한국인이 사랑하는 시인 윤동주의 ‘서시’에는 “모든 죽어 가는 것을 사랑해야지”라는 문장이 나온다. 과학자들은 죽어 가는 별들을 분석해 극한 중력의 영향과 암흑 물질을 발견하는 데서 한발 더 나아갔다. 미국 존스홉킨스대, 하버드·스미스소니언 천체물리학 연구센터, 보스턴대, 피츠버그대, 이탈리아 트리에스테대, 영국 워릭대 공동 연구팀은 백색왜성 약 2만 6000개를 분석해 질량이 같더라도 표면 온도에 따라 백색왜성 크기가 다르다는 사실을 발견했다. 이 연구 결과는 천문학 분야 국제 학술지 ‘천체물리학 저널’ 12월 19일자에 실렸다. ‘태양의 먼 미래’로 불리는 백색왜성은 질량은 태양 정도, 크기는 지구 정도로 밀도가 매우 높은 항성(별)이다. 핵융합이 끝나 에너지를 생성할 수 없기 때문에 점점 식어 가고 열 압력이 약해지면서 중력 수축이 진행된다. 이 때문에 크기가 원래 100분의1 정도에 불과하다. 태양과 같은 보통 별이 지름 20㎝의 농구공이라면 그 속에 있는 물질들이 지름 2㎜ 정도의 과일 씨로 압축된 천체가 백색왜성이다. 밀도가 높기 때문에 중력은 지구보다 수백 배 더 강하다. 연구팀은 우주 거대 구조를 실측하는 세계 최대 규모의 천문 관측 프로젝트 ‘슬론 디지털 스카이 서베이’와 우리 은하의 3차원 별 지도 작성을 위한 유럽우주국(ESA)의 가이아 프로젝트 데이터를 활용했다. 연구팀은 지구를 기준으로 백색왜성의 움직임에 따른 광파를 측정하고 이를 중력과 크기에 따라 분류해 온도가 부피에 미치는 영향을 분석했다. 연구팀은 백색왜성의 적색편이 현상에 주목했다. 적색편이는 도플러 효과로 인해 천체에서 배출되는 빛이 멀어질수록 에너지를 잃고 점차 붉은 빛을 띠는 현상이다. 이는 알베르트 아인슈타인이 일반 상대성 이론에서 예측한 대로 극한 중력으로 인한 시공간 뒤틀림의 결과이기도 하다. 적색편이가 강할수록 백색왜성의 크기는 작고 표면 온도는 낮으며 지구에서 더 멀리 떨어져 있다는 의미다. 분석 결과 태양과 같은 별은 핵융합이 끝난 뒤에도 밀도 높은 핵을 안정적으로 유지하는 양자역학적 과정인 ‘전자 퇴화 압력’으로 인해 별의 질량이 증가함에 따라 수축하는 것으로 파악됐다. 또 질량이 같은 백색왜성이라도 온도가 높을수록 부피가 더 큰 것으로 나타났다. 이번 연구는 암흑 물질을 발견하는 데도 도움이 될 것으로 전망된다. 암흑 물질은 중력은 있지만 빛이나 에너지를 방출하지 않기 때문에 망원경으로 관측할 수 없다. 태양이 지구 궤도에 영향을 미치는 것처럼 중력은 별, 은하, 기타 천체에 영향을 주기 때문에 백색왜성을 관측해 간섭 패턴을 분석함으로써 암흑 물질의 존재를 간접적으로 밝혀 낼 수 있다. 그런가 하면 미국 캘리포니아 산타크루즈대(UCSC), 독일 막스 플랑크 태양계 연구소, 프랑스 소르본대와 코트다쥐르대 공동 연구팀은 달 암석 표본을 재분석해 43억 5000만년으로 알려진 달의 나이가 그보다 더 오래된 약 45억 1000만년이라는 분석 결과를 과학 저널 ‘네이처’ 12월 19일자에 발표했다.

미국항공우주국(NASA)의 제임스웹 우주망원경(JWST)이 찍은 ‘우주의 풍경’이 우표로 나온다. 웹 망원경은 기존 허블 망원경보다 성능이 100배 뛰어난 현존 세계 최고 성능의 우주망원경으로, 적외선 감도가 높아 원시 우주 관측에서 독보적 성과를 내고 있다. 미 우편 서비스 총괄 공공기관인 우정청(USPS)은 16일(현지시간) 웹 망원경이 촬영한 심우주 사진 두 장이 제1종 우편물인 우선취급우편(PM)과 우선취급속달우편(PME)의 정액우표에 실려 내년 1월 21일 출시된다고 밝혔다. 심우주는 달 밖의 우주로, 지구에서 200만 ㎞ 이상 떨어진 곳을 일컫는 말이다. 이 기관은 웹 망원경의 지속적인 심우주 탐사를 기념하고자 지구에서 각각 3200만 광년, 1000광년 떨어진 나선은하와 성단의 초고화질 이미지들을 우표에 담기로 했다고 설명했다. 이 망원경 사진을 사용한 우표는 올해 초에도 2종이 출시된 바 있다. 이번에 나올 우표들은 모두 웹 망원경이 지난해 촬영한 이미지들을 담게 된다. 이는 지구에서 150만㎞ 떨어진 라그랑주 점 2(L2)에 배치된 지 1년 반 후 찍은 것인데, 이곳은 태양의 중력으로부터 안정적이어서 이 망원경의 정거장이라고 할 수 있다. 먼저 우선취급우편 우표에 실리는 이미지는 나선은하 NGC 628의 모습으로, 근적외선과 중적외선에서 강렬한 주황색과 빨간색 음영으로 드러나는 가스와 먼지를 함께 보여준다. 이는 다수의 은하에 대한 여러 우주 및 지상 망원경의 관측을 포함하는 프로젝트인 펑스(PHANGS·Physics at High Angular resolution in Near GalaxieS) 프로그램의 일환으로 촬영된 것으로, 천문학자들이 연구에 사용하는 항성 형성 모델을 업데이트해 우주의 기원을 더 잘 이해하는 데 도움이 되는 것으로 알려졌다. ​그다음으로 우선취급속달우편 우표에 들어가는 이미지는 성단 IC 348다. 이를 채우는 희미한 보라색 커튼은 성단의 별에서 나오는 빛을 반사하는 성간 물질로, ‘반사 성운’이라 한다. USPS는 “이 천체의 먼지 구름 속에 갈색왜성이 숨겨져 있다. 별이 되기에는 너무 작지만 대부분 행성보다 큰 천체”라고도 설명했다. 이번 우표들은 모두 이 기관의 아트 디렉터인 그래프 브리딩이 디자인했으며, 우표에 쓰인 고해상도의 이미지는 웹 망원경을 공동 운영하는 NASA와 유럽우주국(ESA), 캐나다우주국이 제공한 것으로 전해졌다.

미국항공우주국(NASA)의 제임스웹 우주망원경(JWST)이 찍은 ‘우주의 풍경’이 우표로 나온다. 웹 망원경은 기존 허블 망원경보다 성능이 100배 뛰어난 현존 세계 최고 성능의 우주망원경으로, 적외선 감도가 높아 원시 우주 관측에서 독보적 성과를 내고 있다. 미 우편 서비스 총괄 공공기관인 우정청(USPS)은 16일(현지시간) 웹 망원경이 촬영한 심우주 사진 두 장이 제1종 우편물인 우선취급우편(PM)과 우선취급속달우편(PME)의 정액우표에 실려 내년 1월 21일 출시된다고 밝혔다. 심우주는 달 밖의 우주로, 지구에서 200만 ㎞ 이상 떨어진 곳을 일컫는 말이다. 이 기관은 웹 망원경의 지속적인 심우주 탐사를 기념하고자 지구에서 각각 3200만 광년, 1000광년 떨어진 나선은하와 성단의 초고화질 이미지들을 우표에 담기로 했다고 설명했다. 이 망원경 사진을 사용한 우표는 올해 초에도 2종이 출시된 바 있다. 이번에 나올 우표들은 모두 웹 망원경이 지난해 촬영한 이미지들을 담게 된다. 이는 지구에서 150만㎞ 떨어진 라그랑주 점 2(L2)에 배치된 지 1년 반 후 찍은 것인데, 이곳은 태양의 중력으로부터 안정적이어서 이 망원경의 정거장이라고 할 수 있다. 먼저 우선취급우편 우표에 실리는 이미지는 나선은하 NGC 628의 모습으로, 근적외선과 중적외선에서 강렬한 주황색과 빨간색 음영으로 드러나는 가스와 먼지를 함께 보여준다. 이는 다수의 은하에 대한 여러 우주 및 지상 망원경의 관측을 포함하는 프로젝트인 펑스(PHANGS·Physics at High Angular resolution in Near GalaxieS) 프로그램의 일환으로 촬영된 것으로, 천문학자들이 연구에 사용하는 항성 형성 모델을 업데이트해 우주의 기원을 더 잘 이해하는 데 도움이 되는 것으로 알려졌다. ​그다음으로 우선취급속달우편 우표에 들어가는 이미지는 성단 IC 348다. 이를 채우는 희미한 보라색 커튼은 성단의 별에서 나오는 빛을 반사하는 성간 물질로, ‘반사 성운’이라 한다. USPS는 “이 천체의 먼지 구름 속에 갈색왜성이 숨겨져 있다. 별이 되기에는 너무 작지만 대부분 행성보다 큰 천체”라고도 설명했다. 이번 우표들은 모두 이 기관의 아트 디렉터인 그래프 브리딩이 디자인했으며, 우표에 쓰인 고해상도의 이미지는 웹 망원경을 공동 운영하는 NASA와 유럽우주국(ESA), 캐나다우주국이 제공한 것으로 전해졌다.

중력이 매우 커서 어떤 물질도 탈출할 수 없는 블랙홀이 모든 거대 은하의 중심에선 초대질량으로 숨어있을 것으로 과학자들은 예측한다. 초대질량 블랙홀은 수백만 또는 수십억 개의 태양과 같은 질량을 가졌고, 어떤 것은 태양질량의 100억 배 이상인 ‘극대질량 블랙홀’이 되기도 한다. 현재 밝혀진 가장 거대한 블랙홀은 피닉스 A로, 이 블랙홀이 존재하는 피닉스 성단 역시 지금까지 발견된 가장 무거운 성단 중 하나로 꼽힌다. 58억 광년 떨어진 피닉스 A의 질량은 태양의 1000억 배로 추산된다. 또 다른 거대 블랙홀은 약 10억 광년 떨어진 곳에 있는 토난친틀라 618(Ton 618)로, 태양 질량의 660억 배로 추정한다. ​피닉스 A와 Ton 618 같은 괴물 같은 극대질량 블랙홀이 과연 얼마나 더 커질 수 있는지, 그 한계가 과학자들의 오랜 궁금증이다. 프리얌바다 나타라잔 미국 예일대 천문물리학과 교수팀은 그 답을 찾았다고 발표했다. ​나타라잔은 “극대질량 블랙홀과 초질량 블랙홀은 각각 태양 질량의 100억 배, 1000만 배를 초과하는 블랙홀로 정의한다”며 “따라서 극대질량 블랙홀은 평균적으로 초질량 블랙홀보다 1만 배 더 무겁다”고 설명했다. BCG, 극대질량 블랙홀이 숨는 최적의 장소나타라잔은 극대질량 블랙홀이 어디에 있는지 알아내기 위해 단서를 제시했다. 은하 중심에 품고 있는 초질량 블랙홀은 그 은하 내 별의 총질량과 상관관계가 있다는 것이다. “이러한 상관관계는 블랙홀이 성장하는 방식과 그 은하계에서 별이 형성되는 방식 사이에 깊고 심오한 연관성이 있음을 시사한다”는 게 나타라잔의 설명이다. 극대질량 블랙홀은 가장 많은 별을 품어 가장 밝은 은하계에 있어야 한다. ‘가장 밝은 중앙 은하계’(Brightest Cluster Galaxy, BCG)로 알려진 은하계 군집 중심에 있는 밝은 은하가 극대질량 블랙홀을 품기에 최적의 후보라는 의미다. 나타라잔은 ​“극대질량 블랙홀은 BCG의 중심에서 발견됐다. 놀라운 점은 모든 크기의 블랙홀이 본질적으로 우주 모든 곳에 흩어져 있다는 것이다”라고 전했다. 이어 “은하 하나가 블랙홀 집단 여럿을 품고 있고, 은하의 밝기에 따라 극대질량 블랙홀 또는 중심부에 초질량 블랙홀이 있다”면서 “중심에서 벗어나 분포하는 블랙홀은 초질량부터 더 낮은 질량까지 다양할 수 있다”고 덧붙였다. ‘식탐가’ 블랙홀, 질량의 한계를 짓는 방식은​은하계를 지배하는 우주의 괴물들은 무한 성장할 수는 없는 걸까? 그들에게 부과된 유일한 한계는 그들에게 가해지는 가스, 먼지, 별의 양과 그들이 ‘먹을’ 수 있는 시간의 양이다. 블랙홀은 실제로 스스로에 이러한 성장 한계를 부과한다. 나타라잔은 ​“가스가 은하 중심에서 흘러들어 초질량 블랙홀에 공급되지만 모든 가스가 초질량 블랙홀의 지평선까지 도달하여 흡수되는 것은 아니”라며 “일부만이 유입되고 나머지는 블랙홀에 의해 흩어진다. 블랙홀은 극도의 식탐가”라고 덧붙였다. 블랙홀에 떨어지지 않는 가스 일부는 강력하고 빠르게 분출되는 ‘천체물리학적 제트’로 폭발되며, 이는 은하 너머 수십 광년까지 뻗어나갈 수 있다. 이러한 유출은 주변 은하 블랙홀에서 더 멀리 떨어진 가스를 가열하고 변형시켜 별의 탄생에 직접적인 영향을 미친다. 나타라잔은 “별은 가스와 먼지 구름이 식고 응축될 때 형성되는데, 제트가 이 가스를 가열하고 응축을 제지해 별 형성을 막는다”고 설명한다. 제트의 작용은 가스를 은하 중심에서 밀어내 블랙홀로 흘러가는 물질의 ‘먹이 공급원’ 또한 차단하여 가스 유출을 자체적으로 조절한다. 이는 블랙홀 성장에 대한 자연스러운 순환과정을 시사한다. 나타라잔은 가스가 은하의 나머지 부분에서 중심 영역으로 흘러들 가능성이 없기 때문에 은하 내부 영역의 가스가 완전히 소모되면 블랙홀은 성장에 방해를 받는다고 밝혔다. 블랙홀이 성장하는 방식이나, 먹이 공급을 차단하고 성장을 저해하는 것으로 보이는 자연적 피드백 시스템을 고려할 때 초거대 블랙홀의 한계는 약 1000억 태양 질량이 된다. 나타라잔의 이론이 맞다면 피닉스 A는 우리가 지금까지 발견한 가장 거대한 블랙홀일 뿐만 아니라 우리가 발견할 수 있는 가장 큰 블랙홀일 수도 있다. 나타라잔 팀은 초거대 블랙홀과 항성 질량 블랙홀 사이의 블랙홀을 조사할 예정이다. 후자 그룹의 구성원은 태양보다 약 100배 더 무겁고 수명이 다한 거대한 별의 붕괴를 통해 형성된다. 초질량과 항성질량 사이의 흥미로운 집단은 ‘중간질량 블랙홀’로 알려져 있으며, 천문학자들이 이를 찾는 데 어려움을 겪었다. 나타라잔은 “초질량 블랙홀과 항성질량 블랙홀 사이의 격차를 메우겠다”면서 “태양 질량의 1000~1만배에 달하는 질량을 가진 중간질량 블랙홀이 많이 있어야 하는데, 우리는 지금 막 이를 발견하기 시작했다”고 밝혔다. 이 연구는 논문 저장소 사이트 아카이브(arXiv)에 게재됐다.

중력이 매우 커서 어떤 물질도 탈출할 수 없는 블랙홀이 모든 거대 은하의 중심에선 초대질량으로 숨어있을 것으로 과학자들은 예측한다. 초대질량 블랙홀은 수백만 또는 수십억 개의 태양과 같은 질량을 가졌고, 어떤 것은 태양질량의 100억 배 이상인 ‘극대질량 블랙홀’이 되기도 한다. 현재 밝혀진 가장 거대한 블랙홀은 피닉스 A로, 이 블랙홀이 존재하는 피닉스 성단 역시 지금까지 발견된 가장 무거운 성단 중 하나로 꼽힌다. 58억 광년 떨어진 피닉스 A의 질량은 태양의 1000억 배로 추산된다. 또 다른 거대 블랙홀은 약 10억 광년 떨어진 곳에 있는 토난친틀라 618(Ton 618)로, 태양 질량의 660억 배로 추정한다. ​피닉스 A와 Ton 618 같은 괴물 같은 극대질량 블랙홀이 과연 얼마나 더 커질 수 있는지, 그 한계가 과학자들의 오랜 궁금증이다. 프리얌바다 나타라잔 미국 예일대 천문물리학과 교수팀은 그 답을 찾았다고 발표했다. ​나타라잔은 “극대질량 블랙홀과 초질량 블랙홀은 각각 태양 질량의 100억 배, 1000만 배를 초과하는 블랙홀로 정의한다”며 “따라서 극대질량 블랙홀은 평균적으로 초질량 블랙홀보다 1만 배 더 무겁다”고 설명했다. BDG, 극대질량 블랙홀이 숨는 최적의 장소나타라잔은 극대질량 블랙홀이 어디에 있는지 알아내기 위해 단서를 제시했다. 은하 중심에 품고 있는 초질량 블랙홀은 그 은하 내 별의 총질량과 상관관계가 있다는 것이다. “이러한 상관관계는 블랙홀이 성장하는 방식과 그 은하계에서 별이 형성되는 방식 사이에 깊고 심오한 연관성이 있음을 시사한다”는 게 나타라잔의 설명이다. 극대질량 블랙홀은 가장 많은 별을 품어 가장 밝은 은하계에 있어야 한다. ‘가장 밝은 중앙 은하계’(Brightest Cluster Galaxy, BCG)로 알려진 은하계 군집 중심에 있는 밝은 은하가 극대질량 블랙홀을 품기에 최적의 후보라는 의미다. 나타라잔은 ​“극대질량 블랙홀은 BCG의 중심에서 발견됐다. 놀라운 점은 모든 크기의 블랙홀이 본질적으로 우주 모든 곳에 흩어져 있다는 것이다”라고 전했다. 이어 “은하 하나가 블랙홀 집단 여럿을 품고 있고, 은하의 밝기에 따라 극대질량 블랙홀 또는 중심부에 초질량 블랙홀이 있다”면서 “중심에서 벗어나 분포하는 블랙홀은 초질량부터 더 낮은 질량까지 다양할 수 있다”고 덧붙였다. ‘식탐가’ 블랙홀, 질량의 한계를 짓는 방식은​은하계를 지배하는 우주의 괴물들은 무한 성장할 수는 없는 걸까? 그들에게 부과된 유일한 한계는 그들에게 가해지는 가스, 먼지, 별의 양과 그들이 ‘먹을’ 수 있는 시간의 양이다. 블랙홀은 실제로 스스로에 이러한 성장 한계를 부과한다. 나타라잔은 ​“가스가 은하 중심에서 흘러들어 초질량 블랙홀에 공급되지만 모든 가스가 초질량 블랙홀의 지평선까지 도달하여 흡수되는 것은 아니”라며 “일부만이 유입되고 나머지는 블랙홀에 의해 흩어진다. 블랙홀은 극도의 식탐가”라고 덧붙였다. 블랙홀에 떨어지지 않는 가스 일부는 강력하고 빠르게 분출되는 ‘천체물리학적 제트’로 폭발되며, 이는 은하 너머 수십 광년까지 뻗어나갈 수 있다. 이러한 유출은 주변 은하 블랙홀에서 더 멀리 떨어진 가스를 가열하고 변형시켜 별의 탄생에 직접적인 영향을 미친다. 나타라잔은 “별은 가스와 먼지 구름이 식고 응축될 때 형성되는데, 제트가 이 가스를 가열하고 응축을 제지해 별 형성을 막는다”고 설명한다. 제트의 작용은 가스를 은하 중심에서 밀어내 블랙홀로 흘러가는 물질의 ‘먹이 공급원’ 또한 차단하여 가스 유출을 자체적으로 조절한다. 이는 블랙홀 성장에 대한 자연스러운 순환과정을 시사한다. 나타라잔은 가스가 은하의 나머지 부분에서 중심 영역으로 흘러들 가능성이 없기 때문에 은하 내부 영역의 가스가 완전히 소모되면 블랙홀은 성장에 방해를 받는다고 밝혔다. 블랙홀이 성장하는 방식이나, 먹이 공급을 차단하고 성장을 저해하는 것으로 보이는 자연적 피드백 시스템을 고려할 때 초거대 블랙홀의 한계는 약 1000억 태양 질량이 된다. 나타라잔의 이론이 맞다면 피닉스 A는 우리가 지금까지 발견한 가장 거대한 블랙홀일 뿐만 아니라 우리가 발견할 수 있는 가장 큰 블랙홀일 수도 있다. 나타라잔 팀은 초거대 블랙홀과 항성 질량 블랙홀 사이의 블랙홀을 조사할 예정이다. 후자 그룹의 구성원은 태양보다 약 100배 더 무겁고 수명이 다한 거대한 별의 붕괴를 통해 형성된다. 초질량과 항성질량 사이의 흥미로운 집단은 ‘중간질량 블랙홀’로 알려져 있으며, 천문학자들이 이를 찾는 데 어려움을 겪었다. 나타라잔은 “초질량 블랙홀과 항성질량 블랙홀 사이의 격차를 메우겠다”면서 “태양 질량의 1000~1만배에 달하는 질량을 가진 중간질량 블랙홀이 많이 있어야 하는데, 우리는 지금 막 이를 발견하기 시작했다”고 밝혔다. 이 연구는 논문 저장소 사이트 아카이브(arXiv)에 게재됐다.

미국, 스페인 공동 연구팀은 생성된 지 오래되지 않은 젊은 별을 통과하는 거대 행성을 발견했다고 23일 밝혔다. 이번 발견은 지금까지 확인된 가장 어린 ‘통과 행성’이다. 이 연구에는 채플힐 노스캐롤라이나대, 매사추세츠공과대(MIT) 천체물리학·우주 연구소, 애리조나대 스튜워드 천문대, 텍사스 오스틴대, 항공우주국(NASA), NASA 에임스 연구센터, 하버드-스미스소니언 천체물리학 연구센터, 뉴멕시코대, 보스턴대 천체물리학 연구소, 콜로라도 볼더대 대기·우주 물리학 연구실, 다트머스대, 프린스턴대, 우주 망원경 과학센터, 외계 지적 생명체 탐사(SETI) 연구소, 스페인 카나리아 제도 천체물리학연구소(IAC), 라 라구나대 물리학자, 천문학자들이 참여했다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 11월 21 자에 실렸다. 지금까지 천체물리학자와 천문학자들은 1000만 년~4000만 년 사이의 나이를 가진 별들 주위에서 12개가량의 ‘통과 행성’을 발견했다. 천문학에서 ‘통과’는 특정 위치에 있는 관측자에게 한 천체가 더 멀리 있는 다른 천체 앞을 지나가는 것처럼 보이는 현상을 말한다. 통과 행성은 별(항성)과 관측자 사이를 지나가는 행성을 말한다. 예를 들어 지구와 태양 사이의 통과 행성은 수성과 금성이다. 그런데 지금까지는 별보다 어린 통과 행성을 발견한 적은 없었다. 이는 행성이 완전히 형성되지 않았거나, 그런 행성을 관측하는 우리 시야를 새로 형성된 별 주위를 둘러싼 가스와 먼지 고리인 ‘잔여 원시 행성 원반’이 차단했기 때문으로 추정된다. 연구팀은 NASA에서 운영하는 탐사 위성 ‘TESS’에서 수집한 데이터를 활용했다. TESS는 천체면 통과 외계 행성 탐색 위성(Transiting Exoplanet Survey Satellite)을 말한다. 케플러 우주 망원경보다 400배 더 넓은 우주를 탐색하면서 2만개의 외계 행성을 찾는 목표를 갖고 있다. 연구팀은 이를 통해 지구와 비교적 가까운 160파섹(pc) 떨어진 300만년 된 젊은 별 ‘IRAS 04125+2902’을 관찰했다. 1파섹은 약 3.26 광년으로 30조 9000억㎞ 정도다. 160파섹이면 약 521광년에 해당한다. IRAS 04125+2902을 둘러싼 원시 행성 원반은 측면이 아닌 거의 정면을 보이는 방식으로 정렬돼 있고, 내부 원반은 고갈된 상태로 확인됐다. 이런 특징 때문에 통과 행성 ‘IRAS 04125+2902 b’를 관측하는 데 성공했다. 이 행성은 8.83일의 공전 주기를 가지며, 지구보다 10.7배 큰 반지름과 목성 질량의 30%를 가진 것으로 나타났다. 연구를 이끈 앤드류 만 채플힐 노스캐롤라이나대 교수(행성 진화)는 “이번에 관측된 통과 행성은 주계열별 주위를 도는 슈퍼 지구 또는 준 목성형 행성으로 보인다”라며 “행성과 주계열 별의 나이가 어리고, 원반의 정렬 상태가 잘못돼 있고, 지구와 상대적으로 가까운 거리를 고려할 때 행성 형성 초기 단계를 연구하는 데 도움이 될 것”이라고 말했다.

약 30년 전 갈색왜성 중 처음으로 발견된 ‘글리제 229B’(Gliese 229B)가 알고보니 서로를 공전하는 쌍둥이 천체라는 사실이 밝혀졌다. 최근 미국 캘리포니아 공대 연구팀은 글리제 229B의 비밀을 밝힌 새로운 연구결과를 세계적인 과학지 ‘네이처’ 최신호에 발표했다. 지난 1995년 처음 발견된 글리제 229B는 인류가 발견한 최초의 갈색왜성으로 이후 논문만 수백 편이 나올 정도로 주요 연구대상이었다. 갈색왜성(Brown dwarf)은 별(항성)이라고 하기에는 작지만, 행성이라고 하기에는 큰 애매한 천체를 말한다. 특히 일반적으로 갈색왜성은 태양질량 8% 미만의 작은 질량 때문에 중심부에서 안정적인 수소 핵융합 반응을 유지하기 어려워 별이 되지 못한 운명을 갖고있다. 곧 갈색왜성은 별이 되려다 실패한 천체인데, 글리제 229B는 지금까지 풀리지 않는 미스터리를 갖고있었다. 글리제 229B가 목성의 약 70배에 달하는 상당한 질량을 가졌지만 비정상적으로 희미한 빛을 낸다는 점이었다. 이번에 캘리포니아 공대 연구팀은 칠레에 위치한 유럽남방천문대(ESO)의 초거대망원경(VLT)으로 이를 관측해 글리제 229B가 사실은 2개로 서로 바짝 붙어 공전하면서 무려 19광년이나 떨어진 적색왜성 ‘글리제 229’(Gliese 229)를 공전한다는 사실을 밝혀냈다. 연구팀이 각각 ‘글리제 229Ba’와 ‘글리제 229Bb’로 명명한 두 천체의 거리는 불과 610만㎞로 공전 기간은 지구기준으로 단 12일이다. 또한 각각의 질량도 목성의 38배, 34배에 달한다는 것이 새롭게 드러났다. 논문에 참여한 제리 W. 쉬안 연구원은 “글리제 229B는 지금까지 갈색왜성의 대표적인 예로 여겨져왔으며 이제는 하나가 아니라 둘로 처음부터 틀렸다는 사실을 알게됐다”며 의미를 부여했다. 공동저자인 디미트리 마웻 교수도 “글리제 229B가 쌍성이라는 이번 발견은 질량과 광도 간의 논란을 해소할 뿐 아니라 별과 거대 행성의 경계에 있는 갈색왜성에 대한 이해를 심화시킨다”고 밝혔다.

약 30년 전 갈색왜성 중 처음으로 발견된 ‘글리제 229B’(Gliese 229B)가 알고보니 서로를 공전하는 쌍둥이 천체라는 사실이 밝혀졌다. 최근 미국 캘리포니아 공대 연구팀은 글리제 229B의 비밀을 밝힌 새로운 연구결과를 세계적인 과학지 ‘네이처’ 최신호에 발표했다. 지난 1995년 처음 발견된 글리제 229B는 인류가 발견한 최초의 갈색왜성으로 이후 논문만 수백 편이 나올 정도로 주요 연구대상이었다. 갈색왜성(Brown dwarf)은 별(항성)이라고 하기에는 작지만, 행성이라고 하기에는 큰 애매한 천체를 말한다. 특히 일반적으로 갈색왜성은 태양질량 8% 미만의 작은 질량 때문에 중심부에서 안정적인 수소 핵융합 반응을 유지하기 어려워 별이 되지 못한 운명을 갖고있다. 곧 갈색왜성은 별이 되려다 실패한 천체인데, 글리제 229B는 지금까지 풀리지 않는 미스터리를 갖고있었다. 글리제 229B가 목성의 약 70배에 달하는 상당한 질량을 가졌지만 비정상적으로 희미한 빛을 낸다는 점이었다. 이번에 캘리포니아 공대 연구팀은 칠레에 위치한 유럽남방천문대(ESO)의 초거대망원경(VLT)으로 이를 관측해 글리제 229B가 사실은 2개로 서로 바짝 붙어 공전하면서 무려 19광년이나 떨어진 적색왜성 ‘글리제 229’(Gliese 229)를 공전한다는 사실을 밝혀냈다. 연구팀이 각각 ‘글리제 229Ba’와 ‘글리제 229Bb’로 명명한 두 천체의 거리는 불과 610만㎞로 공전 기간은 지구기준으로 단 12일이다. 또한 각각의 질량도 목성의 38배, 34배에 달한다는 것이 새롭게 드러났다. 논문에 참여한 제리 W. 쉬안 연구원은 “글리제 229B는 지금까지 갈색왜성의 대표적인 예로 여겨져왔으며 이제는 하나가 아니라 둘로 처음부터 틀렸다는 사실을 알게됐다”며 의미를 부여했다. 공동저자인 디미트리 마웻 교수도 “글리제 229B가 쌍성이라는 이번 발견은 질량과 광도 간의 논란을 해소할 뿐 아니라 별과 거대 행성의 경계에 있는 갈색왜성에 대한 이해를 심화시킨다”고 밝혔다.

현대 천체물리학에 따르면 태초의 우주는 엄청나게 작지만, 밀도가 크고 뜨거운 상태였는데 어느 순간 ‘쾅’(bang)하고 폭발하면서 현재와 같은 엄청나게 큰 우주가 됐다는 것이 ‘빅뱅 우주론’이 정설이다. 영국, 미국, 독일, 스페인, 호주, 이탈리아, 프랑스 7개국 21개 대학과 연구기관 과학자로 구성된 국제 공동 연구팀은 빅뱅 이후 7억 년 만에 원시 우주에서 은하계 안쪽에서 바깥으로(인사이드 아웃) 성장하는 은하를 제임스 웹 우주망원경(JWST)으로 관찰했다고 13일 밝혔다. 영국 케임브리지대 우주학 연구소, 캐번디시 연구소, 런던대(UCL), 옥스퍼드대, 하트퍼드셔대, 미국 하버드-스미스소니언 천체물리학 연구센터, 콜로라도 볼더대, 캘리포니아 산타크루즈대(UCSC), 스탠퍼드대 입자 천체물리학 및 우주학 연구소, 애리조나대, 텍사스 오스틴대, 존스홉킨스대, 우주 망원경 과학 연구소, 위스콘신 메디슨대, 국립 광적외선 천문학 연구소, 독일 유럽 남방 천문대(ESO), 막스 플랑크 천문학 연구소, 스페인 천체생물학 연구센터(CAB), 호주 멜버른대, 전(全)우주 3차원 천체물리 연구센터(ASTRO 3D), 이탈리아 피사 고등사범학교, 프랑스 소르본대 천문학자와 물리학자 등이 참여했다. 이 연구 결과는 천문학 분야 국제 학술지 ‘네이처 천문학’ 10월 11일 자에 실렸다. 현재 관측되는 은하는 가스를 비롯한 우주 물질을 끌어들이거나, 더 작은 은하와 통합하면서 성장하는 2가지 메커니즘으로 성장하는 것으로 알려졌다. 그런데 초기 우주에서도 이런 방법으로 은하가 확장됐는지에 대해서는 명확한 설명을 내놓지 못하고 있다. JWST는 이런 초기 우주의 성장 과정을 밝혀내기 위한 임무도 수행하고 있다. 이번에 관측한 은하는 우리은하보다 100배나 작은 크기지만 초기 우주에서는 놀랍도록 성숙한 상태였다. 마치 큰 도시처럼 은하 중심에는 별(항성)이 밀집해 있지만 외부로 갈수록 밀도가 낮아지는 것이 확인됐다. 도시가 안에서 바깥으로 확장해 나가는 것처럼 이 은하 역시 안쪽에서 바깥쪽으로 뻗어나고 있음이 관찰됐다. 연구팀은 가스 방출, 우주먼지 흡수를 포함한 성장 모델링을 사용한 결과, 은하 중심에서 가장 오래된 별을 발견할 수 있었으며 주변 원반 구성 요소에서 매우 활발하게 별이 형성되고 있음을 확인했다. 이번 은하 주변에는 대략 1000만 년마다 별의 질량이 두 배씩 늘어나는 것으로 나타났다. 우리은하의 경우는 1000억 년마다 질량이 두 배로 증가하는 것과 비교한다면 매우 빠른 속도다. 연구팀에 따르면 이번에 관측된 은하는 안쪽에서 바깥쪽으로 확장, 성장하는 은하의 보기 드문 사례다. 이와 유사한 은하를 연구함으로써 가스 구름에서 오늘날 우리가 흔히 볼 수 있는 복잡한 구조의 은하로 어떻게 변화됐는지를 이해할 수 있을 것으로 기대한다. 연구를 이끈 샌드로 타첼라 영국 케임브리지대 교수(천체물리학)는 “은하가 우주적 시간 동안 어떻게 진화해왔는지는 천체물리학에서 매우 중요한 질문”이라며 “JWST 덕분에 우주 역사 초기 첫 10억 년을 탐구할 수 있게 됐다”고 말했다. 타첼라 교수는 “은하가 성장하고 별의 형성이 증가함에 따라 피겨 스케이팅 선수가 팔을 모으면서 회전속도를 높이는 것처럼 은하도 비슷한 방식으로 더 멀리서 가스를 끌어들이며 회전 속도가 증가해 나선형 또는 디스크 모양을 형성하는 것”이라고 덧붙였다.

제임스웹 우주망원경(JWST)이 많은 수증기를 지닌 외계 행성을 처음으로 관측했다. 13일 미국천문학회(AAS)가 지난 4일 발간하는 ‘천체물리학 저널 레터’에 따르면 ​지구에서 약 100광년 떨어진 이 외계 행성은 두꺼운 증기로 둘러싸여 있다. ‘GJ 9827 d’로 명명된 이 행성은 크기는 지구의 약 2배이며, 질량은 3배 더 무겁다. 대부분이 수증기로 구성된 대기를 가지고 있다. ​몬트리올 대학 트로티에 외계행성연구소의 캐롤라인 피올레-고라예브가 이끄는 연구팀은 ‘투과 분광법’이라는 기술을 사용하여 ‘GJ 9827 d’의 증기적 특성을 발견했다. ​투과 분광법은 원소와 이를 구성하는 화학물질이 특징적인 전자기파에서 빛을 흡수하고 방출한다는 사실에 기초하고 있다. 별에서 나오는 빛이 행성의 대기를 통과할 때, 그 대기의 원소는 특정 파장을 흡수해 빛 스펙트럼에 ‘갭’을 남긴다. 이러한 갭은 그 대기의 특정 원소와 분자의 ‘지문’이다. 피올레-고라예브 연구팀은 ​“GJ 9827 d는 태양계의 지구형 행성과 같이 무거운 분자가 풍부한 대기를 감지한 최초의 행성”이라면서 “이것은 엄청난 진전”이라고 강조했다. 또 위스콘신-매디슨 대학에 재학 중인 연구원인 에샨 라울은 성명을 통해 ​“이런 외계행성을 보는 것은 처음”이라면서 “이 행성은 대부분 뜨거운 수증기로 구성되어 있는 것으로 보이므로 ‘증기 세계’라고 부른다”고 말했다. 천문학자들은 ‘GJ 9827 d’와 같은 ‘증기 세계’가 존재할 수 있다고 오랫동안 추측해왔지만, 이같은 외계행성이 관찰된 것은 이번이 처음이다. 이 행성에는 생명체가 살 수 있을 가능성이 아주 낮지만 지구와 해왕성 크기 사이의 다른 거주 가능한 작은 외계행성을 연구하는 데 도움이 될 수 있을 것으로 천문학자들은 보고 있다. ‘​GJ 9827 d’는 2017년 케플러 우주망원경에 의해 처음 발견되었다. 이 외계행성은 모항성 ‘GJ 9827’에서 840만㎞ 떨어져 있다. 이는 지구와 달 거리의 약 22배, 지구와 태양 사이 거리의 6% 수준이다. 이러한 근접성으로 인해 ‘GJ 9827 d’는 지구 기준으로 6일 만에 궤도를 완료한다. 이 별 주변에서 발견된 3개의 알려진 외계행성 중 세 번째다.​ 지난해 허블 우주망원경은 ‘GJ 9827 d’의 대기에서 수증기의 첫 단서를 발견했다. JWST와 근적외선 이미저 및 슬릿리스 분광기(NIRISS) 기기의 민감성 덕분에 연구팀은 이 외계행성이 수증기의 흔적만 있는 것이 아니라, 은유적으로 수증기에 잠겨 있다는 사실을 알아낼 수 있었다.​ 연구팀은 ‘GJ 9827 d’와 같은 세계가 더 많이 발견될 것으로 보고 있으며, 이는 증기 행성과 물의 세계가 매우 흔해질 수 있음을 시사하는 것으로 보고 있다.​

마치 우주의 보석상자가 활짝 열린 것처럼 화려하게 빛나는 성단의 모습이 포착됐다. 최근 유럽우주국(ESA)은 제임스 웹 우주망원경이 촬영한 초성단 ‘웨스터룬드 1’(Westerlund 1)의 모습을 사진으로 공개했다. 지구와 비교적 가까운 1만 2000광년 떨어진 곳에 위치한 웨스터룬드 1은 수많은 별들이 빼곡히 들어찬 그야말로 별들의 고향이다. 이 지역은 우리 태양 질량의 5만배~10만배에 달하는 거대한 별들로 구성되어 있는데 그 종류도 다양하다. 대표선수로 O형 항성으로 태어나 진화 마지막 단계에 있는 울프-레이에 별(Wolf-Rayet stars), 태양보다 100만배는 밝은 황색 극대거성(yellow hypergiants), 태양보다 수백 배는 큰 적색 초거성(Red supergiant), 우리은하에서 가장 밝은 별의 반열에 속하는 ‘밝은 청색변광성’(luminous blue variable) 등등이다. 그러나 이렇게 화려하게 다양한 별들이 모여있지만 그 수명은 비교적 짧다. 전문가들은 웨스터룬드 1 성단의 나이가 약 350~500만 년에 불과하다고 분석하는데 이는 우주적 관점에서 보면 그야말로 핏덩어리다. 다만 전문가들에게 있어서 웨스터룬드 1은 거대한 별이 어떻게 형성되고 진화해 죽어가는지 생생히 볼 수 있는 소중한 자료이기도 하다. 한편 135억년 전 빅뱅 직후 우주의 모습을 보고픈 인류의 꿈이 녹아 든 제임스 웹 망원경은 지난 2021년 12월 25일 프랑스령 기아나에서 아리안 5호 로켓에 실려 발사됐다. 이후 제임스 웹 망원경은 지구-달 거리의 약 4배인 160만㎞를 날아간 끝에 태양과 지구의 중력이 균형을 이루는 L2에 무사히 도착했다. 특히 제임스 웹 망원경은 기존 허블우주망원경과는 전혀 다른 형태를 취한 우주망원경이다. 육각형 거울 18개를 벌집의 형태로 이어붙여 만든 주경은 지름이 6.5m로, 2.4m인 허블보다 2배 이상 크며 집광력은 7배가 넘는다. 18개의 육각 거울은 얇은 금을 코팅한 베릴륨으로 만들었다. 또한 제임스 웹 망원경은 적외선 관측으로 특화된 망원경인데, 긴 파장의 적외선으로 관측할 경우 우주의 먼지 뒤에 숨은 대상까지 뚜렷하게 볼 수 있다. 이런 특징을 종합하면 제임스 웹 우주망원경의 관측 능력은 허블 망원경보다 100배 클 것으로 평가된다.

마치 우주의 보석상자가 활짝 열린 것처럼 화려하게 빛나는 성단의 모습이 포착됐다. 최근 유럽우주국(ESA)은 제임스 웹 우주망원경이 촬영한 초성단 ‘웨스터룬드 1’(Westerlund 1)의 모습을 사진으로 공개했다. 지구와 비교적 가까운 1만 2000광년 떨어진 곳에 위치한 웨스터룬드 1은 수많은 별들이 빼곡히 들어찬 그야말로 별들의 고향이다. 이 지역은 우리 태양 질량의 5만배~10만배에 달하는 거대한 별들로 구성되어 있는데 그 종류도 다양하다. 대표선수로 O형 항성으로 태어나 진화 마지막 단계에 있는 울프-레이에 별(Wolf-Rayet stars), 태양보다 100만배는 밝은 황색 극대거성(yellow hypergiants), 태양보다 수백 배는 큰 적색 초거성(Red supergiant), 우리은하에서 가장 밝은 별의 반열에 속하는 ‘밝은 청색변광성’(luminous blue variable) 등등이다. 그러나 이렇게 화려하게 다양한 별들이 모여있지만 그 수명은 비교적 짧다. 전문가들은 웨스터룬드 1 성단의 나이가 약 350~500만 년에 불과하다고 분석하는데 이는 우주적 관점에서 보면 그야말로 핏덩어리다. 다만 전문가들에게 있어서 웨스터룬드 1은 거대한 별이 어떻게 형성되고 진화해 죽어가는지 생생히 볼 수 있는 소중한 자료이기도 하다. 한편 135억년 전 빅뱅 직후 우주의 모습을 보고픈 인류의 꿈이 녹아 든 제임스 웹 망원경은 지난 2021년 12월 25일 프랑스령 기아나에서 아리안 5호 로켓에 실려 발사됐다. 이후 제임스 웹 망원경은 지구-달 거리의 약 4배인 160만㎞를 날아간 끝에 태양과 지구의 중력이 균형을 이루는 L2에 무사히 도착했다. 특히 제임스 웹 망원경은 기존 허블우주망원경과는 전혀 다른 형태를 취한 우주망원경이다. 육각형 거울 18개를 벌집의 형태로 이어붙여 만든 주경은 지름이 6.5m로, 2.4m인 허블보다 2배 이상 크며 집광력은 7배가 넘는다. 18개의 육각 거울은 얇은 금을 코팅한 베릴륨으로 만들었다. 또한 제임스 웹 망원경은 적외선 관측으로 특화된 망원경인데, 긴 파장의 적외선으로 관측할 경우 우주의 먼지 뒤에 숨은 대상까지 뚜렷하게 볼 수 있다. 이런 특징을 종합하면 제임스 웹 우주망원경의 관측 능력은 허블 망원경보다 100배 클 것으로 평가된다.

아마추어 과학자들이 미 항공우주국(NASA) 우주망원경을 사용해 무려 시속 160만㎞로 움직이는 미스터리 천체를 발견했다. 지난 15일(현지시간) NASA는 우리은하를 벗어나 은하간 공간으로 빠르게 이동하는 천체를 분석한 연구결과가 국제학술지 천체물리학 저널 레터(Astrophysical Journal Letters) 최신호에 발표됐다고 밝혔다. ‘CWISE J124909.08+362116.0’(이하 CWISE J1249)로 명명된 이 천체는 놀랍게도 시속 160만㎞라는 어마어마한 속도로 폭주하며 우리은하의 중력에서 벗어나고 있다. 대부분의 별들이 은하 중심을 공전한다는 점을 감안하면 매우 이례적인 모습의 천체인 것. 아직 이 천체의 정확한 정체는 밝혀지지 않았으나 과학자들은 CWISE J1249가 저질량의 별이거나 갈색왜성일 것으로 보고있다. 갈색왜성(Brown dwarf)은 별(항성)이라고 하기에는 작지만, 행성이라고 하기에는 큰 애매한 천체다. 특히 일반적으로 갈색왜성은 태양질량의 8% 미만의 작은 질량 때문에 중심부에서 안정적인 수소 핵융합 반응을 유지하기 어려워 별이 되지 못한 운명을 갖고있다. 별이 되려다 실패한 갈색왜성이 은하계에 희귀한 존재는 아니지만 CWISE J1249는 우리은하를 탈출해 다른 세계로 움직이기 때문에 특이하다. 또한 여기에 하와이에 있는 W.M.켓천문대(W.M.Keck Observatory)가 수집한 데이터에 따르면 CWISE J1249는 별과 갈색왜성에서 일반적으로 발견되는 철과 다른 금속이 훨씬 적어 우리은하에서 태어난 첫번째 세대일 것으로 추정된다. 특히 이번 연구결과는 아마추어 과학자 3명의 도움이 절대적이었다. 이들은 태양계 9번째 행성을 찾는 프로젝트인 ‘백야드 월드: 플래닛 9’(Backyard Worlds: Planet 9)의 민간인 참여자들이다. 자원봉사자이자 아마추어 과학자들은 이들은 NASA의 NEOWISE 관측 데이터를 분석하는 데 힘을 보태왔다. NEOWISE 데이터는 2009년 발사된 NASA의 적외선우주 망원경 WISE(Wide-field Infrared Survey Explorer)가 촬영한 적외선 천체 사진 데이터를 말한다. 이 데이터베이스는 막대한 양의 흑백 사진으로 구성되어 있는데, 아마추어 과학자들이 하는 일은 서로 다른 시점에 찍은 사진을 비교해 배경이 되는 멀리 떨어진 별 사이에서 움직이는 점을 찾아내는 것이다. 전문 지식은 필요없지만, 상당한 시간과 노력이 필요한 작업이라 아마추어 과학자들의 도움은 절대적이다. 이번 논문의 공동저자로 이름을 올린 아마추어 과학자인 독일의 마틴 카바트닉은 “흥분 수준을 말로 표현하지 못할 정도”라면서 “처음에 이 천체가 얼마나 빨리 움직이는지 봤을 때, 이미 학계에 보고됐을 것이라고 생각했다”고 밝혔다. 그렇다면 CWISE J1249는 어떻게 시속 160만㎞라는 빠른 속도로 우리은하를 탈출하고 있는 것일까? 이에대해 전문가들은 CWISE J1249가 원래는 쌍성계의 일부였으나 다른 별이 초신성이 되면서 바깥쪽으로 튕겨나가면서 빠른 속도로 움직일 수 있다고 추정했다.

아마추어 과학자들이 미 항공우주국(NASA) 우주망원경을 사용해 무려 시속 160만㎞로 움직이는 미스터리 천체를 발견했다. 지난 15일(현지시간) NASA는 우리은하를 벗어나 은하간 공간으로 빠르게 이동하는 천체를 분석한 연구결과가 국제학술지 천체물리학 저널 레터(Astrophysical Journal Letters) 최신호에 발표됐다고 밝혔다. ‘CWISE J124909.08+362116.0’(이하 CWISE J1249)로 명명된 이 천체는 놀랍게도 시속 160만㎞라는 어마어마한 속도로 폭주하며 우리은하의 중력에서 벗어나고 있다. 대부분의 별들이 은하 중심을 공전한다는 점을 감안하면 매우 이례적인 모습의 천체인 것. 아직 이 천체의 정확한 정체는 밝혀지지 않았으나 과학자들은 CWISE J1249가 저질량의 별이거나 갈색왜성일 것으로 보고있다. 갈색왜성(Brown dwarf)은 별(항성)이라고 하기에는 작지만, 행성이라고 하기에는 큰 애매한 천체다. 특히 일반적으로 갈색왜성은 태양질량의 8% 미만의 작은 질량 때문에 중심부에서 안정적인 수소 핵융합 반응을 유지하기 어려워 별이 되지 못한 운명을 갖고있다. 별이 되려다 실패한 갈색왜성이 은하계에 희귀한 존재는 아니지만 CWISE J1249는 우리은하를 탈출해 다른 세계로 움직이기 때문에 특이하다. 또한 여기에 하와이에 있는 W.M.켓천문대(W.M.Keck Observatory)가 수집한 데이터에 따르면 CWISE J1249는 별과 갈색왜성에서 일반적으로 발견되는 철과 다른 금속이 훨씬 적어 우리은하에서 태어난 첫번째 세대일 것으로 추정된다. 특히 이번 연구결과는 아마추어 과학자 3명의 도움이 절대적이었다. 이들은 태양계 9번째 행성을 찾는 프로젝트인 ‘백야드 월드: 플래닛 9’(Backyard Worlds: Planet 9)의 민간인 참여자들이다. 자원봉사자이자 아마추어 과학자들은 이들은 NASA의 NEOWISE 관측 데이터를 분석하는 데 힘을 보태왔다. NEOWISE 데이터는 2009년 발사된 NASA의 적외선우주 망원경 WISE(Wide-field Infrared Survey Explorer)가 촬영한 적외선 천체 사진 데이터를 말한다. 이 데이터베이스는 막대한 양의 흑백 사진으로 구성되어 있는데, 아마추어 과학자들이 하는 일은 서로 다른 시점에 찍은 사진을 비교해 배경이 되는 멀리 떨어진 별 사이에서 움직이는 점을 찾아내는 것이다. 전문 지식은 필요없지만, 상당한 시간과 노력이 필요한 작업이라 아마추어 과학자들의 도움은 절대적이다. 이번 논문의 공동저자로 이름을 올린 아마추어 과학자인 독일의 마틴 카바트닉은 “흥분 수준을 말로 표현하지 못할 정도”라면서 “처음에 이 천체가 얼마나 빨리 움직이는지 봤을 때, 이미 학계에 보고됐을 것이라고 생각했다”고 밝혔다. 그렇다면 CWISE J1249는 어떻게 시속 160만㎞라는 빠른 속도로 우리은하를 탈출하고 있는 것일까? 이에대해 전문가들은 CWISE J1249가 원래는 쌍성계의 일부였으나 다른 별이 초신성이 되면서 바깥쪽으로 튕겨나가면서 빠른 속도로 움직일 수 있다고 추정했다.

‘뜨거운’ 아이스 아메리카노(아아)는 고객의 무리한 요청을 상징하는 단어로 서비스업 종사자들의 어려움을 보여주고 있다. 그런데 외계 행성 가운데도 ‘뜨거운 아아’처럼 설명하기 곤란한 존재가 있다. 바로 뜨거운 목성형 외계 행성이다. 목성형 외계 행성은 목성과 비슷한 질량을 지녔거나 심지어 이보다 더 큰 외계행성이 수성보다 더 가까운 궤도를 공전하는 경우를 이야기한다. 그런 만큼 표면 온도는 섭씨 1000도를 넘기는 경우도 흔하다. 하지만 과학자들은 이런 거대 가스 행성이 별에 가까운 위치에서 생성되기는 어렵다고 보고 있다. 별 주변에서는 강력한 항성풍과 뜨거운 열로 인해 가스가 뭉치기 어렵기 때문이다. 차가운 눈은 쉽게 뭉쳐 눈사람을 만들 수 있지만, 뜨거운 증기는 팽창하는 것과 같은 상황이다. 태양계의 행성을 보더라도 이런 거대 가스 행성은 태양에서 멀리 떨어진 위치에 있다. 따라서 이런 위치에 거대 가스 행성이 있다는 것은 ‘뜨거운 아아’같은 모순이다. 과학자들은 이 곤란한 상황을 해결하기 위해 뜨거운 목성이 별에서 먼 차가운 궤도에서 생성된 다음 다른 천체의 중력에 의해 궤도가 변해서 뜨거운 목성이 되었다는 가설을 내놓았다. 처음에는 차가운 아이스 아메리카노였는데, 나중에 뜨겁게 데워서 뜨거운 아이스 아메리카노가 됐다는 설명이다. 하지만 최근까지 이 과정에 있는 외계행성을 포착하지는 못했다. MIT와 펜실베이니아 주립대학 연구팀은 최초로 뜨거운 목성형 행성으로 진화하는 과정에 있는 외계 행성 TIC 241249530 b를 포착했다. TIC 241249530 b는 지구에서 1100광년 떨어진 외계행성으로 나사의 행성 사냥꾼 TESS에 의해 발견됐다. TIC 241249530 b의 궤도와 질량을 상세히 분석한 펜실베이니아 주립대학의 어바인 굽타와 동료들은 이 외계행성이 마치 혜성처럼 매우 긴 타원 궤도를 공전한다는 사실을 발견했다. TIC 241249530 b는 목성처럼 공전 주기가 4000일 정도에 달하지만, 목성과 달리 수성보다 더 가까운 궤도로 모항성 주변을 공전한 후 먼 궤도로 돌아가는 타원형 궤도를 지니고 있다. 연구팀은 모항성의 동반성, 혹은 다른 행성의 중력에 의해 궤도가 변하면서 TIC 241249530 b가 타원형 궤도를 돌뿐 아니라 모항성과 반대로 도는 역행성 궤도를 돌게 되었다고 보고 있다. 현재 궤도를 감안하면 TIC 241249530 b는 10억 년 후에는 뜨거운 목성이 될 것으로 보인다. 만약 우리 태양계에 이렇게 행성의 궤도를 크게 바꿔 놓는 이웃 별이나 행성이 존재한다면 지구의 위치 역시 예측할 수 없을 것이다. 이런 점을 생각하면 지구가 있고 인류가 존재하는 태양계에는 뜨거운 목성형 행성이 없는 이유도 납득할 수 있다. 하지만 그렇기 때문에 뜨거운 목성형 행성이 생성되는 과정은 과학자들에게 큰 수수께끼 중 하나였다. 이번 발견은 이론적으로 예측된 과정을 실제 관측 결과로 확인한 중요한 연구로 저널 네이처 최신호에 실렸다.

블랙홀 형성의 비밀을 풀어줄 희귀한 블랙홀이 지구에서 불과 1만 8000광년 떨어진 곳에서 발견됐다. 최근 독일 하이델베르크 막스 플랑크 천문학 연구소(MPIA) 등 공동연구팀은 우리 태양 질량의 약 8200배에 달하는 블랙홀을 발견했다는 연구결과를 국제 과학저널 네이처(Nature) 최신호에 발표했다. 약 1000만개의 별들이 모여있는 오메가(ω) 켄타우리 성단 중심부에 똬리를 틀고있는 이 블랙홀은 희귀하게도 ‘중간 질량 블랙홀’(intermediate-mass black hole)로 분류된다. 블랙홀은 태양 질량과 비교해 ‘체급’을 나누는데, 태양보다 수십 만 배 이상 큰 ‘초질량 블랙홀’(supermassive black hole)과 태양보다 5배에서 수십 배 큰 ‘항성질량 블랙홀’(stellar-mass black hole)로 구분한다. 그러나 이 둘 사이에 드물게도 ‘미들급’이 존재하는데 바로 중간질량 블랙홀이다. 전문가들은 중간질량 블랙홀을 천체 진화의 미싱링크(missing link·진화계열의 중간에 해당되는 존재)이자 초질량 블랙홀 형성의 비밀을 푸는 열쇠로 보고있다. 다만 지금까지 초질량과 항성질량 블랙홀은 종종 발견된 바 있으나 아직까지 중간질량 블랙홀은 몇몇의 후보만 나왔을 뿐이다.연구팀은 허블우주망원경이 촬영한 20년 간의 데이터를 분석해 ω켄타우리 성단 속 약 140만 개의 별의 속도를 측정했다. 그 중심에 블랙홀이 있으면 주변 별들이 다른 곳의 별들과 다른 움직임을 보이기 때문이다. 그 결과 이중 7개의 별들이 빠르게 움직이는 것이 확인됐으며, 이를 근거로 중심부 블랙홀의 크기가 태양 질량의 약 8200배에 달한다고 계산했다. 논문의 공동저자인 MPIA 막시밀리안 해베를레 연구원은 “수많은 별들 속에서 고속 별을 찾아 그 움직임을 기록하는 것은 건초더비 속의 바늘을 찾는 것과 같다”면서 “결국 건초더미 속에서 7개의 바늘을 찾았는데, 모두 켄타우리 중심부의 작은 지역에서 빠른 속도로 움직였다”고 설명했다. 연구팀은 이 블랙홀을 ‘성장을 멈춘 거인’으로 표현했는데, 이는 ω켄타우리 성단이 오래 전 우리은하에 흡수되는 과정에서 별 대부분을 잃었기 때문으로 풀이했다.한편 SF영화의 소재로도 등장하는 블랙홀은 질량이 매우 큰 별의 진화 마지막 단계에서 만들어지며 강력한 중력으로 모든 것을 빨아들이는 시공간 영역을 말한다. 특히 블랙홀은 빛 조차도 흡수하기 때문에 직접 관측할 수 없다. 다만 전문가들은 블랙홀이 강력한 중력으로 주변에서 많은 물질을 흡수하면서 제트(jet)라는 강력한 물질의 흐름을 방출한다는 사실을 통해 그 존재를 확인한다.

우리은하의 구상성단 중 가장 거대한 오메가 센타우리(ω 센타우리) 성단에서 중간질량 블랙홀의 존재를 찾아냈다. 독일 막스플랑크 천문학연구소, 포츠담 라이프니츠 천체물리학연구소를 중심으로 미국, 이탈리아, 호주, 칠레, 영국, 오스트리아 7개국 연구진으로 구성된 공동 연구팀은 우리은하 내 ω 센타우리 성단에서 빠르게 움직이는 별들을 관측하는 데 성공해 중간질량 블랙홀의 존재에 대한 간접 증거를 발견했다고 밝혔다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 7월 11일자에 발표됐다. 블랙홀은 태양 질량의 5~150배에 불과한 항성질량 블랙홀부터 은하 중심에서 발견되는 태양 질량의 10만 배 이상인 초질량 블랙홀에 이르기까지 다양한 크기로 존재하는 것으로 알려졌다. 그렇지만 태양 질량의 150~10만 배 사이의 중간질량 블랙홀은 거의 발견되지 않았다. ω 센타우리는 핼리 혜성을 발견한 1677년 영국 물리학자 에드먼드 핼리가 훗날 나폴레옹의 유배지로 유명해진 세인트헬레나섬에서 발견한 구상성단이다. 지구에서 약 1만 5800광년 떨어져 있고, 지름만 약 150광년에 달하며 약 1000만개의 별들이 포함돼 있고 총 질량은 태양의 400만 배에 이른다. ω 센타우리는 큰 질량과 복잡한 항성군 등의 특성으로 인해 중간질량 블랙홀이 있을 것으로 추정된 곳이다. 실제로 2008년에 처음으로 ω 센타우리 중심에 중간질량 블랙홀이 존재할 수 있다는 분석 결과가 발표되기도 했다. 연구팀은 허블 우주 망원경의 관측 자료를 바탕으로 ω 센타우리 성단 중심 근처 별의 움직임을 분석했다. 그 결과 ω 센타우리 성단 중심 지역에서 별 7개가 빠르게 움직이는 것이 관찰됐다. 이는 ω 센타우리 중심에 중간질량 블랙홀이 존재한다는 것을 시사한다고 연구팀은 설명했다. 연구팀은 이 블랙홀의 질량이 최소 태양 질량의 8200배일 것으로 추정했다.

다른 별에도 우리 태양처럼 행성들이 있을까? 확실히 있다. 미 항공우주국이 운영하는 ‘오늘의 천체사진(APOD)’ 7월 8일자에 사진이 아닌 이색적인 천체 그림이 올라와 우주 마니아들의 눈길을 모으고 있다. 별 주위 궤도를 도는 외계행성의 중력으로 인해 모항성이 약간씩 흔들리는 것이 그 증거다. 다른 증거도 있다. 궤도를 도는 행성이 모항성 앞쪽으로 이동하면 별의 밝기가 조금 변하는데, 이것은 행성이 모성을 가리므로 발생하는 현상이다. 이처럼 외계행성이 모항성 앞을 지날 때 그 엄폐로 인해 모항성의 밝기가 변하는 것을 포착하는 방법으로 외계행성의 존재를 탐지하는데, 이를 ‘트랜싯 방법’이라 한다. NASA의 케플러 우주망원경 및 TESS 임무를 통해 수천 개, ESO의 지상 기반 HARPS 장비를 통해 100개 이상을 포함하여 현재까지 총 5500개 이상의 외계행성이 발견되었다. 위의 그림에는 이러한 외계행성 중 일부가 어떻게 생겼는지에 대한 예측이 나와 있다. 해왕성형 행성은 중앙을 차지하며, 파란색 산란 대기 메탄이 포함되어 있기 때문에 파란색으로 표시된다. 그림의 양측면에는 소량의 탄소를 포함할 가능성이 있는 대기 가스의 산란으로 인해 황갈색과 빨간색으로 칠해진 목성형 행성이 표시된다. 다양한 색상의 지구형 암석 행성들은 산재해 있다. 더 많은 외계행성이 발견되고 조사됨에 따라 인류는 지구와 유사한 행성이 얼마나 흔한지, 우주에 생명체가 얼마나 흔한지에 대한 이해를 더욱 폭넓게 발전시키고 있는 중이다.

6월 초의 새벽 하늘에는 6개의 행성들이 하늘에 줄지어 떠 있는 희귀한 현상, 곧 행성정렬이 일어난다. 하지만 이들이 과연 맨눈으로 제대로 보일까 하는 점에는 약간의 문제가 있다. 예컨대, 수성과 목성은 하늘에서 태양의 위치에 매우 가깝기 때문에 아침 미명의 하늘빛에 가려질 가능성이 높다. 아마 쌍안경을 사용하면 이 두 행성의 모습을 확인할 수는 있을 것이다. 그러나 새벽 하늘빛을 배경으로 떠 있는 두 행성의 고도는 무척 낮아 북동쪽 지평선 바로 위에 보일 것이다. 둘 다 해 뜨기 약 30분 전에 봐야 한다. 따라서 북동쪽 지평선 방향으로 시야를 가리는 장애물이 없는 한 태양계의 가장 큰 행성인 목성 옆에 가장 작은 행성을 볼 수 있는데, 이는 참으로 인상적인 장면으로 한번 본다면 잊을 수 없는 추억이 될 것이다.다음은 육안으로 볼 수 있지만 매우 어둡고 빛공해가 거의 없는 하늘에서만 볼 수 있는 천왕성이다. 실제로 망원경을 사용하지 않고 대부분의 사람들이 볼 수 있는 가시성의 한계점에 가깝다. 물론 그렇게 희미한 물체를 보려면 그것이 하늘 어디에 있는지 정확한 지점을 알아야 한다. 좋은 별지도가 도움이 될 것이다. 그러나 이 모든 것은 실제로 6월 4일에 한정된 얘기일 뿐이다. 왜냐하면 천왕성은 아침 박명이 훨씬 앞당겨지는 해 뜨기 약 한 시간 전에 떠오를 것이기 때문이다. 따라서 수성과 목성처럼 천왕성을 볼 수는 없다. 6월 4일 화요일 아침, 일찍 일어나는 사람들은 동쪽 하늘에 낮게 떠 있는 월령 27.4의 사랑스러운 초승달을 보게 될 것이다. 그리고 오전 4시 반쯤 오른쪽으로 약 6도 정도에 밝은 주황색 화성이 켜진다. 쌍안경이나 망원경 없이도 뚜렷이 보이는 화성을 보는 것만으로도 일찍 일어난 보람이 있을 것이다. 다음은 태양에서 가장 먼 행성인 해왕성이 온다. 태양으로부터 평균 45억km 떨어진 곳에 있는 해왕성은 육안으로 보기에는 너무 희미하며 천왕성보다 6배 이상 어둡다. 따라서 어두운 하늘, 항성 차트 및 좋은 쌍안경이나 망원경을 이용해야 그 행성을 볼 수 있다. 마지막으로, 오전 2시쯤 동남동에서 떠오르는 토성이 있다. 하지만 토성을 가장 잘 볼 수 있는 때는 동쪽 하늘이 밝아지기 시작할 때, 즉 토성이 남동쪽에서 꽤 높이 떠 있을 때다. 다시 말하지만, 망원경을 사용하지 않는 한 고리는 보이지 않는다. 육안으로 보면 토성은 황백색 색조를 띠며 빛나는 상대적으로 밝은 빛으로 보인다. 따라서 화요일 오전 3시 30분이나 4시쯤 밖으로 나간다면 행성 퍼레이드를 보고 큰 경외감을 느낄 것이라고 기대하지 말기 바란다. 당신이 보게 될 것은 초승달과 그 오른쪽(화성)에 빛나는 밝은 주황색 “별”이며, 더 멀리 오른쪽에는 황백색 색조(토성)로 빛나는 또 다른 상대적으로 밝은 “별”이 있을 것이다. 지구 하늘 소식을 알려주는 ‘행성 정렬’ 비록 6개의 행성들이 우리 시선 앞에서 지구 하늘에 정렬하지만, 그저 지구 하늘의 소식을 듣는 정도로 만족해야 하며, 크게 볼거리가 되지는 않을 것이다. 그 중 4개(수성, 목성, 천왕성, 해왕성)를 맨눈으로 볼 수는 없지만, 모두 여전히 우주공간에 직선으로 나란히 배치되어 있다는 것은 사실이다. 이유는 모든 행성이 거의 동일한 궤도면 위에서 태양을 중심으로 회전하기 때문이다. 지구 행성에서 볼 때 그 궤도면을 황도라고 하며, 모든 행성이 이를 따라 이동하는 것처럼 보인다. 그리고 지구상의 우주적 관점에서 볼 때 황도를 따라 늘어선 여러 행성들을 보는 것은 특별히 드문 일이 아니다. 그리고 눈길을 끄는 실제 행성 라인업(4개의 밝은 행성과 보너스인 사랑스러운 초승달)을 한눈에 보고 싶다면 다음 겨울에는 초저녁 하늘에서 꼭 확인하기 바란다. 2025년 2월 1~2일 오후 7시가 조금 넘은 시간이 될 것이다. 첫날 밤에는 달이 토성의 오른쪽 아래에 있는 것을 볼 수 있고, 다음날 밤에는 달이 눈부신 금성의 왼쪽 아래로 이동하는 것을 볼 수 있다. 한편, 남동쪽 높은 곳에 있는 목성은 히아데스와 플레이아데스의 아름다운 산개성단과 함께 황소자리 별들 사이에서 눈부신 은빛으로 빛날 것이다. 마지막으로, 동쪽 하늘에 솟아올라 밝은 별인 폴룩스와 쌍둥이자리의 카스토르와 함께 눈에 띄는 삼각형을 형성하는 것은 호박색의 화성이 될 것이며, 지금 우리에게 보이는 것보다 6배 이상 더 밝게 보일 것이다. 그 모든 것에 비해 6월 4일에 ‘행성 퍼레이드’는 지구 하늘 소식을 알려주는 ‘희귀하지만 평범한’ 행성 정렬이라 하겠다.

지구보다는 작지만 금성보다는 큰 생명체가 거주가능한 외계행성이 발견됐다. 최근 영국 워릭대학교와 일본 도쿄 우주생물학센터 등 공동연구팀은 이론적으로 생명체가 살 수 있는 외계행성 ‘글리제 12b’(Gliese 12b)를 발견했다는 연구결과를 영국 왕립천문학회 월보(MNRAS)에 발표했다. 우주망원경 TESS의 관측 데이터를 통해 존재가 밝혀진 글리제 12b는 지구에서 약 40광년 떨어진 물고기 자리에 위치해있다. 특히 글리제 12b는 별인 ‘글리제 12’(Gliese 12) 주위를 공전하는데, 12.8일 만에 한바퀴를 돌 정도로 바짝 붙어있는 것이 특징이다. 이처럼 글리제 12b가 별 주위에 바짝 붙어있는 위치임에도 ‘생명체 거주 가능’(habitable zone)한 곳으로 예측되는 이유는 글리제 12가 적색왜성이기 때문이다. 적색왜성은 태양보다 작고 희미한 별인데, 실제 글리제 12의 크기는 우리 태양과 비교하면 27%, 온도는 60% 정도인 것으로 분석됐다.또한 연구팀은 글리제 12b에 대기가 없다는 가정 하에 표면온도를 42℃로 추정해 생명체가 살 수 있는 조건으로 봤으나 이는 말 그대로 이론에 불과하다. 연구에 참여한 라리사 팔레소프 연구원은 “글리제 12b에 실제로 물과 생명체가 있는지 여부는 현재로서는 알 수 없다”면서 “이 행성은 지구와 비슷한 대기가 있을 수 있고, 온실효과로 인해 금성과 같은 상태일 수도 있다”고 짚었다. 이어 “글리제 12b는 지구와 금성이 이렇게 다르게 진화한 이유에 대해 단서를 줄 수 있을 것”이라면서도 “현재 존재하는 가장 빠른 우주선으로 그곳에 도착하려면 22만 5000년이 걸려 누군가 방문할 가능성은 거의 없다”고 덧붙였다. 한편 차세대 ‘행성 사냥꾼’으로 불리는 미 항공우주국(NASA)의 TESS는 지구 고궤도에 올라 13.7일에 한 바퀴 씩 지구를 돌면서 300~500광년 떨어진 별들을 집중 조사 중이다. 특히 TESS에 ‘차세대’라는 명칭이 붙은 이유는 케플러 우주망원경의 후임이기 때문이다. 케플러보다 관측범위가 400배는 더 넓은 TESS는 20만 개의 별이 조사 범위다. TESS는 행성이 별(항성) 앞으로 지날 때 별의 밝기가 약간 감소하는 식현상(transit)을 이용해 행성의 존재 유무를 확인한다. 이후 학자들은 추가 관측을 통해 외계 행성의 존재를 최종 판단해 논문으로 발표된다.