태양 같은 별은 가스 성운에서 탄생한다. 별의 재료가 되는 수소는 물론 이보다 무거운 다양한 원소들이 뭉쳐 별과 행성을 이루는 것이다. 어둡게 보이는 거대 성운은 사실은 아기별이 태어나는 창조의 장소라고 할 수 있다. 7,500광년 떨어진 용골 성운(Carina Nebula) 역시 아기별이 태어나는 장소로 유명한 성운이다. 그런데 이 성운에서 창조가 아닌 파괴의 모습이 포착됐다. 천문학자들이 유럽남방천문대(ESO)의 대형 망원경인 VLT (Very Large Telescope)에 설치된 MUSE 장치를 이용해서 이 성운을 관측한 결과, 주변에 존재하는 큰 별에서 나오는 강력한 항성풍과 에너지에 의해 성운 일부가 파괴되고 있다는 사실이 드러났다. 이 과정은 광증발 (photoevaporation)이라고 부르는데, 크고 밝게 빛나는 별에서 나온 에너지에 의해 성운의 가스 온도가 오르고 이온화되면 쉽게 뭉치지 못하고 흩어지게 되는 현상이다. 광증발이 발생하면 본래 별이 태어날 수 있었던 성운 내부의 가스가 흩어지면서 사라지게 된다. 사진에 보이는 검은 기둥은 독수리 성운에 존재하는 별이 탄생하는 장소인 창조의 기둥과는 달리 파괴되는 중이기 때문에 파괴의 기둥 (pillars of destruction)이라는 명칭을 얻었다. 파괴되는 기둥의 모습은 보기에 따라서 공을 든 사람처럼 보이기도 하는데, 흡사 사라지기 전에 우리에게 뭔가를 건네려는 것처럼 보인다. 우주에서는 끊임없는 창조와 파괴가 일어난다. 지금은 파괴되는 가스 성운이라도 다시 시간이 흐른 후에는 중력에 의해 가스가 뭉쳐져 별과 행성이 될 수도 있다. 그리고 언젠가는 그렇게 생성된 별 역시 다시 가스와 먼지로 돌아가게 된다. 사실 우리 인간 역시 그 순환 과정의 일부인 것이다. 사진=ESO / A. McLeod 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

천문학자들은 오래전부터 별의 밝기가 주기적으로 변하는 변광성을 연구해왔다. 별의 밝기가 변하는 이유는 매우 다양하다. 가장 고전적인 변광성은 어두운 동반성(星)에 의해 가려지는 경우지만, 그 이외에도 여러 가지 이유로 별의 밝기가 변할 수 있다. 미세한 밝기 변화의 대표적인 이유는 바로 그 앞을 지나는 행성에 의한 것이다. 미항공우주국(NASA)의 케플러 우주 망원경은 이런 미세한 밝기 변화를 포착해서 수많은 외계 행성을 포착했다. 케플러 관측 데이터는 외계 행성 연구를 한 단계 끌어올렸다고 해도 과언이 아닐 만큼 큰 공헌을 했다. 하지만 이게 다가 아니다. 케플러의 활약은 외계 행성 이외에 다양한 천문학 분야에 걸쳐 있다. NASA의 과학자들은 2011년 케플러가 발견한 KOI-54라는 쌍성계가 매우 독특한 밝기 변화를 한다는 것을 발견했다. 이 두 별은 41.8일 주기로 밝기가 변하는데, 그 패턴이 마치 심전도를 보는 것 같았다. 추가 관측을 통해 과학자들은 이 두 별이 매우 근접해서 공전하고 있는 쌍성계라는 사실을 밝혀냈다. 그 거리는 항성 지름의 몇 배에 불과했다. 따라서 개념도에서 보는 것처럼 서로의 중력에 의해 잡아 당겨져 달걀 같은 타원 모양을 하고 있다. 과학자들은 이를 '심박동별'(heartbeat star)이라고 불렀다. 이후 추가 관측을 통해서 케플러 우주 망원경은 총 17개의 심박동별 후보를 추가로 발견했다. 그리고 NASA의 과학자들은 지상의 망원경과 추가 관측 데이터를 사용해서 최종적으로 19개의 심박동별의 질량 및 궤도를 확인할 수 있었다. 상당수 심박동별은 태양보다 크고 뜨거운 별로 아마도 같은 성운에서 탄생한 동반성으로 생각된다. 심박동별의 존재만으로도 매우 독특한 일이지만, NASA와 SETI의 연구팀은 이 별이 세 번째나 네 번째 동반성을 거느릴 수도 있음을 발견했다. 동시에 근접한 두 별이 어떻게 합쳐지지 않고 안정적으로 존재할 수 있는지, 그리고 주변에 행성이 형성될 수 있는지 등 여러 가지 의문점들이 남아 있다. 앞으로 이를 밝히기 위해 과학자들은 망원경으로 별의 '고동 소리'를 더 들어볼 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

우주에는 영어와 숫자로 만들어진 정식 명칭 외에 곤충의 이름을 딴 별칭을 가진 성운도 많다. 인간의 시각으로 비슷하게 보이는 모습 때문인데, 흑거미 성운(Black Widow Nebula), 벌레 성운(Bug Nebula), 개미 성운(Ant Nebula) 등이 그 대표적인 예. 지난 21일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 허블우주망원경으로 촬영한 '붉은 거미 성운'의 모습을 공개했다. 지구에서 약 3000광년 떨어진 궁수자리에 위치한 이 성운은 'NGC 6537'이라는 명칭 외에 특유의 모습 때문에 붉은 거미 성운(Red Spider Nebula)으로 불린다. 실제 모습 역시 X자 형태로 무서운 거미처럼 보이는 것이 사실. 붉은 거미 성운은 ‘행성상 성운’(planetary nebula·전체적인 모습이 행성처럼 원형으로 생긴 것)으로 한쌍의 돌출부가 대칭을 이뤄 이같은 특유의 모습을 발한다. 특히 그 중심에는 수십 만도에 달하는 뜨거운 백색왜성(white dwarf·우리의 태양같은 항성이 진화 끝에 나타나는 종착지)이 존재하며 초속 1000km의 항성풍이 흐른다. 곧 중심의 뜨거운 별과 생성된 항성풍이 주위 가스와 먼지와 뒤섞여 마치 거미와 같은 우주의 작품을 남긴 셈. 　 사진=ESA/Garrelt Mellema (Leiden University, the Netherlands)　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

지구로부터 약 7500광년 떨어진 곳에는 ‘별중의 별’로 불리는 특이한 쌍성이 존재한다. 마치 날갯짓하는 것 같은 환상적인 모습 덕에 아름답지만 치명적인 쌍성계 ‘에타 카리나이’(Eta Carinae)다. 용골자리(Constellation Carina)에 위치한 에타 카리나이는 지금도 매우 격렬하면서도 불안정하게 활동하는 별로, 크고 작은 두개의 ‘태양’으로 이루어져 있다. 큰 별은 태양보다 질량이 90배 정도 크지만 무려 500만 배나 밝은 것이 특징이다. 작은 별 역시 태양보다 30배 정도 큰 질량을 가졌으며 100만 배는 더 밝다. 그간 천문학계의 주요 관측대상이 된 에타 카리나이의 '속살'이 담긴 역대 최고화질 사진이 포착됐다. 최근 독일 막스플랑크 전파 천문학연구소 등 국제공동연구팀은 유럽남방천문대(ESO)의 초대형망원경 간섭계(Very Large Telescope Interferometer·VLTI)를 이용해 격렬하게 활동하는 에타 카리나이를 촬영했다고 발표했다. 공개된 사진을 보면 전체 배경을 차지하고 있는 것은 용골자리다. 이중 가운데 사진 박스의 주인공이 에타 카리나로, 대폭발로 인해 방출된 물질로 구성된 호문쿨루스라 불리는 아름다운 성운으로 보인다. 곧 에타 카리나는 두 개로 별로 구성된 쌍성계지만 이 사진에 보이는 것은 별이 아닌 별이 남긴 흔적(성운)인 것이다. 이번에 국제 천문학연구팀이 관측한 것은 바로 그 성운 안을 처음으로 들여다 본 것이다. 붉은 원형으로만 보이는 이 사진은 보잘 것 없는 것처럼 여겨지지만 별의 진화과정을 연구하는데 큰 도움을 준다. 연구를 이끈 게르디 웨이겔트 박사는 "두 개의 별 사이에서 시속 1000만 km에 달하는 무시무시한 항성풍이 분다"면서 "이 성운 속에는 태양을 10개 이상 만들 수 있는 막대한 에너지가 숨어 있다"고 밝혔다. 사진=ESO 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

우주의 한 천체가 마치 '대포'를 쏘는 듯 보이는 특이한 현상이 천체망원경에 포착됐다. 최근 미 항공우주국(NASA)은 별이 뜨거운 가스를 뿜어내는 희귀한 현상을 허블우주망원경으로 포착했다고 발표했다. NASA가 캐논볼(Cannonballs)을 쏘는 별이라고 묘사한 이 천체는 지구에서 약 1200광년 떨어진 곳에 위치한 적색거성 'V 히드라'(V Hydrae)다. 우리의 태양같은 별도 영겁의 시간이 지나면 죽음에 이르게 된다. 적색거성은 바로 별 진화과정의 마지막 단계로 내부는 팽창하고 외피층은 가스를 유출해 강력한 항성풍을 만들어낸다. 이번에 허블우주망원경이 포착한 V 히드라의 캐논볼은 바로 이 과정에서 생성된 뜨거운 플라즈마 덩어리다. 흥미로운 점은 이 캐논볼이 화성 질량에 두배에 달한다는 점으로 속도 역시 지구에서 달까지 30분이면 갈 만큼 빠르다. 또한 이 현상은 매일매일 일어나는 것이 아닌 8.5년 마다 이루어지며 적어도 400년 이상 지속될 것이라는 것이 연구팀의 설명. 그렇다면 왜 V 히드라는 우주를 향해 '캐논볼'을 발사하는 것일까? 연구를 이끈 NASA 제트추진연구소 라그벤드라 사하이 박사는 "비밀은 V 히드라 주위를 도는 동반성에 있다"면서 "이 별이 적색거성으로 외부가 부풀어오른 V 히드라에 가깝게 접근하면서 상호작용을 일으켜 플라즈마 가스를 캐논볼처럼 우주로 발사하는 것"이라고 설명했다. 이어 "8.5년의 주기가 생기는 것은 V 히드라와 동반성의 타원 궤도 때문"이라면서 "영겁의 시간이 지나면 결국 두 별이 합쳐져 하나가 될 것"이라고 전망했다. 사진=NASA, ESA, and A. Feild (STScI) 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

저 멀리 우주를 방랑하는 블랙홀이 있다면 보통은 찾기 쉽지 않을 것이다. 만약 흡수하는 물질이 없다면 완전히 검은 구멍에 지나지 않기 때문이다. 하지만 물질을 흡수하는 블랙홀은 관측할 수 있다. 최근 천문학자들은 나사의 찬드라 X선 관측 위성과 유럽 우주국의 XMM 뉴턴 X선 관측 위성 데이터를 사용해서 지구에서 45억년 떨어진 거리에서 이런 방랑자 은하(wandering black hole)를 찾아내는 데 성공했다. 블랙홀은 질량과 위치에 따라 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 첫 번째는 은하 중심에 존재하는 블랙홀로 그 질량이 태양의 10만 배에서 100억 배에 달하는 매우 거대한 블랙홀이다. 은하 중심부는 은하에서 가장 많은 물질이 모이는 부분이기 때문에 결국 그 질량에 의해 거대한 블랙홀이 형성되는 것이다. 두 번째 형태는 항성 질량 블랙홀로 태양 질량의 3배는 넘지만 은하 중심 블랙홀처럼 거대하지 않은 형태의 작은 블랙홀이다. 이런 블랙홀은 초신성 폭발 후 잔해가 모여 생성된다. 따라서 은하계 곳곳에 이런 항성 질량 블랙홀이 존재한다. 그런데 천문학자들은 이 중간 질량인 태양 질량의 100배에서 10만 배 사이에 달하는 중간 질량 블랙홀이 있음을 알아냈다. 이들의 기원에 대해서는 의견이 다소 엇갈리지만, 가장 유력한 가설은 본래 작은 은하의 중심 블랙홀이었다가 다른 은하에 합병되면서 가스와 별을 잃고 단독으로 존재하는 블랙홀이 되었다는 것이다. 2000년에서 2002년 사이 과학자들은 SDSS J141711.07+522540.8라는 렌즈상 은하에 XJ1417+52라는 매우 강력한 X선 천체가 있음을 발견하고 초고광도 X선원(hyper-luminous X-ray source, HLX)이라고 명명했다. (사진에서 오른쪽 사각형) 거리가 45억 광년에 달하는데도 관측이 가능할 만큼 X선 영역에서 밝게 빛났기 때문이다. 이후 연구를 통해 과학자들은 이 X 선원이 사실은 이런 중간 질량 블랙홀이라고 결론 내렸다. 그 위치는 허블 우주 망원경 관측 결과 (사진에서 왼쪽 사각형)이 은하의 외곽이었다. 따라서 다른 위성 은하나 혹은 이 은하의 중심 블랙홀이 아닌 다른 떠돌이 블랙홀인 셈이다. 더 흥미로운 사실은 이후 관측에서 이 블랙홀이 보이지 않을 만큼 어두워졌다는 점이다. 과학자들은 이 떠돌이 블랙홀이 우연히 근처를 지나던 별을 흡수하면서 순간적으로 물질을 흡수했다고 보고 있다. 이 과정에서 뜨거운 가스에 의한 에너지가 방출되어 X선 영역에서 밝게 보였던 것이다. 이 별에는 불운한 일이지만, 덕분에 우리는 가장 먼 거리에 있는 방랑 블랙홀을 발견할 수 있었다. 우연히 가끔 발견된다는 점을 생각하면 이런 떠돌이 블랙홀은 생각보다 흔할지도 모른다. 앞으로 연구를 통해서 과학자들이 그 비밀을 풀어나갈 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

만약 태양계 밖에 외계 생명체가 존재한다면 지구에서 가장 가까운 지역은 바로 ‘이곳’일 가능성이 가장 높다. 최근 프랑스국립과학연구소(CNRS) 등 국제공동연구팀은 프록시마 센타우리 별 주위를 도는 외계행성 '프록시마 b'에 거대한 바다가 존재할 가능성이 높다는 연구결과를 발표했다. 외계 생명체의 존재 가능성까지 제기된 이번 연구는 지난 8월 영국 런던 퀸메리대학 등 국제천문학 연구팀이 발표한 논문보다 한 발 더 나아갔다. 제2의 지구라는 별칭이 붙은 행성 프록시마 b를 이해하기 위해서는 먼저 지구에서 가장 가까운 항성계인 알파 센타우리(α Centauri)를 알아야 한다. 지구에서 약 4.3광년 떨어진 곳에 위치한 알파 센타우리는 3개의 별이 모인 삼성계다. 각각의 이름은 우리의 태양보다 조금 큰 ‘알파 센타우리 A', 조금 작은 ‘알파 센타우리 B’ 그리고 가장 희미한 ‘알파 센타우리 C’(프록시마)로 이루어져 있다. 이중 프록시마는 표면온도가 낮은 붉은 별인 적색왜성으로 맨눈으로는 보이지 않는다. 화제의 외계행성 프록시마 b는 바로 프록시마 주위를 도는 행성으로 우리 태양으로부터 4.24광년(약 40조 1104㎞) 떨어져 있다. CNRS의 연구결과에 따르면 암석형 행성인 프록시마 b의 반경은 지구와 비교해 0.94~1.4배 크기로 우리가 사는 세상과 거의 비슷한 수준. 특히 흥미로운 점은 프록시마 b와 항성 프록시마와의 거리다. 이는 프록시마 b가 과연 생명체가 살 만한 곳인지 예측해 볼 수 있는 중요한 자료가 된다. 지구처럼 행성이 태양(항성)과 멀지도 가깝지도 않은 적당한 위치에 놓여야 액체상태의 물이 존재할 수 있기 때문이다. 분석 결과 프록시마 b와 프록시마의 거리는 약 750만 km로, 지구와 태양의 거리(1억 5000만 km)와 비교해보면 바짝 붙어있다. 그러나 프록시마는 우리의 태양과 비교하면 질량이 약 12%로 1000배 정도는 약한 별이기 때문에 프록시마 b에 물이 존재하기에 적절한 위치에 속한다. CNRS 측은 "프록시마 b에 액체 상태의 바다가 200km 깊이로 존재할 가능성이 있다"면서 "지구처럼 이곳에도 가스로 찬 얇은 대기가 있어 잠재적인 거주지 후보"라고 설명했다. 이어 "예측된 모든 조건이 프록시마 b에 존재한다면 결과적으로 외계 생명체가 존재할 가능성이 있다"고 덧붙였다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

　국내 연구진이 포함된 국제 공동연구팀이 막 만들어지기 시작한 별에서 나타나는 소용돌이 형태의 나선팔 구조를 최초로 관측했다. 　한국천문연구원 전파천문본부 권우진 박사팀이 포함된 국제연구진은 세계 최대 전파망원경인 ‘알마’를 이용해 아기별 원반에 형성된 나선팔 구조를 실제로 관측하고 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 30일자에 발표했다. 천문학계는 이번 관측 성공이 행성들이 만들어지는 과정을 밝히는 데 중요한 단서가 될 것으로 기대하고 있다. 　이번 연구에 쓰인 ‘아타카마 대형 밀리미터·서브밀리파 간섭계’(ALMA·알마)는 미국과 유럽, 일본이 남미 칠레 북부 아타카마 사막의 해발 5000m 고원에 건설한 현존하는 세계 최대 전파망원경이다. 우리나라는 일본국립천문대와 협약을 맺고 2013년부터 천문 연구에 활용하고 있다. 　연구진은 알마로 지구에서 450광년 떨어져 있는 뱀주인자리(Ophiuchus)에 위치한 아기별 ‘엘리아 2-27’의 원반을 관측해 대칭적으로 뻗어나가 있는 나선팔 구조를 최초로 발견했다. 태양과 같은 항성(별)은 차갑고 밀도가 높은 분자들이 엉켜있는 분자구름에서 중력 수축현상으로 만들어지는데 아기별은 중력수축으로 막 탄생한 별을 말한다. 아기별들은 가스와 먼지로 이뤄진 원반을 갖기도 한다. 이 원반의 질량이 충분히 크면 중력 불안정 현상이 나타나면서 나선팔이 만들어진다. 나선팔 공간에서 행성이 만들어지는 것으로 알려져 있다. 　권 박사는 “이번 연구결과는 별의 나선팔 구조가 행성의 생성과 밀접한 연관이 있음을 보여주는 중요한 단서”라며 “이번에 발견한 나선팔 구조의 형성과정과 그 공간에서 행성이 만들어지는 과정을 밝혀내기 위한 추가 관측을 수행할 계획”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

옥스퍼드硏 “태양풍 인류에 치명적” ‘캐링턴 사건’ 전신망 마비·화재 유발 10년내 비슷한 태양풍 가능성 12% 우주기상, 정전·항공기 항로에 영향 1998년에 개봉한 영화 ‘아마겟돈’과 ‘딥임팩트’에서 지구는 날아오는 소행성으로 인해 멸망의 위기에 놓인다. 또 니컬러스 케이지가 주연한 영화 ‘노잉’(2009)은 지구 자기장 이상과 대규모 태양 흑점 폭발로 인한 열기가 지구 전체를 뒤덮으면서 인류에게 종말이 오는 내용이다. 실제로 지난 7월 중순 영국 옥스퍼드대 인류미래연구소(FHI) 연구진은 이 영화들이 그린 것처럼 태양풍과 소행성 충돌로 인해 지구가 최후의 날을 맞을 수 있다는 ‘인류 종말의 날 4대 시나리오’를 발표했다. 연구진은 지구를 향해 날아드는 혜성이나 소행성과 충돌하는 시나리오도 심각하지만 태양 흑점 폭발이나 코로나질량방출(CME) 현상으로 인한 태양풍이 인류에게 더 심각한 영향을 미칠 것이라고 예측했다. 태양은 지구 지름의 100배, 질량은 33만배에 달하는 항성(별)이다. 단 1초의 핵융합으로 미국이 9만년 동안 쓸 수 있는 양에 버금가는 에너지를 생산해 내는 것으로 알려져 있다. 엄청난 에너지원인 태양의 표면에서 일어나는 각종 폭발은 태양계의 우주환경을 좌우한다. 태양 표면에서 폭발현상은 초당 수백~수천㎞의 속도로 움직이는 고에너지 입자들을 우주에 방출한다. 고에너지 입자들이 지구로 날아들게 되면 지구 궤도를 돌고 있는 인공위성이 고장 나거나 무선통신이 두절되는 현상이 나타나기도 한다. 실제로 인류 최악의 태양폭풍 피해는 1895년 9월 영국에서 발생한 ‘캐링턴 사건’이다. 사상 최악의 태양폭풍인 캐링턴 사건으로 22만 5000㎞에 이르는 전신망이 마비되고 곳곳에서 화재가 발생하는 등 엄청난 혼란을 일으켰다. 연구자들은 최근 대형 태양풍이 자주 일어나고 있으며 캐링턴 사건 때보다 작게는 10배, 크게는 100배 이상의 태양풍 발생 가능성이 있다고 경고한다. 캐링턴 사건 때와 비슷한 규모의 태양풍이 10년 내에 발생할 가능성도 12%에 이른다고 분석했다. 우주 선진국을 중심으로 지구 전리층과 자기권에 직접적인 영향을 미치는 태양의 활동을 관측하고 예측하는 ‘우주기상’(Space Weather)에 대한 연구와 투자가 활발하게 이뤄지는 것도 이 때문이다. 미국은 1995년 국립해양대기관리청(NOAA)를 중심으로 항공우주국(NASA), 국방부, 에너지부, 국무부가 참여하는 ‘국가우주기상프로그램’(NSWP)을 수립해 운영 중이며 유럽우주기구(ESA)도 2000년대에 들어서면서 우주 시스템의 사용과 태양 플라즈마 밀도 변화 등 우주공간의 물리적 상태를 연구하는 ‘우주기상 프로젝트’를 시작했다. 한국도 2009년 발사한 통신해양기상위성 ‘천리안’의 안정적 운영과 데이터베이스 확보라는 차원에서 우주기상 연구와 서비스 제공에 대한 관심이 높아지고 있다. 이와 관련해 지난 7일 충북 진천 국가기상위성센터에서는 ‘우주기상 서비스 활용확대’라는 주제로 ‘우주기상 공동연수회’가 열렸다. 이 자리에서는 산·학·연의 우주기상 전문가 80여명이 참석해 위성개발과 우주기상, 우주기상 정보활용 방안에 대한 논의가 이뤄졌다. 현재 우주기상 감시는 ▲태양 활동 ▲행성 간 공간 ▲지구 자기장 세 부분으로 이뤄지고 있다. 태양 활동 감시는 플레어, 코로나 홀, 코로나질량방출(CME)에 대한 모니터링이 중심이다. 행성 간 공간감시는 태양계 내 행성들 간 자기장 변화, 행성을 거치면서 변화하는 태양풍의 속도와 밀도, 온도 측정 방식으로 수행한다. 지구 자기장 감시는 지자기 교란 정도를 측정해 우주의 날씨 변화를 감지하는 것이다. 최근에는 고속 태양풍이 한반도 낙뢰 발생 증가에 미치는 영향과 물리적 상호 연관 메커니즘을 분석하는 연구가 진행되고 있다. 갑작스러운 우주기상 변화는 원인 불명의 대규모 정전 사태나 기차 탈선 사고를 유발시킬 뿐만 아니라 비행기 궤도 이탈, 항공기 승무원이나 탑승객에 우주 방사선 노출까지 다양한 영향을 미친다. 이 때문에 우주기상 연구는 북극항공로를 지나는 비행기의 운항 기준과 승무원의 우주 방사선 노출 기준 등을 만드는 데도 활용된다. 우주기상 전문가들은 “태양 폭발이 발생하면 지구에 언제 영향을 미칠 것인지는 비교적 정확히 예측할 수는 있지만 언제 태양 폭발이 일어날지 예측하는 것은 현대 과학으로도 어렵다”며 “현재 우주기상 연구는 예보보다는 관측에 집중되고 있는데 태양에 대한 과학적 연구가 더 많이 이뤄진다면 언제 폭발이 일어나 어떤 영향을 미치고 어떻게 대비해야 할지에 대해 상세한 우주기상 예보를 들을 수 있게 될 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지난 주말 각종 언론매체와 소셜네트워크서비스(SNS)에는 ‘프록시마b’라는 낯선 행성이 이목을 모았다. 특히 ‘지구인 이주 1순위 행성’이라는 제목이 집중적으로 부각됐다. 세계적인 과학저널 ‘네이처’의 이번 주 표지논문에 실린 이 행성의 발견은 영국 런던 퀸메리대와 스페인 안달루시아 천문연구소, 미국 카네기연구소, 독일 괴팅겐 천체물리학연구소 등에 소속된 31명의 천문학자들이 주도했다. 프록시마b는 태양계와 가장 가까운 항성(별)인 프록시마 켄타우리 주변을 돌고 있는 행성으로, 지구로부터 4.2~4.3광년(1광년=약 9조 4600억㎞) 떨어져 있는 것으로 알려져 지금까지 발견된 지구형 행성들 중 가장 가까운 곳에 있다. 지구의 1.3배 정도 크기에 공전주기는 11.2일이고 지표면은 딱딱한 암석으로 이뤄져 있으며 액체 상태의 물이 존재할 것으로 추정돼 생명체 존재 가능성도 높은 것으로 알려졌다. 과학자들이 생명체 존재의 가장 필수 조건으로 꼽고 있는 ‘물’이 액체상태로 존재하기 위해서는 표면이 너무 뜨겁지도 차갑지도 않아야 한다. 이 때문에 생명체 존재 가능성이 높은 지구형태의 행성을 영국 전래동화에서 따온 ‘골디락스 행성’이라고 부르기도 한다. 가장 가까운 것으로 밝혀진 프록시마b는 4.2광년 정도의 거리에 있다고는 하지만 미터법으로 환산하면 약 39조~40조㎞나 떨어져 있다. 현재 로켓 기술로는 12만~13만년 정도 걸리는 거리에 있다. 이해하기 쉽게 말하자면 선사시대 네안데르탈인이 로켓을 타고 날아와 지금에야 도착할 수 있는 거리다. 지금 기술로는 소설이나 영화에서처럼 사람을 이주시키는 게 불가능하다는 말이 된다. 그런데도 왜 과학자들은, 이주할 수도 없고 자원을 채취할 수도 없는 지구형 행성을 계속 찾아나서고 있는 걸까. 바로 인간을 인간답게 만드는 ‘호기심’ 때문이다. ‘이 넓은 우주에 과연 우리 인간밖에 살지 않는 것일까, 다른 생명체는 존재하지 않는 것일까’라는 끝 모를 의문 때문인 것이다. 베스트셀러 ‘코스모스’의 저자 칼 세이건(1934~1996) 박사는 행성 탐사에 대한 이유를 “이 광활한 우주에 인간만 있다면 엄청난 공간낭비다”라는 한 문장으로 설명했다. 외계 생명체가 존재하기 위해서는 최소한 지구와 비슷한 환경이어야 할 것이다. 과학자들이 외계에서 지구와 비슷한 행성을 찾는 것은 자원탐사나 이주가 아닌, 어딘가 있을지 모르는 생명체를 찾기 위한 기본조건이기 때문이다. 지난해 영국 왕립학회는 기존 외계 지적생명체 탐사 프로젝트인 ‘세티’(SETI) 프로그램을 한 단계 업그레이드시킨 새로운 외계 생명체 탐사프로젝트 ‘돌파구 계획’을 발표했다. ‘세티’나 돌파구 프로그램을 통해 우리가 만날 수 있는 외계 생명체는 과연 얼마나 있을까. 1961년 미국 국립과학원 우주과학위원회에 소속된 프랭크 드레이크 박사는 인간과 교신할 수 있는 지적인 외계 생명체 수를 계산하는 수식인 ‘드레이크 방정식’을 발표했다. 방정식에 들어가 있는 여러 변수 중 은하에 있는 별의 개수와 행성을 갖는 항성의 비율 정도만 알려졌을 뿐 나머지 변수들에 대해서는 정확한 정보가 없기 때문에 학자들에 따라 은하에 존재할 수 있는 문명의 수는 1~2개에서 수백만개까지 다양하다. 이처럼 답 없는 문제를 찾는 무모한 프로젝트에 세계적인 과학자들이 뛰어든 이유에 대해 전문가들은 “외계의 지적 생명체와 골디락스 행성을 찾는 등 다양한 형태의 외계 탐사는 생명의 기원과 본질을 이해하는 데 도움을 줄 것으로 생각하기 때문”이라며 “이와 함께 우주과학과 천문학에 대한 관심을 이끌어 내 해당 분야에 대한 투자를 유도하기 위한 의도도 있다”고 설명하고 있다. 실제로 미국과 유럽 등 우주선진국들은 줄기차게 최첨단 관측 장비를 이용해 외계행성 찾기에 나서고 있다. 외계행성 탐색만을 목표로 한 ‘케플러 우주망원경’처럼 선진국들은 지구 대기 영향을 피해 천체를 관측하기 위해 우주로 망원경을 쏘아 올리고 있다. 대기는 빛을 완전히 통과시키지 않아 천체의 모습을 왜곡시킬 가능성이 크고 가시광선을 제외한 파장은 대부분 지구 대기를 통과하지 못하기 때문이다. 더구나 우주에서는 지상에서 관측할 수 없는 여러 파장을 볼 수 있을 뿐만 아니라 날씨나 시간에도 구애받지 않는다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

태양의 마지막 모습을 엿볼 수 있는 백색왜성. 이는 태양과 비슷한 질량을 가진 항성(태양의 0.8~8배)이 진화 끝에 도착하게 되는 최종 단계이기 때문이다. 그런데 이런 백색왜성의 폭발 전부터 폭발, 그리고 폭발 후까지 일련의 모습이 처음으로 포착됐다고 천문학자들이 밝혔다. 세계적 학술지 네이처 최신호(17일자)에 실린 이 연구논문에 따르면, 국제 연구팀이 2009년 관측한 센타우루스자리에 있는 한 ‘고전 신성’(Classical Nova)의 경과를 파악하는 데 성공했다. 고전 신성은 초신성의 축소 버전으로, 백색왜성이 동반성인 항성의 수소 가스 등 에너지를 흡수한 끝에 핵융합 반응으로 폭발하는 현상을 말한다. 2009년 관측된 센타우루스자리의 고전 신성은 ‘V1213 Cen’나 ‘Nova Centauri 2009’로 명명돼 있다. V1213 Cen와 같은 고전 신성은 별이었을 때 에너지를 모두 소진하고 난 뒤 내부의 중력으로 겉면은 사라지고 초고밀도의 핵만 남아 식으면서 백색왜성이 됐다. 이후 이 백색왜성은 쌍성을 이루는 인접한 항성으로부터 수소 가스 등을 자신의 표면에 흡수하던 끝에 핵융합 반응으로 엄청난 폭발을 일으킨 것이다. 사실 이 고전 신성은 폭발을 일으키기 전인 2003년부터 관측됐지만, 이렇게 폭발 전후 모두가 관측되는 사례는 극히 드물다. 왜냐하면 백색왜성이 폭발한 후의 관측은 비교적 쉽지만 어떤 백색왜성이 폭발을 일으킬 것인가는 판단하기가 어렵기 때문이다. 이번 관측에서는 폭발이 가까워질수록 백색왜성이 정기적으로 밝게 빛을 냈으며, 이때 항성의 일부 수소 가스가 백색왜성으로 이동하고 있었다. 하지만 그 시기는 매우 불규칙했다는 것. 그렇지만 한 번 폭발을 일으키니 상황은 달라졌다. 폭발 후에도 쌍성은 그대로 있고 동반성의 수소 가스가 백색왜성으로 흡수되고 있지만, 항성은 고전 신성의 폭발로 방사성 물질의 영향을 받아 크기가 커져 있었고 이전보다 수소 가스의 이동이 빨라졌다. 한편 이 고전 신성은 앞으로 또다시 폭발을 일으킬 가능성도 지적되고 있다. 하지만 이 폭발이 일어날 시기는 수백만 년 후라고 한다. 사진=폴란드 바르샤바대 천문대 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

흔히들 "천문학은 구름 없는 밤하늘에서 탄생했다"고 한다. 구름이 없어야 별을 볼 수 있기 때문이다. 우리가 현재 우주에 대해 알고 있는 거의 모든 지식은 알고 보면 별들이 가르쳐준 것이다. 만약 밤하늘에 별들이 없다면 세상은 얼마나 적막할 것인가. 수천 수만 광년의 거리를 가로질러 우리 눈에 비치는 이 별빛이야말로 참으로 심오하다. 별에 대해 꼭 기억해야 할 점은 오늘날 우리가 가지고 있는 천문학과 우주에 관한 지식은 그 대부분이 별빛이 가져다준 것이란 점이다. 우주의 모든 정보들은 별빛 속에 담겨 있었던 것이다. 우리는 별빛으로 별과의 거리를 재고, 별의 성분을 알아낸다. 우리은하의 모양과 크기를 가르쳐준 것도 그 별빛이요, 우주가 빅뱅으로 출발하여 지금 이 순간에도 계속 팽창하고 있다는 사실을 인류에게 알려준 것도 따지고 보면 별빛이 아닌가. 이 심오하기 짝이 없는 별빛에 대해 지금부터 한번 살펴보기로 하자. '광속'도 별빛이 알려준 것이다 지구-태양 간 거리, 곧 1AU는 1억 5000km다. 지구 행성에서 살아가는 우리로서는 이 거리가 얼마나 먼 거리인지 가늠이 잘 안 된다. 시속 100km의 차로 밤낮 없이 달려도 170년이 걸리는 거리라면 그래도 조금은 감이 잡힐 것이다. 이 먼 거리를 빛은 8분 20초 만에 주파한다. 이 빠른 빛이 1년간 달리는 거리를 1광년(Light Year 또는 LY)이라 한다. 미터 단위로는 약 10조km쯤 된다. 그런데 카시니 시대에 이르도록 빛이 입자인지 파동인지, 또는 속도가 있는 건지 무한대인지 알려지지 않고 있었다. 인류에게 빛이 속도가 있다는 사실을 알려준 것도 역시 '별빛'이었다. 이 경우는 위성이기는 하지만. 카시니는 제자인 덴마크 출신 올레 뢰머에게 목성의 위성을 관측하는 임무를 맡겼는데, 1675년부터 목성에 의한 위성의 식(蝕)을 관측하던 올레는 식에 걸리는 시간이 지구가 목성과 가까워질 때는 이론치에 비해 짧고, 멀어질 때는 길어진다는 사실을 알게 되었다. 목성의 제1위성 이오의 식을 관측하던 중 이오가 목성에 가려졌다가 예상보다 22분이나 늦게 나타났던 것이다. 바로 그 순간, 그의 이름을 불멸의 존재로 만든 한 생각이 번개같이 스쳐지나갔다. “이것은 빛의 속도 때문이다!” 이오가 불규칙한 속도로 운동한다고 볼 수는 없었다. 그것은 분명 지구에서 목성이 더 멀리 떨어져 있을 때, 그 거리만큼 빛이 달려와야 하기 때문에 생긴 시간차였다. 뢰머는 빛이 지구 궤도의 지름을 통과하는 데 22분이 걸린다는 결론을 내렸으며, 지구 궤도 반지름은 당시 카시니에 의해 1억 4천만km로 밝혀져 있는만큼 빛의 속도 계산은 어려울 게 없었다. 그가 계산해낸 빛의 속도는 초속 21만 4300km였다. 오늘날 측정치인 29만 9800km에 비해 28% 정도의 오차를 보이지만, 당시로 보면 놀라운 정확도였다. 무엇보다 빛의 속도가 무한하다는 기존의 주장에 반해 유한하다는 사실을 최초로 증명한 것이 커다란 과학적 성과였다. 이는 물리학에서 획기적인 기반을 이룩한 쾌거였다. 1676년 광속 이론을 논문으로 발표한 뢰머는 하루아침에 광속도 발견으로 과학계의 스타로 떠올랐다. 우주의 크기를 알려준 '별빛' 그 다음으로 별빛에서 중요한 단서를 찾아낸 사람은 페루의 하버드 천문대 부속 관측소에서 사진자료를 분석하던 여류 천문학자 헨리에타 리비트였다. 1902년 변광성을 찾는 작업을 하던 리비트는 사진자료를 근거로 소마젤란 은하에서 적색거성으로 발전하고 있는 늙은 별인 세페이드 변광성 32개를 발견했다. 이 별들이 지구에서 볼 때 거의 같은 거리에 있다는 점에 주목한 그녀는 변광성들을 정리하던 중 놀라운 사실 하나를 발견했다. 한 쌍의 변광성에서 변광성의 주기와 겉보기 등급 사이에 상관관계가 있다는 점을 감지한 것이다. 곧, 별이 밝을수록 주기가 느려진다는 점이다. 레빗은 이 사실을 공책에다 "변광성 중 밝은 별이 더 긴 주기를 가진다는 사실에 주목할 필요가 있다"고 짤막하게 기록해 두었다. 이 한 문장은 후에 천문학 역사상 가장 중요한 문장으로 꼽히게 되었다. 이들 변광성은 일정한 변광 주기를 가지고 있는데, 밝은 것일수록 주기가 길다. 광도는 거리에 따라 변하지만, 주기는 거리와 관계가 없기 때문에 변광성은 우주의 거리를 재는 표준촛불이 되었다. ​이것은 우주의 크기를 잴 수 있는 잣대를 확보한 것으로, 한 과학 저술가가 말했듯이 천문학을 송두리째 바꿔버릴 대발견이었다. 이로써 인류는 연주시차가 닿지 못하는 심우주 은하들까지의 거리를 알 수 있게 되었다. 또한 천문학자들은 표준 촛불이라는 우주의 자를 갖게 됨으로써, 시차를 재던 각도기는 더 이상 필요치 않게 되었다. 리비트가 밝힌 표준 촛불은 그녀가 암으로 세상을 떠난 2년 뒤에 위력을 발휘했다. 에드윈 허블이 안드로메다 성운에 있는 변광성을 발견하고 이를 표준촛불로 삼아 성운까지의 거리를 확정함으로써, 그때까지 우리은하 내에 있는 것으로 믿어졌던 안드로메다 성운이 우리은하 밖의 외부은하임이 밝혀졌던 것이다. 이로써 우리은하가 우주 전체로 알고 있었던 인류의 우주관은 일대 혁신을 맞게 되었다. 밤하늘에서 빛나는 모든 것들이 우리 은하 안에 속해 있다고 믿고 있던 인류에게 이 발견은 청천벽력과도 같은 것이었다. 갑자기 우리 태양계는 자디잔 티끌 같은 것으로 축소되어버리고, 지구상에 살아 있는 모든 것들에게 빛을 주는 태양은 우주라는 드넓은 바닷가의 한 알갱이 모래에 지나지 않은 것이 되었다. ​따지고 보면, 우주의 팽창이라든가 빅뱅 이론 같은 것도 레빗의 표준 촛불이 있음으로써 가능한 것이었다. 리비트가 변광성의 밝기와 주기 사이의 관계를 알아냄으로써 빅뱅의 첫단추를 꿰었다고 할 수 있다. 허블은 이러한 리비트에 대해 그의 저서에서 “헨리에타 리비트가 우주의 크기를 결정할 수 있는 열쇠를 만들어냈다면, 나는 그 열쇠를 자물쇠에 쑤셔넣고 뒤이어 그 열쇠가 돌아가게끔 하는 관측사실을 제공했다”라며 그녀의 업적을 기렸다. 별은 무엇으로 이루어져 있는가? ​ 1835년, 프랑스의 실증주의 철학자 콩트는 다음과 같이 말했다. “과학자들이 지금까지 밝혀진 모든 것을 가지고 풀려고 해도 결코 해명할 수 없는 수수께끼가 있다. 그것은 별이 무엇으로 이루어져 있나 하는 문제이다.” 그러나 결론적으로, 이 철학자는 좀 신중하지 못했다. ‘절대 불가능하다’란 말은 참 위험한 말이다. 콩트가 죽은 지 2년 만인 1859년, 하이델베르크 대학 물리학자 키르히호프가 별이 어떤 물질로 이루어져 있는가 하는 계산서를 뽑아내는 데 성공했다? 무엇으로? 바로 별빛에 그 답이 있었다. 키르히호프는 태양광 스펙트럼 연구를 통해, 태양이 나트륨, 마그네슘, 철, 칼슘, 동, 아연과 같은 매우 평범한 원소들을 함유하고 있다는 사실을 발견했다. 인간이 ‘빛’의 연구를 통해 영원히 닿을 수 없는 곳의 물체까지도 무엇으로 이루어졌나 알아낼 수 있게 된 것이다. 키르히호프의 스펙트럼을 얘기하기 전에 우리는 먼저 어느 불우한 유리 연마공의 라이프 스토리에 잠시 귀 기울여보지 않으면 안된다. 왜냐하면, 이 무학의 유리 연마공이 이미 한 세대 전에 키르히호프의 길을 닦아놓았기 때문이다. 그가 요제프 프라운호퍼(1787~1826)다. 유리공장에서 일하면서 광학과 수학을 독학으로 공부하여 망원경 제작자가 된 프라운호퍼는 스펙트럼의 색들이 유리의 종류에 따라 어떻게 굴절하는지 알아보기 위해 망원경 앞에 프리즘을 달았다. 역사상 최초의 분광기라 할 수 있는 것이었다. 이 실험에서 프라운호퍼는 그의 이름을 불멸의 것으로 만든 놀라운 검은 띠들을 발견했다. 빛의 성질에서 유래한 '프라운호퍼 선'을 발견한 것이다. 그는 태양 이외의 천체에 대해서도 스펙트럼 조사를 했다. 달과 금성, 화성을 분광기에 넣었을 때도 똑같은 선을 볼 수 있었다. 그러나 망원경을 항성으로 겨누었을 때는 상황이 달랐다. 별마다 각기 특유의 스펙트럼을 보여주는 것이다. 그는 햇빛 스펙트럼의 세밀한 조사를 통해 모두 324개의 검은 선을 발견했는데, 이 선들이 무엇을 뜻하는 건지 끝내 알 수 없었지만, 이것이야말로 저 천상의 세계가 무엇으로 이루어져 있는지를 밝혀낼 수 있는 열쇠로서, 19세기 천문학상 최대의 발견이었던 것이다. 프라운호퍼의 암선이 뜻하는 것은 그로부터 한 세대 뒤 키르히호프에 의해 완벽하게 해독되었다. 태양을 해부한 사나이​ ‘별의 물질을 아는 것은 불가능하다’고 단정한 콩트의 말을 보기 좋게 뒤집은 키르히호프는 칸트가 태어난 지 꼭 백년 만인 1824년 칸트의 고향 쾨니히스베르크에서 태어났다. 그리고 쾨니히스베르크 알베르투스 대학에서 전기회로를 연구하고, 졸업 후 하이델베르크 대학 교수로 갔다. 거기서 키르히호프는 유황이나 마그네슘 등의 원소를 묻힌 백금막대를 분젠 버너 불꽃 속에 넣을 때 생기는 빛을 프리즘에 통과시키는 방법으로 여러 가지 원소의 스펙트럼 속에서 나타나는 프라운호퍼 선을 연구한 결과, 각각의 원소는 고유의 프라운호퍼 선을 갖는다는 사실을 발견했다. 말하자면 원소의 지문을 밝혀낸 셈이었다. 특정한 파장의 빛은 특정한 원소의 가스에 흡수되어 프라운호퍼 선을 만든다. 따라서 어떤 별빛을 분광기로 조사해 프라운호퍼 선을 찾암내면 바로 그 별의 성분을 알 수 있는 것이다. 그는 “해냈다!”고 외쳤다. 이것이 바로 반세기 전 프라운호퍼가 그토록 알고 싶어한 수수께끼였던 것이다. 별의 수수께끼는 모두 별빛 속에 답이 있었던 것이다. 콩트가 죽은 후 2년 뒤인 1859년, 그는 이 같은 사실을 발표했다. 이로써 키르히호프는 태양을 최초로 해부한 사람이 되었고, 항성물리학의 기초를 놓은 과학자로 기록되었다. 그러나 태양이 무엇을 태워 저처럼 막대한 에너지를 분출하는지, 그 에너지 원이 밝혀지기까지는 아직 한 세기를 더 기다려야 했다. 아시다시피 별은 천하 만물의 고향이다. 수소와 헬륨 외의 모든 원소들은 별 속에서 만들어졌으며, 초신성이 폭발할 때 생성된 것이다. 우리 인간의 몸을 만들고 있는 철, 칼슘, 요드 같은 모든 원소들도 별에서 나오지 않은 것이 없다. 그러니, 별이 없었으면 우리 인간은 존재할 수 없었을 것이다. 별이 일생을 다하고 우주공간에다 장렬히 제 몸을 흩뿌림으로써 우리는 그에서 몸을 받고 마음을 받아 지금 살고 있는 것이다. 그러므로 별은 우리 인간의 어버이다. 별은 그처럼 위대하다. 별빛은 그처럼 심오하면서 자애롭다. 지금이라도 바깥으로 나가 밤하늘의 별들을 우러러보라. 오늘밤도 무한 공간을 달려온 별빛이 바람에 스치우며 우리를 비춘다. 우리 모두는 거기서 왔다. 별이 우리의 고향이다. ​그런 마음으로 별에의 아련한 그리움을 느낀다면 당신은 우주적 사랑을 가슴에 품은 사람일이 틀림없을 것이다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

인류는 오랫동안 우주에 존재할지도 모르는 또 다른 생명체를 찾아 헤맸다. 하지만 여전히 지구를 제외한 다른 별에서 생명체를 목격하지 못했고, 인류를 포함한 모든 생명체의 시작이 어디인지 찾지 못했다. 최근 해외 연구진은 우주의 특정한 항성에 10조년이라는 시간이 주어진다면, 그 주변 행성에 생명체가 탄생할 가능성이 점차적으로 높아져 최종적으로는 현재의 1000배에 이를 수 있다는 새로운 이론을 제시했다. 미국 하버드-스미소니언 천체물리학센터와 영국 옥스퍼드대학 공동 연구진에 따르면, 일반적으로 138억 년 전 우주에서 대폭발 이론이라고도 불리는 빅뱅이 발생한 이후 3000만년 후 지구에 첫 생명체가 생겨난 것으로 알려져 있다. 행성에 생명체가 존재하기 위해서는 산소나 탄소, 철분 등 비교적 무거운 성분의 원소들이 생겨나야 하며, 표면에 생명체의 양분이 될 수 있는 빛 에너지가 도달해야 한다. 생명체의 필수 조건인 물이 존재할 수 있을 정도의 표면온도를 유지해야 하는 것도 조건이다. 문제는 이러한 조건을 충족, 유지해줄 항성들은 그 질량이 클수록 수명이 짧아진다는 점이다. 예컨대 태양 질량의 3배 이상의 항성은 생명체 탄생을 유발하기 이전에 수명을 다 할 가능성이 높다. 다른 별에 비해 더 밝게 빛나고 빠르게 타버리면서 에너지를 다 소비해 생명체 생성에 쓸 에너지가 없어져 버리기 때문이다. 하지만 태양 질량의 10% 정도에 불과한 작은 별이라면 무려 10조년을 ‘살아남을 수’ 있고, 이는 생명체가 탄생하기에 충분한 시간이다. 연구진은 이 10조년 이라는 시간에 ‘생명체 존재의 비밀’이 있을 것으로 보고 있다. 즉 우주의 나이가 138억 년, 지구의 나이는 45억년이고, 지구에서 생명체의 존재가 처음 등장한 것은 약 36억 년 전으로 알려져 있는데, 이보다 더 오래 된 또 다른 항성계의 행성이라면 생명체가 존재할 가능성이 보다 높다는 뜻이다. 그리고 시간이 지날수록 생명체의 발생 가능성은 점점 높아진다. 이러한 이론에 따르면 먼 미래에는 현재보다 우주에 생명체가 존재할 가능성이 1000배는 더 높아진다는 것이 연구진의 주장이다. 그러나 지구는 작은 항성의 곁에 위치하지도 않았으며, 연구진이 계산한 것보다 월등히 이른 시점에 생명을 탄생시켰다. 연구팀에 따르면 이를 설명할 수 있는 이론은 두 가지다. 그중 첫 번째는 지구 상에 존재하는 생명체가 전 우주적 관점에서 봤을 땐 낮은 확률을 뚫고 태어난 '조산아'에 가깝다는 것이다. 두번째 이론은 질량이 낮은 항성이 주변 환경을 생명에 부적합한 상태로 만드는 위험요소를 지니고 있기 때문이라는 가설이다. 단적이 예로 현재 우주에서 적은 질량을 지닌 대표적인 천체인 적색왜성의 경우, 초기 단계에서 강력한 플레어와 자외 복사선을 방사해 생명체 발생 가능성이 있던 행성의 대기를 제거해버렸을 수 있다. 연구팀은 이러한 두 가지 이론 중 어느 쪽이 사실인지 확인하기 위해 향후 적색왜성 주변 행성의 환경이 생명체의 탄생에 얼마나 적합한 상태인지 연구할 계획이라고 밝혔다. 우주의 생명 기원과 관련한 이번 연구는 ‘우주론과 입자물리학회지’(Journal of Cosmology and Astroparticle Physics)에 실릴 예정이다. 논문 초고 링크: http://arxiv.org/abs/1606.08448 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

우리가 사는 은하는 태양 같은 항성 수천억 개가 모인 거대한 집단이다. 하지만 이 은하 역시 더 큰 구조인 은하단을 이루는 평범한 구성원에 지나지 않는다. 사실 우리 은하의 별보다 우주에 더 많은 게 은하다. 과학자들은 현재 우주에 있는 은하의 분포가 빅뱅 직후 발생한 미세한 물질의 분포 차이에서 비롯되었다고 생각하고 있다. 물질의 밀도가 조금이라도 높은 지역에는 점차 중력에 의해 물질이 모이기 때문에 시간이 지날수록 중력의 크기가 커져 더 많은 물질을 끌어모으게 된다. 그 결과 우주에서 은하의 분포는 균일한 것이 아니라 일부분에 집중된 구조를 보이게 된다. 이 구조는 거대한 거품 모양이나 혹은 구멍이 많은 스위스 치즈 모양에 빗대어 설명하는데, 사실 우주의 대부분은 은하가 없는 텅 빈 공간인 보이드 (Void)이기 때문이다. 지난 10여 년간 과학자들은 우주에 있는 은하의 분포를 표시한 3차원 지도를 작성해 이와 같은 사실을 밝혀냈다. 이번에 국제 과학자팀이 공개한 Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III)/ Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS) 지도 역시 그런 것으로 여기에는 일반적인 중성자나 양성자 같은 물질을 의미하는 바리온(중입자) 지도가 표시되어 있다. 쉽게 설명하면 일반적인 물질로 구성된 은하의 지도이다. 120만 개의 은하가 하나하나 작은 점으로 찍혀 있는 이 3차원 지도는 60x45x5억 광년 정도의 크기를 포함하고 있다. 지구에서 보았을 때 거대한 구형인 우주를 자른 것으로 그 단면은 부채꼴 모양이다. 이 지도를 통해 과학자들은 우주의 물질 분포와 진화를 연구할 수 있다. 동시에 우리는 이 지도를 통해 우리가 사는 세상이 얼마나 작은 것인지를 새삼 느끼게 된다. 지구 같은 행성을 수천억 개 이상 거느린 은하도 여기서는 모래알갱이처럼 작은 점에 지나지 않기 때문이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com　

태양계에는 8개의 행성이 존재한다. 안쪽에는 4개의 작은 암석형 행성이 있고 태양에서 좀 떨어진 장소에 4개의 대형 가스 행성이 존재한다. 이와 같은 구성을 한 이유는 태양에서 가까운 행성의 경우 가스와 먼지를 쉽게 흡수하지 못하지만, 태양풍의 힘이 약한 먼 궤도에서는 행성이 쉽게 가스를 흡수해 큰 가스 행성으로 자라나기 때문이다. 하지만 과학자들이 찾은 외계 태양계 가운데는 이런 공식과 맞지 않는 경우가 존재한다. 그중에서도 가장 극단적인 경우는 바로 '뜨거운 목성'(hot Jupiter)이라고 명명된 행성이다. 뜨거운 목성은 보통 목성보다 더 크다. 하지만 그 공전궤도는 수성보다 훨씬 모항성에 가까워서 공전 주기가 수십 일에서 수일에 불과하다. 모항성에서 가까운 거리 덕분에 표면 온도는 섭씨 1000도가 넘는 경우도 드물지 않다. 그런데 과연 어떻게 이렇게 가까운 궤도에서 거대 행성이 자랄 수 있었을까? 가장 많은 지지를 받는 가설은 바로 궤도 전이설이다. 본래 목성 정도 궤도에서 생성되었던 가스 행성이 궤도 전이를 통해서 안쪽으로 이동하면서 지금의 궤도로 이동했다는 것이다. 다만 이 경우에는 도대체 어떤 힘이 이렇게 큰 행성의 궤도를 변경했느냐는 질문이 나올 수 있다. 가장 가능성 있는 설명은 비슷한 크기의 다른 행성과의 상호 중력 작용이나 동반성의 중력 간섭이다. 이를 설명하기 위해서 과학자들은 복잡한 시뮬레이션을 통해 그 가능성을 검증해왔다. 토론토 대학의 첼시아 황(Chelsea Huang)을 비롯한 천문학자들은 이 가설에 의문을 품고 뜨거운 목성과 동반 행성을 관측했다. 만약 목성보다 더 큰 행성이 이동했다면, 그 과정에서 지구 같은 작은 행성들은 큰 행성의 중력 때문에 대부분 살아남기 어렵다. 따라서 궤도 전이설이 옳다면 뜨거운 목성은 매우 외로울 것이다. (즉, 작은 행성이 그 주변에 존재하지 않을 것이다) 연구팀이 27개의 뜨거운 목성을 관측한 결과는 27개 가운데 11개가 지구에서 해왕성 크기의 다른 행성을 가지고 있다는 것이 밝혀졌다. 만약 궤도 전이설이 옳다면 설명하기 어려운 결과였다. 여기에 작은 행성일수록 관측이 어려운 점을 생각하면 나머지 16개 행성계에도 숨은 작은 행성이 존재할 가능성이 있다. 따라서 연구팀은 뜨거운 목성이 실제로 그 위치에서 생성되었을 가능성도 고려할 필요가 있다고 주장했다. 과연 어떤 이론이 옳은지는 아직 결론이 나지 않았지만, 한 가지 분명한 부분은 우주는 생각보다 복잡하다는 것이다. 수많은 별 주변에 수많은 행성이 존재하는데, 이들의 모습은 천차만별이며 또 다른 태양계가 아니다. 어쩌면 우리는 태양계라는 우물에서 우주를 바라본 개구리인지도 모른다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

머나먼 심우주 속 '별들의 고향'에서 태양계의 목성같은 행성이 무더기로 발견됐다. 최근 독일 막스 플랑크 천체물리학연구소 등 국제공동연구팀은 ‘메시에 67’(Messier 67) 성단에서 3개 이상의 '뜨거운 목성'을 발견했다는 연구결과를 발표했다. 지구로부터 약 2500광년 떨어진 게자리에 위치한 메시에 67은 500여 개의 별들이 모여있는 성단으로 그간 천문학자들의 주요 연구대상이었다. 그 이유는 메시에 67 속의 별들이 우리의 태양과 나이와 구성 성분이 비슷해 그 주변 행성이 어떻게 형성돼 진화해가는지 알 수 있는 완벽한 실험실이기 때문이다. 국제공동연구팀은 칠레에 위치한 라 실라 천문대의 망원경에 설치된 고해상도 전파행성추적(HARPS) 장치로 메시에 67에 속한 88개의 별을 관측해왔으며 이번 연구결과는 이 데이터를 분석해 얻어졌다. 그 결과 88개 별들 주위에 대략 3개 이상의 뜨거운 목성이 존재한다는 증거를 찾아냈다. 흥미로운 사실은 이 외계 목성들의 크기와 질량이 태양계의 목성과 비슷하지만 항성과는 매우 가깝다는 점이다. 우리의 태양과 목성과의 거리는 약 7억 7830만 km로 공전주기는 지구시간으로 12년 정도다. 그러나 이 외계 목성은 항성과 바짝 붙어있어 채 10일도 되지 않는다. 이 때문에 '뜨거운' 목성(hot Jupiters)이라는 수식어가 붙어있는 것. 　 연구에 참여한 로베르토 살리아 박사는 "외계 행성의 형성과정과 특징을 알 수 있는 좋은 연구자료"라면서 "최초 이 외계 목성들은 다른 곳에서 형성돼 어떤 이유로 현재의 위치로 이주했을 가능성이 있다"고 설명했다. 이어 "태양계같은 행성계 형성에 중요한 목성같은 존재가 생각보다 외계에 존재하는 비율이 높다"고 덧붙였다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

인간에게 어린 시절이 있듯이 별 역시 어린 시절이 있다. 비록 인간과는 스케일이 다르지만, 별도 태어나서 어린 시절을 지난 후 결국 나이가 들어 최후를 맞이한다. 별이 태어나는 장소는 거대한 가스 성운인데, 어느 정도 별이 성장하게 되면 주변의 가스가 대부분 사라져 밝게 빛나는 어린 별들의 집단이 남게 된다. 이를 YSO(Young Stellar Objects)라 부르는데, 이제 막 태어나서 은하계 일부가 된 어린 별이다. 천문학자들은 칠레의 고산지대에 있는 제미니 사우스 망원경(Gemini South telescope)을 이용해서 우리 이웃 은하인 대마젤란은하에 있는 어린 별들의 모임인 N159W를 관측했다. 거리는 15만8천 광년. 지구에서 거리를 생각하면 아무리 가까운 이웃 은하라도 별 하나를 관측하는 일은 매우 어렵다. 그러나 천문학자들은 지상의 강력한 망원경과 적응 광학이라는 방법을 이용해서 매우 선명한 이미지를 얻었다. 이번에 관측에 성공한 것은 망원경에 장착된 제미니 사우스 적응 광학 이미저 GSAOI (Gemini South Adaptive Optics Imager) 덕분이다. 이를 관측한 연구팀은 이 어린 별들이 사실 이전 세대의 나이 든 별의 영향으로 태어났다는 사실을 밝혀냈다. 이전 세대의 별이 초신성 폭발이나 혹은 항성풍의 형태로 만들어낸 가스 팽창이 희박한 성간 가스의 밀도를 높인 것이다. 자체 중력으로 뭉치기 시작한 가스는 새로운 별로 탄생한다. 따라서 N159W는 거품의 표면에서 생긴 것 같은 배치를 하고 있다. 먼 이웃 은하의 어린 별이지만, 이와 같은 사실은 거대한 우주의 순환을 보여주고 있다. 나이 든 별이 죽으면서 남기는 가스는 새로운 별의 재료가 되어 우주를 순환한다. 그리고 언젠가 어린 별도 나이가 들어 같은 운명을 겪게 된다. 이는 우주의 법칙이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

이제 막 기어다니는 유아기에 해당되는 아기 행성이 발견됐다. 　 최근 미국 칼텍 공대 등 국제공동연구팀은 지구에서 약 500광년 떨어진 항성 K2-33의 주위를 도는 외계행성을 발견했다는 논문을 유명 학술지 네이처(Nature) 최신호에 발표했다. 이번에 발견된 외계행성의 이름은 K2-33b. 태양계에서 4번째 큰 해왕성만한 크기의 K2-33b는 특히 나이가 500만~1000만 년, 공전주기는 단 5일에 불과하다. 인간의 나이로는 영겁의 세월이지만 우리 지구가 45억 년인 것과 비교해보면 그야말로 갓난아기 행성이 항성에 바짝 붙어있는 셈. 이같은 이유로 K2-33b의 발견은 천문학계의 큰 연구대상이다. 행성들이 어떻게 형성돼 발전해 나가는지 알 수 있는 기회로 이는 태양계 형성 과정을 연구하는 마치 타임머신같은 실험실이나 마찬가지이기 때문. 연구에 참여한 영국 엑서터 대학 사샤 힝클리 박사는 "유아기의 행성을 발견하는 것은 극히 희귀한 일"이라면서 "행성계의 라이프 사이클을 이해하는데 깊은 도움을 줄 것"이라고 의미를 부여했다. 특히 이번 K2-33b 발견에는 미 항공우주국(NASA)의 케플러 우주망원경이 결정적인 역할을 했다. '행성 사냥꾼'이라는 별명을 가지고 있는 케플러 우주망원경은 그간 30만 개가 넘는 별을 관측했으며 4600개 이상의 외계행성 후보를 찾아냈다. 이중에서 실제 외계행성으로 확인된 것만 이미 1000개를 넘어섰다. 총 6억 달러가 투입된 케플러 미션은 지난 2009년 3월 케플러 망원경이 우주로 발사되면서 시작됐다. 우리 은하 내에서 지구와 비슷한 환경을 가진 제2지구를 찾는 것이 주임무인 케플러 우주망원경은 예정된 3년 6개월 간의 1차 미션 목표를 완벽히 마쳤으며 현재는 2차로 미션이 연장된 상태다. 이 때문에 이번에 발견된 아기 행성에 'K2'-33b라는 이름이 붙어있다. 논문의 선임저자 트레버 데이비드 연구원은 "항성 K2-33 주위에서 작은 양의 원시 행성계 원반(protoplanetary disk·가스와 먼지의 디스크로 이 속에서 지구와 같은 행성이 태어난다)이 관측된다"면서 "이는 행성계 형성이 거의 마무리 단계에 와 있으며 나이는 불과 몇 백 만년에 불과하다는 의미"라고 설명했다. 이어 "지금까지 발견된 대부분의 행성이 10억년 이상인 것과 비교해보면 이 행성의 연구가치가 매우 높다"고 덧붙였다.　 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

머나먼 심우주 속 '별들의 고향'에서 태양계의 목성같은 행성이 무더기로 발견됐다. 최근 독일 막스 플랑크 천체물리학연구소 등 국제공동연구팀은 ‘메시에 67’(Messier 67) 성단에서 3개 이상의 '뜨거운 목성'을 발견했다는 연구결과를 발표했다. 지구로부터 약 2500광년 떨어진 게자리에 위치한 메시에 67은 500여 개의 별들이 모여있는 성단으로 그간 천문학자들의 주요 연구대상이었다. 그 이유는 메시에 67 속의 별들이 우리의 태양과 나이와 구성 성분이 비슷해 그 주변 행성이 어떻게 형성돼 진화해가는지 알 수 있는 완벽한 실험실이기 때문이다. 국제공동연구팀은 칠레에 위치한 라 실라 천문대의 망원경에 설치된 고해상도 전파행성추적(HARPS) 장치로 메시에 67에 속한 88개의 별을 관측해왔으며 이번 연구결과는 이 데이터를 분석해 얻어졌다. 그 결과 88개 별들 주위에 대략 3개 이상의 뜨거운 목성이 존재한다는 증거를 찾아냈다. 흥미로운 사실은 이 외계 목성들의 크기와 질량이 태양계의 목성과 비슷하지만 항성과는 매우 가깝다는 점이다. 우리의 태양과 목성과의 거리는 약 7억 7830만 km로 공전주기는 지구시간으로 12년 정도다. 그러나 이 외계 목성은 항성과 바짝 붙어있어 채 10일도 되지 않는다. 이 때문에 '뜨거운' 목성(hot Jupiters)이라는 수식어가 붙어있는 것. 　 연구에 참여한 로베르토 살리아 박사는 "외계 행성의 형성과정과 특징을 알 수 있는 좋은 연구자료"라면서 "최초 이 외계 목성들은 다른 곳에서 형성돼 어떤 이유로 현재의 위치로 이주했을 가능성이 있다"고 설명했다. 이어 "태양계같은 행성계 형성에 중요한 목성같은 존재가 생각보다 외계에 존재하는 비율이 높다"고 덧붙였다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

우리의 태양같은 항성의 주위를 공전하는 외계행성의 모습이 '직촬'로 포착됐다. 최근 독일 함부르크 대학 등 공동연구팀은 지구에서 약 1200광년 떨어진 외계행성 CVSO 30c의 모습을 직접 촬영하는데 성공했다고 밝혔다. 칠레의 고산 지대에 설치된 초거대 망원경인 VLT(Very Large Telescope)로 촬영한 이 이미지에서 사실 CVSO 30c의 모습은 잘 보이지 않는다. 사진 속 가운데 푸른색으로 밝게 빛나는 천체는 태양같은 항성인 CVSO 30이며 그 옆 조그만 점(사진 원 안)이 바로 CVSO 30c다. 지난 2012년 처음 발견된 CVSO 30은 1000만 년 미만의 나이를 가진 비교적 온도가 낮고 질량이 작은 T 타우리 별(T Tauri stars)이다. CVSO 30 역시 태양처럼 행성을 거느리고 있는데 현재까지 확인된 외계행성은 CVSO 30b와 CVSO 30c다. 이번에 연구팀이 공개한 사진이 의미있는 것은 외계행성을 직접 촬영했다는 점이다. 일반적으로 외계행성은 너무나 작고 스스로 빛을 발하지 않기 때문에 직접 촬영하기가 매우 어렵다. 이 때문에 전문가들은 트랜싯(transit) 현상을 통해 외계행성의 존재 유무를 파악한다. 트랜싯은 행성이 항성 앞을 지나가는 경우 잠시 빛이 잠식되는 현상을 말한다. 곧 우리가 사진으로 보는 특이한 모습의 외계행성은 대부분 그래픽으로 만들어진 이미지인 셈. CVSO 30c가 항성과 나란히 포즈를 취한 것은 둘 사이의 거리 때문이다. 항성 CVSO 30과 외계행성 CVSO 30c사이의 거리는 지구와 태양사이 거리의 660배로 우리의 1년이 이곳에서는 2만 7000년이다. 이에반해 CVSO 30b는 항성 CVSO와 딱 붙어있어 공전시간은 11시간에 불과하다. 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr