밤하늘에 뜬 별 등을 보는 것을 좋아하는 사람들에게 기쁜 소식이다. 이번 달 내내 목성을 자세히 볼 수 있기 때문이다. CNN은 6일(현지시간) 최근 미국항공우주국(NASA)의 발표를 인용해 6월은 목성이 가장 크고 밝게 보이는 시기이므로, 쌍안경만 있어도 목성의 4대 위성까지 볼 수 있다고 전했다.목성의 4대 위성은 망원경으로 관측이 가능해 갈릴레이 위성이라고도 불리는 가니메데와 칼리스토, 이오 그리고 유로파를 말한다. 참고로 목성에서 발견된 위성은 현재 기준으로 79개다. 이에 대해 NASA는 홈페이지를 통해 “태양계에서 가장 큰 행성인 목성은 맨눈으로 봐도 빛나는 보석처럼 보이지만 쌍안경이나 소형 망원경을 통해 바라보면 훨씬 더 멋지다”고 해설했다. 심지어 오는 10일에는 목성과 지구 그리고 태양이 일직선상에 놓인다. 즉 목성을 가장 또렷하게 볼 수 있다는 것이다. 만일 이날 날씨가 좋지 못해 관측이 어렵다고 하더라도 목성은 이달 내내 관찰하기 쉬운 상태이므로 걱정할 필요 없다는 것이 NASA 전문가들의 설명이다.이후 14일부터 19일 중에는 달과 목성 그리고 토성이 늘어선 아름다운 밤하늘을 볼 수 있다. 달은 지구 주위를 공전하므로, 그 위치는 매일 밤 변하게 된다. NASA는 “밤마다 달의 움직임을 주의해서 보면 흥미로울 것”이라고 조언했다. 사실 목성은 남반구에서 가장 잘 보이지만, 이번 우주 쇼는 전 세계에서 볼 수 있다. 영국왕립천문학회의 천문학자 로버트 매시 박사는 “행성은 항성과 달리 깜빡 깜빡 빛나는 일이 없어 지평선에 가까운 위치에서도 뚜렷하게 보인다”면서 “관측을 시도하려면 남쪽 지평선 부근의 잘 보이는 곳을 찾아야 한다”고 설명했다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

밤하늘에 뜬 별 등을 보는 것을 좋아하는 사람들에게 기쁜 소식이다. 이번 달 내내 목성을 자세히 볼 수 있기 때문이다. CNN은 6일(현지시간) 최근 미국항공우주국(NASA)의 발표를 인용해 6월은 목성이 가장 크고 밝게 보이는 시기이므로, 쌍안경만 있어도 목성의 4대 위성까지 볼 수 있다고 전했다.목성의 4대 위성은 망원경으로 관측이 가능해 갈릴레이 위성이라고도 불리는 가니메데와 칼리스토, 이오 그리고 유로파를 말한다. 참고로 목성에서 발견된 위성은 현재 기준으로 79개다. 이에 대해 NASA는 홈페이지를 통해 “태양계에서 가장 큰 행성인 목성은 맨눈으로 봐도 빛나는 보석처럼 보이지만 쌍안경이나 소형 망원경을 통해 바라보면 훨씬 더 멋지다”고 해설했다. 심지어 오는 10일에는 목성과 지구 그리고 태양이 일직선상에 놓인다. 즉 목성을 가장 또렷하게 볼 수 있다는 것이다. 만일 이날 날씨가 좋지 못해 관측이 어렵다고 하더라도 목성은 이달 내내 관찰하기 쉬운 상태이므로 걱정할 필요 없다는 것이 NASA 전문가들의 설명이다.이후 14일부터 19일 중에는 달과 목성 그리고 토성이 늘어선 아름다운 밤하늘을 볼 수 있다. 달은 지구 주위를 공전하므로, 그 위치는 매일 밤 변하게 된다. NASA는 “밤마다 달의 움직임을 주의해서 보면 흥미로울 것”이라고 조언했다. 사실 목성은 남반구에서 가장 잘 보이지만, 이번 우주 쇼는 전 세계에서 볼 수 있다. 영국왕립천문학회의 천문학자 로버트 매시 박사는 “행성은 항성과 달리 깜빡 깜빡 빛나는 일이 없어 지평선에 가까운 위치에서도 뚜렷하게 보인다”면서 “관측을 시도하려면 남쪽 지평선 부근의 잘 보이는 곳을 찾아야 한다”고 설명했다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

1970년 대에 지구에서 발사된 우주선들이 반세기가 지난 현재도 여전히 ​​우리 태양계 밖을 날아가고 있다. 이들 우주선이 앞으로 몇백만 년 이내에 어떤 별들을 지나칠 것인지를 밝혀낸 새로운 연구결과가 12일(현지시간) 우주전문 사이트 스페이스닷컴에 보도되어 우주 마니아들의 호기심을 자극하고 있다. 미 항공우주국(NASA)은 47년 전인 1972년 3월 2일 파이오니어 10호를 발사한 데 이어, 약 1년 후에는 파이오니어 11호를 우주로 띄워보냈다. 파이오니어 10호는 우주탐사 역사상 최초로 화성과 목성 사이에 있는 소행성대를 통과한 우주선이 되었다. 파이오니어의 뒤를 이은 보이저 2호는 1977년 8월 20일에 발사되었고, 보이저 1호는 2주 뒤인 9월 5일에 우주로 떠났다. NASA의 탐사선 뉴호라이즌스 이외에 성간 우주에 도달할 수 있는 우주선으로 발사된 것은 이 보이저-파이오니어 시리즈뿐이다. 현재까지 보이저 1, 2호는 40여 년 날아간 끝에 마침내 태양계 울타리를 벗어나 성간 공간으로 진출하는 데 성공했다. 파이오니아 10, 11호와 NASA의 뉴호라이즌스 역시 항해를 계속해간다면 조만간 헬리오스피어(태양권)라 불리는 태양의 영향권을 벗어나 성간 공간으로 진출, 계속 심우주 탐사작업을 수행할 것으로 예상된다.그러나 이 우주선들은 결국 ‘죽음’을 맞게 된다. 우주선의 과학장비들을 구동하는 전력이 바닥나면 장비는 작동을 중단할 것이고, 지구와의 교신은 끊기고 말 것이다. 말하자면 우주의 미아가 되는 셈이다. 실제로 파이오니어 10호와 11호는 각각 2003년과 1995년에 최종 전파신호를 보낸 후 영원한 침묵 속으로 빠졌다. 그러나 연구원들은 이들 침묵의 우주선들이 앞으로 어떤 별들의 옆을 지나가게 될지 알 수 있는 항로를 계산해냈다. 이러한 계산은 대단히 까다로운 작업이다. 왜냐하면 지구를 떠난 우주선들이 날아가는 주위의 우주가 쉼없이 움직이고 있기 때문이다. 독일 막스플랑크 연구소의 코린 베일러-존스와 미국 캘리포니아의 NASA 제트추진연구소 지구근접물체센터의 다비데 파르노키아는 720만 개 별의 3D 위치와 3D 속도를 사용하여 우주선의 행선지를 찾아내는 데 성공했다. 이들 별의 데이터는 가이아 우주관측소가 데이터를 뽑아낸 10억 개 별들에 포함된 것들이다. ​ 새 연구에서 베일러-존스와 파르노키아는 보이저 1호가 지나칠 다음 별은 지구에서 가장 가까운 항성인 프록시마 센타우리로, 통과 시점은 약 1만 6700년 후가 될 것이라는 계산서를 뽑아냈다. 그러나 이 만남은 그리 인상적이진 않을 것으로 보인다. 보이저 1호가 프록시마 센타우리에 가장 근접하는 거리가 3.6광년이나 되기 때문이다. 지구에서는 도저히 관측하기 어려운 아득한 거리다. 현재 보이저 1호와 해당 별과의 거리가 4.24광년으로 그다지 차이나지 않는다. (지구의 태양과 프록시마 센타우리 별 사이의 거리가 4.24광년이다) 비록 보이저가 총알 속도의 17배인 초속 17㎞로 40년 이상을 날아갔지만 빛으로는 약 하루 거리에 불과할 뿐이다.보이저 2호와 파이오니어 11호의 다음 행선지도 역시 프록시마 별이지만, 파이오니아 10호의 행선지는 안드로메다자리의 조그만 별 로스(Ross) 248로, 지구로부터 10.3광년 거리에 있는 별이다. 우주선들의 이러한 행선지 접근은 그다지 흥미를 끌지 않을 수도 있다. 접근 거리가 너무 멀기 때문이다. 그러나 베일러-존스와 파르노키아는 우주선이 우리 태양계 바깥의 별들과 놀랄 만큼 가까이 접근하게 될 사례를 예측했다. 예컨대, 보이저 1호는 30만 2700년 후 태양으로부터 약 46.9광년 떨어진 TYC 3135-52-1 별에 매우 근접한다. 우주선은 이 별에 1광년 이내의 거리까지 접근하게 되는데, 이는 곧 이 별의 외부를 둘러싸고 있는 소행성 층인 오르트 구름을 관통한다는 뜻이다. 또한 보이저 1호는 태양으로부터 520광년 떨어진 가이아 DR2 2091429484365218432 별을 1.27광년 이내까지 접근할 것으로 밝혀졌다. 이것이 얼마나 가까운 접근인가는 프록시마 센타우리까지의 거리가 4.24광년이라는 것을 떠올려보면 실감할 수 있다. 보이저 1호는 앞으로 340만 년 후 이 별 옆을 지나갈 것이다. ‘오우무아무아'(Oumuamua)라고 불리는 신비로운 성간 천체의 기원과 미래의 목적지를 추적하는 이전 작업에서 영감을 받아 이 연구에 착수하게 되었다고 밝히는 베일러-존스는 “대부분 재미있었지만, 그것은 또한 우주선이 달성한 속도(태양 기준 상대 속도로 약 15㎞/s)로 가까운 별에 도달하는 데 얼마나 걸릴까 인식하게 되는 것에 의미를 찾을 수 있다”고 지적하면서 이렇게 덧붙였다. “가장 가까운 별에 가는 데만도 수십만 년이나 수백만 년이 걸리기 때문에 인간의 한 생애 내에 이들 별을 탐사하기 위해서는 우주선 속도를 비약적으로 높이지 않으면 안된다는 사실을 확인할 수 있었다.” 이 연구는 IOP사이언스 저널에 4월 5일자로 발표되었다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　　

금이나 우라늄 등 중원소들이 우주에서 어떻게 생성되었는가를 밝힌 새 연구결과가 발표되었다. 새 연구에 따르면, 우주에 존재하는 대부분의 중원소들은 급속도로 회전하는 별들이 붕괴되면서 생성된 것이다. 자연에 존재하는 원소의 종류는 약 90여 가지인데, 그중에서 가장 가벼운 세 가지 원소인 수소, 헬륨, 리튬은 빅뱅 직후 1 분 남짓 흐른 우주의 초기 단계에서 나타났다. 원소 주기율표에서 원자번호 26번인 철(Fe)까지 이르는 원소들은 대부분 나중에 별들의 중심부에서 핵융합으로 만들어졌다. 그러나 주기율표에서 철보다 무거운 금과 우라늄과 같이 중원소가 생성되는 방식은 오랫동안 풀리지 않은 수수께끼였다. 이전의 연구가 제안한 핵심 단서로, 원자핵은 종종 빠른 속도로 충돌하는 중성자를 흡수하는데, 이 현상은 ‘r-프로세스’로 알려져 있다. “우리가 주기율표 탄생 150주년을 축하하는 올해까지도 우주의 중원소가 어떻게 생성되는지에 관해서 잘 모른다는 사실이 무척이 흥미로운 주제라는 생각이 들었다”고 캐나다 워털루 소재의 이론물리학 연구소의 대니얼 시겔 대표저자가 8일(현지시간)스페이스닷컴과의 인터뷰에서 말했다. 그러한 중원소에는 휴대용 전자제품에 쓰이는 금과 백금, 희토류 원소가 포함되어 있다. 2017년 LIGO(레이저 간섭계 중력파 관측소)와 Virgo 중력파 관측소를 통해 탐지된 중력파의 발견으로 인해 천문학자들은 중성자 별끼리의 충돌을 감지했다. 중성자 별은 초신성으로 알려진 대폭발로 죽어버린 별의 중성자들이 고밀도로 압축되어 만들어진 별로, 일종의 거대 항성의 시체라 할 수 있다. 중력파 발견은 연구자들로 하여금 대부분의 r-프로세스 원소가 중성자 별의 충돌-합병 때 벼려진 것이라는 결론에 도달했다. 천체의 거대한 충돌시 일어나는 극도의 고압-고온 환경이 중성자들을 핵자 속에 박아넣음으로서 중원소들을 생성하게 되었다는 것이다. 이러한 과정은 순식간에 일어나기 때문에 중원소들이 대량으로 생성되지는 않는다. 이것이 우주에 중원소들이 수소나 헬륨, 철보다 귀한 이유이자, 금이 쇠보다 비싼 이유이기도 하다. 2017년에 발견된 중성자 별 충돌은 블랙홀을 낳았다. 이전의 연구는 r-프로세스 원소의 대부분은 별들의 충돌 때 형성되는 블랙홀 주변의 강착원반에서 생성되는 것이라고 제안했다. “우리는 똑같은 물리학이 완전히 다른 천체 물리학 시스템에서도 발견될 수 있다는 것을 바로 깨달았다”고 시겔 교수는 밝혔다. 연구진은 붕괴되는 별 주위에 형성될 것으로 예상되는 강착원반에 대한 컴퓨터 시뮬레이션을 개발하여, 빠르게 회전하는 거대 항성이 종말을 맞으면서 초신성과 블랙홀로 진행해가는 과정을 추적했다. ​ 시겔 교수는 “우리는 이 강착원반에서 새로 태어난 블랙홀 주변에 많은 물질이 순환하는 것을 발견했다”면서 “전자, 양전자, 중성미자와 같은 입자들은 강착원반의 가장 안쪽 고밀도 영역에서 양성자를 중성자로 변환시키는 방식으로 상호작용하여 금이나 백금 같은 중원소를 생성한다”고 설명한다. 이어 “이번 연구에서 발견한 사실은 우리은하에서 무거운 원소 함량의 80% 이상을 거대 항성의 붕괴가 생산해야 한다는 것”이라면서 “거의 20%는 중성자 별 합병에서 나온 것”이라고 덧붙였다. 앞으로 강력하게 자화된 별이 초신성 폭발을 일으킬 때 만들어지는 다른 종류의 강착원반에서 원소가 어떻게 벼려지는지 연구할 예정이라고 밝히는 시겔 교수는 “우리는 또한 은하의 형성과 화학적 진화에 대한 우리의 연구결과가 우주론적으로 어떤 의미를 갖는지 탐구할 것”이라고 밝혔다. 이번 연구결과는 온라인판 ‘네이처’ 지 5월 8일자에 발표됐다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　　

우주가 예상보다 약 9% 더 빠르게 팽창하고 있다는 연구 결과가 나왔다. 25일(현지시간) CNN 등에 따르면, 애덤 리스 존스홉킨스대 교수(물리·천문학)가 이끄는 연구팀이 허블 우주망원경의 새로운 관측자료를 분석해 이런 결과를 발표했다. ‘슈즈’(SH0ES·Supernovae, H0, for the Equation of State)로 불리는 이 연구팀은 허블 망원경을 통해 이웃 대마젤란은하(LMC)의 항성 70개에서 나오는 ‘빛’을 측정했다. 이들 별은 케페우스자리 델타별과 같은 변광 형태를 보여 이른바 케페이드변광성으로 불리는 맥동변광성으로, 밝기가 규칙적으로 변해 별이나 별이 속한 은하까지의 거리를 구할 수 있다. 이런 측정 방식은 우주 팽창 속도를 나타내는 허블상수(H0)를 구하는 데도 도움이 된다. 또한 연구팀은 관측자료를 칠레와 미국 그리고 유럽 연구팀의 공동 프로젝트 ‘아라우카리아’를 통해 수집한 자료와 하나로 묶어 분석했다. 이를 통해 이들 별의 진정한 밝기 변화를 알아낼 수 있었고 좀 더 정확한 우주 팽창 속도를 구할 수 있었다는 것이다. 물론 연구팀이 구한 새로운 허블상수 역시 가속팽창 우주론과 정확히 일치하지 않는다. 하지만 연구팀은 이번 연구로 이런 차이가 우연일 가능성을 3000분의 1에서 10만 분의 1로 줄였다고 말했다. 특히 이번 관측 결과는 지금까지 가장 적은 불확실도(1.9%)를 지닌다. 하지만 연구팀은 앞으로도 연구를 계속해 불확실도를 1%까지 줄일 계획이다. 이전까지 가장 정확한 허블상수는 2013년 유럽우주국(ESA)의 플랑크 위성을 통해 구한 것이었다. 자세한 연구 결과는 세계적인 학술지 ‘천체물리학저널’(ApJ·Astrophysical Journal) 최신호에 게재된다.사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

새로운 세상을 찾아나선 차세대 ‘행성 사냥꾼’이 지구와 비슷한 크기의 외계행성을 찾아냈다. 지난 15일(현지시간) 미국 CNN 등 해외 주요언론은 지구에서 약 53광년 떨어진 항성계에서 지구만한 외계행성과 '형제' 행성이 새롭게 발견됐다고 보도했다. 우리 태양의 80% 정도 질량을 가진 항성 HD 21749 주위를 도는 이 외계행성의 이름은 HD 21749c. 항성을 단 8일 만에 공전할 만큼 바짝 붙어있는 HD 21749c는 지구 지름의 89%에 달하는 암석형 행성이다. 다만 HD 21749c는 암석형이면서 지구와 크기가 비슷한 특징이 있지만 표면온도가 427°C에 달해 생명체가 살기는 힘들어 보인다. 이에반해 함께 발견된 HD 21749b는 지구 질량의 23배, 반지름 기준 2.7배 크기의 가스형 행성이다. 태양계의 해왕성과 비슷해 '미니 해왕성'이라 불리지만 훨씬 더 따뜻하며 항성을 단 36일 만에 돈다. 이번 외계행성 발견이 언론의 주목을 받는 것은 차세대 행성 사냥꾼이라 불리는 미 항공우주국(NASA)의 우주망원경 ‘테스’(TESS·Transiting Exoplanet Survey Satellite)의 '작품'이기 때문이다.이번 연구를 이끈 미국 카네기 연구소 조한나 테스케 연구원은 "TESS가 발사된 지 1년 밖에 안됐지만 벌써 외계행성을 찾는 '게임 체인저' 역할을 하고 있다"면서 "우리은하에 지구만한 외계행성은 많지만 크기가 작아 발견하기 매우 어렵다"고 설명했다. 이어 "이번 외계행성 발견으로 앞으로 더 작은 항성에서 더 작은 행성을 찾아낼 수 있을 것"이라고 덧붙였다. 보도에 따르면 이번 발견은 TESS가 찾아낸 10번째 외계행성으로 기록됐다.　 지난해 4월 발사된 TESS는 지구 고궤도에 올라 13.7일에 한 바퀴 씩 지구를 돌면서 300~500광년 떨어진 별들을 집중 조사하고 있다. 특히 TESS에 ‘차세대’라는 명칭이 붙은 이유는 지금까지 임무를 수행해 온 케플러 우주망원경의 후임이기 때문으로 케플러보다 관측범위가 400배는 더 넓다. 케플러와 TESS가 이렇게 많은 별들 속 외계행성을 찾을 수 있는 이유는 식현상(transit)을 이용하기 때문이다. 천문학자들은 행성이 별 앞으로 지날 때 별의 밝기가 약간 감소하는 것을 포착해서 행성의 존재 유무를 확인한다. 이후 학자들은 추가 관측을 통해 외계 행성의 존재를 최종 판단하는데 향후 이 임무는 2021년 이후로 발사가 연기된 ‘제임스 웹 우주망원경’(JWST·James Webb Space Telescope)이 맡는다.　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

미 항공우주국(NASA)의 행성 탐사 미션이 우선 순위가 높은 탐사표적의 목록을 얻었다. 천문학자들은 TESS 우주망원경의 제2지구 탐색작업을 돕기 위해 ‘거주 가능 행성 목록’을 작성했다고 8일(현지시간) 우주 전문 사이트 스페이스닷컴이 보도했다. “생명체는 어떤 종류의 천체에도 존재할 수 있지만, 생명체를 지탱할 수 있는 종류는 우리 행성과 같은 천체이므로 지구와 비슷한 행성을 먼저 찾아보는 것이 타당하다”고 TESS 과학 팀원인 리사 캘터네거 코넬대 천문학 교수가 밝혔다. 목록을 작성한 새로운 연구를 이끈 캘터네거 교수는 “이 목록은 TESS에게 중요하다. 데이터를 다루는 누구나 가장 가까운 지구 유사체를 찾을 수 있는 별을 알고 싶어하기 때문”이라고 덧붙였다. 2018년 4월 18일에 발사된 TESS(Transiting Exoplanet Survey Satellite)는 전임자인 케플러 우주망원경의 미션을 물려받아 태양의 이웃에 있는 수십만 개의 별들을 조사하고, 외계행성들이 모항성의 앞을 가로지를 때 일어나는 밝기의 감소를 검색하는 방법으로 외계행성을 찾아낸다. 이를 트랜싯 방법이라 하는데, NASA의 유명한 케플러 우주망원경은 이 기법을 사용해 현재까지 발견된 3750 개의 외계행성 중 약 70%를 발견했다. 미션이 끝나면 케플러보다 훨씬 더 많은 업적을 올릴 수 있을 것으로 기대되고 있는 TESS는 2년간의 주요 임무 중 약 40만 개의 별을 관찰할 것으로 예상된다. 그 별들이 모두 제2 지구를 가지고 있을 가능성이 같지 않은 만큼 이번 새 목록이 필요한 것이다. 캘터네거 교수와 그 동료들은 1822개의 별을 확인했으며, 이들 별은 TESS가 한 번의 트랜싯 방법으로 발견한 것으로, 크기는 지구의 2배 이하, 모항성으로부터의 복사선 조사량은 우리 지구와 비슷한 행성들이다. 이는 곧 행성의 표면 온도가 지구와 비슷하다는 뜻이다. 연구팀은 TESS가 지구 크기의 따뜻한 행성을 발견할 가능성이 높은 408개의 별을 강조했다. “내가 특히 좋아하는 새로운 별 408개가 있는데, 하나만 골라야 할 필요가 없다는 것이 놀랍다. 나는 수백 개의 별을 찾아다닌다”고 캘터네거 교수는 말했다. 이 새로운 별 목록에는 89억 달러가 투입된 제임스웹 우주망원경이 지속적으로 관측할 137개의 별이 포함되어 있다고 연구진은 밝혔다. 2021년 발사 예정인 제임스웹은 산소와 메탄 같은 ‘생체 신호(biosignature)’ 가스를 탐색하는 등, 가까운 외계행성 대기를 분석할 수 있을 것으로 기대된다. 캘터네거 교수는 “TESS가 우리 목록에 있는 수백 개의 별 주변에서 얼마나 많은 거주 가능 외계행성을 발견할지는 알 수 없지만 그럴 가능성은 충분히 있다”면서 “일부 연구에 따르면 우리 카탈로그에 있는 것과 같이 많은 거주 가능 암석 행성의 존재를 시사하고 있으며, 우리는 그러한 세계의 발견을 흥미진진하게 지켜보고 있다”고 덧붙였다. 이 연구는 지난달 ‘아스트로피지컬 저널 레터’(The Astrophysical Journal Letters)에 발표되었다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

미국항공우주국(NASA)의 테스(TESS) 우주망원경이 가시적인 성진(별의 지진파) 현상을 보이는 항성의 주위를 공전하는 외계행성을 발견했다고 우주전문사이트 스페이스닷컴이 28일(현지시간) 보도했다. 이 발견이 NASA 과학자들의 관심을 집중시키는 이유는 TESS의 외계행성 탐사능력이 입증됐을 뿐만 아니라 이번에 발견된 외계행성의 성질을 더 정확하게 특징지을 수 있게 해주기 때문이다. 토성을 닮았지만 모항성과 너무 가까워 ‘뜨거운 토성’으로 불리는 이 행성은 TESS에 설치된 첨단 카메라들에 의해 포착됐다. 이에 대해 연구에 공동저자로 참여한 스티브 카발러 미 아이오와주립대 천문학과 교수는 성명을 통해 “이는 TESS에서 나온 첫 번째 자료에 불과하다”며 앞으로 더 놀라운 발견이 있을 것을 시사했다. 지난해 4월 18일 발사된 TESS는 전임자인 케플러 우주망원경의 임무를 물려받아 태양의 이웃에 있는 수십만 개의 별들을 조사하고, 외계행성들이 모항성의 앞을 가로지를 때 일어나는 밝기의 감소를 관측하는 방법으로 외계행성을 찾는다. 이를 트랜싯 법이라 하는데, NASA의 케플러 우주망원경은 이 기법으로 현재까지 발견된 3750개의 외계행성 중 약 70%를 발견했다. 그러나 TESS 임무에 참여한 과학자들은 TESS가 케플러보다 훨씬 더 많은 업적을 올릴 수 있을 것으로 기대한다. 케플러는 1차 임무 중 하늘의 한 작은 한 구역을 작업장으로 제한했지만, TESS는 계획된 2년간의 관측 동안 거의 모든 하늘을 샅샅이 조사할 계획이다. 이 조사는 하늘에 있는 20만 개의 가장 밝은 별에 중점을 둘 것이다. 말하자면 별지기들에게 친숙한 별자리의 거의 모든 별 주위를 뒤져 외계행성을 찾아낸다는 듯이다. 이들은 TESS가 지구 크기를 포함한 외계행성 약 1600개를 새로 발견해낼 것으로 추산하고 있다. TESS는 성진, 곧 별의 지진파를 감지할 수도 있는데, 지구의 지진파처럼 별을 관통하는 이런 현상이 일어날 경우 별의 밝기는 급격한 변화를 보인다. 성진은 모든 별에서 일어나는 현상으로 어느 정도 별을 요동시키지만 항상 발견할 수 있는 것은 아니다. 그러나 성진학자들은 이런 별의 떨림으로 해당 별의 질량과 나이 그리고 크기에 대한 유용한 정보를 얻어낸다. 그런 정보는 별의 궤도를 도는 행성에 관한 세부사항을 파악하는 데 도움이 된다. 이 연구에서 TESS 자료는 모항성 TOI-197의 나이가 약 50억 년이며, 크기는 태양보다 조금 더 크고, 적색거성(별의 후기 생애 단계)으로 변하기 시작한 것을 밝혔다. 이 별 주위를 돌고 있는 TOI-197.01 행성은 토성 크기의 가스 행성이지만, 태양계의 토성과는 달리 모항성에 너무 가까이 접근해 있어서 공전주기가 14일에 불과하다. 이 행성은 토성 크기의 외계행성으로는 아마 가장 정확하게 연구된 대상일 거라고 한 연구원은 밝혔다. TOI-197.01은 모항성에 너무 가까이 돌고 있으므로 불행하게도 적색거성으로 뜨거워지는 모항성에 의해 바짝 구워질 운명에 처해 있다. 천문학자들은 별이 팽창함에 따라 근접한 행성은 그 열기로 인해 크게 부풀어오를 수 있으며, TOI-197.01의 경우 케플러가 발견한 적색거성에 딸린 저밀도의 거대 가스 행성들처럼 팽대할 것으로 예측한다. 한편 이번 연구 논문은 출판 전 논문저장소 아카이브(arXiv)에 수록됐으며, 저명한 천문학 분야 학술지 ‘천문학 저널’(AJ·The Astronomical Journal) 최신호에 실릴 예정이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

태양을 비롯한 은하계의 별은 각자 다른 속도와 방향으로 우주를 여행한다. 하지만 이 가운데 극히 일부만이 은하계의 중력을 이기고 탈출할 만큼 속도가 빠르다. 이렇게 빠른 속도로 이동하는 초고속별(Hypervelocity star, HVS)은 몇 가지 이유로 생성되는데, 가장 대표적인 경우는 은하 중심 블랙홀의 강력한 중력이다. 마치 태양계 탐사선이 행성을 지나면서 중력 도움을 얻어 속도가 빨라지는 것처럼 블랙홀에 가까이 다가간 별 가운데 일부는 흡수되는 대신 속도를 얻어 초고속별이 된다. 물론 매우 드문 경우다. 2014년에 과학자들은 LAMOST-HVS1이라는 초고속별을 발견했다. 이 별은 태양 밝기의 3400배에 달하는 크고 밝은 별로 은하 중심 기준으로 시속 160만㎞의 빠른 속도로 은하계를 빠져나가고 있다. 최근 미국 미시간 대학 연구팀은 이 별의 이동 궤도를 상세히 연구해 그 기원에 대한 단서를 찾아냈다. 연구팀에 따르면 LAMOST-HVS1은 태양 질량의 8.3배에 달하는 큰 별로 생긴지 얼마 되지 않은 어린 별이다. 따라서 이 별이 다른 은하계에서 왔을 가능성은 배제할 수 있다. 사실 별은 질량이 클수록 핵융합 반응이 더 강하게 일어나 수명이 짧다. 따라서 외부 은하에서 우리은하로 들어오는 초고속별은 대부분 질량이 크지 않은 것들이다. LAMOST-HVS1의 경우 당연히 우리은하에서 생성되어 밖으로 빠져나가는 중이다.그런데 LAMOST-HVS1의 이동 방향을 조사한 결과 놀랍게도 이 별은 은하 중심이 아니라 그보다 밖인 나선 팔에서 생성된 것으로 나타났다. 그런데 이렇게 큰 별을 시속 160만㎞로 밀어 내기 위해서는 매우 강한 중력이 필요하다. 연구팀의 추산으로는 다른 별이나 성단의 중력으로는 어림없고 적어도 태양 질량의 1만 배에 달하는 질량을 지닌 중간 질량 블랙홀(intermediate mass black hole) 정도는 돼야 한다. 이 이야기는 은하계의 나선 팔 한쪽에 아직 알려지지 않은 중간 크기 블랙홀이 있다는 이야기다. 블랙홀은 질량에 따라 항성 질량 블랙홀과 거대 질량 블랙홀로 나눌 수 있다. 전자는 큰 별이 초신성 폭발 후 생성된 것으로 태양 질량의 5배 정도 질량이고 후자는 은하 중심에서 많은 물질을 흡수한 블랙홀로 태양 질량의 수백만 배 이상이다. 그런데 우주에는 이 중간에 해당하는 질량을 지닌 블랙홀도 존재한다. 중간 질량 블랙홀은 은하계 곳곳에 숨어 있는 것으로 생각되는데, 아직 그 숫자와 생성 과정은 미스터리로 남아 있다. LAMOST-HVS1의 이동 방향을 연구한 과학자들은 우연히 중간 질량 블랙홀이 숨어 있을 가능성이 큰 지역을 확인한 셈이다. 하나의 발견이 또 다른 발견을 이끄는 일은 과학에서 드문 일이 아니다. 앞으로 연구를 통해 더 흥미로운 사실이 밝혀질 것으로 기대된다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

요즘 같이 미세먼지 가득한 하늘에서는 엄두도 낼 수 없지만 맑은 밤하늘 반짝거리는 별들을 보면서 사람들은 ‘우주는 얼마나 넓을까’ ‘우주의 무게는 얼마나 될까’라는 상상을 해보곤 한다. 사람의 체중을 재듯 정확하게 우주와 은하계의 무게를 잴 수는 없지만 천문학자들이 은하질량의 가장 근사치를 최근 발표해 주목받고 있다. 미국 항공우주국(NASA) 고다드 우주비행센터, 우주망원경과학연구소, 천문학연구대학협회, 유럽우주국(ESA) 공동연구팀이 NASA 허블우주망원경과 ESA 가이아위성을 활용해 은하질량을 예측하는데 성공하고 천문학 분야 국제학술지 ‘천체물리학’에 곧 발표될 예정이라고 8일 밝혔다. 이들 연구에 따르면 은하의 무게는 약 1조 5000억 태양질량으로 조사됐다. 태양질량은 천문학에서 항성(별)이나 은하 질량을 표시하는 단위로 태양 1개 질량과 동일하며 지구 33만 2950개의 질량과 동일하다. 지난 수십 년 동안 많은 학자들은 은하의 무게가 태양계 질량의 5000억~3조 사이가 될 것이라고 다양한 측정치를 내놨다. 연구팀은 허블망원경과 가이아위성을 이용해 구상성단의 3차원 운동을 측정했다. 별들은 우리은하 중심을 천천히 공전하고 있다. 가이아위성의 관측자료를 바탕으로 우리은하의 정확한 3차원 지도를 만들고 그 움직임을 추적하도록 했다. 허블우주망원경은 가아이위성보다 관측범위는 작지만 희미한 빛을 가진 별까지 측정할 수 있기 때문에 멀리 떨어진 영역까지 관측이 가능하다는 장점이 있다. 이번 연구는 최근 10년 동안 13만광년 거리에 있는 12개의 성단을 측정한 허블 망원경 측정결과와 6만 5000광년 거리까지에 있는 34개 구상성단을 관측한 가이아위성 측정치를 결합시켰다. 은하수에 있는 약 2000억개의 별의 무게는 몇 %에 불과하고 여기에는 400만개 정도의 태양과 비슷한 질량을 가진 초거대질량 블랙홀이 포함돼 있다. 질량의 나머지 부분은 우주 전체를 뒤덮고 있으면서도 보이지 않은 암흑물질인 것으로 알려졌다. 이번 은하질량 추산을 통해 가벼운 은하는 약 10억 태양질량을 갖고 있는 반면 무거운 것은 30조 태양질량까지 다양한 것으로 나타났다. 1조 5000억 태양질량을 가진 은하가 일반적인 것으로 알려졌다. 허블측정을 주도한 토니 손 미국 우주망원경과학연구소 박사는 “이번 측정을 통해 우리 은하 주변 광대한 암흑물질 질량 측정도 가능해질 것”이라며 “은하 무게 측정은 우주의 생성과 진화의 과정을 더 자세히 이해할 수 있게해줄 것으로 본다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

천문학자들은 지난 수십 년간 수천 개의 외계 행성을 발견했다. 초창기에는 관측 기술의 한계로 별에 가까이 위치해 표면 온도가 매우 높은 뜨거운 목성(hot Jupiter)형 외계 행성만 관측 가능했지만, 현재는 기술 발전로 매우 다양한 형태의 외계 행성이 발견되고 있다. 특히 작년부터 관측을 시작한 TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite)는 전임자인 케플러 우주 망원경보다 훨씬 강력한 성능으로 지구와 유사한 크기의 외계 행성을 다수 찾아낼 것으로 기대된다. 최근 하버드 스미스소니언 천체 물리학 연구소 (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)는 TESS 데이터를 분석해 지구형 외계 행성이지만, 공전 주기가 11시간에 불과한 외계 행성을 찾아내는 데 성공했다. 지름은 지구의 1.3배 정도로 지구보다 약간 크기만 표면 온도가 800K (섭씨 527도)에 달해 수성이나 금성보다 뜨겁기 때문에 생명체가 살 수 없는 환경이다. 그나마 이 외계 행성이 태양보다 많이 어두운 별 주변을 공전하기 때문에 표면 온도가 뜨거운 목성형 외계 행성보다 낮은 수준이다. 과학자들은 이 행성이 뜨거운 지구 (hot Earth)라는 새로운 분류의 외계 행성이라고 보고 있다. 이 행성의 공전 궤도는 모항성 지름의 7배 수준에 불과해 비율로 따지면 지구 – 달 거리보다 더 가깝다. 이렇게 가까운 거리에서 공전하면 아무리 어두운 별 근처라도 강력한 항성풍과 플레어 (별 표면에서 발생하는 폭발)에 의해 대기가 모두 사라졌을 것으로 예상된다. 하지만 나이가 젊은 행성이고 지구보다 큰 중력과 상대적으로 낮은 온도를 생각하면 아직 옅은 대기를 가지고 있을 가능성도 있다. 연구팀은 정확한 검증을 위해 후속 연구를 준비하고 있다. 어쩌면 지구형 행성의 대기가 항성풍과 방사선에 의해 벗겨져 나가는 보기 드문 장면을 포착할 수 있기 때문이다. 케플러의 후계자인 TESS는 활동을 시작한 후 1년도 되지 않아 여러 가지 과학적 성과를 거두고 있다. 수천 개의 외계 행성을 찾아낸 후 임무를 마감하고 작년에 퇴역한 케플러의 후계자 역할을 이미 톡톡히 하는 셈이다. 앞으로 지구와 매우 흡사한 외계 행성은 물론 새로운 형태의 외계 행성이 TESS에 의해 여럿 발견될 것으로 기대된다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

-다음 돌아올 핼리 혜성을 볼 수 있는 사람은? 남쪽의 튀코 우주에 조금만 관심이 있는 사람이라면 핼리 혜성을 모르는 이는 없을 것이다. 핼리 혜성의 존재를 최초로 밝힌 것으로 유명한 에드먼드 핼리는 영국의 천문학자로, 지구 물리학, 수학, 기상학 및 물리학 분야에서도 중요한 발견들을 해낸 다용도 과학자다. 1656년 11월 8일 영국 런던에서 부유한 사업가 집안에서 태어난 핼리는 어려서는 집에서 가정교사에게 공부하다가 17세가 된 1673년 옥스퍼드 대학에 입학했다. 핼리는 입지(立志)가 빨랐던 인물이다. 일찍이 천문학에 꽂혀 20살 때 그리니치 천문대에서 개인적인 관측을 마음대로 할 수 있게 되자 다니던 옥스퍼드 대학을 그만두고 아프리카 서해안의 세인트헬레나 섬으로 가는 배에 올랐다. 1677년 11월 7일 수성이 지구와 태양 사이의 일직선상에 놓이는 태양면 통과(transit) 현상의 관측과, 아직까지 한번도 시도되지 않았던 남반구 별들을 관측하기 위해서였다. 거기서 핼리는 수성의 태양면 통과를 관측하고 진자실험(振子實驗)을 했다. 22살 때 귀국한 그는 341개 남반구 별들의 정보를 실은 '남천 항성목록'을 출판한 데 이어, '행성의 궤도에 대하여'라는 논문으로 명성을 쌓았다. 영국와 찰스 2세는 옥스퍼드에 핼리에게 석사학위를 주라는 칙령을 내렸다. 중퇴자에게 석사학위를 준 전례가 없었기 때문에 대학 당국은 한동안 망설였지만 칙령을 무시할 수는 없었다. 결국 핼리는 대학 중퇴자로서 석사학위를 받았을 뿐더러, 왕립협회 회원으로 천거되어 당당한 천문학자로 입신했다. 그때 핼리의 나이 22살로, 최연소 왕립협회 회원이었다. 왕실 천문학자이자 그리니치 천문대장인 존 플램스티드는 핼리를 ‘남쪽의 튀코’라고 불렀다. 덴마크의 천문학자로 역사상 최고의 육안 관측자로 꼽히는 튀코 브라헤에 비견한 것이다. 크리스마스 전날 밤에 돌아온 핼리 혜성 영국으로 돌아온 지 4년째가 되던 핼리는 그의 삶에서 전기가 된 천문학적 사건을 맞게 되었다. 장대한 꼬리를 가진 대혜성이 출현한 것이다! 오늘날 핼리 혜성이라 불리는 것이다. 고대로부터 혜성은 불길한 징조로 여겨져왔다. 핼리의 시대에도 혜성은 재앙을 알리기 위해 하늘로부터 파견된 사자라는 믿음이 널리 퍼져 있었다. 하지만 뉴턴의 친구인 핼리는 누구보다 만유인력을 잘 이해하고 있었다. 우주의 모든 천체는 만유인력의 영향을 받는다. 이는 곧 혜성이 태양을 향해 떨어져가다가 이윽고 태양을 유턴할 것이다. 말하자면 타원형 궤도를 도는 것이다. 핼리는 헤성에 관한 과거의 기록들을 샅샅이 조사했다. 그 결과, 꼭 76년 전인 1607년, 그리고 다시 76년 전인 1531년에 밝은 혜성이 나타났다는 사실을 알 수 있었다. 또 그전의 기록들에도 밝은 혜성이 75년 내지 76년을 주기로 관측되었다. 1607년의 혜성에 대해 요하네스 케플러는 “무한에서 무한으로 직선으로 움직인다”는 결론을 내리고 있었다. 그러나 핼리는 위의 혜성들이 모두 같은 것이라고 확신하고, 이 혜성은 약 3/4세기의 공전주기로 거대한 타원을 그리며 태양 둘레를 도는 태양계의 일원이라는 결론을 내렸다. 주기가 좀 차이나는 것은 목성의 인력 때문이라고 생각했다. 핼리는 1705년 뉴턴의 역학을 적용해 그 궤도를 산정하여 '혜성 천문학 총론'>이란 책을 펴냈다. 핼리의 추측이 맞다면, 1682년 밤 인류에게 엄청난 흥분을 불러일으킬 혜성은 다음에는 1758년 말이나 1759년 초에 돌아올 것으로 예상되었다. 핼리가 그때까지 산다면 102살이다. 핼리는 다음과 같은 글을 남겼다. “만약 우리가 예측한 바가 맞다면, 이 혜성은 1758년경에 다시 돌아와야 한다. 그때 우리의 정직한 후손들은 이 혜성이 영국인에 의해 최초로 발견되었음에 감사히 여길 것이다.” 핼리 혜성의 다음 회귀년은 2061년 핼리는 86살로 세상을 떠났다. 따라서 자신의 예언이 맞았는지는 확인하지 못했다. 그러나 이 예언은 정말로 성취되었다! 1758년 천문학계는 혜성에 대한 기대와 흥분으로 가득 차 있었다. 이윽고 혜성은 크리스마스 전날 밤 그 아름다운 모습을 나타내며 접근해왔다. 하늘에 나타난 ‘혜성의 귀환’을 맨 먼저 본 사람은 천문학자가 아니라, 아마추어 별지기인 독일의 한 농부였다. 그는 성탄 전야에 망원경을 들여다보다가 물고기자리 근처에서 빛나는 한 점을 발견했다. 그후 이 대혜성은 핼리 혜성이라고 불리게 되었다. 핼리의 공적에 의해서 혜성 중에 주기적인 것이 있다는 것을 비로소 알게 되었다. 고대의 기록을 알아보면, 지금까지 29회의 출현기록이 남아 있는데, 가장 오래 된 기록은 기원전 467년 중국 주대(周代)의 문서에서 찾아볼 수 있다. 1910년에 이어 1986년 지구에 출현한 핼리는 소련의 베가 1호, 유럽 우주기구의 지오트 탐사기, 일본의 플래닛 탐사기 등의 카메라에 의하여 얼음에 덮인 핵과 꼬리를 선명하게 드러냈다. 핼리 혜성의 다음 방문은 2061년으로 예약되어 있다. 현재 지구 행성에서 살고 있는 70억 인구 중 2분의 1은 그때 핼리 혜성이 태양을 향해 달려가는 장관을 볼 수 없을 것이다. 핼리 혜성은 앞으로 약 1천 번 더 회귀할 것이며, 7만 6000 년 후에 수명을 다하게 된다. ​ 핼리가 천문학에 끼친 다른 큰 영향은 항성의 고유운동 발견이다. 그는 시리우스와 아르크투루스, 알데바란의 위치가 1850년 전 고대 그리스 천문학자 히파르코스가 기록했던 위치에서 30분(1/2도) 이상 움직인 것을 발견했다. 핼리는 이것을 바탕으로 별들이 움직였다는 결론을 내렸다. 이 고유운동의 발견은 수정구에 별들이 박혀 있다고 주장한 천동설의 관에 마지막 대못을 박은 것이나 같았다. 핼리는 다재다능하여 그의 과학적 업적도 여러 방면에 걸쳐 이루어졌다. 그중 하나는 최초로 과학적인 인간의 사망률표를 만든 것으로, 이는 그후 생명보험회사들이 보험료를 산출하는 데 기초가 되었으며, 인구 통계학의 시초가 되었다. 그밖에도 뉴턴의 '프린키피아' 탄생에 결정적인 역할을 한 인물도 바로 핼리였다. 성질 까칠한 뉴턴이 만유인력의 우선권을 놓고 로버트 훅과 마찰을 빚은 나머지 프린키피아 집필을 거부했다. 핼리는 뉴턴과 훅 사이를 원만히 조절하여 뉴턴으로 하여금 다시 집필하게 하고, 원고 교정을 기꺼이 떠맡았을 뿐만 아니라, 자금이 모자라는 왕립협회를 대신하여 사비로 책을 출판하기까지 했다. 핼리가 아니었다면 '프린키피아'는 자칫 햇빛을 보지 못했을 수도 있다는 점을 생각하면, 인류 과학 발전에 끼친 핼리의 공적은 적지 않다 할 것이다. 핼리는 1703년 모교인 옥스퍼드 대학의 천문학 교수가 되었고, 64살인 1720년에는 플램스티드의 뒤를 이어 2대 그리니치 천문대 대장에 취임했다. 1742년 1월, 그가 평생을 보냈던 그리니치 천문대에서 삶을 마감했다. 향년 86세. 손에는 포도주 한 잔이 쥐어져 있었다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

태양계의 목성, 토성과 유사한 외계행성들이 차세대 ‘행성 사냥꾼’의 도움으로 새롭게 발견됐다. 최근 미국 컬럼비아대학 연구팀은 지구에서 583광년 떨어진 곳에 위치한 작은 항성 주위를 도는 2개의 가스형 행성을 발견했다는 연구결과를 내놨다. 우리 태양 질량의 약 87%, 지름으로는 84%로 작은 이 항성의 이름은 'TOI-216'. 이번에 발견된 것은 TOI-216의 주위를 도는 2개의 행성으로 각각의 이름은 'TOI-216b', 'TOI-216c'다. 먼저 TOI-216b는 지구와 비교하면 질량은 26배, 크기는 8.2배로, 항성의 주위를 단 17일 만에 돌만큼 바짝 붙어있다. 그 거리는 0.13AU(1AU=1억4900만㎞)로 태양과 수성 사이 거리의 3분의 1 수준. 이 때문에 행성의 표면도 항성의 영향을 받아 뜨거운데 온도는 357℃ 정도다. TOI-216b보다 바깥쪽 궤도를 도는 TOI-216c는 이보다 더 크다. 지구와 비교해보면 질량은 190배, 크기는 11.3배나 더 큰 TOI-216c는 항성과 0.2AU 떨어져있다. 표면 온도는 224℃로 추정되며 이곳의 1년은 34.6일이다.　 연구를 이끈 컬럼비아대 천문학과 데이비드 키핑 교수는 "두 행성 모두 목성과 토성처럼 부피가 크지만 지구와 같은 암석형이 아닌 가스형"이라면서 "두 행성의 존재가 아직 공식적으로 인정받은 것은 아니지만 그곳에 두 행성이 있는 것은 거의 확실하다"고 설명했다. 이어 "이번 발견은 새로운 천체 사냥꾼인 테스(TESS)의 데이터를 이용해 가능했다"고 덧붙였다.지난해 4월 발사된 미 항공우주국(NASA)의 우주망원경 TESS(Transiting Exoplanet Survey Satellite)는 지구 고궤도에 올라 13.7일에 한 바퀴 씩 지구를 돌면서 300~500광년 떨어진 별들을 집중 조사하고 있다. 특히 TESS에 ‘차세대’라는 명칭이 붙은 이유는 지금까지 임무를 수행해 온 케플러 우주망원경의 후임이기 때문이다. 케플러보다 관측범위가 400배는 더 넓은 TESS는 20만 개의 별이 조사 범위다. 케플러와 TESS가 이렇게 많은 별들 속 외계행성을 찾을 수 있는 이유는 식현상(transit)을 이용하기 때문이다. 천문학자들은 행성이 별 앞으로 지날 때 별의 밝기가 약간 감소하는 것을 포착해서 행성의 존재 유무를 확인한다. 이후 학자들은 추가 관측을 통해 외계 행성의 존재를 최종 판단하는데 향후 이 임무는 2021년 이후로 발사가 연기된 ‘제임스 웹 우주망원경’(JWST·James Webb Space Telescope)이 맡는다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

태양보다 10배 이상의 거대 질량의 항성은 폭발로 일생을 마감하는데, 이 폭발을 초신성 폭발이라 한다. 초신성 폭발 후 엄청난 별먼지를 우주로 방출하는데, 이 별먼지가 지금까지 과학자들이 예측했던 것보다 훨씬 더 양이 많다는 사실이 처음으로 밝혀져 우주 먼지에 대한 새로운 통찰을 줄 것으로 기대되고 있다. 별의 생애 마지막에 다다른 적색거성은 먼저 자신의 외각을 둘러싼 겉껍질층을 우주로 방출시킨다. 이것이 이른바 성간 우주 구름이 된다. 그리고 별의 종말은 거대한 폭발로 장식되는데, 이때 태양 질량의 10배 이상인 거대한 항성이 순식간에 산산조각으로 파괴되고 만다. 대항성의 임종 치고는 참으로 짧은 순간에 끝나고 마는 것이다. 이것이 바로 초신성 폭발이다. 그러니까 초신성이란 사실 늙은 별의 임종인 셈이다. 옛사람들이 별이 없던 곳에 갑자기 엄청 밝은 별이 빛나는 것을 보고는 신성(新星)이라 이름붙였을 뿐이다. 미 항공우주국(NASA)의 공중천문대인 소피아 성층권 자외선 관측소(SOFIA·airborne Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy)는 초신성 1987A라고 불리는 인근 별의 폭발을 관측한 결과, 예상치의 10배 이상에 달하는 먼지 구름이 형성됐다는 사실을 알아냈다. 대마젤란 은하에 있는 해당 초신성은 발견된 연도를 이름으로 삼아 1987A로 불리는데, 이 사건은 거의 400년 만에 볼 수 있었던 가장 밝은 초신성으로, 30년 전 발견된 이래 천문학자들에게 전형적인 초신성에 대한 훌륭한 연구 자료를 제공해왔다. 과학자들은 1987A를 면밀히 관측함으로써 폭발 후 초신성의 주변환경이 어떤 변화를 거치는가에 대해 깊이 연구할 수 있었다. “우리는 1987A의 심장부에서 느리게 움직이는 먼지에 대해서는 이미 잘 알고 있는데, 그것은 죽은 별의 중심에서 만들어진 중원소들로 이루어져 있다”고 밝히는 영국 웨일스 카디프 대학교의 미카코 마쓰무라 대표 저자는 “그러나 SOFIA 관측은 먼지의 밀도에 대해 전혀 예상치 못한 사실을 알려주었다”고 덧붙였다.초신성에는 별이 폭발하기 전에 만들어진 공동의 일부인 독특한 고리들이 있다. 이제껏 천문학자들은 이 고리들의 먼지 입자가 초신성의 강력한 폭풍에 의해 파괴되었을 것이라고 예측하고 있었다. 그러나 소피아의 관측은 그 반대로 고리의 먼지가 증가한 것을 보여주었다. 그것은 초신성 폭발의 여파로 먼지 입자가 빠르게 재형성되거나 성장했음을 시사하는 것이다. 영국 왕립천문학회 월보에 실린 이 연구결과는 우리 은하계의 풍부한 성간 먼지에 대해 새로운 통찰을 줄 것으로 과학자들은 기대하고 있다. 연구팀은 먼지의 생성과 초신성 잔해의 진화에 대해 더 많은 것을 알아내기 위해 계속 소피아 망원경을 사용해 연구할 것이라고 밝혔다. NASA의 차세대 우주망원경인 제임스 웹은 2021년 3월에 발사될 예정이며, 초신성 1987A를 둘러싼 우주 먼지에 대한 추가 조사에도 투입될 예정이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

역대 가장 차가우면서도 가장 나이가 많은 백색왜성이 새롭게 발견됐다. 최근 미 항공우주국(NASA) 소속 과학자 등 공동연구팀은 지구에서 약 145광년 떨어진 곳에서 특이한 형태의 백색왜성 'LSPM J0207+3331'(이하 J0207)을 발견했다는 연구결과를 '천체물리학저널 레터스'(The Astrophysical Journal Letters)에 발표했다. 다소 낯선 단어인 백색왜성(white dwarf)은 우리의 태양같은 항성이 진화 끝에 나타나는 종착지를 말한다. 일반적으로 수명이 다한 별은 죽어가면서 물질을 우주로 방출하면서 부풀어 오르고 결국 차갑게 식으며 쪼그라드는데 이를 백색왜성이라고 한다. 우리의 태양 역시 앞으로 70억 년 후면 수소를 다 태운 뒤 바깥 껍질이 떨어져나가 행성모양의 성운을 만들고 나머지 중심 부분은 수축한 뒤 지구만한 크기의 백색왜성이 될 것으로 예상된다. 이번에 발견된 J0207은 나이가 30억년, 온도는 5800℃ 정도로, 특별한 점은 그 주위에 먼지와 파편 등으로 이루어진 2개 이상의 고리가 있다는 사실이다. 논문의 선임저자인 천문학자 존 데베스 박사는 "백색왜성 주위에서 고리가 발견된 것은 이번이 처음"이라면서 "행성계 형성에 대한 기존 이론의 재고와 우리 태양의 미래를 알 수 있는 단서가 된다는 점에서 의미가 있다"고 설명했다. 　　 이번 백색왜성 발견에는 흥미로운 점이 하나 더 있다. 시민과학자라 불리는 아마추어 천문가가 J0207 발견에 결정적인 역할을 했다는 사실이다. 당초 독일 출신의 시민 과학자인 멜리나 테베노는 유럽우주국(ESA)의 방대한 가이아 위성 데이터를 뒤지다 이상한 점을 발견했다. 처음에는 틀린 데이터로 생각했으나 NASA의 광역적외선탐사망원경(WISE·Wide-Field Infrared Survey Explorer)의 이미지로 추가 조사해보니 이 데이터가 충분한 가치가 있다고 판단했다. 이에 테베노는 민간인이 함께 참여하는 프로젝트 단체인 '백야드 월드: 플래닛 9'(Backyard Worlds: Planet 9·태양계 9번째 행성과 갈색왜성을 찾는 프로젝트)에 이 자료를 넘겼다. 이후 연구팀은 하와이에 있는 켁 2 망원경(Keck II Telescope)을 재배치해 추가적인 조사에 나섰고 결국 새로운 백색왜성이라는 사실을 밝혀냈다. 논문에 함께 이름을 올린 테베노는 "처음에는 새로운 갈색왜성(brown dwarf·별이 되려다 실패한 천체)을 발견했다고 생각했으나 J0207는 너무 밝아 보여 이 결과를 프로젝트팀과 공유한 것"이라면서 "내가 발견한 것을 최대한 연구에 반영하고 활용하는 전문가들과 상호소통하는 것이 너무나 기뻤다"고 밝혔다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

외계 태양계를 주시하던 과학자들이 거대 충돌의 증거를 가지고 있는 한 쌍의 행성을 발견했다. 증거는 다름아닌 두 행성의 커다란 밀도의 차이다. 문제의 두 이웃 행성은 크기면에서는 비슷하지만, 한쪽 행성이 다른 행성보다 밀도가 두 배 이상 높다. 이 같은 심한 밀도 불균형을 측정한 연구자들은 그 이유를 두 행성의 충돌이라고 예측하고 있다. 거대한 충돌로 인해 두 행성 중 하나에서 밀도가 낮은 맨틀의 대부분이 뜯겨져 나갔기 때문에 이 같은 밀도 차가 존재하게 된 것으로 보고 있다. 2014년에 처음 발견된 이 행성은 다른 두 행성과 함께 케플러-107(Kepler-107)이라는 별을 공전하고 있다. 안쪽 궤도를 도는 두 행성인 케플러-107b와 c는 거의 같은 크기인 것으로 보이며, 과학자들은 새로운 연구에서 두 행성의 질량을 결정하기 위해 다시 관측에 나섰다. 두 행성은 최초로 케플러 우주망원경에 의해 발견되었다. 케플러 망원경은 행성이 모항성 앞을 지날 때 그 엄폐로 인해 모항성의 밝기가 변하는 것을 포착하는 방법으로 외계행성의 존재를 탐지하는데, 이를 ‘트랜싯 방법’이라 한다. 이러한 밝기의 차는 별과 행성의 상대적 크기에 비례한다. 그러나 외계행성을 확인하는 데 일반적으로 사용되는 다른 기술은 방사형 속도법(radial velocity method)으로, 행성의 중력에 의해 발생하는 별의 미세한 흔들림을 추적하여 행성의 질량을 추정할 수 기법이다. 연구팀이 두 유형의 측정을 결합해본 결과, 안쪽 궤도의 두 케플러-107 행성이 서로 뚜렷하게 다르다는 것을 발견했다. 그리고 이 시스템에서 밀도가 높은 행성이 낮은 밀도의 행성보다 별에서 멀리 떨어져 있다는 점이 특히 흥미롭다고 생각했다.일반적으로는 밀도가 높은 행성이 모항성에 가까운 궤도를 돌게 마련인데, 이 특이한 한 쌍은 반대 현상을 보이고 있는 것이다. 연구자들은 내부 행성의 밀도가 더 높아질 수 있는 여러 가지 잠재적인 메커니즘을 생각해냈는데, 가장 유력한 원인으로, 거대 충돌이 케플러-107c의 저밀도 바깥층을 벗겨냄으로써 그처럼 높은 밀도를 갖게 되었다는 것이다. 이런 거대 충돌 가설이 어쩌면 비정상적으로 들릴 수도 있지만, 우리 태양계만 보더라도 수많은 충돌의 역사를 가지고 있다. 덩치에 비해 비정상적으로 거대한 수성의 핵이나 지구와 달의 비슷한 조성, 그리고 궤도면에 누운 채 공전하는 천왕성의 기이한 자세 등은 모두 충돌과 밀접하게 관련된 증거들이다. 우주에는 이런 폭력적인 충돌이 다반사이다. 심지어 블랙홀끼리도 충돌한다. 우리는 얼마 전 심우주에서 블랙홀이 충돌하여 발생시킨 중력파를 검출하기도 했다. 지난달 미국천문학회 회의에서 연구자들은 NGC 2547-ID8이라는 별 주변에 두 차례 관찰된 파편 구름이 커다란 소행성 충돌에 의한 것일 가능성이 가장 높다고 주장했다. 태양계는 생각보다 어지러운 장소인 것 같다. 이 연구는 ‘네이처 아스트로노미’ 저널 2월 4일자에 발표되었다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

지난해 6월 처음으로 발견된 ‘암소'(The Cow)라는 별칭의 밝고 짧은 폭발은 갓 태어난 블랙홀이거나 초밀도의 중성자 별에 의한 것일 가능성이 있다고 새로운 연구보고서가 발표됐다. “X-선과 자외선 방출을 보인 ‘암소’는 백색왜성을 삼키는 블랙홀에 의한 것 같다”고 논문 대표저자 라파엘라 마르구티 노스웨스트 대학 천체물리학 조교수가 밝혔다. 백색왜성은 태양과 같은 작은 항성이 죽을 때 남겨진 작은 속심 같은 것이다. 태양보다 10배 이상 무거운 항성은 초신성 폭발로 최후를 맞는데, 폭발 후 별의 잔재는 밀도가 높은 중성자 별이나 블랙홀이 된다. 마르구티 교수는 “스펙트럼을 가로지르는 다른 파장의 관측으로 ‘암소’가 실제로 블랙홀 또는 중성자 별을 형성을 가리키는 것으로 해석되었다”면서 “이론상으로 블랙홀과 중성자 별은 별이 죽었을 때 형성되지만, 태어난 직후의 블랙홀이나 중성자 별은 아직까지 관측된 적이 없다”고 설명했다. ‘암소’는 비교적 가까운 우주에서 일어난 사건이다. 방향은 헤르쿨레스자리고, 거리는 지구로부터 약 2억 광년 떨어진 곳이다. 천문학자들은 하와이에 있는 한 쌍의 망원경 ATLAS(Asteroid Terrestrial-Impression Last Alert System)를 사용하여 이 폭발(AT2018cow)을 발견했다. ‘암소’는 처음부터 연구자들에게 흥분을 안겨주었는데, 무엇보다 엄청나게 밝았다. 놀랍게도 전형적인 초신성보다 10배에서 100배 더 밝았다. 게다가 불과 2주 만에 사라져버렸다.공동저자인 라이언 코르노크 오하이오 대학 천체물리학 조교수는 “이 광원이 단 며칠 만에 비활성 상태에서 최고 광도에 달했다는 것을 즉시 알아챘다”고 밝히면서 “이것은 너무나 특이할 뿐더러 천문학적 기준에서 볼 때 아주 가까이에서 일어난 사건이라는 점에서 모두를 흥분시키기에 충분했다”고 말했다. 이 같은 이유로 전세계의 연구자들은 다양한 망원경을 동원해 이 수수께끼 같은 광원을 추적하기 시작했다. 예컨대, 마르구티 팀은 미 항공우주국(NASA)의 NuSTAR와 유럽우주국(ESA)의 INTEGRAL 및 XMM-뉴턴 관측선을 사용하여 ‘암소’의 X-선 파장을 연구했으며, 국립천문대의 VLA 전파망원경, 미국 애리조나의 MMT 광학망원경, 칠레 남천 천체물리학 연구소(SOAR) 망원경의 동원되었다. 과학자들은 또 하와이의 케크 천문대에 있는 두 대의 대형 망원경에 장착된 장비를 사용하여 ‘암소’의 모양과 화학적 조성을 조사했다. 이 연구에 의해 수소와 헬륨의 존재가 밝혀지는 한편, 블랙홀과 중성자 별 사이의 극적인 합병을 포함하는 암소 시나리오는 배제될 수 있었다. 결국 그 강렬한 빛은 산산조각난 천체의 파편들을 게걸스럽게 집어삼키는 신생 천체에 의해 주로 생성된 것으로 결론 내려졌다. 이 연구결과는 지난 10일(현지시간) 시애틀에서 열린 미국천문학회(AAS) 회의에서 발표되었으며, ‘천체물리학 저널’에 실릴 예정이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

지구에서 불과 6광년 떨어진 곳에 위치한 이른바 '슈퍼지구'에 외계생명체가 존재할 가능성이 제기됐다. 지난 10일(현지시간) 미국 CNN 등 주요언론은 외계행성 ‘바나드-b’ 표면 아래에 원시생명체가 존재할 가능성이 있다는 연구결과를 보도했다. 지난해 11월 처음 발견된 바나드-b는 뱀주인자리의 어두운 별인 바나드(Barnard)의 주위를 도는 외계행성이다. 지구와 같은 바위형 행성이지만 표면온도가 -130℃도 넘는 차가운 얼음왕국인 바나드-b는 항성을 233일 만에 공전한다. 항성과의 거리로만 보면 태양과 수성 사이 정도지만 바나드가 태양과 비교하면 약 0.4%의 빛을 방출해 표면에 액체상태의 물은 없고 얼음만 가득할 것으로 보인다. 이같은 가혹한 조건 때문에 당초 전문가들은 외계생명체의 존재가능성에 대해 회의적이었으나 최근 연구결과는 다르다. 지난 10일 빌라노바 대학 연구팀이 시애틀에서 열린 미 천문학회 연례회의에서 바나드-b 내 생명체 존재가능성에 대한 논문을 발표한 것.연구를 이끈 에드워드 귀난 박사는 "바나드-b의 표면에서는 생명체가 살 가능성이 없지만 그 아래는 다르다"면서 "바나드-b는 그 코어에 뜨거운 액체상태의 철과 니켈을 가지고 있을 수 있어 지열난방을 통해 원시적인 생명체가 살 수 있는 환경이 된다"고 설명했다. 이어 "이같은 지열난방은 남극대륙에서 발견되는 지하호수의 조건과 마찬가지"라면서 "표면 아래에 바다가 숨겨져있을 것으로 보이는 목성의 달 유로파와도 비슷하다"고 덧붙였다. 　 바나드-b는 지난해 11월 미국의 카네기 연구소, 스페인 우주과학 연구소 등 국제공동연구팀이 지난 20년 간 이루어진 관측 데이터를 재분석한 끝에 발견했다. 다만 아직까지는 유력한 외계행성 후보로, 보다 확실한 데이터는 차세대 우주망원경 ‘제임스웹 우주망원경'(JWST)이 배치돼야 알 수 있으나 2021년 이후로 발사가 연기된 상태다. 전문가들에 따르면 바나드 별은 90억 년 정도의 나이로 우리 태양보다 2배는 더 많다. 이 때문에 주위 행성 역시 지구보다 훨씬 오래 전 생성됐을 것으로 보인다. 이중 바나드-b는 역대 발견된 것 중 2번째로 가까운 곳에 위치한 외계행성이다. 지구에서 가장 가까운 항성계는 3개의 별이 모인 삼성계인 알파 센타우리로 지구에서 약 4.3광년 떨어진 곳에 위치해있다. 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

지난해 11월 15일 미 항공우주국(NASA)의 케플러 우주망원경은 '굿나잇'(goodnight)이라는 최종신호를 받고 영면했지만 그 '유산'을 받은 연구는 현재 진행형이다. 지구에서 약 226광년 떨어진 황소자리에서 지구 2배 만한 크기의 외계행성이 발견됐다. 지난 7일(현지시간) NASA와 시카고 대학 출신 연구진들은 케플러 우주망원경의 데이터를 분석하는 과정에서 외계행성 'K2-288Bb'를 발견했다는 논문을 시애틀에서 열린 미 천문학회 연례회의에서 발표했다. 　 지구와 같은 암석형인지 혹은 해왕성 같은 가스형인지 아직 밝혀지지 않은 K2-288Bb는 지구의 1.9배 정도로 K2-288계(系)의 주위를 돈다. K2-288계는 별 중 가장 온도가 낮은 2개의 M타입(M-type) 별로 이루어져 있는데 서로의 거리는 무려 82억㎞다. 가장 밝은 별은 우리 태양과 비교하면 질량이 절반만 하며 다른 별은 3분의 1 수준이다. 이중 K2-288Bb는 작은 별을 31.3일이라는 짧은 시간 내에 공전한다. 논문의 주저자인 시카고 대학 대학원생 아디나 페인스테인은 "지구의 1.5~2배 만한 사이즈를 가진 외계행성은 매우 드물며 발견하기도 어렵다"면서 "향후 행성 진화를 연구하는데 있어 귀한 자료가 될 것"이라고 밝혔다. NASA에 따르면 이번에 굵직한 연구성과를 얻어낸 페인스테인은 지난 2017년 NASA 고다드 우주비행센터에서 인턴으로 일하며 케플러 우주망원경이 보내온 데이터를 분석해왔다. 이 과정에서 특별한 ‘트랜싯’(transit)을 찾아내면서 결과적으로 외계행성 발견이라는 큰 성과로 이어졌다.일반적으로 행성은 스스로 빛을 내지 않기 때문에 주위 별 빛으로 그 존재가 확인된다. 행성이 항성 앞을 지나가는 경우 잠시 빛이 잠식되는 현상이 발견되는데 이같은 현상을 트랜싯이라 부른다. 케플러 우주망원경은 이 기법을 사용해 현재까지 발견된 3750개의 외계행성 중 약 70%를 발견했다. 페인스테인은 "케플러 우주망원경의 방대한 데이터 속에서 이번과 같은 극도로 가치있는 발견을 하기란 쉽지않다"면서 "이 때문에 우리와 같은 전세계 시민 과학자들이 외계행성을 발견하는데 도움을 줄 수 있을 것"이라고 말했다. 한편 그간 수많은 외계행성을 찾아온 케플러 우주망원경은 지난해 11월 15일 9년 간의 임무를 마치고 퇴역했다. 지난 2009년 3월 발사된 케플러 우주망원경은 ‘행성 사냥꾼’이라는 별명답게 인류에게 우주에게 대한 새로운 지평을 열어줬다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

지구에서 약 685광년 떨어진 한 아기별이 엄청나게 큰 항성 플레어를 내뿜는 모습이 포착됐다. 이는 우리 태양이 내뿜는 어떤 플레어보다 1만 배 이상 큰 것으로 추정된다. 영국 워릭대 천문학 연구팀은 칠레에 있는 차세대 식관측망원경(NGTS)을 사용해 이 같은 천문 사건을 포착했다고 밝혔다. 천문학자들에 의해 ‘NGTS J121939.5-355557’로 명명된 이 아기별은 M형 항성에 속해 일반적으로 플레어 발생을 막는 매우 강력한 자기장을 지녔다고 알려졌지만, 연구팀이 시행한 연구에서는 이 별에서 약 3년마다 이런 플레어가 발생하는 것으로 나타났다. 연구에 참여한 제임스 잭맨 연구원은 “이 별은 보통 활동을 거의 보여주지 않지만 계속해서 조금씩 밝아지고 있었는데 최근 이 별이 갑자기 평소보다 7배 더 밝아진 채 몇 시간을 유지했다”면서 “그러고나서 다시 정상 밝기로 되돌아갔다”고 설명했다. 항성 플레어는 우리 태양에서도 나타나고 있지만, 이만큼 큰 것이 목격된 사례는 없다. 연구팀에 따르면, 특히 이 별은 태어난지 불과 200만 년 정도밖에 안 된 아기별로, 전주계열성에 속한다. 보통 별은 100억 년 동안 존재하므로 이 별의 경우 삶의 1%밖에 살지 않은 셈이다. 또한 이 별은 M형에 속하는 아기별 중에서도 꽤 큰 편인데 그 크기는 태양과 비슷하지만, 온도는 태양보다 약 2000도 낮다. 이는 이 별이 여전히 행성계 원반 안에서 수축과 냉각을 거듭하는 가스와 먼지들에 의해 형성되고 있다는 것을 의미하므로, 주계열성이 될 때까지 앞으로 수십억 년 동안 특정 반지름과 휘도를 유지할 것이라고 연구팀은 설명했다. 이런 세부적인 사항은 올해 초 시작된 가이아 임무 덕분에 알아낼 수 있었다. 연구팀은 이런 거대한 항성 플레어에서 발생하는 X선이 행성의 원료가 된다고 알려진 칼슘과 알루미늄이 풍부한 알갱이 ‘콘드룰’이 형성되는 데 영향을 줄 수 있다고 말했다. 이런 성분이 결국 행성을 형성한다는 것이다.이에 대해 연구에 참여한 피터 휘틀리 교수는 “이런 거대 플레어는 행성 형성 과정에 좋을 수도, 나쁠 수도 있다. 이 별의 경우 아직 행성이 없으므로 잠재적으로 거주할 수 있는 행성들의 탄생을 위한 밑거름이 될 것”이라고 말했다. 자세한 연구결과는 영국 왕립천문학회 월간보고(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) 최신호에 실렸다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr