 잘 알 수 있게 될 것”이라고 덧붙였다. 이번 연구는 6월 29일(현지시간) ‘천체 물리학 저널 회보’에 게재되었다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　　

‘과속 성장’하는 거대한 블랙홀의 크기가 공개돼 학계의 관심이 쏠리고 있다. 호주국립대학과 유럽남방천문대(ESO) 등 국제 공동연구진에 따르면 2018년에 발견된 블랙홀 ‘ SMSSJ2157–3602’(이하 J2157)는 발견 당시부터 성장 속도가 매우 빨라 과학자들의 눈길을 사로잡았다. 이후 연구진은 이 블랙홀이 얼마나 빠르게 규모를 확장하는지, 현재 ‘몸집’의 규모는 어떤지, 동시에 얼마나 많은 주위의 별을 집어삼키며 현재의 질량을 유지하는지 등을 알아내기 위한 연구를 진행해왔다. 연구진이 칠레에 있는 유럽남방천문대의 거대망원경을 이용해 관찰한 결과, 블랙홀 J2157의 현재 질량은 태양의 340억 배, 크기는 태양의 400만 배에 달한다는 사실이 확인됐다. 우리 은하 중심에 있는 초대질량블랙홀(SMBH) 질량의 8000배에 달하는 규모다. 또 지금까지 발견된 것 중 가장 밝은 빛을 띠는 블랙홀이라는 사실도 밝혀졌다. 연구진은 블랙홀의 밝기를 통해 크기를 유추했으며, 날마다 태양 질량 1개에 맞먹는 주변 물질을 빨아들인다는 사실도 확인됐다. 연구진은 현재까지의 결과로 보아, 이 블랙홀이 관측 역사상 가장 거대한 블랙홀의 타이틀을 차지할 수 있을 것으로 보인다고 예측했다. 다만 빅뱅 뒤 약 12억 년 밖에 되지 않은 초기 우주에서 발견된 만큼, 초기 우주에서 어떻게 이런 거대한 블랙홀이 성장하고 등장할 수 있었는지는 아직 미스터리라고 밝혔다. 연구를 이끈 호주국립대학의 크리스토퍼 온켄 박사는 “이 블랙홀이 주위의 에너지를 얼마나 많이 빨아들이는지는 이미 가지고 있는 질량에 달려있다”면서 “이 블랙홀이 초기 우주의 거대한 형태 중 하나인지, 주위의 에너지를 얼마나 집어삼키는지를 확인하기 위한 연구가 이어질 것”이라고 설명했다.이번에 발견된 블랙홀은 엄청난 성장세를 보이며 몸집을 불려가고 있지만, 관측 역사상 가장 큰 블랙홀은 아니다. 지난해 독일 막스 플랑크 외계물리학 연구소는 지구에서 약 7억 광년 떨어진 ‘아벨(Abell) 85’ 은하단 중심에 있는 타원은하에서 태양 질량의 400억 배에 달하는 최대 블랙홀을 확인했다. ‘과속 성장’으로 엄청난 에너지를 뿜어내는 블랙홀 ‘J2157’에 대한 연구결과는 영국 천문학 저널인 왕립천문학회 월보(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

역대 가장 더운 여름이 예상되면서 폭염이 계속되는 가운데 마스크 착용을 힘들어하는 사람이 늘고 있다. 숨쉬기 편한 마스크가 판매되고 있지만 수제 마스크도 침방울이 튀어 나가는 것을 막아 준다는 분석 결과가 나왔다. 미국 플로리다 애틀랜틱대 해양·기계공학과 싯다르타 베르마 교수가 주도한 연구팀은 기침이나 재채기를 할 때 튀어나오는 침방울을 막아 줄 수 있는 마스크 효과를 모의실험한 결과 여러 겹의 천으로 만든 수제 마스크도 시중에서 판매하는 마스크와 비슷한 효과를 보인다는 연구 결과를 물리학 분야 국제학술지 ‘유체 물리학’ 30일자에 발표했다. 연구팀은 다양한 재료와 형태로 마스크를 만들어 재채기나 기침을 했을 때 침방울을 얼마나 잘 차단하는지 모의실험을 실시했다. 실험 결과 시중에서 판매되는 마스크들은 거의 100% 침방울을 차단했으며 여러 개의 천을 겹쳐 만든 수제 마스크도 90% 이상 침방울을 차단하는 것으로 나타났다. 등산용 손수건으로 알려진 반다나나 스카프를 접어 입과 코를 가리는 것은 침방울이 튀는 것을 막는 데 전혀 도움이 되지 않는 것으로 확인됐다. 베르마 교수는 “마스크를 쓰는 것은 매우 중요하지만 바이러스를 100% 차단할 수는 없다”며 “백신이 출시되기 전까지는 마스크 쓰기와 함께 사회적 거리두기 등 보건당국자들의 권고사항을 철저히 지키는 게 중요하다”고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

7개국 19개 연구기관의 과학자들이 지금까지 알려진 외계행성 중 지구에서 가장 가까우면서 지구와 비슷한 형태를 가진 슈퍼지구(Super-Earth)를 발견했다. 생명체 존재 가능성도 어느 때보다 큰 것으로 예측돼 주목받고 있다. 독일 괴팅겐대, 영국 런던 퀸스메리대, 스페인 안달루시아 천체물리학연구소, 미국 캘리포니아 산타크루즈대(UCSC), 카네기 과학연구소, 칠레 산티아고 국립대, 스위스 베른대, 호주 뉴사우스웨일스대 등으로 구성된 국제공동연구팀은 지구에서 약 11광년 떨어져 있는 적색왜성 ‘글리제 887’ 주변을 돌고 있는 슈퍼지구 2개를 발견했다고 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 26일 자에 발표했다. 연구팀은 유럽남방천문대(ESO)에서 운용하고 있는 칠레 라실라 관측소 천체망원경에 장착된 ‘초정밀 시선속도 행성추적기’(HARPS)를 이용해 글리제 887을 관측했다. 태양계와 가장 가까운 곳에 위치한 적색왜성 글리제 887은 태양보다 크기와 밝기는 절반 수준이다. 관측 결과 연구팀은 글리제 887을 공전하는 2개의 슈퍼지구를 발견했다. 특히 글리제 887c의 행성 표면 온도는 섭씨 70도 정도로 액체 상태의 물이 존재하는 것으로도 확인돼 지금까지 발견된 지구형 외계 행성 중 생명체 존재 가능성이 가장 높은 것으로 연구팀은 평가하고 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

태양보다 180배 정도 어린 별을 공전하는 해왕성 크기의 외계행성을 천문학자들이 발견했다. 이는 지구의 행성 진화 과정을 엿볼 수 있어 학계의 주목을 받고 있다. 미국과 캐나다 등 국제연구진은 차세대 ‘행성 사냥꾼’으로 불리는 테스 우주망원경(TESS)과 지금은 은퇴한 스피처 우주망원경의 관측자료를 분석해 지구에서 약 32광년 떨어진 적색왜성 ‘현미경자리 AU’(AU Mic)의 주위를 공전하는 가스형 행성 ‘현미경자리 AU b’(AU Mic b)를 발견했다.이들 연구자가 이 행성을 거느린 별에 주목한 이유는 이 항성이 비교적 가까운 곳에 있고 어리기 때문이다. 이 별은 지구에서 태양 다음으로 가까운 별인 센타우루스자리 프록시마보다 약 8배 더 먼 곳에 있으며 태양이 존재해온 기간인 약 45억 년과 비교했을 때 겨우 2000만 년에서 3000만 년 정도밖에 되지 않았다. 따라서 이 젊은 별은 자체 중력으로 물질을 중심핵으로 끌어당겨 압축할 때 생기는 고열 탓에 종종 강력한 빛을 내뿜는 데 이를 플레어링 현상이라고 한다. 태양의 절반 정도 크기인 이 별은 아직 그 주변에 먼지와 가스로 된 원시행성 원반을 거느리고 있다. 연구에 참여한 미국 메릴랜드대 볼티모어캠퍼스 우주과학기술센터의 토머스 바클리 박사는 이번 연구 전까지 이 젊은 별이 태양처럼 행성계를 형성했는지에 의문을 품고 있었다고 밝혔다. 그는 “우리가 이해하고 싶은 것 중 하나는 이 행성이 행성계에서 언제 형성됐고 초기에 어떤 일이 벌어졌는가다”면서 “상대적으로 어린 이 행성계는 행성 형성을 연구하는 특별한 실험실로 태양계가 어떻게 형성됐는지를 밝히는 데 도움이 될 수 있다”고 설명했다. 이어 “이 별은 아직 작은 암석형 행성을 만들어낼 시간이 없었을 것”이라면서 “이 행성계는 우리에게 지구나 금성 같은 암석형 행성이 형성되기 전 어떤 일이 일어났는지 알 기회를 준다”고 덧붙였다. 연구를 이끈 미국 조지메이슨대 조교수인 피터 플라브찬 박사는 동료 연구자들과 함께 2018년 이 별을 공전하는 행성의 첫 번째 신호를 탐지했었다. 이 관측은 2019년 스피처 우주망원경의 관측자료에서 다시 한번 확인됐다. 또 다른 연구 참여자인 캐나다 몬트리올대 외계행성연구소의 천체물리학자 조나탕 가네 박사는 현미경자리 AU와 같은 작은 별은 대개 매우 강력한 자기장을 지녀 매우 활동적이라면서 이는 1970년대 확인된 플레어링 활동이 잘 설명해준다고 말했다.이들 연구자는 현미경자리 AU b 행성이 모항성의 앞을 통과할 때 이 행성에 의해 차단된 빛의 양을 분석함으로써 행성의 크기와 공전 주기를 계산할 수 있었다. 테스 프로젝트의 부책임자이기도 한 토머스 바클리 박사는 항성의 이런 밝기 감소는 행성 크기에 관한 많은 정보를 제공한다고 덧붙였다.이를 통해 연구진은 현미경자리 AU b 행성이 크기는 해왕성 정도 되고 지구의 약 58배에 조금 못 미치는 질량을 지니고 있으며 공전 주기는 8.5일 정도 된다는 것을 알아냈다. 참고로 태양에서 가장 가까운 행성인 수성의 공전 주기는 88일이다. 그만큼 이 행성은 모항성에 가까운 곳에 있을 가능성이 크다. 연구진은 또 다음 연구의 일부 단계로 이 행성의 대기 상태에 대해 더 많은 정보를 얻고 싶어한다. 바클리 박사는 “이 행성은 우리가 볼 수 있는 속도로 대기를 빠르게 잃고 있을지도 모른다”고 말했다. 대기를 구성하는 물질을 결정하면 형성된 행성은 모항성에서 일정 거리에만 존재하므로 어떻게 형성됐는지도 확인할 수 있다. 이 점은 행성이 새로운 행성계에서 어떻게 형성되고 움직이는지에 관한 정보를 제공하면서, 처음 발견된 이후로 어떻게 이동하고 있는지에 관한 단서를 제공할 것이다. 바클리 박사는 또 현미경자리 AU b 행성은 목성이나 토성, 해왕성 또는 천왕성 같이 태양계의 가스형 행성과 매우 비슷하지만, 더 뜨겁다고 말했다. 이어 행성들의 움직임을 이해하는 것은 정말 어려운 문제라고 덧붙였다. 이들 연구자는 현미경자리 AU는 행성계와 거기서 만들어지는 파편이나 가스와 어떻게 상호작용하는지를 이해하는 데 특히 유용하다고 말했다. 이런 행성계는 거의 알려져 있지 않으며 심지어 이만큼 지구와 가까운 것으로 알려진 행성계는 거의 없다. 게다가 현미경자리 AU 행성계는 지구와 가까워 더 밝게 빛이 나므로 다양한 장비로 관측할 수 있다. 현미경자리 AU는 우주의 같은 영역에서 거의 동시에 형성된 젊은 별들의 모임 일부분이다. 그중 화가자리 베타(Beta Pictoris)라는 이름이 붙여진 항성 역시 원시행성 원반을 갖고 있다. 하지만 이 행성계에서는 모항성이 태양 질량의 1.75배로 더 크고, 행성들도 목성의 11배와 9배로 상당히 크다. 따라서 이 행성계는 현미경자리 AU 행성계와 같은 방식으로 진화하지 않은 것으로 추정된다. 연구진은 공통점이 많지만 서로 다른 이 두 행성계를 연구하면서 행성 형성의 매우 다른 두 시나리오를 비교할 수 있다. 시간이 지남에 따라 그리고 더 많은 관측을 통해 이들 연구자는 초기 행성 형성의 본질과 행성이 모항성 중심에서 외부로 이동하는지 아니면 제자리에 형성되는지 이해할 수 있기를 바란다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 세계적 학술지 네이처(Nature) 최신호(6월24일자)에 실렸다. 사진=NASAS 고다드 우주비행센터 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

뉴질랜드 연구진이 ‘제8번째 대륙’으로 불리는 질랜디아의 수심도를 나타낸 지도를 공개했다고 CNN 등 해외 언론이 23일 보도했다. 오세아니아 대륙 주변 바다에 담겨있는 땅덩어리인 질랜디아는 1995년 지구물리학자인 브루스 루엔딕이 처음 발견했다. 학계의 일부 전문가들은 유럽·아시아·아프리카·북아메리카·남아메리카·오세아니아·남극에 이어 제8번째 대륙으로 보기도 한다. 약 8500만 년 전 바닷속으로 가라앉은 것으로 추정되는 질랜디아의 크기는 한반도 면적의 약 22배로 알려져 있지만, 이 안에 속하는 뉴칼레도니아와 뉴질랜드를 빼면 전체 면적의 94%가 바다에 잠겨 있다. 뉴질랜드 지질 연구소(GNS Science)가 현지시간으로 22일 공개한 지도는 지금까지 공개된 것 중 가장 자세한 질랜디아의 정보와 더불어, 질랜디아 대륙의 기원에 대해 추측해볼 수 있는 다양한 사실들을 종합적으로 담고 있다. 특히 질랜디아에 존재하는 것으로 추정되는 화산이나 플레이트경계, 퇴적분지 등의 정보가 추가됐으며, 일반인도 이를 자세히 관찰할 수 있도록 웹사이트를 통해 3D 정보도 함께 제공됐다. 연구진은 “우리는 뉴질랜드와 남서 태평양 지역의 지질학적 최신 정보를 정확하게 제공하기 위해 이 지도를 만들었다”면서 “이제 전 세계 모든 사람이 자신의 집에서 질랜디아를 탐험할 수 있다”고 말했다. 이어 “질랜디아에 대해 알려지지 않은 것이 아직 많다. 기후환경 역시 지금까지 알려진 것과 다를 수 있다”면서 “우리는 추가적인 연구로 밝혀지는 사실을 지속적으로 지도에 업데이트 할 것”이라고 덧붙였다. 2017년 뉴질랜드 등 12개국 과학자 32명으로 이뤄진 국제 연구진은 질랜디아가 현재 수심 1㎞가 넘는 바다에 가라앉아 있지만, 과거에는 지금처럼 수심이 깊지 않았다는 사실을 밝힌 연구결과를 발표했다. 전문가들은 질랜디아가 과거 호주의 일부였다가 분리됐으며, ‘불의 고리’라고 불리는 환태평양지진대가 형성됐을 무렵 움직임이 멈춘 것으로 보고 있다. 이후 대륙의 ‘뿌리’ 부분이 부서지면서 깊은 바다로 가라앉았을 것으로 추측한다. 전설의 도시인 ‘아틀란티스’처럼 바다 아래 잠겨 있다는 점에서 호기심을 유발하는 질랜디아의 새로운 지도는 뉴질랜드 지질 연구소가 관리하는 웹사이트(data.gns.cri.nz/tez/)에서 확인할 수 있다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

액체상태의 물과 대기층도 두꺼워 생명체 존재 가능성 높아 7개국 19개 연구기관의 과학자들이 지금까지 알려진 천체 중에서 지구에서 가장 가까우면서 지구와 비슷한 형태를 가진 슈퍼지구를 발견했다. 생명체 존재 가능성도 어느 때보다 큰 것으로 예측돼 주목받고 있다. 독일 괴팅겐대, 영국 런던 퀸스메리대, 스페인 안달루시아 천체물리학연구소, 미국 캘리포니아 산타크루즈대(UCSC), 카네기 과학연구소, 칠레 산티아고 국립대, 스위스 베른대, 호주 뉴사우스웨일즈대 등으로 구성된 국제공동연구팀은 지구에서 약 11광년 떨어져 있는 적색왜성 ‘글리제 887’주변을 돌고 있는 슈퍼지구(Super-Earth) 2개를 발견했다고 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 26일자에 발표했다. 연구팀은 유럽남방천문대(ESO)에서 운용하고 있는 칠레 라실라 관측소 천체망원경에 장착된 ‘초정밀 시선속도 행성추적기’(HARPS)를 이용해 글리제 887을 관측했다. 별(항성)이 지구에 가까워지거나 멀어지면 도플러 효과에 의해 파장이 짧아지거나 길어지는데 이를 이용해 별의 이동속도를 측정한다. 그런데 항성 주변에 행성이 돌고 있는 경우 별은 행성의 공전주기에 따라 조금씩 흔들리는데 이 미세한 변동을 측정하는 장치가 HARPS이다.태양계와 가장 가까운 곳에 위치한 글리제 887는 태양보다 크기와 밝기는 절반에 불과한 적색왜성이다. 연구팀의 관측결과 글리제 887을 공전하는 2개의 슈퍼지구를 발견된 것이다. 글리제 887b와 글리제 887c로 이름붙여진 이들 슈퍼지구는 지구보다 약간 큰 편이지만 공전속도가 각각 9.3일과 21.8일로 수성보다 빠르게 별 주위를 도는 것으로 확인됐다. 지구보다 약간 큰 편이지만 지구와 똑같은 바위형 행성으로 중력이 강해 대기가 안정적이고 지각운동도 활발해서 생명체가 탄생하기 유리한 조건을 갖추고 있는 것으로 확인됐다. 이들 슈퍼지구는 적색왜성과 적당한 거리를 유지하면서 돌고 있어 너무 뜨겁지도 차갑지도 않은 ‘골디락스 존’에 위치해 있는 것으로도 확인됐다. 특히 글리제 887c의 행성표면 온도는 섭씨 70도 정도로 액체상태의 물이 존재하는 것으로도 확인돼면서 생명체가 존재할 가능성이 지금까지 관측된 지구형태의 외계행성들보다 높은 것으로 연구팀은 보고 있다. 더군다나 적색왜성인 글리제 887은 안정적이기 때문에 강한 플레어가 발생하지 않아 행성의 대기를 쓸어버릴 가능성이 적다는 점도 생명체 존재 가능성을 높여주고 있다. 산드라 예퍼스 괴팅겐대 천체물리학 교수는 “이번에 발견된 슈퍼지구들은 태양계 바깥 외계에서 생명체를 발견할 가능성이 가장 큰 행성으로 추정되며 추가적으로 안정적인 슈퍼지구 한 개 정도를 더 발견할 수도 있을 것”이라며 “이들 슈퍼지구는 허블우주망원경을 대체하게 될 제임스 웹 우주망원경이 집중적으로 관찰하게 될 대상”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

미국 역사학자 윌 듀런트는 “문명은 예고 없이 변하는 지질학적 영향을 받으며 그에 따라 존재한다”는 말을 남겼습니다. 그렇지만 많은 역사학자는 지질학적 변화가 역사에 영향을 미친다는 생각은 ‘환경결정론’이라고 하며 받아들이지 않고 있습니다. 그런데 최근 역사학자와 고고학자뿐만 아니라 다양한 분야의 과학자들이 참여해 환경결정론에 힘을 실어 주는 재미있는 연구결과를 내놨습니다. 미국 사막연구소, 영국 케임브리지대, 벨파스트 퀸스대, 세인트앤드루스대, 옥스퍼드대, 스위스 베른대, 미국 예일대, 알래스카 페어뱅크스대, 아일랜드 트리니티칼리지, 독일 헬름홀츠 알프레드베게너 빙하연구소, 괴팅겐대, 덴마크 코펜하겐대 공동연구팀은 기원전 45~43년 알래스카에 있는 옥목(Okmok) 화산의 연쇄적 폭발이 지구 반대편 지중해의 고대 로마에 극심한 추위를 일으켜 정치 체제를 바꾸게 된 원인으로 작용했다고 24일 밝혔습니다. 이번 연구결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 23일자에 실렸습니다. 이번 연구에는 기후물리학자와 역사학자는 물론 고고학자, 식물학자, 환경과학자, 토목공학자 등 다양한 분야의 학자들이 참여해 관심을 끌었습니다. 기록에 따르면 기원전 44년 율리우스 카이사르가 암살된 때를 전후해 로마와 이집트, 그리스 등 지중해 지역에 비정상적인 추위가 몰아닥쳐 흉작과 기근, 질병 등이 발생했습니다. 역사학자들은 이것이 공화국 로마와 이집트 프톨레마이오스 왕국을 붕괴시켰다고 보고 있습니다. 이상기후와 그로 인한 영향들이 화산폭발 때문이라고 추정되고 있지만 어떤 화산 때문인지를 파악하지 못하고 있었습니다. 연구팀은 그린란드와 러시아 북극지역의 얼음 핵(ice core)을 추출해 분석했습니다. 추출한 얼음 핵에는 화산분출물이라고도 불리는 ‘테프라’층이 잘 보존돼 있었다고 합니다. 화산이 분화하고 연기가 뿜어져 나올 때 연기 속에는 다양한 크기의 입자가 포함돼 있습니다. 크고 무거운 입자는 분화구 근처에 떨어지고 가볍고 작은 입자들은 멀리까지 이동하게 됩니다. 이렇게 다양한 화산분출물들을 모두 ‘테프라’라고 부르는데 화산폭발 역사를 분석할 때 주로 활용됩니다. 분석 결과 알래스카 옥목 화산은 기원전 45년에 1차 폭발을 일으킨 뒤 기원전 43년 초에는 훨씬 강력하고 긴 기간에 걸쳐 2차 폭발이 발생했다고 합니다. 두 차례에 걸친 옥목 화산폭발로 발생한 테프라는 2년 가까이 공기 중에 남아 햇빛을 가려 기온을 떨어뜨렸다는 설명입니다. 연구팀에 따르면 옥목 화산의 1차 폭발 이후 서서히 기온이 떨어지기 시작해 2차 폭발이 있었던 기원전 43년부터 2년 동안은 지난 2500년 동안 북반구에서 가장 추운 기간이었으며 여름과 가을의 평균기온도 평년보다 7도가량 낮았던 것으로 추정했습니다. 또 남유럽 전역의 여름철 강수량은 평년보다 1.2배, 가을 강수량은 4배나 많았던 것으로 봤습니다. 많은 비가 내리고 추운 날씨 때문에 농작물 수확량이 줄어든 것이 정치적 격변기에는 상당한 영향을 미쳤을 것이라고 연구팀은 분석했습니다. 최근 기후변화 패턴을 보면 인류의 생활양식은 물론 생존을 위협할 정도로 극단적입니다. 먼 훗날 인류의 후손이나 외계인들이 지질학적, 기후학적 증거를 보고 현재의 역사를 어떻게 해석할지 궁금합니다. edmondy@seoul.co.kr

공상과학(SF) 영화에서 속도는 우주선 등의 성능을 나타내는 데 중요한 요소 중 하나다. 어떤 우주선은 설정상 빛의 속도나 그에 가까운 속도로 비행할 수 있다고 나온다. 그런데 광속에 가까운 속도인 아광속으로 이동하는 물체가 실제로 우리 눈에 어떻게 보이는지를 쉽게 설명하는 논문은 거의 없었다. 이에 영국 서리대 연구진이 시행한 한 연구에서는 아광속으로 이동하는 자전거가 맨눈에 어떻게 보이는지를 평면(2D)과 입체(3D) 이미지 양쪽 모두에서 컴퓨터로 시뮬레이션(모의실험)을 진행했다. 그 결과, 아광속으로 이동하는 자전거는 관찰자와의 위치 관계에 의해 극적으로 늘어나 보이는 것으로 나타났다. 평면상 아광속 자전거, 가장 가까이 지날 때 가장 길게 늘어나연구를 수행한 에번 크라이어젱킨스 연구원과 폴 스티븐슨 박사는 논문을 통해 먼저 단순화한 평면상의 아광속 자전거가 어떻게 보이는지를 설명했다. 이들이 공개한 그림 속 2D 자전거는 선으로 구성돼 있는 것처럼 보이지만 실제로는 많은 작은 점이 모여 모양을 이룬 것이다. 이들 연구자는 아인슈타인의 상대성 이론을 적용했을 때 가상의 공간에서 이 2D 자전거를 광속의 90%로 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하게 했다. 이때 관찰자의 시선은 그림에서와같이 자전거의 이동 방향과 수직으로 했다. 그 결과, 자전거는 아광속으로 이동할 때 관찰자와 가까워질수록 앞뒤로 늘어나 보이고 멀어질수록 앞바퀴와 뒷바퀴 폭이 좁아 보이는 것으로 나타났다. 이처럼 자전거가 늘어나 보이는 이유는 같은 시간에 물체의 각 부위를 동시에 보는 행위가 물리적으로 불가능하기 때문이다. 우리가 사물을 볼 때 영상(물체의 형체)은 물체가 동시에 방출하는 광자가 아니다. 따라서 사람이 보는 것은 물체에서 서로 다른 시기에 나오는 광자들이 함께 엮인 일종의 조각보(패치워크)이다.또 사람은 눈이 두 개 있어 엄밀하게 말하면 빛은 오른쪽 눈과 왼쪽 눈에 서로 다른 시간에 도달한다. 따라서 뇌가 인식하는 능력을 떠나 오른쪽 눈과 왼쪽 눈에 도달하는 빛의 시차를 고려하면 자전거가 겹쳐 보인다. 입체상의 아광속 자전거는 어떻게 보이나그다음으로 이들 연구자는 더욱더 현실에 가까운 3D로 그린 자전거로 모의실험을 진행했다. 입체상의 아광속 자전거는 평면일 때와 마찬가지로 점의 집합으로 이뤄졌다. 또 3D 이미지에서는 각 점에서 붉은빛을 발하도록 설정을 바꿨다. 이미지에 색상을 더한 이유는 빛의 도플러 효과를 확인하기 위한 것이다. 빛에는 파도로서의 성질도 있어 파장이 긴 빨간색이라도 아광속으로 접근하면 파장이 압축돼 파장이 더욱더 짧은 노란색이나 파란색 또는 보라색으로 변한다.연구진은 붉게 빛나는 3D 아광속 자전거가 광속의 65%로 눈앞을 지날 때(그림) 어떻게 다르게 보이는지를 타임랩스 방식으로 나타냈다. 이 역시 자전거가 붉게 빛나도 접근하고 있는 부분은 파란색이나 노란색으로 표시되고 멀어져가는 부분은 검붉게 보인다. 마지막 프레임에서 멀어지는 자전거가 검게 표시돼 있는 그림은 도플러 효과에 의해 자전거가 발하는 색상이 가시광 구역을 벗어나 적외선이 됐다는 것을 의미한다. 이처럼 아광속의 세계에서는 모양뿐만이 아니라 색상도 다르게 보이는 것이다.반면 아광속 자전거의 속도를 광속의 90%로 설정했을 때(그림), 가시광선 상에서 보이는 부분은 좁아져 맨눈으로는 거의 보이지 않는다. 또 접근할 때의 왜곡도 매우 커져 입체적인 원형을 확인하는 것이 어려워진다. 광속에 가까워질수록 눈에 보이지 않으며 고무처럼 늘어나 이 연구를 통해 만일 SF 영화 등으로 아광속 이동을 현실적으로 나타낼 때는 속도 제한을 둘 필요가 있음을 알 수 있었다. 광속에 매우 가까운 경우(90%) 우주선은 고무처럼 급격히 늘어나고 줄어들어 보일 뿐만 아니라 색상도 가시광선 영역에서 벗어나기 때문이다. 하지만 적절하게 속도를 설정하면 우주선의 색상을 바꿔 표현할 수 있는 것이다. 1938년 물리학자 조지 가모브가 출간한 저서 ‘톰킨스 물리열차를 타다’(Tomkins ‘Adventures in Wonderland)에서는 자전거 속도가 광속에 가까운 기묘한 세계가 그려진다. 이 세계에서는 약간의 가속으로 주변 경치가 쉽게 일그러지고 경치의 색상이 변화한다. 여기서 그려진 아광속 세계의 표현은 1905년 발표된 아인슈타인의 상대성이론에 입각한 것이지만, 어디까지나 상상할 수 없었다. 하지만 이번 연구를 통해 SF적인 상상이 과학적 사실과 일치한다는 것이 증명된 것이다. 자세한 연구 결과는 ‘영국 왕립학회보A’(Proceedings of the Royal Society A) 최신호(6월3일자)에 실렸다. 사진=영국 왕립학회보A 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

세포 침투과정에서 혈압 상승 유발 보건연구원 규명, 국제학술지 게재뇌졸중이나 당뇨병, 흡연이 코로나19에 특히 취약한 원인을 국내 연구진이 밝혀냈다. 21일 질병관리본부 산하 국립보건연구원에 따르면 담배 연기나 뇌졸중, 당뇨병 등으로 인해 세포 내 코로나 바이러스의 수용체인 ‘안지오텐신전환효소’(ACE2)가 증가한다. ACE2는 폐나 심장, 동맥 등 여러 신체 조직의 세포막에 존재하는 단백질을 뜻한다. 평소에는 ‘안지오텐신2’라는 혈관 수축물질을 혈관 이완물질로 바꿔 혈압을 낮추는 역할을 하는데 코로나 바이러스가 인간 세포 안으로 침입할 때 이용하는 수용체로도 알려져 있다. 코로나 바이러스는 표면의 돌기 단백질(스파이크 단백질)을 ACE2에 결합해 세포에 침투하는데, ACE2가 많은 환자는 그렇지 않은 환자보다 더 위험할 수 있다고 연구원 측은 설명했다. 게다가 코로나 바이러스가 세포에 침투하는 과정에서 세포표면 ACE2가 감소하고, 이는 다시 혈압 상승으로 이어져 병이 중증으로 진행될 가능성도 높아지게 된다. 뇌졸중이나 당뇨병을 앓거나 담배를 피우는 사람이 코로나19에 더 취약하다는 것은 그동안 세계보건기구(WHO) 등에서도 꾸준히 경고해 왔다. 국내 코로나19 사망자 중 98% 이상이 만성질환이 있는 환자였고, 미국 질병통제예방센터(CDC) 역시 코로나19 입원 환자 중 만성질환자가 91.7%에 이른다고 보고했다. 이번 연구는 그 구체적인 원인을 밝혔다는 점에서 의의가 적지 않다. 권준욱 국립보건연구원장은 “코로나19의 고위험군으로 꼽히는 당뇨, 뇌졸중 등 기저질환(지병)이 있는 사람과 흡연자가 코로나19에 더 취약했던 원인을 밝혔다는 데 의의가 있다”면서 “코로나19 예방을 위해 금연, 사회적 거리두기 수칙 준수 등에 특히 주의를 기울일 필요가 있다”고 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제학술지인 ‘생화학·생물리학 연구학회지’ 최근호에 게재됐다. 연구원은 치매 등 신경 질환, 호흡기계 질환에 대해서도 추가 연구를 진행하고 있다고 덧붙였다. 강국진 기자 betulo@seoul.co.kr

‘스타트랙’은 국내에서는 유명하진 않지만 전 세계 SF팬들이 사랑하는 작품 중 하나이다. 1966년 TV드라마로 처음 방송되기 시작한 이후 영화로도 많이 만들어지면서 SF의 전설이라고까지 평가받고 있다. 스타트랙을 대표하는 가장 유명한 대사는 “Beam me up, Scotty”(스카티, 날 전송해주게)이다. 커크 함장이 다른 곳에서 엔터프라이즈호로 귀환하려고 할 때마다 외치는 명령이다. 스타트랙에서 사람을 먼 거리까지 순간이동시키는 텔레포테이션 기술은 SF에서나 존재하는 것으로 알려졌지만 최근 과학자들이 전자를 텔레포테이션하는데 성공했다. 미국 로체스터대 물리천문학과, 채프먼대 양자연구소, 퍼듀대 물리천문학과, 나노기술센터, 재료공학부, 전기컴퓨터공학부 공동연구팀은 하나의 물질을 멀리 떨어진 다른 곳으로 이동시키는 텔레포테이션 기술이 양자역학의 아원자 세계에서는 가능하다고 21일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 연구팀은 이번 연구에서 밝혀낸 텔레포테이션 기술은 SF에서 등장하는 것처럼 물질 자체를 이동시키는 것이 아니라 정보를 옮기는 것이라고 밝혔다. 과학자들은 지난해 빛 알갱이라고 부르는 광자(光子)가 물리적으로 연결돼 있지 않은 상태에서도 컴퓨터 칩 사이에서 정보를 전달할 수 있다는 사실을 확인했다. 연구팀은 이번에는 전자들 사이에서도 텔레포테이션이 가능하다는 것을 보여줬다.양자 텔레포테이션은 양자역학에서 흔히 양자얽힘이라고 알려져 있다. 다른 입자와 멀리 떨어져 있는 한 입자의 특성이 변할 때 순간적으로 동시에 다른 입자에 영향을 미치는 현상을 양자얽힘이라고 한다. 특히 양자 순간이동에는 멀리 떨어진 두 개의 입자가 관여하는데 세 번째 입자가 즉시 두 개의 얽힌 입자에 상태를 전송하는 것이다. 연구팀은 전자를 이용한 양자 텔레포테이션을 실험하기 위해 하이젠베르그 교환결합 원리를 바탕으로 한 기술을 활용했다. 특정 종류의 입자의 양자회전상태를 갖도록 한 뒤 정보에 해당하는 스핀상태를 텔레포테이션하는 실험을 한 것이다. 그 결과 멀리 떨어져 있는 전자의 스핀상태를 동일하게 만들어 양자얽힘 상태를 만들 수 있다는 것을 확인해 양자 텔레포테이션을 증명했다. 존 니콜 로체스터대 물리학 교수는 “이번 기술은 멀리 떨어져 있는 전자들 사이에서도 양자-기계적 상호작용이 가능하다는 것을 제시함으로써 더 빠르고 효율적인 프로세서와 센서기술을 만들어 양자컴퓨터를 현실화시키는데 도움이 될 것”이라며 “양자 텔레포테이션이 장시간 유지될 수 있도록 안정화시키는 것이 다음 단계”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 각종 질환을 일으키고 생태환경 교란의 주범으로 지목받고 있는 미세먼지와 미세플라스틱만 콕 집어 효과적으로 없앨 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 센서시스템연구센터, 서울대 전기정보공학부 공동연구팀은 공기나 물 같은 유체 속에서 떠다니는 머리카락 1000분의 1 굵기인 20㎚(나노미터) 수준의 초미세입자들을 포획하는 ‘나노갭 전극’을 개발했다고 21일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 2018년 노벨물리학상 수상 업적인 광집게 기술을 비롯해 과학계는 나노단위 입자를 손상없이 조작할 수 있는 기술을 개발하기 위한 노력을 기울여 왔다. 그렇지만 공기나 물 속에서 100나노미터 이하 입자를 포집하고 선별해 정제하고 농축하는 기술은 여전히 나오지 못하고 있다. 이에 연구팀은 초당 수백~수천 번 진동하는 파장을 발생시키는 전극으로 불균일한 전기장을 만들어 주변에 미세입자를 끌어당기거나 밀어내는 ‘유전영동’ 기술에 주목했다. 연구팀은 고가의 장비 대신 일반적인 반도체 공정으로 만들 수 있는 다양한 전극 구조를 실험했다. 그 결과 수직 배열의 비대칭 전극이 기존 수평배열보다 10배 이상 더 큰 유전영동력을 발생시킨다는 것을 확인했다. 이를 바탕으로 두 개의 전극 사이 간격이 나노미터 수준인 나노갭 전극의 대면적화와 비용절감을 가능케 했다. 실제로 기존 수평 배열 방식으로 나노갭 전극을 만들 때는 최소 수십 만원의 제작비가 들었지만 이번 기술을 활용하면 최대 5000원으로 LP레코드판 크기의 나노갭 전각을 만들 수 있다. 이번에 개발된 나노갭 전극을 공기나 물 필터에 적용할 경우 건전지 정도의 낮은 전압으로도 초미세먼지나 미세플라스틱은 물론 바이러스, 세균, 박테리아 등 다양한 미세부유입자를 실시간으로 검출하고 제거할 수 있다. 연구팀은 나노갭 전극으로 초미세먼지, 미세플라스틱 분류는 물론 신약개발이나 암진단 신규 마커로 주목받고 있는 세포밖 소포체와 알츠하이머 치매 환자의 뇌세포에서 발견되는 베타아밀로이드 단백질만을 골라서 농축하는 실험에 성공했다. 유용상 KIST 박사는 “이번 연구는 다양한 나노 크기 입자의 선별 정제 기술로 응용될 수 있다”라며 “특히 대면적 전극의 제작은 물론 전극 모양을 다양하게 만들고 제작 단가까지 낮출 수 있기 때문에 기술 상용화가 용이하다는 장점이 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지난 3월 12일 지구에서 궁수자리 방향으로 1만6000광년 떨어진 곳에서 중성자별이 새롭게 발견됐다. 이 중성자별은 미국항공우주국(NASA)의 우주망원경 ‘닐 게렐스 스위프트’에 의해 발견돼 ‘스위프트 J1818.0-1607’(Swift J18.0-1607)로 명명됐다. 그 후 유럽우주국(ESA)의 ‘XMM-뉴턴’과 NASA의 ‘누스타’라는 두 우주망원경으로 추가 관측한 결과, 해당 중성자별은 형성된 지 불과 240년밖에 지나지 않은 것으로 밝혀졌다. 이는 우리 인간의 나이로 치면 꽤 오래된 것이지만, 형성된 시기가 보통 몇천만 년에서 몇억 년이 넘는 별의 세상에서 보면, 여전히 갓 태어난 신생아 수준이라고 할 수 있다. 즉 이 별이야말로 진정한 ‘아기별’이라고도 할 수 있는 것이다.중성자별은 질량이 큰 별이 초신성 폭발을 일으킨 뒤 남는 천체이다. 지름이 15~30㎞ 정도로 작지만 대형 천체가 내뿜는 빛과 동등한 밝기를 갖는다. 그리고 무엇보다 가장 큰 특징은 우주에서 블랙홀에 버금가는 초고밀도를 자랑한다는 것이다. 이번에 발견된 중성자별은 질량이 태양의 2배나 되는데, 크기는 태양의 1조 분의 1밖에 되지 않는다. 거기에 모든 질량이 담겨 있어 상당한 고밀도라고 할 수 있다. 놀라운 점은 이 중성자별이 무려 극히 보기 드문 ‘마그네타’라는 것이다. 이는 매우 강력한 자기장을 갖는 중성자별의 한 종류로, 초신성 폭발을 일으키는 별 10개 중 1개가 이런 마그네타가 되는 것으로 알려졌다. 그 자기장은 일반적인 중성자별의 1000배, 지구의 몇백만 배에 이른다. 하지만 실제로 발견된 마그네타의 수는 매우 적은 데 지금까지 발견된 중성자별 3000여개 중 31개밖에 없는 것으로 전해졌다. 게다가 이번 중성자별은 기존에 알려진 마그네타 중에서도 가장 젊어서 탄생한 지 얼마 안 된 상태를 관찰할 수 있을 것으로 기대된다. 지금까지 연구에 따르면, 마그네타는 X선에 가세해 미약한 빛인 ‘전파선’이나 우주에서 가장 에너지가 강한 빛인 ‘감마선’도 내는 것을 알려졌다. 마그네타는 젊었을 때 가장 활동적이며 해마다 물리적 성질이나 행동을 바꾼다. 따라서 이번과 같이 젊은 마그네타는 그 형성이나 성장 과정을 밝히는 데 큰 도움이 될 것이라고 연구자들은 기대하고 있다. 자세한 연구 결과는 ‘천체물리학저널 레터’(ApJL·Astrophysical Journal Letters) 최신호에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

-새로 태어난 별의 X-선이 비춰준 태양계 초기 태양과 같은 별이 항성 진화의 초기 단계에서 방출한 X-선을 최초로 발견한 새 연구가 발표되었다. 이 발견은 우리 태양계 생성 초기를 연구하는 데 도움을 줄지도 모르며, 나아가 태양계의 역사를 다시 써야 할지도 모른다고 연구자들은 밝혔다. 2017년, 미 항공우주국(NASA)의 찬드라 X-선 우주망원경은 우리 태양과 같은 유형의 아주 젊은 별 HOPS 383에서 방출된 X-선을 탐지했다. 이 별은 지구로부터 1,400광년 거리에 있는 항성진화의 초기 단계에 있는 원시 별로서, 항성으로서 완전히 성장한다면 태양 질량의 반 정도의 별이 될 것으로 예측되고 있다. 3시간 20분 동안 지속되는 X-선 대량 방출을 연구하고 있는 과학자들은 새 연구에서 고에너지의 복사를 우주공간으로 방출하는 우리 태양과 같은 별에 대해 더욱 잘 알 수 있는 통찰을 얻었다. "우리는 태양이 탄생했을 순간을 직접 관측할 수 있는 타임머신이 없지만, 태양과 비슷한 별, 곧 HOPS 383 같은 별을 관측하면 태양의 기원을 연구할 수 있다"고 프랑스 엑스마르세이유 대학 천체물리학 연구소 소속 니콜라스 그로소 대표저자가 밝혔다. 그는 또 "이 연구로 우리는 태양계 생성의 역사 중 중요한 부분을 메꿀 수 있다"고 덧붙였다. 젊은 별이 늙은 별보다 X-선 방출을 더욱 활발히 한다는 사실을 알고 있지만, 별이 X-선 방출을 언제부터 시작하는지 그 정확한 시점은 알져지지 않고 있다. 따라서 새 연구는 "태양과 같은 별이 X-선 방출을 시작하는 시점을 재설정하고 있는 중"이라고 연구자들은 밝혔다. 연구자들은 HOPS 383 별이 X-선 대량 방출 주기가 아닐 때 방출되는 X-선을 관측한 적은 없으며, 그럴 경우 이 별은 X-선 방출이 극대일 때에 비해 밝기가 10배나 떨어진다는 사실을 발견했다. 그들은 또 이 별이 방출하는 X-선이 별의 생애 중 절반을 지나고 있는 우리 태양에 비해 무려 2000 배나 강력하다는 사실도 밝혀냈다. 이에 덧붙여, HOPS 383 같은 젊은 별은 종종 가스와 먼지로 이루어진 껍데기 같은 것을 두르고 있는데, 이 물질이 중심의 별을 둘러싸고 있는 디스크에 강착하는 한편, 별에서 유출된 물질이 쌓이기도 한다. 연구들은 HOPS 383에서 다량의 물질이 유출되는 것을 관측했으며, 이 별에서 방출되는 X-선이 유출된 물질의 원자에서 전자를 떼어낼 정도로 강력한 것으로 생각하고 있다. 그들은 또 이 같은 유출 과정이 별의 자기력을 통해 이루어지는 것으로 보고 있다. "만약 X-선 방출과 별의 물질 유출 사이에 이 같은 관계가 성립되는 것이 맞다면 우리 태양에서도 이와 비슷하게 X-선 방출이 중요한 역할을 하는 것으로 보여진다"고 NASA 고다드 우주비행센터의 겐지 하마구치 공동저자가 같은 성명에서 밝혔다.별의 물질유출과 X-선 방출과의 관계에 대해 연구자들은 HOPS 383 별이 X-선 방출을 시작할 때 이것이 입자의 강력한 흐름을 촉발하고, 이 입자들의 흐름이 별의 디스크 안쪽 가장자리의 먼지 알갱이들과 충돌하는 것으로 생각한다. 만약 태양계 생성 초기에 태양에서 이와 비슷한 일이 일어났다면, 이 같은 입자들 간의 상호작용이 운석이나 지구에서 발견되는 풍부한 특정 물질의 존재를 설명해줄 수 있을 것으로 연구자들은 생각하고 있다. 45억 년 전 태양에서 이 같은 과정이 진행됨으로써 태양계 초기 물질들이 지구를 비롯해 태양계의 모든 것들을 생성하기에 이르렀다"고 밝힌 MIT의 데이비드 프린시페 공동저자는 "갓 태어난 태양의 X-선이 이러한 구성물질을 생성하는 데 지대한 역할을 한 것"이라고 덧붙였다. 새 연구는 '천문학과 천체물리학' 저널에 게재됐으며, 6월 4일자 출판전 논문·자료 저장소인 ‘아카이브(arXiv, arxiv.org)’에서 찾아볼 수 있다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

지난 몇백 년간 소행성은 사람들에게 두려움의 대상이었다. 그러나 몇몇 과학자는 소행성이 지구에 충돌할 가능성을 줄일 계획을 세웠다고 생각한다. 미국 센트럴플로리다대 등 국제연구진은 ‘결박 우회’(tethered diversion)라는 기술을 사용해 이른바 ‘킬러 소행성’이라고 불리는 잠재적위험소행성(PHA)을 근처에 있는 한 작은 소행성과 케이블로 연결해 궤도를 바꾸는 방법을 제시했다.이는 두 소행성을 연결했을 때 질량의 중심이 이동하기 때문이다. 그러면 더 큰 소행성 즉 PHA가 더 안전한 경로로 궤도를 바꾸게 된다는 것이다. 이들 연구자는 소행성 베누를 대상으로 다양한 조건에서 이런 결박 시스템을 사용하는 컴퓨터 시뮬레이션을 수행해 이런 방법이 지구를 방어하는 시스템을 활용할 수 있다는 결론에 이르렀다.이에 대해 연구진은 “소행성 베누는 6년마다 지구에 접근하는 PHA로 현재 이런 소행성 가운데 지구에 충돌할 가능성이 가장 크고, 궤도 경사가 낮아 테스트에 적합해 대상으로 선정했다”고 설명했다. 결박 우회 기술은 센트럴플로리다대 연구진이 주도적으로 고안한 것으로, 연구자들은 우주 엘리베이터 등에 쓸 케이블을 활용할 수 있다고 생각했다. 우주 엘리베이터는 지구와 우주정거장이 연결되는 승강장을 통해 승객을 우주로 운반하는 엘리베이터로, 핵심 기술인 우주 케이블은 강도가 철보다 100배 이상 튼튼해야 해서 탄소나노튜브와 같은 신소재가 후보로 거론되고 있다. 물론 킬러 소행성을 막기 위해 과학자들은 지금까지 다양한 방법을 고안했다. 하지만 기존 기술은 소행성에 물리적인 충격을 줘야 해서 혹시라도 쪼개져 파편화하면 파괴력이 줄긴 하겠지만 더 많은 지역에 충돌할 우려가 있어 아직까지 확실한 대안으로 꼽히지는 않고 있다. 따라서 이들 연구자는 지구와 충돌이 예정된 PHA를 확인해 근처를 지나는 다른 더 작은 소행성을 찾아 서로 연결함으로써 궤도를 바꾸겠다는 것이다. 하지만 이 아이디어 역시 몇 가지 단점이 있다. 일단 더 작은 소행성을 찾아야 하는 데다가 정확한 시기에 맞춰 우주선을 보내 두 소행성에 각각 케이블을 연결해야 한다는 것이다. 게다가 이런 작전은 빠르면 빠를수록 PHA가 지구와 충돌할 가능성이 줄어든다. 즉 작전 실행이 너무 늦어지면 이 계획은 소용이 없다는 것이다. 자세한 연구 결과는 국제학술지 ‘유럽물리학회지 특별주제’(EPJ ST·The European Physical Journal Special Topics) 5월29일자에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

남극 대륙의 한 해역에 있는 여름철 해빙(海氷)이 5년 동안 100만㎢나 줄었다. 이는 남극에서 여름에도 유일하게 상당 양의 해빙이 남아있는 이 해역에서 한반도 면적의 5배에 달하는 해빙이 완전히 사라졌다는 얘기다. 영국남극조사단(BAS)이 이끄는 국제연구진은 17일(현지시간) 서남극 북쪽 웨들해에 있는 여름 해빙이 5년 사이 기존 면적의 3분의 1로 줄었다고 발표했다.웨들해는 서남극 북쪽에 있는 심층수 생성 지역이자 황제펭귄의 대표적 서식지로, 이들 연구자는 이 해역의 해빙 분포 범위와 기후 패턴을 1970년대부터 최근까지 어떻게 변화했는지 파악하기 위해 인공위성 데이터를 입수해 분석했다. 이에 대해 이번 연구 주저자로 BAS 소속 기후과학자 존 터너 교수는 “남극의 해빙은 관련 연구자들에게 끊임없이 놀라움을 선사한다. 북극과 달리 남극 주변의 해빙은 1970년대 이후 그 범위가 넓어졌지만, 웨들해에서는 해빙이 급격히 줄어 역대 최대 소실률을 보이고 있다”면서 “이제 이곳의 여름 해빙은 3분의 1로 줄어 해양순환은 물론 해빙에 의존해 살아가는 동물들에도 악영향을 미칠 것”이라고 설명했다.이들 연구자에 따르면, 남극의 근해는 겨울이 되면 얼어붙어 대륙의 크기를 두 배로 늘린다. 그러면 해빙의 분포 범위는 9월 말까지 약 18조1299억2000만㎢의 면적을 넘어선다. 그 후 남극의 대부분 해역에서는 봄과 여름을 거쳐 해빙이 대부분 녹지만, 웨들해의 해빙만큼은 지금까지 상당한 양이 남아있었다. 연구진은 또 이번 연구에서 웨들해의 여름 해빙 소실이 두 가지 요인에 의해 발생했다는 것도 알아냈다. 남극에서는 여름이 와도 그 주변에서 폭풍이 거의 발생하지 않지만, 2016년 12월 웨들해에서는 계절에 맞지 않게 강력한 폭풍이 발생해 남극을 향해 따뜻한 공기를 끌어들여 대량의 해빙이 녹고 말았다. 햇빛을 반사하는 해빙이 사라지자 해양에서는 에너지를 흡수해 해수가 따뜻해지는 이상 현상이 생겼고 이는 여전히 계속되고 있는 것으로 전해졌다. 게다가 같은 해 겨울 웨들해에서는 떠다니는 부빙이 해수면의 10분의 1 이하인 상태인 개빙구역이 나타났다. 이는 해빙 범위가 전반적으로 줄어드는 데 관여했다고 이들 연구자는 설명했다.연구진은 또 최근 이런 급속한 해빙 소실이 웨들해 생태계는 물론 더 나아가 남극의 모든 야생 동식물에 악영향을 미치고 있다고 말했다. 왜냐하면 작은 얼음조류와 크릴부터 바닷새, 바다표범 그리고 고래까지 수많은 종의 동식물이 해빙으로부터 긍정적인 영향을 받아왔기 때문이다. 연구에 참여한 BAS 소속 생태학자 유진 머피 교수는 해양 생태계 전반에 상당한 영향을 미칠 것이라고 말했다. 그는 “특히 해빙 분포 범위의 감소가 계속된다면 이처럼 광범위하게 나타나는 결과를 이해하는 것이 가장 중요하다”고 설명했다. 또 이들 연구자는 남극 해빙은 연간 변동성이 커 웨들해의 해빙이 단기적으로 회복할지 아니면 장기적인 소실의 시작일지는 아직 확신할 수 없다고 지적했다. 자세한 연구 결과는 미국 지구물리학회(AGU)가 발간하는 학술지 ‘지구물리학연구회보’(Geophysical Research Letters) 최신호(6월 16일자)에 실렸다. 사진=BAS 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

태양을 연구하기 위해 25년 전 발사한 태양관측위성이 무려 4000번째 새로운 혜성을 발견했다. 지난 17일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 유럽우주국(ESA)과 협력해 제작한 태양 관측 위성인 SOHO(Solar and Heliospheric Observatory)가 총 4000개의 혜성을 발견하는 위업을 달성했다고 밝혔다. 4000번째로 발견돼 SOHO-4000이라는 별칭이 붙은 이 혜성은 지름이 5~10m로 작은 크기다. 사실 SOHO-4000처럼 태양으로 돌진하는 천체는 흔한 편으로 이 혜성은 태양에 아주 가까이 접근하는 혜성의 집단인 크로이츠 혜성군(Kreutz comets)의 일원이다.원래는 하나의 큰 혜성이었을 것으로 추정되는 크로이츠 혜성군은 여러 혜성으로 쪼개져 거의 대부분 태양 속으로 장렬히 산화한다. 마치 밀랍으로 붙인 날개를 달고 태양 가까이에서 날다 결국 녹아 떨어져 죽은 그리스 신화 속 이카로스 같은 혜성인 셈으로, 과학자들은 이같은 혜성을 ‘선그레이징 혜성’(sungrazing comets)이라고 부른다. 또 하나 흥미로운 점은 4000번째 혜성의 발견자가 아마추어 천문가라는 사실. 이는 SOHO의 주된 목표가 태양을 연구하는 것과 관계가 깊다. SOHO는 발사 이듬해부터 12개의 주관측장비로 태양의 활동을 실시간 모니터해 그 데이터를 지구로 전송하고 있다. 태양 표면의 폭발현상은 물론 코로나물질 방출 등을 관측해 지구에 미치는 영향을 예상하는 ‘태양 기상캐스터’ 역할을 하고있는 것.다만 태양에서 흔하게 관측되는 혜성 식별은 전세계 아마추어 자원봉사자들이 참여하는데 이번에 4000번째 혜성의 발견자인 트리기브 프리스가드는 이미 120개나 혜성을 발견한 전력이 있다. SOHO 프로젝트에 참여 중인 미 해군 연구소의 칼 바탐스 박사는 "SOHO는 태양 물리학이라는 측면에서도 역사책을 새로썼지만 뜻밖에도 혜성 발견이라는 측면에서도 마찬가지"라며 의미를 부여했다. 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

코로나19 바이러스가 확산되는 일을 막으려면 용변을 본 뒤 반드시 변기 뚜겅을 닫고 물을 내려야 할 것 같다. 얼마 전에도 나온 얘기이고, 아직 이 경로로 코로나19가 감염된 사례가 확증되지 않았지만 코로나19 환자와 접촉할 가능성이 높은 가정이나 병원, 공공장소의 화장실에서는 가급적 변기 뚜껑을 닫은 채 물을 내리는 습관을 들여야 할 것 같다. 중국 양저우 대학 연구진은 변기 물을 내릴 때 에어로졸이 많이, 넓게 그리고 다른 이가 흡입할 수 있을 정도로 충분히 형성된다는 연구 결과를 16일(현지시간) 미국 물리학협회(AIP)가 발간하는 국제학술지 ‘유체물리학’에 발표했다. 연구진은 대소변에 사스코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)가 남아 있는 변기의 물을 내릴 때 사람을 감염시킬 정도의 에어로졸이 형성되는지 조사하기 위해 변기 물을 내릴 때 생기는 물과 공기의 흐름을 분석했다. 컴퓨터 시뮬레이션에는 유체의 점성에 의해 나타나는 압력과 마찰력을 고려한 유체 운동 방정식인 ‘나비어-스톡스 방정식’을 활용했다.그 결과 변기 물을 내릴 때 에어로졸이 거의 92㎝까지 튀어 오르는 것으로 확인됐다. 연구진을 이끈 왕지샹 연구원은 “변기의 물이 한쪽에서 쏟아지면서 소용돌이를 만들어 위로 솟게 만들어 에어로졸을 만들게 되는데 그 높이가 약 92㎝”라며 “에어로졸은 그 크기가 너무 작아 공기 중에 약 1분 동안 떠 있었다”며 “변기 속에 들어간 입자의 60%가 변기의 자 위로 올라왔다”고 덧붙였다. 그는 특히 “가족이 한꺼번에 화장실을 들락거리거나 밀집도가 높은 공중화장실의 경우 에어로졸 형성이 더 잦아지고 빨라질 것”이라며 “이런 에어로졸 형성을 막는 간단한 방법은 뚜껑을 닫는 것”이라고 권고했다. 국내 방역당국은 코로나19가 배설물을 통해 전파될 가능성이 희박하다고 보고 있다. 지난 4월 질병관리본부가 국내 코로나19 환자 74명에서 얻은 혈청과 분변 등 699건을 대상으로 실험한 결과, 코로나19 유전자가 24건 검출됐으며 배양검사를 하였으나 분리된 바이러스는 없었다고 밝혔다. 질본은 “바이러스가 배양되지 않았다는 것은 해당 경로로 코로나19 바이러스가 전염될 가능성이 낮다는 것을 의미한다”며 “혈액이나 분변에서 검출된 코로나19 바이러스 유전자는 이미 사멸해 감염력을 잃은 유전자 조각일 가능성이 높다”고 말했다.하지만 중국에서는 감염병 확산 초기부터 지금까지 SARS-CoV-2가 입에서 항문에 이르는 사람의 소화기관에서 살아남는다는 연구 결과를 계속해 내놓고 있다. 코로나19 환자의 대변을 검사한 결과, 약 80%의 대변에서 코로나19 양성 반응이 나왔다는 것이다. 이를 근거로 중국 국가위생건강위원회는 공식적으로 코로나19가 대소변을 통해 전염될 수 있다고 밝히고 있다. 영국 BBC에 따르면 브리스틀 대학 부설 에어로졸 연구센터의 브라이언 브즈덱 박사는 코로나바이러스가 이런 식으로 확산된다는 명확한 증거는 없지만 예방하고 조심하는 일은 이치에 맞는 일이라고 평가했다. “연구진은 가능하면 언제라도 변기 뚜껑을 닫은 채로 물을 내리고, 의자는 어떤 다른 사람 손길이 닿는 면도 깨끗이 하고, 사용한 뒤 손을 닦는 일을 권하고 있다. 이런 일이 얼마나 SARS-CoV-2의 확산을 막아주는지 보여줄 수 없지만 많은 다른 바이러스도 얼굴, 입 등을 통해 전염된다는 것이 입증됐다. 해서 어쨌든 이런 일들은 좋은 위생습관”이라고 말했다. 임병선 기자 bsnim@seoul.co.kr

우주의 실제 팽창 속도가 기존의 이론 모델로 계산한 값보다 상당히 빠른 것으로 다시 한번 확인됐다. 지난 2월 천체물리학저널레터에 미국국립전파천문대가 이끄는 연구팀이 발표한 내용이다. 기존과는 전혀 다른 방식으로 측정했다는 사실에 의미가 있다. 연구팀의 제임스 브라츠 박사는 다음과 같이 말했다. “우리는 다른 은하들이 표준 우주론 모델에서 제시하는 것보다 더욱 가깝다는 사실을 알아냈다. 이것이 측정의 문제인지 모델의 문제인지 토론했다. 결론은 표준모형에 결함이 있을 가능성이 매우 높다(likely)는 것이다.” 우주 팽창 속도에 관한 이론과 관측의 불일치는 오랫동안 문제가 돼 왔다. 이를 두고 연구자들은 이론이 틀렸는지, 관측에 오류가 있는지를 두고 부심해 왔다. 이번 논문은 관측 쪽 손을 들어 준 것이다. 우주의 기원에 대한 빅뱅 이론에 따르면 우주는 137억년 전 하나의 특이점에서 시작해 급속도로 팽창했다. 현재 크기는 지구를 중심으로 본다면 반지름 480억 광년 정도다. 그 바깥은 빛보다 빠른 속도로 팽창 중이다. 우주는 계속 커지고 있으며 그 속도는 먼 곳에 있는 은하일수록 더욱 크다. 기존의 이론은 우주배경복사에 대한 플랑크 위성의 측정값을 바탕으로 팽창 속도를 제시한다. 우주배경복사란 빅뱅 38만년 후에 퍼져나간 빛, 즉 전자기파가 우주의 모든 곳에 균일하게 퍼져 있는 것을 말한다. 팽창 속도는 거리 326만 광년(1메가파섹)당 초속 67.4㎞다. 이를 ‘허블상수’라고 부른다. 우주에서의 거리는 어떻게 측정하는가. 대표적인 것이 밝기가 일정한 표준 촛불, 그중에서도 초신성을 이용하는 방법이다. 초신성이란 수명이 다한 별이 마지막 단계에서 태양의 수백만 배에 해당하는 에너지를 일시에 내뿜으며 폭발하는 현상을 말한다. 그중에서도 특정한 유형(1a형)은 밝기가 일정하므로 빛이 어두워진 정도를 보면 얼마나 멀리 떨어져 있는지를 알 수 있다. 일정한 주기로 밝기가 달라지는 세페이드 변광성도 표준 촛불로 사용된다. 또 다른 방법은 멀리 있는 퀘이사를 이용하는 것이다. 퀘이사란 강력한 전자파를 발산하는 활동은하의 중심 핵을 말한다. 그 빛이 우리 앞에 있는 다른 은하 주위를 통과하면서 중력에 이끌려 휘어지는 정도를 측정한다. 표준 촛불과 퀘이사의 중력렌즈 효과로 측정한 기존의 허블상수는 73~74였다. 이번의 새로운 관측에서 얻은 허블상수는 이 범위 내인 73.9다. 이론 모델과는 초속 7㎞ 이상의 차이가 난다. 이번 프로젝트는 은하 중심부의 초거대질량 블랙홀 주변을 회전하는 가스 원반에 초점을 맞췄다. 원반이 지구에서 볼 때 수평에 가깝게 누워 있을 경우 라디오파(마이크로파)가 분출되는 밝은 구역들을 관측할 수 있다. 이를 통해 원반의 물리적 크기와 기울어진 정도를 파악할 수 있다. 그러면 기하학적으로 거리를 결정할 수 있다. 프로젝트팀은 전 세계의 전파 망원경을 동원했다. 대상은 1억 6800만~4억 3100만 광년 거리의 은하 4개다. 기존에 측정된 은하 두 개의 거리도 계산에 포함했다. 우주의 구성과 진화를 다루는 현재의 표준모델은 ‘람다 차가운 암흑 물질’(Lambda CDM)이라 불린다. 람다란 우주를 점점 더 빨리 팽창시키는 암흑 에너지를 나타내는 ‘우주 상수’다. 여기서 암흑이란 ‘어둡다’가 아니라 ‘모른다’는 뜻이다. 이 모델에 따르면 우주는 보통 물질(약 4%), 암흑 물질(약 23%), 암흑 에너지(약 73%)로 구성돼 있다. 암흑 물질이란 중력 이외의 다른 힘과는 상호작용하지 않아서 관측이 되지 않는 ‘어두운’ 물질을 말한다. 연구자들은 모델의 결함을 관측에 맞게 보정하는 방법들을 검토 중이다. 아인슈타인의 우주상수에서 벗어나 암흑 에너지의 성질에 대한 가정을 바꾸자는 발상도 있다. 또한 입자물리학에서 중성미자의 숫자나 유형, 상호작용에 변경을 가하는 방법도 검토 중이다. 중성미자란 전기를 띠지 않은(중성) 미세한 입자(미자)를 말한다. 이보다 이상한 방법도 연구되고 있다. 어느 쪽이 나은 방법인지를 판별할 방법은 아직 없다. 우리가 알고 있는 우주는 4%의 보통 물질뿐이다.