항성은 그 중심핵에서 발생하는 수소 핵융합 반응으로부터 에너지를 공급받으며 빛을 내는 별을 일컫는다. 이 핵융합 반응이 일어나려면 별의 내부 온도가 1천만 도를 넘어야 하는데, 그러기 위해서는 별의 질량이 일정한 수준을 넘어야 한다. 항성이 되기 위한 최소질량은 태양 질량의 8.3% 또는 목성의 87배 정도가 되어야 한다. 그 이하의 질량에서는 내부의 압력이 지속적인 수소 핵융합 반응을 유지하기에는 부족하기 때문에 항성으로서 빛나는 것이 불가능하다. 이처럼 질량부족으로 항성이 못된 천체를 갈색왜성이라 한다. ​ 지금까지 우리은하에서 지름이 측정된 항성들 중에서 가장 작은 항성은 용골자리에 있는 쌍성계인 OGLE-TR-122에서 발견되었다. 이 쌍성계는 태양과 비슷한 주성과, 항성 질량의 하한선 근처에 있는 작은 반성 OGLE-TR-122b로 이루어져 있는데, 이 반성이 지금까지 발견된 항성 중에서 가장 작은 것으로 밝혀졌다. 이 별은 갈색왜성이 되지 않고 항성으로서 빛날 수 있는 최소질량 한계에 가까운 항성이다. 이 항성계는 작은 쪽이 큰 별을 가리는 현상을 통해 발견되었다. 두 구성원의 공전 주기는 7.3일이다. 반성 OGLE-TR-122b의 반지름은 태양의 12%로17만km에 불과하다. 이는 지구의 13배 남짓이고, 목성보다 겨우 20% 정도 더 큰 수치이다. 반성의 질량은 태양의 9%(또는 목성의 약 95배 정도)로, 이 별의 밀도가 태양의 50배에 달하는 것을 알 수 있다. 이 별은 용골자리 방향으로 3200광년 거리에 있다. OGLE-TR-122b에서 OGLE는 Optical Gravitational Lensing Experiment의 약자로, 항성의 광도변화를 측정해서 그 항성 주위를 도는 행성을 발견하고 암흑물질을 관측하는 프로젝트 이름이다. OGLE-TR-122b가 주성 앞을 지나가면서 가리는 현상이 관측되었기 때문에, b는 목성 크기 정도의 별이 실제로 존재함을 입증하는 첫 번째 사례가 되었다. 만약 목성이 지금보다 조금만 더 질량이 컸다면 우리 태양계도 태양이 둘인 세계가 되었을 것이다. OGLE-TR-122b의 모항성 밝기는 태양과 비슷하지만, 두 별이 매우 근접해 있기 때문에 현재 기술로 이 둘을 구분할 수 있는 해상도를 가진 영상을 얻기는 어렵다. ​ 이런 조그만 항성은 표면온도도 낮아서 상당히 어두운데다 맨눈으로 보면 붉은색을 띠기 때문에 적색왜성이라 부른다. 이들은 중력이 약해 연료인 수소를 소모하는 속도가 상당히 느리다. 태양과 같이 질량이 큰 항성들이 중심핵의 연료만을 사용하고 수명을 다하는 것과는 달리 적색왜성은 별 전체의 연료를 사용할수 있기 때문에 그 수명이 상당히 길다. 태양 질량의 10%인 적색왜성의 경우 그 수명이 무려 10조 년이나 된다. 현재 우주의 나이가 138억 년임에 비추어볼 때 거의 '영원'에 가까운 엄청난 수명인 셈이다. 이처럼 적색왜성은 우주에서 '장수의 종결자'이다. 이광식 통신원 joand999@naver.com　

허블 우주망원경이 이달 25번째 생일을 맞이한다. 영국 일간 가디언은 그간 천체물리학 분야에서 혁명을 일으키고 과학자와 대중 모두를 사로잡은 허블 우주망원경이 이달 25주년을 맞이한다고 12일(현지시간) 보도했다. 미국항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)이 주축이 돼 개발한 허블 망원경은 1990년 4월25일(한국 시간) 우주왕복선 디스커버리호에 실려 지구 궤도에 안착했다. 현재 지구 상공 550km쯤에서 지구 공전 속도에 맞춰 시속 2만 8000km 정도로 이동하고 있는 허블 망원경은 지난 25년간 100만건이 넘는 관측 활동을 벌였고, 천문학자들은 이를 통해 1만2000건 이상의 논문을 발표했다. 허블 망원경은 1929년 당시 세계 최대였던 윌슨산 천문대 2.5m 망원경을 이용해 '우주가 팽창하고 있음'을 최초로 발견한 미국의 천문학자 에드윈 허블을 기념하기 위해 그의 이름이 붙여졌다. 허블의 발견은 과학자들에게 우주가 확장하고 있음을 보여줬고 결국 우주 탄생의 계기인 ‘빅뱅’(대폭발) 이론을 이끌어냈다. 허블 망원경은 지구로부터 거리가 134억 광년 거리에 있는 아주 먼 은하까지 관측해낼 만큼 뛰어난 성능을 갖추고 있다. 하지만 허블 망원경이 지구에 보냈던 첫 번째 이미지는 실망스러운 것이었다. 초점이 맞지 않아 뿌옇게 나왔던 것. 천문학자들은 오랜 기간 조사를 통해 허블의 눈이라고 할 수 있는 2.4m짜리 주 거울의 ‘구면 수차’가 허용 범위를 넘었다는 것을 밝혀냈다. 쉽게 말해 중력이 있는 지상에서 조립한 망원경이 중력의 지배에서 벗어난 우주에서 제대로 작동하지 않았다는 것이다. 이 문제를 해결하기 위해 1993년 12월 NASA의 우주 비행사들이 허블 망원경에 추가 보정 광학계인 코스타(COSTAR)를 장착해 비로소 기대했던 수준의 이미지를 받을 수 있었다. 이후 허블 망원경은 발사부터 교체 수리 등의 과정에서 총 100억 달러의 비용이 들어갔지만, 지금까지 기대했던 것보다 훨씬 더 많은 업적을 남겼다. 허블 망원경은 갓 태어난 별이나 죽어가는 별까지 별의 일생에 대해 우리가 더 잘 알 수 있도록 도와줬고 우리 은하와 비슷한 거대 나선 은하나 최근 은하 합병의 결과로 중단된 불규칙 은하를 발견하기도 했다. 지금으로부터 20년 전인 1994년 7월, 허블 망원경은 목성에 슈메이커-레비9 혜성이 충돌하는 역사적인 천문 사건을 관측하기도 했다. 또 허블 망원경은 태양을 공전하는 지구처럼 외계에도 행성이 항성을 공전하는 것을 처음으로 발견했고 이런 외계 행성에도 생명체의 기원이 될 수 있는 물질이 존재하는 것도 밝혀냈다. 아주 멀리 있지만 밝은 빛을 내는 천체인 퀘이사가 실제로 거대질량 블랙홀을 중심에 품고 있는 은하라는 것이나 초신성이 우주학자들의 이론보다 실제로 더 크다는 것도 보여줬다. 1998년에는 반중력 물질인 암흑 에너지 이론이 나오는데도 일조했다. 이 밖에도 허블 망원경은 우주의 나이가 지구의 약 3배인 138억 년임을 밝히는 것도 도왔다. 천문학자들은 1995년 12월 특별한 크리스마스 선물을 받기도 했다. 선물은 바로 허블 딥 필드. 이는 허블 망원경이 딥 필드 기법을 사용해 10일간 중첩 관측으로 3000개에 달하는 원시 은하를 발견해낸 것. 하지만 이런 허블 망원경도 노후화로 인해 후계자에 그 자리를 물려줄 준비를 하고 있다. 그 주인공은 '제임스웹' 우주망원경으로 현재 건조 중이며 오는 2018년에 발사될 예정이다. 이는 앞으로 천문학자들이 두꺼운 먼지 구름 너머 숨겨진 천체들을 살펴볼 수 있도록 도울 것이다. 그때까지 허블은 앞으로 남은 수년간 임무를 수행하며 우리를 즐겁게 할 것이다. 한편 NASA는 허블 망원경 25주년을 맞아 오는 23일부터 다양한 행사를 준비 중이다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

허블 우주망원경이 이달 25번째 생일을 맞이한다. 영국 일간 가디언은 그간 천체물리학 분야에서 혁명을 일으키고 과학자와 대중 모두를 사로잡은 허블 우주망원경이 이달 25주년을 맞이한다고 12일(현지시간) 보도했다. 미국항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)이 주축이 돼 개발한 허블 망원경은 1990년 4월25일(한국 시간) 우주왕복선 디스커버리호에 실려 지구 궤도에 안착했다. 현재 지구 상공 550km쯤에서 지구 공전 속도에 맞춰 시속 2만 8000km 정도로 이동하고 있는 허블 망원경은 지난 25년간 100만건이 넘는 관측 활동을 벌였고, 천문학자들은 이를 통해 1만2000건 이상의 논문을 발표했다. 허블 망원경은 1929년 당시 세계 최대였던 윌슨산 천문대 2.5m 망원경을 이용해 '우주가 팽창하고 있음'을 최초로 발견한 미국의 천문학자 에드윈 허블을 기념하기 위해 그의 이름이 붙여졌다. 허블의 발견은 과학자들에게 우주가 확장하고 있음을 보여줬고 결국 우주 탄생의 계기인 ‘빅뱅’(대폭발) 이론을 이끌어냈다. 허블 망원경은 지구로부터 거리가 134억 광년 거리에 있는 아주 먼 은하까지 관측해낼 만큼 뛰어난 성능을 갖추고 있다. 하지만 허블 망원경이 지구에 보냈던 첫 번째 이미지는 실망스러운 것이었다. 초점이 맞지 않아 뿌옇게 나왔던 것. 천문학자들은 오랜 기간 조사를 통해 허블의 눈이라고 할 수 있는 2.4m짜리 주 거울의 ‘구면 수차’가 허용 범위를 넘었다는 것을 밝혀냈다. 쉽게 말해 중력이 있는 지상에서 조립한 망원경이 중력의 지배에서 벗어난 우주에서 제대로 작동하지 않았다는 것이다. 이 문제를 해결하기 위해 1993년 12월 NASA의 우주 비행사들이 허블 망원경에 추가 보정 광학계인 코스타(COSTAR)를 장착해 비로소 기대했던 수준의 이미지를 받을 수 있었다. 이후 허블 망원경은 발사부터 교체 수리 등의 과정에서 총 100억 달러의 비용이 들어갔지만, 지금까지 기대했던 것보다 훨씬 더 많은 업적을 남겼다. 허블 망원경은 갓 태어난 별이나 죽어가는 별까지 별의 일생에 대해 우리가 더 잘 알 수 있도록 도와줬고 우리 은하와 비슷한 거대 나선 은하나 최근 은하 합병의 결과로 중단된 불규칙 은하를 발견하기도 했다. 지금으로부터 20년 전인 1994년 7월, 허블 망원경은 목성에 슈메이커-레비9 혜성이 충돌하는 역사적인 천문 사건을 관측하기도 했다. 또 허블 망원경은 태양을 공전하는 지구처럼 외계에도 행성이 항성을 공전하는 것을 처음으로 발견했고 이런 외계 행성에도 생명체의 기원이 될 수 있는 물질이 존재하는 것도 밝혀냈다. 아주 멀리 있지만 밝은 빛을 내는 천체인 퀘이사가 실제로 거대질량 블랙홀을 중심에 품고 있는 은하라는 것이나 초신성이 우주학자들의 이론보다 실제로 더 크다는 것도 보여줬다. 1998년에는 반중력 물질인 암흑 에너지 이론이 나오는데도 일조했다. 이 밖에도 허블 망원경은 우주의 나이가 지구의 약 3배인 138억 년임을 밝히는 것도 도왔다. 천문학자들은 1995년 12월 특별한 크리스마스 선물을 받기도 했다. 선물은 바로 허블 딥 필드. 이는 허블 망원경이 딥 필드 기법을 사용해 10일간 중첩 관측으로 3000개에 달하는 원시 은하를 발견해낸 것. 하지만 이런 허블 망원경도 노후화로 인해 후계자에 그 자리를 물려줄 준비를 하고 있다. 그 주인공은 '제임스웹' 우주망원경으로 현재 건조 중이며 오는 2018년에 발사될 예정이다. 이는 앞으로 천문학자들이 두꺼운 먼지 구름 너머 숨겨진 천체들을 살펴볼 수 있도록 도울 것이다. 그때까지 허블은 앞으로 남은 수년간 임무를 수행하며 우리를 즐겁게 할 것이다. 한편 NASA는 허블 망원경 25주년을 맞아 오는 23일부터 다양한 행사를 준비 중이다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

갓 태어난 별 주위에서 생명체의 기본 구조라고 할 수 있는 복잡한 유기분자가 처음으로 발견됐다. 이는 생명 탄생의 열쇠가 되는 물질이 태양계 이외에도 보편적으로 존재하는 것을 나타낸 중요한 성과다. 유럽남방천문대(ESO)는 8일(현지시간) 칠레 알마(ALMA) 전파망원경을 이용해 지구에서 약 455광년 거리에 있는 신생 별 ‘WMC 480’을 둘러싸고 있는 원시행성 원반에서 복잡한 탄소성 분자인 사이안화메틸(CH₃CN) 등이 상당량 포함하고 있는 것을 확인했다고 발표했다. 황소자리 방향 분자운 속에 있는 이 별은 태어난 지 100만 년 정도 된 매우 젊은 별로, 자신의 주위에 행성 형성의 재료가 되는 먼지나 가스가 소용돌이치는 원반 이른바 ‘원시행성 원반’을 두르고 있다. 미국 하버드스미스소니언 천체물리학센터의 카린 외베르그 박사는 알마 망원경으로 전파 관측한 결과, 이 항성에서 약 45억~150억 km 떨어진 원반 바깥에서 지구의 바닷물에 필적하는 양의 시안화 메틸을 검출했다고 밝혔다. 사이안화메틸은 생명의 재료인 아미노산의 중요 부분이다. 원시행성 원반에서 이런 복잡한 유기분자가 발견된 것은 이번이 처음으로, 풍부한 물과 유기분자가 모여 있는 태양계가 드문 존재가 아니라는 새로운 증거가 된다. 또 이번에 발견된 많은 양에서 원반의 유기분자가 매우 빠른 속도로 생성되고 있는 것을 알 수 있었다. 사이안화메틸이 발견된 위치는 태양계로 말하면 해왕성을 넘어선 외부 영역인 ‘카이퍼 벨트’에 해당한다. 카이퍼 벨트는 태양계가 태어났을 무렵의 물질을 가둔 얼음 상태의 작은 천체가 분포하고 있으며 때때로 태양계 안쪽으로 들어오는 혜성으로 모습을 드러낸다. 예전에는 이런 혜성이 지구에 충돌해 물이나 유기물이 전달돼 생명 탄생의 계기가 됐다고도 생각했다. 이번 항성의 원반 속에서 행성이 생겨나고 있는지는 아직 확인되지 않았지만, 태양계의 생명 탄생 시나리오를 실현시킨 소품이 다른 항성계에서도 보편적으로 존재하는 것을 보여준 중요한 성과라고 할 수 있을 것이다. 사진=B. Saxton (NRAO/AUI/NSF) 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

-메두사의 머리에서 빛나는 변광성 '알골' 밤하늘에서 윙크하는 별이 있다. '악마의 별'로 불리는 페르세우스자리의 알골이란 유명한 별이 그 주인공이다. 밤하늘에서 알골의 위치를 알고 있다면 정말로 윙크하는 별을 볼 수가 있다. 그런데 윙크하는 간격이 좀 길다. 사흘에 한 번 꼴로 윙크한다. 두 별이 서로 앞을 가리는 식쌍성으로, 69시간을 주기로 2.2등에서 3.5등까지 변화하는 변광성이기 때문이다. 알골은 실제로 알골 A, B, C 세 개의 별로 이루어진 삼중성으로, 가장 밝은 알골 A를 알골 B가 주기적으로 가린다. 시계처럼 정확히 일어나는 알골의 엄폐 주기는 9시간 49분으로, 잘하면 하룻밤 사이에 긴 윙크를 다 볼 수가 있다. 지구로부터의 거리는 93광년 떨어져 있으나, 730만 년 전에는 지구에서 겨우 9.8광년 거리밖에 떨어져 있지 않았다. 알골 항성계의 총질량은 태양의 5.8배 정도이며, 세 항성의 질량비는 4.5 : 1 : 2이다. -별명과 닮은 별의 내력 알골은 페르세우스자리 베타 별의 이름으로, 아라비아 어로 '악마'를 뜻한다. 페르세우스가 들고 있는 악마 메두사의 머리에서 빛나는 가장 밝은 별이다. 이 별은 일찍부터 알려졌던 변광성의 하나로, 옛날 사람들에게는 항성의 밝기가 자주 변한다는 것은 매우 기묘하게 생각되었기 때문에 이런 이름이 붙여졌다. 그래서인지 서양 점성술에서는 대흉(大凶)을 뜻하는 별이고, 고대 중국에서는 알골이 관측되면 나라에 재난이 다가와 많은 시체가 쌓이게 된다 하여 ‘적시성(積屍星)’이라 불렀다. 2013년 '천체물리학 저널'에 발표된 한 논문에 따르면, 3,200년 전 고대 이집트에서 만들어졌던 길흉 달력에 2.85일의 주기가 뚜렷이 나타나 있는데, 이는 명백히 알골의 변광주기를 뜻하는 것이라고 한다. 보통 때의 알골은 엄폐가 최고조에 달했을 때보다 3.3배 더 밝은 2.1등을 기록한다. 이 광도는 부근에 있는 안드로메다자리의 알마크와 비슷한 밝기다. 그러나 가장 어두울 때는 3.3등으로, 옆에 있는 삼각형자리의 밝은 별들과 비슷하다. 엄폐는 3일을 주기로 거의 10시간에 걸쳐 일어나는데, 메두사가 '윙크'를 하는 것은 3일에 한 번 꼴인 셈이다. -350년 전에 윙크 습관 발견 알골의 윙크 습관을 최초로 발견한 사람은 1667년 이탈리아의 수학자 제미니아노 몬타나리로, 가장 처음 발견된 식쌍성이다. 당시 알려진 다른 변광성은 돌고래자리의 미라뿐이었다. ​10개월을 주기로 하는 고래자리 미라의 변광에 비해 빠른 주기로 변광하는 알골은 천문학자들의 관심을 끌었고, 많은 아마추어 천문가들의 망원경 세례를 받았다. 오늘날에도 알골은 천체관측에서 인기 '품목'의 하나로 꼽힌다. 밤하늘에서 알골을 찾자면, 해진 후 서쪽 하늘을 보면 된다. W자 꼴을 한 카시오페이아 옆에 찌그러진 K자 모양의 별자리가 바로 페르세우스자리다. K자의 아랫 가닥 끝 부근에는 플레이아데스 성단이 자리잡고 있고, 알골은 다른 가닥의 끝 부분에서 반짝인다. 삼중성 알골의 주성인 알골 A는 태양 질량의 3.6배로, 밝기는 태양의 90배에 이르는 푸른 별이다. 알골 A를 주기적으로 가리는 알골 B는 노란색 별로, 태양보다 3배 밝다. 알골 C는 흰색 별로, 1.9년을 주기로 두 별의 주위를 공전하고 있다. 알골의 윙크를 직접 보고 싶다면 30분 간격으로 별을 관측하면 된다. 최저 광도의 유지 시간은 20분이므로, 그 부근에서는 10분 단위로 확인하기 바란다. 우주를 배경으로 펼쳐지는 푸른 별과 노란 별의 아름다운 윤무를 즐길 수 있을 것이다. ​동영상 보기 https://www.youtube.com/embed/hJ9zpvm7slo 이광식 통신원 joand999@naver.com　

영화 ‘스타워즈’를 보면 주인공 루크 스카이워커가 살던 외계 행성이 있다. 바로 태양이 두개 뜨는 행성 ‘타투인’이다. 최근 미 항공우주국(NASA)의 제트추진연구소 측이 태양이 무려 4개나 있는 사성계 '30 Ari'를 발견했다는 연구결과를 공개해 관심을 끌고있다. 우리 태양에서 136광년 떨어진 양자리에 위치한 이 행성계는 놀랍게도 주위에 쌍성이 있다. 더욱 놀라운 점은 무려 1670AU(1AU는 태양-지구 간 거리) 떨어진 곳에 쌍성이 또 있다는 사실. 태양계의 '큰형님' 목성의 10배가 넘는 질량을 가진 이 쌍성계 속 행성은 가장 가까운 항성 주위를 335일 만에 돈다. 연구를 이끈 루이스 로버츠 박사는 "4개의 태양을 가진 사성계가 발견된 것은 이번이 두번째" 라면서 "우주에는 태양이 2개 이상인 곳이 생각보다 많다"고 설명했다. 특히 연구팀은 이곳 행성에서 하늘을 봤을 때를 가정한 재미있는 가설도 내놨다. 로버츠 박사는 "이 거대 행성에서 하늘을 보면 아마도 낮에는 하나의 작은 태양과 2개의 밝은 별만 보일 것" 이라면서 "밝은 별 중 하나가 쌍성으로 차츰 변해 보일 수도 있다"고 예상했다. 이어 "우주에는 우리처럼 태양이 하나인 행성계 뿐만 아니라 쌍성계, 삼성계, 심지어 사성계인 곳도 많다"고 덧붙였다.　 　 　 한편 지난해 미국 서던 코네티컷 주립 대학교 연구팀은 기묘한 모습의 타투인 행성이 전체 외계행성의 50%에 달할만큼 우주에 흔하디 흔하다는 연구결과를 발표한 바 있다. 이 연구를 이끈 엘리어트 호르히 박사는 “일반적인 예상보다 쌍성계 행성이 훨씬 많다는 것은 매우 흥미로운 일”이라면서 “아마 하나의 태양이 지면 다른 태양이 떠오르는 현상이 발생할 것으로 보이며 두개의 태양이 그 행성에 어떤 영향을 미칠지는 아직 알 수 없다”고 밝혔다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

우리 은하에는 ‘생명체가 살 수 있는 영역’을 공전하고 있는 행성이 수십억 개가 존재하고 있음을 시사하는 연구결과가 나왔다. ‘외계행성’ 탐사를 목적으로 2009년 발사된 미국항공우주국(NASA)의 케플러 우주망원경은 지금까지 수천 개의 행성을 발견하고 있다. 그 대부분은 하나의 항성 주위를 여러 행성이 공전하는 태양계와 비슷한 항성계에 존재하고 있다고 한다. 호주국립대(ANU)와 덴마크 닐스보어연구소(NBI) 공동 연구팀이 케플러 관측 데이터를 이용해 생명체 거주가능 영역 내에 행성이 존재할 수 있는 별이 은하수 내에 얼마나 존재하는지를 계산했다. 흔히 ‘골디락스 지대’라고도 불리는 생명체 거주가능 영역은 원시적이든 우리 인간처럼 복잡하든 생명체를 이루는 데 필요 조건인 물이 액체 상태로 존재할 수 있는 환경을 말한다. 이번 조사에서 연구팀은 250년 전 발견된 ‘티티우스-보데 법칙’을 일반화한 최신 버전을 사용했다. 이 법칙으로 한 행성의 항성 공전 주기를 알면 그 비율에 따라 다른 행성의 공전 주기까지 계산할 수 있다. 따라서 행성 위치를​​ 밝히는 등 ‘부족한’ 행성을 발견할 수 있다는 것이다. 기존의 티티우스-보데 법칙은 천왕성을 발견하기도 전에 그 위치를 정확하게 예측하고 있었다고 한다. 닐스보어연구소의 슈테펜 야콥센 연구원은 “우리는 이 기술을 이용해 케플러 망원경의 관측에 따라 3~6 개의 행성이 발견된 151 행성계에서 존재할 가능성이 있는 행성의 위치를 계산했다”고 말했다. 연구팀은 151 행성계의 생명체 거주가능 영역에 각각 1~3개씩, 총 228개의 행성이 존재한다는 추정치를 얻었다. 야콥센 연구원은 “현재 얻을 수 있는 통계 데이터 예측 자료에 따르면, 생명체 거주가능 영역 내에 있는 행성 대부분은 고체인 것으로 보이며, 액체 상태의 물과 생명이 존재하고 있을 가능성이 있는 장소”라고 말했다. 연구팀은 “이번 계산 결과를 바탕으로 더욱 다양한 추정을 하면 생명 거주가능 영역 내에 여러 행성을 가진 항성이 우리 은하계 만해도 수십억 개 존재할 가능성이 있음을 이 결과는 의미한다”고 밝혔다. 한편 이번 연구결과는 ‘영국왕립천문학회월간보고’(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) 18일 자에 게재됐다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

"도대체 있는거야? 없는거야?" 그간 천문학자들 사이의 주요 연구대상이 된 '글리제 581'(Gliese 581) 항성계의 행성들을 놓고 학자들 간의 주장이 또 엇갈리고 있다. 최근 영국 런던대학교 퀸메리 캠퍼스등 공동 연구팀은 "행성 ‘글리제 581d’는 지난해 미 대학 논문과는 달리 실제 존재하며 생명체가 있을 확률도 높다"는 연구결과를 내놨다. 그간 '있다 없다' 말도 많았던 논란의 행성은 지구로부터 약 20광년 떨어진 거리인 천칭자리에 위치한 글리제 581(Gliese 581) 항성계의 ‘글리제 581d’ 와 ‘글리제 581g’다. 이 행성에 유독 학자들의 관심이 쏠리는 이유는 중심별에 너무 멀지도 가깝지도 않은 소위 ‘골디락스(Goldilocks) 영역’에 속해 생명체가 살기에 가장 좋은 환경을 가지고 있기 때문이다. 지난 2009년 처음 발견된 글리제 581d는 그러나 지난해 펜실베이니아 대학의 연구로 그 존재에 의문이 제기됐다. 펜실베이니아 대학 폴 로버트슨 박사는 "‘슈퍼지구’로 알려진 ‘글리제 581d’ 와 ‘글리제 581g’는 존재하지 않는 행성" 이라면서 "만약 두 행성이 존재한다면 매우 적은 질량을 가지고 있을 것이지만 어떤 증거도 찾을 수 없었다"고 밝혔다.　 　　 그러나 이번에 발표된 런던대 등의 연구는 또 다르다. 논문의 선임저자 길렘 앙글라다-에스쿠데 박사는 "펜실베이니아 대학 논문을 검토한 결과 데이터가 잘못 적용됐다" 면서 "커다란 행성을 발견하는데 적절한 방법이 사용돼 '글리제 581d' 처럼 작은 크기의 행성을 놓친 것" 이라고 주장했다. 이어 "생명체가 존재할 확률이 있는 '글리제 581d'는 분명 골디락스 영역에서 '글리제 581' 항성계를 돌고있다" 고 덧붙였다. 이처럼 다른 논쟁도 아닌 가장 근본적인 행성의 존재 유무에 논란이 불붙는 것은 발견이 무척 까다롭기 때문이다. 일반적으로 행성은 스스로 빛을 내지 못하기 때문에 별 빛을 통해 이를 파악한다. 행성 중력의 영향으로 야기된 빛의 미세한 색깔 변화를 분광기로 감지해 행성의 존재를 확인하는데 이 결과를 놓고 서로 다른 의견을 내놓는 것. 천문학자들이 지구와 닮은 행성을 찾는 이유는 간단하다. 지구와 비슷한 환경의 행성이라면 생명체가 존재할 확률도 높아서다. '글리제 581'이 많은 천문학자들의 관측 대상인 이유도 지구형 행성을 가장 많이 거느린 별로 특히 지구에서 약 20광년 떨어져 상대적으로 가깝기 때문이다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

우주 퀘이사 중심에서 거대한 규모의 블랙홀이 발견됐다. 퀘이사는 지구에서 관측할 수 있는 가장 먼거리에 있는 천체로, 수많은 별들로 이뤄진 은하다. ‘SDSS J0100+2902’ 라고 명명된 이 블랙홀은 지구에서 128억 광년 떨어진 곳에 위치하고 있으며, 그 질량이 태양의 120억배에 달하는 것으로 알려졌다. 이를 처음 발견한 오스트레일리아국립대학의 푸얀 비엔 박사 연구진은 이 블랙홀이 먼 우주에서 가장 밝은 광원체로서 ‘등대’와 같은 역할을 한다고 설명했다. 연구진에 따르면 퀘이사 중심에 있는 이 블랙홀은 엄청난 중력을 자랑하며, 태양보다 질량이 훨씬 큰 만큼 태양이 발산하는 에너지와 비교하기 어려울 정도의 강한 에너지를 뿜어내는 것으로 알려졌다. 이 블랙홀은 매우 짧은 시간 동안 거대한 질량의 초대형 블랙홀로 성장한 것으로 추측된다. 이러한 블랙홀이 탄생한 시기는 ‘재이온화 시기’(epoch of reionisation)로 추정된다. 초기의 원시우주에서 별이 탄생하고, 이 최초의 별(항성)과 은하가 우주 공간에 강력한 자외선을 방출하면서 우주 온도가 높아졌다. 이후 우주는 다시 이온화의 과정을 겪는데 이를 ‘재이온화’라고 부른다. 재이온화 시기는 빅뱅 이후 2억~10억년 사이로 추정한다. 비엔 박사 연구진은 이 거대한 블랙홀이 이 시기에 해당하는 약 9억 년 전 만들어진 것으로 보고 있다. 연구진은 엄청난 질량의 블랙홀뿐만 아니라 이 대형 블랙홀을 품고 있는 퀘이사에도 큰 관심을 보이고 있다. 함께 연구를 진행한 중국 베이징대학교의 우쉐빙 교수는 “이 퀘이사는 매우 독특한 형태라고 볼 수 있다. 빅뱅 이후 불과 9억년 만에 이러한 형태의 퀘이사 및 블랙홀이 형성된 이유를 밝힌다면 초기 우주의 기원을 연구하는데 큰 도움이 될 것”이라고 설명했다. 한편 이번 연구결과는 세계적인 과학저널 ‘네이처’에 실렸다. 　 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

가장 오래된 은하 중 하나에서 우주 먼지가 처음으로 발견됐다. 이 먼지는 초기 우주 형성에 관한 비밀을 풀 결정적 단서가 될 것이라고 천문학자들은 말한다. 덴마크 코펜하겐대 다라흐 왓슨 박사가 이끄는 천문학 연구팀이 유럽남방천문대(ESO)의 초대형망원경(VLT)에 설치된 관측 장비 ‘X-슈터’와 칠레 아타카마 사막에 있는 알마(ALMA) 망원경의 데이터를 사용해 관측 사상 가장 먼 은하 중 하나인 ‘A1689-zD1’을 분석했다. 그 결과, 이 은하는 예상보다 훨씬 빨리 진화한 것으로 나타났다. 특히 이 은하는 우리 은하와 같은 매우 성숙한 은하와 비슷할 정도의 먼지를 포함하고 있었다. 이런 먼지는 별과 행성을 이루는 복잡한 분자의 형성에 도움이 되므로 생명 존재의 기초가 되기도 한다. 천문학자들이 가장 먼 은하 중 이 은하를 조사 대상으로 선택한 이유는 중력 렌즈 효과 때문. 이 은하와 지구 사이에는 거대 은하단 ‘아벨 1689’가 있어 이 은하의 밝기는 9배까지 증폭된다. 만일 중력 렌즈 효과를 이용할 수 없었다면 너무 멀리 있어 희미한 이 은하에서 빛을 감지할 수 없었을 것이다. 우리가 지금 보고 있는 이 은하의 모습은 약 131억년 전으로 우주의 나이가 아직 약 7억 살(현재 5%)밖에 되지 않았을 때의 것이다. 이 은하는 비슷한 시기 다른 은하와 비교하면 질량은 물론 밝기도 작다. 그러므로 이 시대의 평범한 은하를 보고 있는 것으로 간주한다.　이 은하는 ‘우주의 재이온화’ 중에 있는 은하로 여겨진다. 우주의 재이온화는 중성이었던 우주가 초기 별들의 빛에 의해 이온화돼 우주의 암흑시대가 끝났음을 알리는 현상이다. 이 시기의 은하를 관측하므로 연구팀은 신생아 같은 은하의 모습이 보일 것으로 예상했으나 뜻밖에 화학적으로 복잡하고 다량의 먼지를 포함하고 있는 것이 포착된 것이다. 왓슨 박사는 “초대형망원경(VLT)을 사용해 이 은하까지의 거리를 측정한 뒤 똑같은 천체가 알마 망원경으로 관측되고 있었다는 것을 깨달았다. 많은 기대를 하지 않았지만 우리는 알마 망원경이 그 은하를 관찰하고 있었을 뿐 아니라 제대로 전파를 감지하고 있었다는 것을 알고 매우 흥분했다”며 “알마 망원경의 주요 목표 중 하나는 초기 우주의 차가운 가스와 먼지의 방출 중에서 은하를 찾는 것으로, 우리는 바로 그것을 발견하게 된 것”이라고 말했다. 알마 망원경의 관측으로 우주의 '아기'라고도 말할 수 있는 이 은하는 의외로 조숙하다는 것을 알게 됐다. 이 나이의 은하는 일반적으로 수소와 헬륨보다 무거운 원소(금속)가 적은 것으로 예상됐다. 무거운 원소는 별의 내부에서 생산돼 별이 폭발하거나 다른 형태로 죽음을 맞이할 때 광범위하게 흩뿌려진다. 탄소, 산소나 질소와 같은 무거운 원소가 충분한 만들어지려면 별이 몇 세대에 걸쳐 이 과정을 반복해야 한다. 놀랍게도 A1689-zD1은 원적외선으로 매우 밝고 이 은하에서 이미 많은 별이 태어나 이에 따라 상당한 양의 금속을 생성한 것을 보여줬다. 또 먼지가 검출됐을뿐 아니라 가스와 먼지의 비율이 더 성숙한 은하와 비슷한 수치를 나타내고 있는 것도 알게 됐다. 왓슨 박사는 “이 은하 먼지의 정확한 기원은 명확하지 않지만, 우리의 발견은 우주에서 별의 형성이 시작된 뒤 불과 5억 년 이내에 먼지 형성이 매우 빠르게 일어나는 것을 보여준다”며 “대부분 별의 수명이 수십억 년임을 생각하면, 이는 매우 짧은 시간 동안 생긴 일이라고 말할 수 있다”고 말했다. 이 발견은 A1689-zD1가 빅뱅 뒤 5.6억 년이 경과 한 이후 지속적으로 일정한 비율로 별을 형성해왔거나 아주 짧은 사이에 극단적인 스타 버스트(폭발적 항성) 시기를 맞이한 뒤 별 형성 활동이 약해진 것일 수 있다. 이 관측 결과가 나올 때까지 천문학자들은 이런 방법으로 매우 먼 은하를 발견하는 것은 불가능한 것이라고 우려하고 있었지만, A1689-zD1는 알마 망원경에 의한 단시간 관측에서 검출된 것이다. 이번 연구에 참여한 스웨덴 찰머스공과대의 키르스텐 크누센 부교수는 “이 놀라운 먼지가 많은 은하는 너무 서둘러 첫 번째 세대의 별을 만든 것 같다. 앞으로 알마 망원경에 의해 이런 은하를 더 많이 발견할 수 있고 그들이 왜 그렇게 서두르며 살고 있는지 이해할 수 있게 될 것”이라고 설명했다. 한편 이번 연구성과는 세계적인 학술지 네이처(Nature) 2일 자에 실렸다. 사진=NASA/ESA/L. Bradley(Johns Hopkins University)/R. Bouwens(University of California, Santa Cruz)/H. Ford(Johns Hopkins University)/G. Illingworth (University of California, Santa Cruz) 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

“인간은 별의 자녀들이다” 인류가 처음 지구 상에 출현하여 밤하늘에서 가장 먼저 본 것은 별이었을 것이다. 때로는 달도 같이 떠 있었겠지만, 달이 없는 밤도 많으니까 주로 별과 함께 상상의 나래를 펼쳐갔을 것이다. 이처럼 인류가 지구 상에 나타난 이래 밤하늘에서 반짝이는 별들을 수십만 년 보아왔지만, 그 별이 반짝이는 이유를 알아낸 것은 아직 한 세기도 채 안된다. 별이 빛나는 이유를 처음으로 알아낸 사람은 독일 출신의 미국 물리학자 한스 베테였다. 2차대전 발발 직전인 1938년, 베테는 과학계가 풀지 못한 대표적 숙제였던 항성의 에너지 방출 메커니즘을 규명해 천체물리학의 토대를 놓았다. 여기에는 재미있는 일화가 있다. 젊은 베테가 이 사실을 논문으로 발표하기 전, 애인과 바닷가에서 데이트했는데, 그녀가 서녘 하늘을 가리키며 말했다. “어머, 저 별 좀 봐. 정말 예쁘지?” 그러자 베테는 으스대면서 이렇게 말했다. “흠, 그런데 저 별이 왜 빛나는지 아는 사람은 이 세상에서 나뿐이지.” 베테가 32살 때 일이다. 물론 나중에 이걸로 논문을 써서 노벨 물리학상을 받았다. 20세기 물리학계에서 '최후의 거인'으로 불리던 베테는 몇 년 전 향년 99세로 타계했다. 만년의 그는 성자(세인트)의 풍모를 보였다고 전한다. 별들의 생로병사 새로 태어난 별들은 크기와 색이 제각각이다. 고온의 푸른색에서부터 저온의 붉은색까지 걸쳐 있다. 항성의 밝기와 색은 표면 온도에 달려 있으며, 근본적인 요인은 질량이다. 질량은 보통 최소 태양의 0.085배에서 최대 20배 이상까지 다양하다. 큰 것은 태양의 수백 배에 이르는 초거성도 있다. 지름 수백만 광년에 이르는 수소 구름이 곳곳에서 이런 별들을 만들고 하나의 중력권 내에 묶어둔 것이 바로 은하이다. 지금도 우리 은하의 나선팔을 이루고 있는 수소 구름 속에서는 아기 별들이 태어나고 있다. 말하자면 수소 구름은 별들의 자궁인 셈이다. 이렇게 태어난 별들은 맨 처음 수소를, 그다음으로는 헬륨, 네온, 마그네슘 등등, 원소번호 순서대로 원소들을 태우는 핵융합으로 에너지를 만들면서 짧게는 몇백만 년에서, 길게는 몇백억 년까지 산다. 그리고 별의 내부에는 무거운 원소 층들이 양파껍질처럼 켜켜이 쌓인다. 핵융합 반응은 마지막으로 별의 중심에 철을 남기고 끝난다. 철보다 더 무거운 원소를 만들어낼 수는 없기 때문이다. 별의 종말을 결정하는 것은 단 하나인데, 바로 그 별의 질량이다. 작은 별들은 조용한 임종을 맞지만, 태양보다 2,3배 이상 무거운 별들에게는 매우 다른 운명이 기다리고 있다. 이러한 별들은 속에서 핵 융합이 단계별로 진행되다가 이윽고 규소가 연소해서 철이 될 때 중력붕괴가 일어난다. 이 최후의 붕괴는 참상을 빚어낸다. 초고밀도의 핵이 중력붕괴로 급격히 수축했다가 다시 강력히 반발하면서 장렬한 폭발로 그 일생을 마감하는 것이다. 이것이 이른바 바로 수퍼노바(Supernova), 곧 초신성 폭발이다. 거대한 별이 한순간에 폭발로 자신을 이루고 있던 온 물질을 우주공간으로 폭풍처럼 내뿜어버린다. 수축의 시작에서 대폭발까지의 시간은 겨우 몇 분에 지나지 않는다. 수천만 년 동안 빛나던 대천체의 임종으로서는 지극히 짧은 셈이다. 이때 태양 밝기의 수십억 배나 되는 광휘로 우주공간을 밝힌다. 빛의 강도는 수천억 개의 별을 가진 온 은하가 내놓는 빛보다 더 밝다. 우리은하 부근이라면 대낮에도 맨눈으로 볼 수 있을 정도로, 초신성 폭발은 우주의 최대 드라마다. 그러나 사실은 신성이 아니라 늙은 별의 임종인 셈이다. 어쨌든 장대하고 찬란한 별의 여정은 대개 이쯤에서 끝나지만, 그 뒷담화가 어쩌면 우리에게 더욱 중요할지도 모른다. 삼라만상을 이루고 있는 92개의 자연 원소 중 수소와 헬륨 외에는 모두 별 속에서 만들어진 것이다. 이처럼 별은 우주의 주방이라 할 수 있다. 금이 철보다 비싼 이유 그럼 철 이외의 중원소들은 어떻게 만들어졌나? 바로 초신성 폭발 때 엄청난 고온과 고압으로 순식간에 만들어진 것이다. 이것이 바로 초신성의 연금술이다. 연금술사들이 그토록 염원하던 연금술은 초신성 같은 대폭발이 없이는 불가능한 것이다. 지구상에서는 이루어질 수 없는 일을 가지고 그들은 숱한 고생을 한 셈이다. 그중에는 인류 최고의 천재 뉴턴도 끼어 있다. 사실 뉴턴은 수학이나 물리보다 연금술에 더 많은 시간과 정력을 쏟아부었다고 한다. 초신성 폭발 때 순간적으로 만들어지는 만큼 중원소들은 많이 만들어지지는 않는다. 바로 이것이 금이 철보다 비싼 이유다. 당신의 손가락에 끼어져 있는 금은 두말할 것도 없이 초신성 폭발에서 나온 것으로, 지구가 만들어질 때 섞여들어 금맥을 이루고, 그것을 광부가 캐어내 가공된 후 금은방을 거쳐 당신 손가락에 끼어진 것이다. 이처럼 적색거성이나 초신성이 최후를 장식하면서 우주공간으로 뿜어낸 별의 잔해들은 성간물질이 되어 떠돌다가 다시 같은 경로를 밟아 별로 환생하기를 거듭한다. 말하자면 별의 윤회다. 별과 당신의 관계 그런데 이보다 더 중요한 것은, 인간의 몸을 구성하는 모든 원소들, 곧 피 속의 철, 이빨 속의 칼슘, DNA의 질소, 갑상선의 요드 등 원자 알갱이 하나하나는 모두 별 속에서 만들어졌다는 사실이다. 수십억 년 전 초신성 폭발로 우주를 떠돌던 별의 물질들이 뭉쳐져 지구를 만들고, 이것을 재료삼아 모든 생명체들과 인간을 만든 것이다. 우리 몸의 피 속에 있는 요드, 철, 칼슘 등은 모두 별에서 온 것들이다. 이건 무슨 비유가 아니라, 과학이고 사실 그 자체다. 그러므로 우리는 알고 보면 어버이 별에게서 몸을 받아 태어난 별의 자녀들인 것이다. 말하자면 우리는 별먼지로 만들어진 ‘메이드 인 스타(made in stars)'인 셈이다. 이게 바로 별과 인간의 관계, 우주와 나의 관계인 것이다. 이처럼 우리는 우주의 일부분이다. 그래서 우리은하의 크기를 최초로 잰 미국의 천문학자 할로 섀플리(1885~1972)는 이렇게 말했다. ‘우리는 뒹구는 돌들의 형제요 떠도는 구름의 사촌이다’. 우리 선조들이 말한 물아일체(物我一體)이다. 인간의 몸을 구성하는 원자의 2/3가 수소이며, 나머지는 별 속에서 만들어져 초신성이 폭발하면서 우주에 뿌려진 것이다. 이것이 수십억 년 우주를 떠돌다 지구에 흘러들었고, 마침내 나와 새의 몸속으로 흡수되었다. 그리고 그 새의 지저귀는 소리를 별이 빛나는 밤하늘 아래서 내가 듣는 것이다. 별의 죽음이 없었다면 당신과 나 그리고 새는 존재하지 못했을 것이다. ​우주공간을 떠도는 수소 원자 하나, 우리 몸속의 산소 원자 하나에도 백억 년 우주의 역사가 숨 쉬고 있는 것이다. 따지고 보면, 우리 인간은 138억 년에 이르는 우주적 경로를 거쳐 지금 이 자리에 존재하게 된 셈이다. 이처럼 우주가 태어난 이래 오랜 여정을 거쳐 당신과 우리 인류는 지금 여기 서 있는 것이다. 생각해보면, 우주의 오랜 시간과 사랑이 우리를 키워온 것이라 할 수 있다. 이런 마음으로 오늘 밤 바깥에 나가 하늘의 별을 보라. 저 아득한 높이에서 반짝이는 별들에 그리움과 사랑스러움을 느낄 수 있다면, 당신은 진정 우주적인 사랑을 가슴에 품은 사람이라 할 수 있다. 평생 같이 별을 관측하다가 나란히 묻힌 어느 두 아마추어 천문가의 묘비에 이런 글이 적혀 있다 한다. “우리는 별들을 무척이나 사랑한 나머지 이제는 밤을 두려워하지 않게 되었다” 이광식 통신원 joand999@naver.com

우주 퀘이사 중심에서 거대한 규모의 블랙홀이 발견됐다. 퀘이사는 지구에서 관측할 수 있는 가장 먼거리에 있는 천체로, 수많은 별들로 이뤄진 은하다. ‘SDSS J0100+2902’ 라고 명명된 이 블랙홀은 지구에서 128억 광년 떨어진 곳에 위치하고 있으며, 그 질량이 태양의 120억배에 달하는 것으로 알려졌다. 이를 처음 발견한 오스트레일리아국립대학의 푸얀 비엔 박사 연구진은 이 블랙홀이 먼 우주에서 가장 밝은 광원체로서 ‘등대’와 같은 역할을 한다고 설명했다. 연구진에 따르면 퀘이사 중심에 있는 이 블랙홀은 엄청난 중력을 자랑하며, 태양보다 질량이 훨씬 큰 만큼 태양이 발산하는 에너지와 비교하기 어려울 정도의 강한 에너지를 뿜어내는 것으로 알려졌다. 이 블랙홀은 매우 짧은 시간 동안 거대한 질량의 초대형 블랙홀로 성장한 것으로 추측된다. 이러한 블랙홀이 탄생한 시기는 ‘재이온화 시기’(epoch of reionisation)로 추정된다. 초기의 원시우주에서 별이 탄생하고, 이 최초의 별(항성)과 은하가 우주 공간에 강력한 자외선을 방출하면서 우주 온도가 높아졌다. 이후 우주는 다시 이온화의 과정을 겪는데 이를 ‘재이온화’라고 부른다. 재이온화 시기는 빅뱅 이후 2억~10억년 사이로 추정한다. 비엔 박사 연구진은 이 거대한 블랙홀이 이 시기에 해당하는 약 9억 년 전 만들어진 것으로 보고 있다. 연구진은 엄청난 질량의 블랙홀뿐만 아니라 이 대형 블랙홀을 품고 있는 퀘이사에도 큰 관심을 보이고 있다. 함께 연구를 진행한 중국 베이징대학교의 우쉐빙 교수는 “이 퀘이사는 매우 독특한 형태라고 볼 수 있다. 빅뱅 이후 불과 9억년 만에 이러한 형태의 퀘이사 및 블랙홀이 형성된 이유를 밝힌다면 초기 우주의 기원을 연구하는데 큰 도움이 될 것”이라고 설명했다. 한편 이번 연구결과는 세계적인 과학저널 ‘네이처’에 실렸다. 　 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

수천 년 전 고대인들은 밤하늘에서 반짝이는 별들을 지켜보며, 이들 천체 중 밝은 다섯 개의 별들(수성, 금성, 화성, 목성, 토성)이 매일 위치를 바꾸며 움직이고 있음을 알아냈다. 그래서 이들을 떠돌이별, 즉 행성이라 불렀다. 고대인들이 이처럼 밤하늘을 보며 별자리를 만들고, 1년의 길이를 재며 천문학의 여명기를 열었다. 천문학은 이렇게 ‘인류가 이 우주 속에서 어디에 살고 있는가’를 알고자 하는 오랜 욕구에서 출발했다. 따라서 우주 속에서 인류가 있는 위치를 알아내는 것이 천문학의 소명이라고 할 수 있다. 태양계는 우주 속의 거품 하나 오늘날 우리는 지구가 태양계에 속해 있으며, 이 태양계는 또 미리내 은하라 불리는 우리은하의 작은 한 부분이라는 사실을 알고 있다. 그리고 이런 은하가 수천억 개 모여 이 광대한 우주를 만들고 있다. 우주 속에서 태양계가 차지하는 부분은 그야말로 망망대해 속의 거품 하나에 지나지 않지만, 그럼에도 인간의 척도로 볼 때 태양계는 우리가 생각하는 것보다 훨씬 광대하다. 1977년 발사된 보이저 1호가 초당 17km의 속도로 40년 가까이 날아간 끝에 겨우 태양계를 빠져나가 성간 공간에 진입했다. 이 거리는 태양-지구 거리의 130배인 190억km로, 초속 30만km의 빛이 20시간은 달려야 하는 먼 거리다. 보이저 1호는 인간이 만든 물건으로는 가장 우주 멀리 날아간 셈이다. 앞으로 보이저 1호가 태양계 외곽을 감싸고 있는 오르트 구름(Oort cloud)를 벗어나는 데는 상당한 세월이 걸릴 것으로 보이는데, 이 우주 암석 구역을 벗어나는데 만도 1만 4000 년에서 2만 8000년이 걸릴 것으로 추산되고 있다. 지구는 태양계의 곰보방 부스러기 태양계를 일별해보면, 먼저 태양계의 가족은 어머니 태양과 그 중력장 안에 있는 모든 천체, 성간물질 등이 그 구성원들이다. 태양 이외의 천체는 크게 두 가지로 분류되는데, 8개의 행성이 큰 줄거리로 본책이라 한다면, 나머지 곧, 약 160개의 위성, 수천억 개의 소행성, 혜성, 유성과 운석, 그리고 행성간 물질 등은 부록이라 할 수 있다. 이 태양계라는 동네에서 가장 중요한 존재는 지구도 아니고 인간도 아니다. 그것은 오늘도 하늘에서 빛나는 저 태양이다. 그런데 태양은 별나도 보통 별난 게 아니다. 무엇보다 태양계 모든 천체들이 가진 전체 질량 중에서 태양이 차지하는 비율이 무려 99.86%나 된다는 사실이다. 나머지는 빼보면 바로 나온다. 0.14%. 8개 행성과 수많은 위성 및 수천억 개에 이르는 소행성, 성간물질 등, 태양 외 천체의 모든 질량을 합해봤자 0.14%에 지나지 않는다니, 이건 거의 큰 곰보빵에 붙어 있는 부스러기 수준이다. 더욱이 그 부스러기 중에서 목성과 토성이 또 90%를 차지한다는 점을 생각하면, 우리 70억 인류가 아웅다웅 붙어사는 지구는 부스러기 중에서도 상부스러기인 셈이다. 우리 지구는 태양 질량의 33만 3000분의 1밖에 되지 않는다. 지름은 109 대 1로, 무려 139만 km다. 이게 과연 얼마만한 크기인가? 천문학적 숫자는 상상력을 발휘하지 않으면 실감을 못한다. 지구에서 달까지 거리가 38만 km이니, 그것의 4.5배란 말이다. 과연 입이 딱 벌어지는 크기다. 이것이 태양의 실체고, 태양계라는 우리 동네의 대체적인 사정이다. 그런데 태양에는 이보다 더 중요한 점이 있다. 바로 태양계에서 유일하게 스스로 빛을 내는 존재, 즉 항성이라는 특권이다. 빛을 낸다는 것은 유일한 에너지원이란 뜻이다. 말하자면 태양계의 유일한 물주다. 만일 태양이 빛을 내지 않는다면 이 넓은 태양계 안에 인간은커녕 바이러스 한 마리 살 수 없을 것이다. 지구에 존재하는 거의 모든 에너지, 곧 수력, 풍력까지 태양으로부터 나오지 않는 것이 없다. 고로 태양은 모든 살아 있는 것들의 어머니다. 그러나 이런 태양도 우리은하에 있는 3000억 개의 별들 중 지극히 평범한 하나의 별에 지나지 않는다. 그럼 태양은 과연 언제 어떻게 생겨나서 우리은하 중심으로부터 3만 광년 떨어진 변두리에서 뜨거운 햇빛을 태양계 공간에다 흩뿌리고 있는 걸까? 이것은 말하자면 태양과 태양계의 역사가 되겠다. 까마득한 옛날, 한 46억 년 전쯤 어느 시점에, 정체를 알 수 없는 일단의 거대한 원시구름이 우주 공간에서 중력으로 서로 이끌리면서 서서히 뺑뺑이 운동을 시작했다고 한다. 바야흐로 태양이 잉태되는 순간이다. 수소로 이루어진 이 원시구름은 지름이 무려 32조km, 거의 3광년의 크기였다. 이 거대 원시구름은 중력으로 뭉쳐지면서 제자리 맴돌기를 시작했고, 각운동량 보존의 법칙에 따라 뭉쳐질수록 회전속도는 점점 더 빨라지게 되었다. 이 먼지 원반의 중심에 수소 공이 만들어진다. 이른바 원시 별이다. 이 빠르게 회전하는 원시 별이 주변의 가스와 먼지구름의 납작한 원반에서 물질을 흡수하면서 2000만 년쯤 뺑뺑이를 돌다 보니 지금의 태양 크기로 뭉쳐지기에 이르렀다. 원시행성계 원반으로도 불리는 이 원반 고리에는 수많은 물질이 서로 충돌하는 등 중력 작용으로 뭉치면서 자잘한 미행성들을 형성한다. 이들 행성이 원반으로부터 점점 더 많은 물질을 흡수하면서 원반에는 공간이 생성된다. 이 행성들이 더 자라면 우리 지구나 목성, 토성과 같은 행성을 형성하는 것이다. 미처 태양에 합류하지 못한 성긴 부스러기들은 이 같은 경로를 거쳐서 각각 뭉쳐져 행성과 위성 기타가 되었다. 그것이 모두 합해야 0.14%라는 것이다. 먼지에서 태어나 먼지로... 사람의 일생과 같이, 태양계의 구성원들도 결국은 모두 죽는다. 약 64억 년 후 태양의 표면온도는 내려가며 부피는 크게 확장된다. 적색거성으로의 길을 걷게 되는 것이다. 물론 그전에 지구는 바다가 말라붙고 생명들은 멸종을 피할 수가 없다. 78억 년 후 태양은 대폭발과 함께 자신의 외곽층을 행성상 성운의 형태로 날려보낸 후 백색왜성으로 알려진 별의 시체를 남긴다. 그리고 성운의 고리는 저 멀리 해왕성 궤도까지 미치게 된다. 외층이 탈출한 뒤 남은 태양의 뜨거운 중심핵은 수십억 년에 걸쳐 천천히 식는 동시에 어두워지면서 백색왜성이 되어 무려 120억 년에 걸친 장대한 일생을 마감하는 것이다. 행성들 역시 태양과 같은 소멸의 길을 걷게 되는데, 머나먼 미래에 태양 주변을 지나가는 항성의 중력으로 서서히 행성 궤도가 망가지고, 행성 중 일부는 파멸을 맞게 될 것이며, 나머지는 우주공간으로 내팽개쳐질 것이다. 방대한 ‘태양왕조 실록’ 속에 잠시 지구상에 생존했던 인류의 역사는 한 줄 정도로 기록되지 않을까 싶다. ‘인류라는 지성을 가진 생명체가 한 행성에 나타나 잠시 문명을 일구고 우주를 사색하다가, 탐욕으로 자신들의 행성을 망가뜨리고는 멸망에 이르렀다’는 식으로... 이광식 통신원 joand999@naver.com　　

지난번 밤하늘의 '유명 스타'들을 소개한 후 밤하늘에 원성이 자자하다는 소식이 들려왔다. 다른 '스타'들이 벌떼처럼 들고일어나, 도대체 '유명 스타' 선정 기준이 무엇이냐는 항의가 별빛처럼 빛발쳤다는 것이다. 그도 그럴 것이, 이들 다른 유명 스타들의 기라성 같은 면면을 보면 충분히 납득이 가는 일이라, 부득이 '유명 스타' 제2탄을 내보낸다. 북두칠성(Big Dipper) 하늘에서 두 번째 가라면 서러워할 유명 스타 군단이 바로 북두칠성이다. 아무리 별자리에 무심한 사람이라도 북두칠성은 다 알 것이다. 북쪽 하늘에 자루 달린 큼직한 국자 모양의 별자리를 어찌 모르랴. 하지만, 사실 북두칠성은 그 자체로 하나의 별자리가 아니다. 큰곰자리의 꼬리 부분에 해당하는 국자 모양의 7개의 별을 가리키는 것이다. '북두(北斗)'는 북쪽 됫박이란 뜻이고, 서양에서는 '큰 국자'라는 뜻으로 빅 디퍼(Big Dipper)라고 한다. 한국과 중국에서는 예로부터 인간의 수명을 관장하는 별자리로 여겼다. 사람이 죽으면 칠성판 위에 누이는 것도 같은 맥락이다. 또, 우리 조상들은 북두칠성을 신성하게 여겨 신앙의 대상으로 삼기도 했다. ‘칠성단을 쌓고 칠성님께 비나이다‘의 그 '칠성'은 북두칠성을 일컫는 것이다. 특히 고구려인들은 자신들이 북두칠성의 자손, 곧 천손(天孫)으로 여기는 칠성신앙을 갖고 있었다. 그래서 왕릉이나 옛무덤 속 천장벽화에 북두칠성을 즐겨 그렸다. 북두칠성을 이루는 ​7개의 별은 모두 2등 내외의 밝은 별로, 예로부터 항해할 때 길잡이 별로 인류에게는 친근한 별들이다. 또한 됫박 끝의 두 별을 잇는 선분을 5배 연장하면 바로 북극성에 닿으므로, 두 별을 지극성(指極星)이라고 한다. 그런데 사실 북두칠성은 7개 별이 아니라 8개 별로, 북두팔성이라 불러야 마땅하다. 위 사진에서 자루 끝에서 두 번째 별을 자세히 보라. 미자르라는 이름의 별인데, 그 옆에 알코르라는 작은 별 하나가 더 붙어 있어 이중성을 이루고 있다. 그러나 두 별은 시선방향에서 붙어 보일 뿐, 사실은 1.1광년 이상 떨어져 있다. 이를 안시쌍성이라 한다. 알코르는 4등성이지만, 2등성 미자르에 딱 붙어 있는 이것을 보려면 시력이 1.5 이상 되어야 한다. 1.0의 경우에는 어렴풋이 보이고, 0.7 이하는 아예 볼 수 없다. 그래서 옛날 로마의 모병관들이 식민지 젊은이들에게 급료와 로마 시민권을 미끼로 군인을 뽑을 때 이 별을 시력 측정용으로 이용했다. 오늘밤에라도 바깥에 나가 북두칠성을 한번 바라보라. 미자르와 알코르가 떨어져 보이지 않고 하나로 보인다면 로마군 모병관은 당신을 바로 귀가조치시킬 것이다. 아르크투르스(Arcturus) 북두칠성의 손잡이 곡선을 한참 따라가다 보면 밝은 오렌지색 별 하나가 마중나온다. 그게 바로 목자자리의 알파 별 아르크투루스로, 하늘에서 세 번째로 밝은 별이다. 아르크투루스란 말은 '곰을 지키는 사람'이라는 뜻의 그리스 어다. 북두칠성을 꼬리로 달고 있는 큰 곰 뒤를 따라다니는 것처럼 보여 붙인 이름일 것이다. 아르크투르스는 정확히 -0.1등성으로 거리도 36광년이어서 태양과 비교적 가깝다. 하지만 크기는 태양 지름의 27배나 되고, 밝기는 태양의 약 100배나 된다. 이렇게 큰 항성을 '거성'이라 한다. 봄철 밤하늘에서 가장 찾기 쉬운 별자리인 목자자리의 아르크투루스, 처녀자리의 스피카, 사자자리의 데네볼라를 이어 만들어지는 삼각형을 ‘봄철의 대삼각형’이라 하고, 북두칠성 손잡이에서 아르크투루스, 스피카로 이어지는 곡선을 '봄의 대곡선'이라 한다. 이 정도만 알고 있어도 봄의 밤하늘을 자녀들에게 설명하는 데 어려움이 없을 것이다. 스피카(Spica) 봄철 대삼각형의 한 꼭지점을 이루는 1등성 스피카는 처녀자리의 알파 별이다. 스피카는 '곡물의 이삭'이라는 라틴 어인데, 여신이 손에 든 빛나는 보리 이삭이 스피카다. 이 별이 나타나면 파종 때가 가까워진 것이므로 농사와 매우 밀접한 관계가 있다. ​밤하늘에서 15번째로 밝은 별인 스피카는 한 별이 아니라 동반성을 가진 쌍성이다. 서로의 둘레를 4일마다 한 바퀴씩 공전하며, 주성과 동반성의 질량은 각각 태양의 9.4배와 6배이고, 거리는 260광년이다. 이 별이 유명한 것은 청초한 처녀처럼 맑고 푸른빛을 내는 이유도 있지만, 지구의 세차운동을 가르쳐준 것이 가장 큰 이유다. 별의 등급을 최초로 정했던 히파르코스가 지구의 세차운동을 이 별로 인해 알게 되었고, 지동설의 코페르니쿠스도 세차운동에 관한 연구를 위해 스피카를 많이 관찰했다. 스피카는 초신성으로 일생을 마칠 것으로 예상하는 후보들 중 지구에서 가장 가까운 별이기도 하다. 또 하나 기억해야 할 것은 스피카가 알파 별인 처녀자리는 머리털자리와 함께 은하나 은하단이 많이 발견되는 곳이라는 점이다. 처녀자리 은하단은 200개 정도 은하가 한 무리가 된 거대한 은하단으로, 거리는 약 6,000만 광년이며, 초속 1,200km의 속도로 멀어져가고 있다. 센타우루스자리 알파별(Alpha Centauri) 센타우루스자리에서 가장 밝은 별인 -0.01등성으로, 밤하늘에서는 네 번째로 밝은 별이다. 맨눈으로는 하나로 보이지만 사실은 쌍성계로, 태양과 매우 비슷한 센타우루스자리 알파 A별, 태양보다 좀 가볍고 차가운 오렌지색 왜성인 센타우루스자리 알파 B별로 이루어져 있다. 2012년에 센타우루스자리 알파 B별 주위에서 지구 크기의 행성을 발견했지만, 너무 뜨거워 생명이 살 수 없다. 밤하늘에서 이들과 조금 떨어진 곳에 적색왜성 센타우루스자리 프록시마란 별이 있는데, 이 별이 태양에서 가장 가까운 별로 유명하다. 거리는 4.22광년이지만, 가장 빠른 우주선으로 달려도 약 8만 년 걸린다. 하지만 상대적으로 가까운 거리 때문에 이 별은 성간여행을 소재로 한 과학소설이나 비디오 게임들의 소재로 잘 쓰인다. 어쨌든 센타우루스자리 알파별은 인류가 성간여행을 현실화할 경우 가장 먼저 방문할 후보들 중 하나이다. 안타레스(Antares) 전갈자리의 알파 별로, 겉보기 등급으로 16번째로 밝은 별이다. 황도 근처에 있는 안타레스는 화성처럼 붉은빛을 띠기 때문에 전쟁의 신 이름이 붙은 '화성(아레스)의 경쟁자'라는 뜻을 갖고 있다. 적색 초거성인 안타레스는 스스로 변광하는 변광성으로, 밝을 때는 0.9등, 가장 어두울 때는 1.8등이며, 지름은 무려 태양의 700배에 이른다. 만약 안타레스를 태양 자리에다 끌어다 놓는다면 화성 궤도까지 집어삼킬 것이다. 다행히 안타레스는 지구에서 약 600광년이나 멀리 떨어져 있다. 안타레스는 한 개의 단독성이 아니라, 청백색의 안타레스 B를 동반성으로 거느리고 있다. 두 별 사이의 거리는 550AU(1AU는 태양-지구 간 거리)에 이른다. 안타레스를 가장 잘 관찰할 수 있는 시기는 안타레스가 태양의 반대편에 오는 5월 31일 전후다. 이 무렵의 안타레스는 저물녘에 떠서 새벽에 지므로 밤새 볼 수 있다. 태양으로 인해 이 별을 못 보는 시기는 북반구가 남반구보다 긴데, 그 이유는 안타레스의 위치가 천구적도의 아래에 있기 때문이다. 리겔(Rigel) 겨을철 마당에 나가 남녘 밤하늘을 보면 장구처럼 생긴 별자리가 금방 눈에 들어온다. 별자리의 왕자인 오리온자리다. 혼자서 그 귀한 1등성 2개를 차지하고 있기 때문이다. 오리온은 그리스 신화에 나오는 미남 사냥꾼 이름이란다. 이 사냥꾼의 허리띠를 이루고 있는 등간격의 삼성도 눈에 잘 띈다. 바로 그 아래에는 유명한 오리온 대성운이 있다. 리겔은 오리온자리의 베타 별로, 오리온자리 사변형의 우하(右下) 꼭짓점에 있다. 안시등급 0.08등, 거리 770광년, 푸른색 초거성이다. 아주 젊은 별로 나이가 1천만 년밖에 안된다. 크기는 태양 지름의 60배, 절대광도는 6만 배에 달하지만, 평균밀도는 물의 수천분의 1에 지나지 않는다. 이중성(二重星)으로, 6.8등성인 동반성이 있다. 리겔이란 아랍 어로 '거인의 왼발'이란 뜻이다. 리겔은 밝고 지구 어느 대양에서나 잘 보였기 때문에, 예로부터 중요한 항해별 중 하나였다. 카노푸스(Canopus) 용골자리의 알파 별인 카노푸스는 -0.7등으로 시리우스 다음으로 밝은 별이다. 거리는 310광년, 크기는 태양의 65배, 밝기는 태양의 13,600배다. 우리나라와 중국에서는 노인성, 수성으로 불리며, 인간을 수명을 관장하는 별로 여겨지고 있다. 옛 기록에 따르면, 남부 지역에서 이 별을 보았을 경우 나라에 고하도록 했으며, 매우 경사스러운 징조로 여겼다. 한국에서는 남쪽의 수평선 근처에서 매우 드물게 볼 수 있다. 서울에서는 지평선에서 약 1도 정도로, 거의 지평선에 걸쳐 있다. 원래는 붉은 별이 아니지만, 지평선 방향의 두꺼운 대기층에 의해 푸른 빛이 흡수되어 붉게 보인다. 이 별은 약 1만 2000년 뒤에는 남극성이 될 것이다. 우주선이 우주공간에서 항로를 잡을 때 기준으로 이용하는 이정표 별이기도 하다. 무엇보다 카노푸스를 보게 되면 오래 산다는 말도 있으므로, 제주도나 호주 같은 남녘으로 여행한다면 꼭 이 별을 놓치지 말고 보기 바란다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

7만 년 전 우리 태양계가 외계 별과 아주 가까이 조우했다는 사실이 새로운 연구결과 밝혀졌다고 영국 데일리메일이 19일(현지시간) 보도했다. 최근 발견된 이 별은 불과 0.8광년 거리에서 태양 옆을 스쳐 지나갔다. 이 별이 지나간 경로는 태양계를 멀리 둘러싸고 있는 오르트 구름 지역에 걸쳐져 있어, 사실상 태양계 가장자리를 가로질러간 셈이다. 이는 인류가 천문현상을 관측하기 시작한 이래 가장 가까운 거리를 통과한 항성으로 기록된다. 현재 태양에서 가장 가까운 별은 프록시마 센타우리로, 거리는 4.2광년이다. 따라서 7만 년 전 태양계를 스쳐지나간 외계 별은 이보다 5배나 가까운 거리에 있었던 셈이다. 숄츠라는 이름의 이 별은 태양계를 스쳐지난 후 빠른 속도로 멀어져가 지금은 20광년 거리에 있다. 천문학자들이 숄츠 별을 발견한 후 그 움직임을 추적해본 결과, 그 별이 7만 년 전 우리 태양계를 둘러싸고 있는 오르트 구름대를 통과했다는 사실을 밝혀냈다. 오르트 구름띠는 태양으로부터 약 70~10만AU(천문단위. 1AU는 태양-지구 간 거리) 떨어진 곳에서 태양계를 둘러싸고 있는 혜성 구름를 말한다. 먼지와 얼음이 띠 모양으로 결집돼 있는 오르트 구름은 장주기 혜성의 발원지다. 오르트 구름에서 먼지나 얼음이 서로 부딪혀 속도가 느려지면 태양계의 안으로 들어와 혜성이 되는 것이다. 연구를 이끈 로체스터 대학 에릭 마마젝 박사는 "숄츠 별이 오르트 구름을 통과하면서 태양계의 최외각 궤도를 도는 혜성 구름을 크게 어지럽히지는 않은 것 같다"고 밝혔다. 어쨌든 이번 연구로 미래에 어떤 별들이 우리 태양계로 접근해와 엄청난 충격을 줄 수 있는 가능성이 드러났다고 강조했다. 숄츠 별은 2014년 랄프-디터 숄츠에 의해 발견되었다. 주위의 별들과는 달리 특이한 움직임을 보인다는 사실이 밝혀지면서 미국과 유럽, 칠레, 남아프리카의 과학자들이 관측을 통해 별의 과거 경로를 면밀히 추적해왔다. 그 결과 숄츠가 지구로부터 빠른 속도로 멀어져가고 있으며, 7만 년 전에는 놀랄 만큼 가까운 거리를 지나갔다는 사실을 밝혀낸 것이다. 천문학자들은 공식 이름이 'WISE J072003.20-084651.2'인 숄츠 별이 태양으로부터 8조 km(0.8광년) 떨어진 거리를 지나갔다는 계산을 뽑아냈다. 이것은 태양에서 가장 가까운 거리에 있는 프록시마 센타우리까지의 거리 4.2광년에 비추어 볼 때 엄청 가까운 거리임을 알 수 있다. 그러나 너무나 어두운 별이라 구석기인들이 맨눈으로 그 별을 보기란 불가능했을 것이다. 쌍성계 숄츠 별의 주성인 적색거성은 태양 질량의 8%에 불과하며, 갈색왜성을 동반성으로 거느리고 있다. 갈색왜성이란 별이 되려다가 질량 부족으로 실패한 천체를 말한다. 숄츠 별은 이처럼 작은 항성계인만큼 사람이 맨눈으로 볼 수 있는 별의 밝기보다 50배나 흐릿했을 것으로 보인다. 하지만 때로는 잠시 밝게 빛날 때도 있어, 그 무렵 별을 좋아한 구석기인이 북두칠성 근처를 보다가 발견했을 가능성도 있다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

은막이나 브라운관을 누비는 유명 스타라면 두루루 꿰는 사람이라도 정작 밤하늘의 ‘유명 스타’ 이름을 대보라면 답하기가 그리 녹록치 않을 것 같다. 대체로 견우, 직녀성, 북극성 정도가 아닐까 싶다. 금성이나 화성 같은 것은 엄밀히 말하면 별, 곧 항성이 아니라 행성이니까 제쳐둬야 한다. 또 태양의 아예 급이 다르니까 역시 한쪽으로 따로 모시자. 우리은하에 있는 별들의 수만도 3000억 개에 이르지만, 지구 밤하늘에서 맨눈으로 볼 수 있는 별의 개수는 그리 많지 않다. 보통 우리가 맨눈으로 볼 수 있는 별의 밝기는 6.5등성 정도로(물론 빛 공해가 심한 도시 등은 제외하고), 약 6000개 정도 된다. 남-북반구 다 해서 별자리 수는 88개이고, 1등성의 개수는 21개 밖에 안된다. 우리나라에서는 1등성이 15개만 보이는데, 그중 절반이 넘는 8개가 겨울철에 뜬다. 그러니까 우리 머리 위 밤하늘의 ‘유명 스타’는 정말 한 줌밖에 안되는 셈이다. 하지만 그 면면을 살펴보면 우리가 관심 기울일 만한 사연과 내용, 자격을 갖춘, 그야말로 ‘유명 스타’들이다. 모르고 살면 억울할 그 별들의 세계로 들어가 보자. 북극성(Polaris) 태양 다음으로 인류에게 가장 친숙한 별이 바로 북극성(Pole Star)이다. 지구 자전축을 연장했을 때 천구의 북극에서 만나는 별이다. 작은곰자리의 알파별인 북극성은 비록 2등성이지만, 지난 2000년 동안 북극에 가장 가까운 휘성으로, 오랜 옛날부터 항해자와 육로 여행자에게는 방향과 위도를 알려주는 길잡이 별이었다. 폴라리스(Polaris)라는 영어 이름을 가진 북극성은 길잡이 별이 되기에 여러 가지 좋은 조건을 갖추고 있다. 첫째, 천구북극에서 불과 1도 떨어져 작은 반지름을 그리며 일주운동을 하고 있다는 점, 2.5등성으로 비교적 밝은 별이라는 점을 들 수 있고, 또 무엇보다 엄청난 하늘의 화살표, 북두칠성이 북극성을 가리키고 있어 찾기 쉽다는 점이다. 북두칠성에서 북극성을 찾는 방법은, 국자 모양의 끝부분 두 별의 선분을 5배 연장하면 바로 북극성에 닿게 된다. 북극성을 찾을 수만 있다면 지구상 어디에 있든 자신의 위치를 가늠할 수 있다. 북극성을 올려본 각이 바로 그 자리의 위도인 것이다. 예컨대 강화도에서 북쪽 하늘의 북극성을 바라본다면 약 38도쯤 된다. 따라서 강화도의 위도는 북위 38도이고, 동서남북을 알 수 있게 되는 것이다. 인류 역사상 수많은 항해자와 조난자들이 이 북극성을 보고서 자신의 활로를 찾아갔다. 북극성이 인류에게 베푼 은덕은 이 뿐이 아니다. 고대인들은 이 북극성으로 인해 자신들이 살고 있는 지구가 공처럼 둥글다는 것을 알았다. 북쪽으로 올라갈수록 북극성의 올려본각이 커지는 것을 보고는, 이 평평하게 보이는 지구가 기실은 공처럼 둥글다는 사실을 깨쳤던 것이다. 북극성이란 사실 일반명사이고, 영어로는 폴라리스(Polaris), 우리 옛이름은 구진대성(句陳大星)이라 한다. 지금부터 5천 년 전에는 용자리 알파별인 투반이 북극성이었다. 지구의 세차운동 탓에 지구 자전축이 조금씩 이동한 때문이다. 북극성의 진면목을 좀 살펴본다면, 놀라지 마시라, 크기는 태양의 30배, 밝기는 태양의 2000배인 초거성이자 동반별 두 개를 거느리고 있는 세페이드 변광성이다. 그러니 세 별이 하나처럼 보이는 것이다. 북극성까지의 거리는 약 430광년이다. 오늘밤 당신이 보는 북극성의 별빛은 조선의 임진왜란 때쯤 출발한 빛인 셈이다. 시리우스(Sirius) 전천에서 태양 다음으로 가장 밝은 별로 -1.5등성이다. 큰개자리의 알파별인 시리우스는 서양에서는 개별(Dog Star)이라 하고, 동양에서는 늑대별(天狼星)이라 불렀다. 큰개나 늑대나 그게 그거다. 동서양을 막론하고 사람 느낌은 크게 다르지 않은 모양이다. 또, 복더위를 뜻하는 ‘개의 날'(dog days)이라는 표현에 그 이름이 남아 있는 것으로 보아, 고대 로마 인들은 태양과 함께 출몰하는 시리우스 별을 1년 중 가장 더운 시기와 연관시켰던 모양이다. 우리가 복날 개고기를 먹는 것도 혹시 이런 관점에 연유하는 것이 아닐까? 늑대 눈처럼 시퍼렇게 보이는 시리우스는 사실 쌍성으로, 그 중 밝은 별은 태양보다 23배 더 밝다. 별은 생각보다 사교적이다. 하늘에 떠 있는 별의 1/2 가량이 다중성이다. 고대 이집트에서는 이 별이 일출 직전에 동쪽에서 떠오르는 무렵 어머니 나일 강의 범람이 시작되었기 때문에, 이로써 일년의 시작으로 삼았으며, 이시스 신전은 시리우스의 출몰 방향에 맞추어서 지어졌다. 겨울철에 이 별을 찾기는 아주 쉽다. 오리온별자리의 동쪽에 떠오르는 가장 눈부신 별이 바로 시리우스다. 크기는 태양의 약 2배이고, 거리도 가까워 8.6광년밖에 안된다. 태양에서 5번째로 가까운 별이다. 1862년에는 동반성 시리우스 B가 발견되었는데, 처음으로 발견된 백색왜성이다. 백색왜성은 반지름이 작은 고밀도의 별로, 표면중력은 놀랄 만큼 큰데, 그 표면중력은 지구의 5만 배나 된다. 직녀성(Vega) 흔히 베가라고 부르는 직녀성은 거문고자리의 알파별로, 광도는 0.0등, 겉보기 등급 순에서 5번째로 밝은 별이다. 북반구 하늘만을 한정할 경우 큰개자리의 시리우스, 목자자리의 아르크투루스에 이어 세 번째로 밝은 별이다. 지름은 태양의 약 3배, 질량은 태양의 약 2배, 밝기는 태양의 약 37배이다. 청백색으로 매우 밝게 빛나 ‘하늘의 아크등’이라는 별명을 가지고 있다. 독수리자리의 알타이르(견우성), 백조자리의 데네브와 함께 여름의 대삼각형을 이룬다. 지구의 세차운동으로 베가는 기원전 1만 2000년까지 북극성이었으며, 다시 서기 1만 4000년경에 북극성으로 등극한다. 거리도 24.7광년으로 가까워진다. 참고로, 베가라는 이름은 아랍 어로 ‘하강하는 독수리’라는 뜻이다. 좀생이별(Pleiades) 흔히 플레이아데스라고 불리는 좀생이별은 하나의 별이 아니라 성단이다. 비교적 젊은 수백 개의 청백색 별들로 구성된 대표적인 산개성단이다. 황소자리에 있는 플레이아데스는 성단 전체를 둘러싼 엷은 성간 가스가 별빛을 반사해 신비스럽게 보이는 탓으로 천체 사진가들의 인기 '품목'이다. 맨눈으로도 3∼5등의 별을 7개쯤 볼 수 있는데, 이 7개의 별을 7자매별이라고 부르기도 한다. 지구로부터 410광년 떨어져 있다. 한국과 중국에서는 예로부터 이십팔수(二十八宿)의 여덟 번째인 묘성(昴星)으로 알려져 있다. 좀생이별을 찾기는 아주 쉽다. 구글 스카이 앱을 스마트폰에 깔았다면 그걸 밤하늘에 겨눠 황소자리를 찾은 다음, 그 근처를 둘러보면 별들이 오종종 모여 있는 빛뭉치가 금방 눈에 띈다. 그게 바로 좀생이별이다. 쌍안경으로 보면 그 환상적인 아름다움에 빠져들어 결코 잊혀지지 않을 것이다. 베텔게우스(Betelgeuse) 지구촌 밤하늘에서 현재 가장 문제적 별이다. 무슨 사연인고 하면, 이 별이 임종이 가까운데, ‘조만간’ 초신성으로 폭발할 거라는 천문학자들이 예고가 나왔기 때문이다. 물론 조만간이란 오늘 내일일 수도 있지만, 우주 스케일에서는 수천, 수만 년이 될 수도 있다. 베텔게우스는 오리온자리의 알파 별로, 좌상 꼭짓점에 있다. 엄청난 적색 초거성으로 지름이 태양 크기의 900배나 된다. 만약 베텔게우스를 태양 자리에 끌어다놓는다면 목성 궤도까지 잡아먹을 것이다. 밝기는 태양의 50만 배, 거리는 640광년이다. 초거성인 베텔게우스가 수명을 다해 초신성으로 폭발한다면 지구에서 최소한 1~2주간 관측될 가능성이 있는 것으로 예상되고 있다. 정확한 폭발시점은 알 수 없으나, 2016년이 오기 전에 일어날 가능성도 있다고 한다. 물론 그런 일이 실제로 일어난다면 그것은 현장에선 이미 640년 전에 일어났던 일일 것이다. 그러면 여러분은 400년 만에 지구 행성인으로서 초신성 폭발을 보는 행운을 누리게 되는 셈이다. 베텔게우스가 폭발한다면 지구에는 어떤 영향을 미칠까? 나이가 850만 년인 이 늙은 거성은 중심에서 연료가 소진되면 내부로부터 붕괴돼 엄청난 폭발과 함께 마지막 빛을 발하게 된다. 이때 우리는 약 1~2주간 밤하늘에서 믿기 어려울 정도의 밝은 빛을 목격하게 될 것이다. 곧, 초신성 폭발하면서 발하는 빛은 몇 주일에 걸쳐 밤을 낮처럼 만들고 마치 하늘에 2개의 태양이 떠 있는 것과 같은 장면을 연출한다. 이후 몇 달간 서서히 빛이 사그라져 결국에는 성운이 될 것이다. 지구에서 워낙 멀리 떨어져 있어 지구가 직접 그 영향을 받을 가능성은 거의 없다고 한다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

-NASA의 발렌타인 데이 선물 '초신성 G299' 발렌타인 데이를 하루 앞둔 12일(현지시간) 미국항공우주국(이하 NASA)이 전 세계의 우주 마니아들에게 화려한 슈퍼노바 꽃 한 송이를 선물했다. NASA의 찬드라 X-선 우주망원경이 잡은 G299.2-2.9 잔해의 이미지를 공개한 것인데, 그 현란한 색깔과 아름다운 모습이 마치 우주에 핀 꽃을 방불케 하는 것으로 화제가 되고 있다. 흔히 초신성으로 불리는 이 슈퍼노바의 잔해는 지구로부터 1만 6000 광년 떨어진 거리에 있는 것으로, 그 다채로운 색깔은 각기 다른 X-선 파장이 만들어내는 것이다. ​ 초신성이란 태양보다 무거운 별이 그 생애의 마지막에 대폭발을 일으키면서 나타나는 현상으로, 하늘에 없던 별이 보이는 데서 붙은 이름이다. 따라서 사실은 새 별의 탄생이 아니라 늙은 별을 임종인 셈이다. ​ NASA 전문가는 "이 새로운 찬드라 이미지에서 보이는 적색, 녹색, 청색은 각각 X-선 에너지의 세기를 나타낸다. 가장 에너지가 높은 X-선은 청색, 그 다음이 녹색, 적색으로 보이는 것"이라면서 "중간 세기 에너지의 X-선은 철에서 나오는 것이고, 가장 센 에너지의 X-선은 실리콘과 황에서 방출된 것이다"라고 설명했다. G299 초신성 잔해는 1a 형 초신성이 만든 것이다. 고밀도의 백색왜성이 태양과 같은 동반성으로부터 엄청난 물질을 끌어당겨 임계점에 이르면 별의 안정성이 일시에 무너져 대폭발이 일어나는데, 이를 1a형 초신성이라 한다. 별들은 대체로 동반성들을 가지고 있는 것이 보통이며, 태양과 같이 홀로 있는 항성은 오히려 예외에 속한다. 이 1a형 초신성은 천문학에서 아주 중요한 현상으로 다루어지고 있는데, 별이 일정한 질량에서 폭발하기 때문에 광도가 같아 거리 측정을 하는 데 '표준 촛불'로 쓰이기 때문이다. 우주가 가속 팽창을 하고 있다는 최근의 발견도 이 1a형 초신성을 측정함으로써 알아낸 사실이다. ​ 일반적으로 초신성 잔해의 형태는 높은 수준의 대칭성을 띠는 것으로 알려져 있지만, 위의 G299 잔해는 대칭성이 상당히 무너져 있는 것이 특징이다. NASA의 전문가느 "이 찬드라 데이터가 보여주는 패턴은 이 1a형 초신성 폭발이 상당히 불균형한 폭발을 일으켰거나, 아니면 주변의 영향으로 대칭성이 깨어졌을 수도 있음을 뜻한다"라며 "이 초신성 잔해가 앞으로 어떤 형태로 변할는지는 예측하기 어렵지만, 어쨌든 G299와 같은 초신성이 폭발하면 대체로 이렇게 현란한 색깔과 모양을 한 아름다운 우주의 꽃을 피운다"고 덧붙였다. 찬드라 X-선 망원경이 관측한 G299.2-2.9 초신성에 대한 연구 결과는 지난해 9월 천체물리학 저널에 발표됐다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

태양과 지구의 종말을 다룬 칼럼이 영국 서섹스 대학의 천문학자 줄리언 스커더 교수에 의해 '더 컨버세이션(The Conversation) '지에 발표되었다고 13일(현지시간) 스페이스닷컴이 보도했다. 지금까지 태양과 지구의 종말에 대한 가설은 여러 가지 있지만, 이 칼럼은 최신 이론에 바탕해서 전문가가 집필했다는 점에서 관심을 끌고 있다. 수 십 억 년 후면 태양은 적색거성으로 변해 우리 지구를 집어심킬 것이다. 그런데 이미 그 전에 지구는 어떤 생명체도 살 수 없는 염열 지옥으로 변할 것이다. 약 10억 년 후면 온도가 서서히 상승한 태양은 지구의 바닷물을 끓어오르게 할 것으로 보인다. 현재 태양은 '주계열성' 단계에 있는 항성이다. 이는 곧 태양이 항성 진화의 과정에서 가장 안정된 단계에 와 있다는 뜻이다. ​ 별 생애의 대부분을 차지하는 이 단계에서는 수소 핵융합으로 헬륨을 만들면서 에너지를 생산한다. 우리가 쓰는 태양 에너지는 모두 여기에서 나오는 것이다. 태양과 같은 질량의 별이 이 단계를 거치는 데는 약 80억 년 남짓 걸린다. 우리 태양계는 약 45억 년 전에 출발했다. 따라서 태양은 그 생애의 중반기에 와 있는 셈이다. -​별들도 죽는다 수소를 태워 헬륨을 만들면서 보내는 80억 년을 다 보내면 태양은 약간의 변화를 겪게 된다. 중심에 수소가 소진됨에 따라 헬륨만 남게 되는데, 문제는 태양 중심이 헬륨을 태울 만큼 고온 고압이 아니라는 점이다. 별은 물질을 중심으로 끌어당기는 중력과 별이 생산하는 에너지가 균형을 이룸으로써 일정한 구 형태를 유지한다. 그런데 별의 중심에서 더 이상 에너지를 생산할 수 없으면 이 균형이 무너져 중력이 지배적인 힘이 된다. ​ 그 결과 별 물질이 중심으로 급속히 추락하게 되는데, 이를 중력 붕괴라 한다. 그러면 중심에 압력이 치솟아 마침내 헬륨 핵을 둘러싼 얇은 수소 껍질에 불이 붙게 된다. 이것이 바로 '적색거성'으로 가는 신호탄이다. 별의 중심에 압력이 차오르면 외부로 영향을 미쳐 별의 외각층을 부풀어오르게 한다. 헬륨 핵을 둘러싼 수소 껍질이 불타기 시작하면 태양의 밝기는 눈에 띄게 증가하고 태양의 부피도 커진다. 그리고 태양 표면의 온도는 낮아져 희고 붉은 고온의 상태를 오가게 된다. 이리하여 태양은 그 전에 비해 더 밝고, 더 붉고, 더 덩치 큰 별이 되는데, 이런 별을 가리켜 '적색거성'이라 한다. -지구는 염열 지옥으로 태양이 적색거성으로 부풀 대로 부풀면 지구 행성이 온전치 못할 것이란 생각은 상식에 속한다. 부풀어오른 태양의 표면이 화성 궤도에까지 이를지도 모른다. 하지만 지구가 태양에 잡아먹히지는 않을 것이다. 태양이 부풀어 지구 궤도가 바깥으로 밀려나갈 것이기 때문이다. ​ 하지만 태양의 열기를 피하기에는 역부족으로, 그 자리에서 금세 숯덩이처럼 그을릴 것이다. 태양이 수소를 다 태우기도 전에 지구에는 심각한 변화가 나타나고, 지구상의 생명들은 고통 속으로 내동댕이쳐질 것이다. 태양은 수소를 태우는 동안 10억 년마다 밝기가 10%씩 증가하는데, 이는 곧 지구가 그만큼 더 많은 열을 받는다는 것을 뜻한다. 지구가 달아오르면 지표의 물이 증발하기 시작할 것이다. 이 무렵 지구는 골디락스 존(생명 서식 지역)의 행성에서 퇴출되는 대신 화성이 그 자리를 차지하게 될 것이다. ​태양의 밝기가 10% 증가하면 바닷물은 증발하기 시작하기 시작해 10억 년이 지나면 완전히 바닥을 드러낼 것이다. 이런 과정이 얼마나 빨리 진행될 것인가 하는 문제는 학자마다 설이 다르지만, 대부분의 모델은 물이 지표를 떠나 수증기 상태로 대기 중에 있게 될 것으로 보고 있다. 수증기는 강력한 온실 가스 역할을 한다. 따라서 지구의 온도는 급속이 올라가고, 바다는 더욱 빨리 증발되는 악순환의 고리를 만들게 된다. 그리하여 마침내 지표에는 물이 자취를 감추고 지구는 고온의 염열 지옥이 될 가능성이 높다. 지구가 이처럼 돌이킬 수 없는 상태에까지 도달하는 속도에 대해서는 모델마다 예측이 다르다. 어떤 모델은 고온의 행성과 암석, 바다, 지각판 사이의 상호작용이 더 빠른 시간 내에 지구를 건조시켜 10억 년 이전에 지구는 생명이 서식할 수 없는 곳이 될 것이라고 예측한다. 지구는 복잡한 시스템인 만큼 어떤 모델도 그 미래를 완벽히 에측하기는 힘들다. 하지만 이 지구상에 10억 년 이상 생명이 존재할 가능성이 없다는 점에서는 의견이 일치하고 있다. 하지만 미리부터 겁먹을 필요는 없다. 인류가 이 지구상에서 문명을 꾸러온 지는 고작 1만 년도 되지 않고, 100년도 채 못 사는 인간이 10억 년 뒤를 걱정한다는 것은 지나치게 앞선 염려일 수 있기 때문이다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

2개의 태양이 합쳐져 결국에는 '죽음의 순간'을 맞게되는 희귀한 순간이 카메라에 포착됐다. 최근 유럽남방천문대(European Southern Observatory·이하 ESO)등 국제 천문학 공동연구팀은 칠레 VLT (Very Large Telescope) 망원경으로 촬영한 쌍으로 뭉친 2개의 백색왜성 사진을 공개했다. 지구에서 약 4500광년 떨어진 성운 'Henize 2-428' 중심에 위치한 이 백색왜성들은 놀랍게도 함께 춤을 추듯 맞돌고 있다. 다소 생소한 단어인 백색왜성(white dwarf)은 우리의 태양같은 항성이 진화 끝에 나타나는 종착지를 말한다. 이번에 관측된 마치 쌍둥이 같은 2개의 백색왜성은 서로가 서로를 빨아들이며 합쳐지는 단계로, 결국 하나가 된 별들은 'Ia형 초신성'(supernovae Type Ia)이 돼 폭발할 것으로 보고있다. 'Ia형 초신성'은 항성의 '시체'인 백색왜성이 특이하게도 다시한번 빛을 발하며 ‘부활’하는 현상을 말한다. 이같은 이유에 대해 천문학자들은 백색왜성이 주위 별의 에너지를 흡수해 핵융합을 일으켜 다시 빛을 발하는 것으로 추측해 왔다. 결과적으로 이번에 확인된 2개의 백색왜성은 이같은 추측에 대한 강력한 증거가 되는 셈이다. 연구에 참여한 데이비드 존스 박사는 "지금까지 학자들은 2개의 백색왜성이 합쳐져 'Ia형 초신성'이 된다고 주장했는데 이는 순전히 이론이었을 뿐" 이라면서 "이를 뒷받침 하는 강력한 증거가 바로 이번에 확인된 셈" 이라고 의미를 부여했다. 이어 "두 백색왜성이 서로를 4.2시간 안에 돌만큼 매우 가깝다" 면서 "결국 둘은 우리 태양의 1.8배 정도되는 질량으로 합쳐져 7억 년 내에 폭발할 것"이라고 덧붙였다. 이번 연구결과는 유명 학술지 네이처(Nature) 최신호에 게재됐다. 　 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

-70억 년 후 태양의 운명 앞으로 70억 년 후 우리 태양이 맞을 최후의 모습을 그대로 보여주는 별의 이미지가 발표되어 비상한 관심을 모으고 있다고 영국 일간 데일리메일이 3일(현지시간) 보도했다. 별들도 태어나서 살다가 죽은 것은 인간과 다를 바가 없지만, 그 임종의 모습이 다 같지는 않다. 무엇이 별들의 운명을 결정하는가? 바로 덩치다. 즉, 별의 질량이 그 별의 운명을 경정짓는 것이다. 태양보다 수십 배 큰 별은 장렬한 폭발로 그 삶을 마감한다. 초신성 폭발이다. 반면, 태양 같은 작은 별들은 비교적 조용히 생을 마감한다. 별이 핵융합으로 중심핵에 있던 수소가 바닥나면 핵융합의 불길은 그 외곽으로 옮겨가고, 별의 바깥층이 크게 가열되어 팽창하기 시작하는데, 이때 별의 표면온도가 떨어져 붉은색을 띠게 된다. 이른바 적색거성이 되는 것이다. 그리고 별의 표면층이 중력을 벗어나 우주공간으로 탈출하기 시작하고, 별 속에서 진행되던 핵융합이 멈춤에 따라 별은 스스로의 중력을 지탱하지 못하고 수축하기 시작한다. 태양 정도 크기의 별은 대략 지구 정도의 크기까지 줄어든다. 이렇게 지구 크기로 줄어든 별은 작지만 매우 온도가 높은 백색왜성이 되고, 우주공간으로 탈출한 별의 외곽층은 밝게 빛나는 성운이 된다. 바로 위와 같은 행성상 성운이다. 하지만, 행성하고는 아무 관련이 없다. 옛날 작은 망원경으로 보았을 때 행성처럼 둥근 모양으로 보여 붙인 이름일 뿐이다. '목성의 유령'도 그런 백색왜성의 하나다. 위의 이미지가 보여주듯이 지금 이 백색왜성에서 일어나고 있는 일들은 70억 년 후 우리 태양이 맞을 운명을 그대로 보여주는 것이다. 목성의 유령이라는 이름은 이 행성상 성운의 크기가 밤하늘에서 보는 목성과 거의 같기 때문에 붙여진 것이다. 거품 안쪽을 채우고 있는 푸른빛은 뜨거운 가스로부터 방출되는 X-선으로, 2백만 도에 달하는 고온이다. 이 같은 고온은 초속 2천km가 넘는 항성풍이 가스 고리에 부딪쳐 만들어지는 것이다. 이미지는 안쪽 고리 가장자리의 가스가 빠르게 흩어지면서 바깥 가스 고리를 만들고 있음을 보여준다. 아래 위로 두 붉은 가스 뭉치를 달고 있는 이 두 가스 고리는 차가운 가스를 품고 있는 주머니로, 초록색으로 보이는 것은 질소 분자가 내는 빛 때문이다. '목성의 유령'은 지구로부터 3,000 광년 떨어진 큰물뱀자리에 있다. 앞으로 70억 년 후면 수소를 다 태운 우리 태양도 바깥껍질이 떨어져나가 이와 비슷한 행성상 성운을 만들 것이고, 나머지 중심부분은 수축하여 지구 크기의 백색왜성이 될 것이다. 그때가 되면 수성과 금성은 부풀어오른 태양 적색거성의 불길 속으로 들어가게 될 것이고, 지구는 바다와 대기가 증발하여 우주공간으로 날아가고 지각은 녹아내릴 것이다. 그리고 태양의 행성상 성운은 나선성운과 같은 아름다운 우주 쇼를 펼치다가 몇만 년 후면 완전히 소멸할 것이다. 하지만 걱정할 필요는 없다. 이런 일은 몇십억 년 후에나 일어날 테니까. 하지만 여러분은 지금 태양의 70억 년 후 운명을 본 것이나 진배없다. 우주의 법칙은 냉엄하니까. 그러니 오늘 지구가 티끌처럼 날려 사라진다 해도 내일 우주에는 아무 변화도 없을 것이다. 철학자들은 이를 천지불인(天地不仁)이라 한다. 이광식 통신원 joand999@naver.com