태양계의 8개 행성은 모두 저마다 다른 특징을 갖고 있다. 태양계의 듬직한 맏형인 목성, 고리를 지닌 토성, 생명체가 있는 지구, 불지옥 같은 환경을 지닌 금성, 황량한 사막 행성인 화성 등이 그렇다. 하지만 태양계 밖에는 이보다 더 독특한 행성이 존재한다. 바로 뜨거운 목성이다.  뜨거운 목성형 행성은 태양계에는 존재하지 않는 형태의 행성으로 질량은 대개 목성보다 크지만, 공전 궤도는 수성보다 10배 이상 짧은 독특한 행성이다. 모항성에서 너무 가깝기 때문에 표면 온도는 섭씨 수천 도에 달하기도 한다. 일부 뜨거운 목성형 행성은 너무 뜨거워진 대기가 중력을 이기고 탈출한 후 별에서 나오는 고에너지 입자의 바람인 항성풍에 날아가기도 한다. 행성이면서 혜성처럼 꼬리를 지닌 셈이다.  다만 이론적으로는 쉽게 예측할 수 있는 일이라도 실제 관측은 매우 어렵다. 아무리 밝은 행성이라도 별에 비하면 등대 옆에 있는 반딧불 밝기도 안 되기 때문에 직접 관측이 힘들기 때문이다. 텍사스 대학 맥도날드 천문대의 과학자들은 10m가 넘는 주경을 지닌 고성능 망원경인 HET (Hobby-Eberly Telescope)을 이용해 이 과제에 도전했다.  연구팀은 HET를 이용해서 뜨거운 목성형 외계 행성 HAT-P-32b을 장시간에 걸쳐 관찰했다. 물론 대형 지상 망원경을 사용해도 외계 행성과 외계 행성에서 나온 가스를 관측하기도 쉬운 일은 아니다. 하지만 HET는 미세한 스펙트럼 변화를 감지할 수 있는 고성능 분광기인 HPF (Habitable-Zone Planet Finder)가 있어 별 자체의 빛과 주변 행성에서 나오는 빛을 구분해 분석할 수 있다.  연구 결과 HAT-P-32b에서 나온 가스는 행성 지름의 50배 거리까지 펼쳐져 있었다. 시뮬레이션 모델을 이용해 그 분포를 재구성한 결과 연구팀은 혜성의 꼬리처럼 길게 늘어뜨려져 있는 게 아니라 별의 중력 때문에 고리처럼 분포하고 있다는 결론을 얻었다. (사진)  물론 이렇게 꼬리를 지닌 행성은 우주에서도 드문 경우다. HAT-P-32b는 가스를 계속 잃고 있어 결국 암석 핵 이외의 부분은 거의 사라지게 될 가능성이 높다. 우리는 별과 행성의 긴 생애에서 짧은 한순간을 보고 있는 셈이다. 인간의 삶은 이들과는 비교할 수 없을 정도로 짧지만, 그래도 과학을 통해 영겁의 세월을 사는 별과 행성의 생명도 영원하지 않다는 사실을 알 수 있다.

모든 별은 죽음을 향해 늙어가지만 천문학자들은 실시간으로 일어나는 것을 거의 볼 수 없었다. 그러나 현재 천문학자들은 생애의 막바지에 달해 임종, 곧 대폭발을 목전에 두고 있는 한 별을 발견했다. 지구로부터 약 300만 광년 거리에 있는 삼각형자리 은하(M 33)에 위치한 이 별은 볼프-라이예 별이라고 하는 매우 불안정한 별의 진화 단계로 막 옮겨가는 중이다. 새로운 관측에 따르면 이 별은 2018년 처음 발견되었을 때 보이지 않았던 새로운 조짐을 보이기 시작했다. 새로운 조짐의 신호는 별 스펙트럼의 최고점과 최저점, 즉 별이 방출하는 전자기 복사의 파장에서 감지되었으며, 별이 핵융합을 통해 내부 깊은 곳에서 탄소 또는 철을 휘젓고 있음을 보여준다. 이는 태양 질량의 25배에 달하는 이 거대한 별이 생애를 끝내는 초신성 폭발을 향해 급박하게 다가가고 있음을 나타낸다. 새로운 연구에 참여하고 있는 미국 터프츠 대학 대학원생 올리비아 곤트는 지난 6일 “불과 4년 만에 천체의 스펙트럼에서 실제 변화를 우리가 직접 볼 수 있었다는 것이 정말 흥미롭다”면서 “우리는 이것이 실시간으로 진화하는 볼프-라이예 별을 최초로 관찰한 것이라고 믿고 있다”고 밝혔다. 뉴멕시코주 앨버커키에서 열리고 있는 제 242차 미국천문학회 회의와 온라인에서 연구 결과를 공유한 곤트 팀은 별을 ‘BELLS 1’이라고 부르는데, 이는 볼프-라이예 별의 ‘광범위한 방출 스펙트럼 광원'(broad emission-lined luminous sources)의 약어다. BELLS 1은 아마도 뜨겁고 무거운 별에서 출발하여 핵융합을 통해 가벼운 원소를 무거운 원소로 융합하는 작업을 급격히 수행함으로써 자체 보유 수소를 빠르게 소진했을 것이다. 곤트 팀이 감지한 풍부한 스펙트럼은 BELLS 1의 맹렬한 항성풍으로 인해 발생한 것이다. BELLS 1은 시속 350만~870만km로 팽창하고 있으며, 백만 년마다 태양 질량의 10배인 별 물질을 방출한다. 방출된 별 물질은 성운의 형태로 우주공간에서 떠돌다가 다시 미래 세대의 별 형성을 촉발하고 새로운 별로 환생한다. 이것이 바로 별의 윤회다. 곤트 팀이 2018년 하와이의 마우나 케아 화산 꼭대기에 위치한 케크 천문대를 사용하여 BELLS 1을 처음 관찰했을 때 별에는 3개의 방출선이 있었다. 그러나 2022년 후속 관찰에서 BELLS 1은 새로운 방출선을 자랑하며 짧고 활기찬 진화에서 한 단계 더 나아갔음을 보여주었다. 태양의 수백만 배에 이르는 밝기로 빛나는 BELLS 1은 이제 1000만 년 수명의 끝자락에 임박해 있다. 별의 연료가 완전히 떨어지면 천문학자들이 Ia형 초신성이라고 부르는 것으로 폭발한다. 곤트는 “우리는 그것들이 짧은 기간에 존재한다는 것을 알고 있기 때문에 급격한 변화를 볼 것으로 기대한다”라고 밝혔다. NASA에 따르면, BELLS 1과 같은 볼프-라이예 별은 거대한 질량의 별이 엄청난 중력으로 인한 급격한 핵융합으로 연료를 빠르게 소진한 다음 대폭발로 짧은 생애를 끝내기 때문에 별의 진화를 지켜볼 수 있는 좋은 본보기로, 천문학자들에게 드물고 귀중한 기회를 제공한다. 은하계에 있는 수천억 개의 별 중 알려진 볼프-라이예 별은 200개에 불과하다. 천문학자들은 1000~2000개 정도 더 있을 수 있지만, 두꺼운 성운들에 가려져 있을 것으로 본다. 하지만 BELLS 1은 말 그대로 흥미진진한 대항성의 마지막 퍼포먼스를 실시간으로 보여주고 있는 중이다. 

초저녁에 뜨는 '황소의 눈' 알데바란  요즘 해 지고 어두워지면 북서쪽 하늘에 주목해야 할 별 하나가 뜬다. 바로 황소자리 알파별 알데바란이다. 한 해를 시작하는 첫 초저녁이 황소자리를 보면서 시작된다고 한다.  적색거성 알데바란은 그 오른쪽의 오리온자리를 향해 치받을 듯이 돌진하는 황소의 머리 부분에 자리잡고 있어 예전부터 서구권에서 '황소의 눈'으로 불렸다.  이 알데바란이 인류의 눈길을 끄는 것은 머지않은 장래에 행성상 성운으로 폭발할 적색거성이란 점도 있지만, 그보다는 앞으로 약 200만 년 후 우리가 날려보낸 파이어니어 10호가 이 별을 방문한다는 사실이다.외계 지성체에게 보내는 메시지가 담긴 금속판을 달고 1972년에 지구를 떠난 파이어니어 10호는 52년이 지난 현재 지구로부터 132AU(1AU는 지구-태양 간 거리 1.5억km) 떨어진 심우주를 초속 12km의 속도로 주파 중이다. 인류의 우주 척후병 파이어니어 10호는 2003년 1월 마지막 교신을 끝으로 통신이 두절되었으며, 2006년 3월 최종 교신을 시도했으나 파이어니어 10호로부터 아무런 응답이 오지 않음으로써 이날로 정식 '영면'에 들어간 것으로 기록되었다. 하지만 파이어니어 우주선은 태양계에서 인류의 존재를 나타내는 증표이며, 우리가 더 이상 명령을 보내지 않더라도 우주선은 여전히 심우주 여행을 계속한다. 일단 우주선이 태양계 밖으로 진출한 이후에는 물리 법칙에 따라 어떤 외부의 힘이 진로를 바꾸지 않는 한 그 여정은 영원히 멈추지 않는다.  알데바란은 어떤 별인가? 알데바란은 황소자리에서 가장 밝은 알파별인 동시에 밤하늘 전체에서 14번째로 밝게 보이는 항성이다. 히파르코스 위성이 측정한 바에 따르면, 우리로부터 약 65광년 떨어져 있다. 그 밝기는 0.75~0.95 등급 사이에서 천천히 변하는 변광성이다. 전통적 명칭 알데바란(Aldebaran)은 '뒤따르는 자'라는 뜻의 아랍어​ 알 다바란(al Dabarān)에서 온 단어로, 이런 이름이 붙은 이유는 알데바란이 플레이아데스 성단을 뒤따르는 것처럼 보이기 때문이다. 알데바란은 밝은데다 눈에 잘 띄는 별자리들 근처에 있기 때문에 밤하늘에서 찾기가 아주 쉬운 항성들 중 하나이다. 오리온의 허리띠에 해당되는 세 별로부터 시리우스의 반대 방향으로 선을 연장하면 가장 먼저 만나는 밝은 별이 알데바란이다.알데바란은 우연히도 지구와 히아데스 성단 사이의 시선방향에 놓여 있어 이 산개성단에서 가장 밝은 구성원처럼 보인다. 그러나 황소의 머리 부분을 차지하는 히아데스 성단은 알데바란보다 두 배 이상 먼 곳인 150 광년 거리에 있어 중력적으로 알데바란과 아무 관련 없는 천체이다. 알데바란의 표면온도는 3900K로 태양보다 2000도나 차갑지만, 반지름이 무려 태양의 44배나 되기 때문에 전체 광도는 태양의 400배 이상 된다. 그러나 질량은 태양의 1.16배에 지나지 않는다. 나이는 태양보다 약간 많은 64억 년이다. 200만 년 후의 알데바란은? 파이어니어 10호가 200만 년 후 알데바란에 도착할 무렵이면 이 적색거성은 과연 어떤 모습일까? 그때가 되면 알데바란이 별로서의 생애를 마감했을지도 모르며, 초신성 폭발로 인해 그 근처에서 외계 생명체를 만나는 것은 거의 불가능할 것이다. 적색거성인 알데바란도 예전에는 평범한 별로 보통 별처럼 행동했다. 곧, 내부에서 수소원자를 헬륨원자로 융합하면서 만들어낸 핵에너지로 자신을 밝혔으며, 주변의 외계행성에게 에너지를 나누어주었다. 그러나 내부의 수소는 어느덧 바닥이 나고 헬륨만 연료로 남은 상태다. 이런 별은 생애의 마지막 순간에 내부에서 더 많은 에너지를 만들어내고 몸피가 부풀어오르게 된다. 알데바란도 이런 과정을 거쳐 커지고 붉어져 지금처럼 우리 눈에 잘 띄는 적색거성이 된 것이다. 그리고 팽창이 극한에 이르면 겉층을 우주공간으로 방출해버리고 별의 속고갱이만 남아 백색왜성으로 변신한다. 방출된 겉층은는 성운이 되어 둥글게 우주공간으로 퍼져나가는데, 망원경이 없던 시절에 그것을 보면 마치 행성처럼 보여 행성상 성운이란 이름을 얻었지만 사실 행성하고는 아무런 관계도 없는 죽은 천체이다. 우리 태양도 앞으로 약 60억 년 후면 알데바란이 간 길을 따라갈 예정이다. 태양이 팽창하여 행성상 성운이 된다면 가까운 수성과 금성은 태양에 먹혀버릴 것이고, 지구의 운명은 어떻게 될지 알 수 없다. 금성처럼 태양에 먹힐지, 아니면 궤도가 더 멀리 밀려나 파국을 모면할지 알 수 없다. 하지만 걱정할 필요는 없다. 정말 까마득한 미래의 일이니 말이다. 그때쯤이면 지구는 너무 뜨거워져 어차피 생명이 살 수 없는 행성이 되어 있을 것이다. 파이어니어 10호도 이미 오래 전에 알데바란을 스쳐지났을 것이고 말이다. 알데바란은 천천히 자전하고 있으며, 한 번 도는 데에 520일이 걸린다. 그리고 목성 질량 6배에 이르는 행성 알데바란b를 거느리고 있다. 1998년에 발견된이 외계 가스행성은 자신이 공전하는 별의 임종을 지키며 살아남았다. 이 행성을 공전하는 달이 있을는지는 알 수 없다. 파이어니어 10호가 영면에 들지 않았다면 발견할 수도 있을 텐데 아쉽게 되었다. 혹 누가 알겠는가? 그 위성에 지성체가 살고 있어 별이 죽을 때 어떤 모습이었는지 우리에게 알려줄는지.  태양계를 탈출한 인류의 메신저  파이어니어 10호가 날아간다. 지구에서 200억km 떨어진 캄캄한 우주공간을 헤치며 홀로 나아간다. 태양을 등지고, 그가 떠났던 고향 지구를 등지고, 태양계 바깥의 저 무한 공간을 향하여. 25년 전 지구를 떠난 그는 먼저 목성을 지나고, 그로부터 10년 뒤에는 다시 해왕성, 명왕성을 지나, 태양계 바깥 은하 저쪽으로 날아갔다. 지구와의 교신마저 끊어진 채 10만 광년 은하수 저편으로 아득히 사라져갔다. 얼레줄 끈어진 유년의 연처럼 또는 영겁 속의 한 개 나사못처럼.인류가 만든 물건으로서 최초로 태양계를 탈출해 용약 은하 저쪽의 성간공간으로 진출한 파이어니어 10호는 3만 년쯤 후에는 황소자리의 붉은 별 로스 248 별을 스쳐 지나고, 27만 1000년 후에는 프록시마 센타우리 별에 도착하며, 또 1백만 년 동안 열 개의 별을 더 지날 것이다. 그리고 200만 년 후에는 그때까지 행성상 성운 폭발을 겪지 않았다면 알데바란에 최근접하는 곳에 도달할 것이다. 그러고도 아직 더 날아야 할 우주가 남아 있을까? 까마득한 우주 어느 언저리에서 어떤 모습으로 잠들까? 사람의 손에서 떠나간 이 최초의 신(神)에의 메신저는. 　

미국 매사추세츠공과대(MIT), 하버드·스미스소니언 천체물리학 연구센터, 캘리포니아공과대, 존스홉킨스대, 플로리다공과대 공동 연구팀은 중심별(항성)이 주변의 행성을 삼키는 장면을 처음으로 관측하는 데 성공했다. 이번 발견은 별과 행성의 관계는 물론 행성계 진화에 대한 이해를 높이는 데 도움을 줄 것으로 기대되고 있다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 5월 4일자에 실렸다. 연구팀은 우리은하의 은하 원반에서 약 10일 동안 지속된 광학 폭발인 ‘ZTF SLRN-2020’을 관측, 분석했다. 그 결과 거대 항성은 태양계에서 가장 큰 행성인 목성 10개 정도 크기의 행성까지도 삼키는 것이 확인됐다.

19세기까지만 해도 지구는 여러 층으로 이뤄져 있을 것이라는 추측만 있을 뿐 이를 확인할 수 있는 방법은 없었다. 그러다 1906년 영국 지질학자 리처드 올덤은 지진파가 지구를 통과해 반대쪽에서도 관측이 가능하다는 사실을 바탕으로 지구 중심에 액체 상태의 핵이 있다는 사실을 밝혀냈다. 이처럼 지진파는 직접 관측이 어려운 행성의 내부 구조를 연구하는 데도 중요하다. 영국 브리스톨대, 미국 캘리포니아공과대(칼텍) 제트추진연구소(JPL), 스위스 취리히연방 공과대(EHT)를 비롯해 프랑스, 벨기에, 독일 등 6개국 15개 연구기관이 참여한 국제 공동연구팀은 화성의 핵을 통과하는 지진파를 처음으로 감지한 미국 항공우주국(NASA) 화성 지질탐사선 인사이트의 데이터를 통해 화성의 내부 구조에 대한 단서를 찾았다고 26일 밝혔다. 이번 연구 결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 4월 25일자에 실렸다.연구팀은 화성에서 발생한 2건의 큰 지진을 분석해 화성 내부의 밀도와 조성, 압축 정도를 밝혀냈다. 그 결과 화성은 액체 상태 외핵과 고체 상태 내핵이 결합한 지구와 달리 완전히 액체로만 이뤄진 핵을 가지고 있을 가능성이 높은 것으로 나타났다. 이와 함께 화성 내부에는 원자번호가 낮은 원소(경원소)로 된 물질들이 많은 것으로 확인됐다. 연구팀에 따르면 화성은 황과 산소 비율이 높은 완전 액체 상태의 철합금 핵으로 돼 있어 지구의 핵보다 밀도는 훨씬 낮고 압축성은 높다. 이는 두 행성이 겉보기는 비슷해 보이지만 형성될 당시 조건은 완전히 달랐다는 것을 보여 주는 것이라고 연구팀은 설명했다. 또 현재 화성에는 자기장이 존재하지 않지만 화성 지각에 남아 있는 자성의 흔적으로 볼 때 지구의 핵과는 다른 형태이지만 한때 화성에도 자기장이 둘러싸고 있어서 우주에서 날아오는 각종 위험물을 막아 주는 역할을 했을 것이라고 연구팀은 설명했다.한편 영국 왕립천문대, NASA 에임스연구센터, 유럽우주국(ESA) 우주연구기술센터를 포함해 네덜란드, 스페인, 이탈리아, 독일 등 6개국 12개 연구기관 과학자들은 우리 은하와 가까운 ‘소마젤란은하’(SMC)에 있는 수백개의 젊은 항성(별) 주변에서 행성 형성에 중요한 역할을 하는 성분들을 발견했다. 천문학 분야 국제학술지 ‘네이처 천문학’ 4월 25일자에 실린 이 연구는 제임스웹우주망원경(JWST) 관측 데이터를 분석해 우리 은하보다 물질이 부족한 은하에서도 행성이 만들어질 수 있다는 가능성을 보여 준 것이다. 소마젤란은하는 우리 은하에서 거리가 약 20만 광년에 불과하고 은하 질량도 태양 질량의 약 70억배, 지름은 약 7000년 광년밖에 되지 않는 왜소은하이다. 행성은 미세한 먼지 알갱이들이 뭉치면서 만들어지고 작은 행성들이 부드럽게 충돌해 행성 핵을 만드는 것으로 알려져 있다. 그렇지만 소마젤란은하에는 먼지를 형성하는 원료라고 할 수 있는 실리콘, 마그네슘, 알루미늄, 철 같은 원소 함량이 적은 것으로 알려져 있다. 연구팀은 JWST가 보내온 적외선 사진을 이용해 NGC346이라고 이름 붙인 성단에서 우리 태양보다 젊고 질량이 적은 항성들을 다수 발견했다. 또 이들 별 주변을 도는 우주먼지 흔적을 발견했다. 이는 약 110억~120억년 전 금속성 원소가 부족할 때 어떻게 행성이 형성됐는지를 이해할 수 있게 해 줄 것으로 기대된다.

우리 태양 질량의 무려 300억 배가 넘는 것으로 추정되는 거대한 '괴물 블랙홀'이 발견됐다. 최근 영국 더럼 대학 연구팀은 지구에서 약 27억 광년 떨어진 '아벨(Abell) 1201' 은하단(銀河團)에서 태양 질량의 무려 300억 배에 달하는 극초거대질량 블랙홀을 발견했다는 연구결과를 발표했다. 역대 발견된 것 중 가장 큰 블랙홀 중 하나로 평가받는 이 블랙홀은 인간의 머리로는 상상하기 힘든 숫자로 설명된다. 먼저 이 블랙홀은 우리 태양의 약 300억 배가 넘는 질량을 갖고 있어 우리은하 중심에 위치한 궁수자리 A* 블랙홀보다도 무려 5000배는 더 크다.블랙홀은 우리의 태양 질량과 비교해 ‘체급’을 나누는데 태양보다 수십 만 배 이상 큰 초질량 블랙홀과 태양보다 3배 이상 큰 항성질량 블랙홀로 구분한다. 특히 우주에는 인간의 상상을 훌쩍 뛰어넘는 블랙홀도 존재하는데 태양의 100억 배 이상 질량을 가진 이같은 블랙홀을 '극초거대질량 블랙홀'(ultramassive black hole)이라 부른다. 　 특히 이번 블랙홀은 중력렌즈 효과와 슈퍼컴퓨터 시뮬레이션을 활용해 처음으로 발견돼 전문가들의 관심을 모으고 있다. 중력렌즈는 아인슈타인의 상대성 이론에 따라 빛이 시공간을 지나면서 질량이 큰 천체 옆에서 휘어지는 현상을 이용한 것이다. 먼 별이나 은하에서 나온 빛은 은하나 은하단의 중력장에 들어가면 마치 렌즈에 들어간 빛처럼 경로가 굴절되면서 확대된다. 과학자들은 중력렌즈의 도움을 받아 멀리 떨어진 천체를 10~20배 정도 더 밝게 볼 수 있다.더럼 대학 연구팀은 중력렌즈 효과로 은하의 빛이 휘고 확대된 이미지를 허블우주망원경으로 포착했으며, 또 이를 슈퍼컴퓨터를 활용해 수십 만 번 시뮬레이션했다. 이 결과 태양 질량의 무려 300억 배에 달하는 극초거대질량 블랙홀의 존재가 확인된 것. 연구를 이끈 제임스 나이팅게일 박사는 "태양 질량의 300억 배에 달하는 블랙홀은 지금까지 발견된 것 중 가장 큰 것 중 하나"라면서 "이론적으로 블랙홀이 얼마나 커질 수 있는지에 대한 상한선에 있기 때문에 매우 흥미로운 발견"이라고 설명했다. 특히 그는 "이번에 발견된 블랙홀은 다른 거대 블랙홀과는 달리 그다지 활동적이지 않는 것이 특징"이라면서 "중력렌즈 효과를 활용하면 이처럼 멀리있는 비활동성 블랙홀도 연구가 가능하다는 것이 확인됐다"고 덧붙였다. 　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 확인하는데 이번에 중력렌즈를 통한 방법도 새 블랙홀 발견의 가능성을 열었다.  

인류가 우주를 탐사하고 관찰하는 이유는 순수한 과학적 호기심과 지구 이외의 새로운 거주지 개척 등 두 가지다. 최근 이에 대한 답의 실마리를 제공하는 연구 결과가 나왔다. 2021년 크리스마스 때 발사된 미국 항공우주국(NASA)의 제임스웹우주망원경(JWST) 관측 결과와 2020년에 발사돼 이듬해부터 화성 표면을 탐사하고 있는 탐사 로버에 대한 것이다. 호주, 미국, 덴마크, 스페인 4개국 13개 연구기관이 참여한 공동 연구팀이 NASA의 JWST로 빅뱅 이후 약 5억~7억년이 지나 형성된 것으로 추정되는 거대 은하 후보군을 관측했다. 이 연구 결과는 과학저널 ‘네이처’ 2월 23일자에 실렸다.우주는 138억년 전 빅뱅이라고 불리는 대폭발로 시작돼 지금까지 계속 팽창하고 있다. 빅뱅의 가장 강력한 증거는 우주의 모든 공간에 퍼져 있는 태초의 빛, 바로 우주배경복사다. 빅뱅 직후 초기 우주 연구는 JWST 덕분에 더 활발해지고 있다. JWST는 현존하는 광학 우주망원경 중 가장 크고 적외선 분해능이 뛰어난데, 최초의 별과 은하 형성을 관측해 우주 기원을 연구하려는 목적으로 발사됐다. 태양 질량의 1000억배에 이르는 거대 은하는 빅뱅 발생 약 10억년 후에 해당하는 적색편이 z=6 부근에서는 확인됐지만, 이보다 더 이른 시기에 형성된 거대 은하는 아직 발견하지 못했다. 적색편이는 물체가 관측자로부터 가까워지면 청록색, 멀어지면 적색에 가까운 색으로 관측되는 현상이다. 천체 나이를 측정하는 데 활용하는 방법으로, 우주 팽창으로 거리가 멀어질수록 별이 발산하는 빛이 스펙트럼의 적색 끝 쪽으로 이동한다. 즉 적색으로 보일수록 멀리 떨어진 천체라는 말이다. 연구팀은 JWST로 관측한 결과 z값이 6.5~9.1을 나타내는 은하군을 발견하고 정밀 분석한 결과 빅뱅 이후 7억 5000만년쯤에 형성된 거대 은하를 발견했다. z값이 7.5에서 9.1 사이 적색편이를 보인 6개의 거대 은하 후보를 발견했는데, 여기에는 태양 질량의 1000억배에 달하는 항성이 다수 포함된 것으로 추정된다고 연구팀은 밝혔다.한편 스페인 우주생물학연구센터와 NASA 고다드우주비행센터를 중심으로 칠레, 프랑스, 일본 등 5개국 20개 연구기관 과학자들은 현재 화성에 배치된 탐사 장비만으로는 생명의 흔적을 찾기 어렵다고 밝혔다. 1975년 미국 화성탐사선 바이킹1호가 화성 표면에 착륙한 이후 화성에서 생명체 흔적을 찾으려는 시도는 계속됐다. 현재 화성 표면에서는 NASA에서 보낸 큐리오시티, 퍼서비어런스 탐사 로버가 활동 중이다.연구팀은 화성 탐사선들이 활동 중인 화성의 예제로 분화구와 비슷한 환경인 칠레 아타카마사막의 퇴적층에서 실험했다. 이 퇴적층은 약 1억~1억 6000만년 전에 형성됐다. 연구팀은 화성 탐사선에서 사용하는 장비로 미생물의 특징을 잡아낼 수 있는지 실험한 결과 대부분 실패한 것으로 나타났다. 연구를 이끈 아르만도 아주아 부스토스 스페인 우주생물학연구센터 박사는 “장비의 한계 또는 화성 지표면의 특성 때문에 현재 화성에서 쓰이는 장비만으로는 생명체가 존재했는지를 확인하기 쉽지 않다”며 “화성 생명체 연구를 위해서는 화성에서 시료를 채취해 지구로 보내는 것이 최선의 방법”이라고 말했다.

달력의 ‘기준 별’인 시리우스　​ 밤하늘에서 가장 밝은 별은? 큰개자리의 알파별 시리우스다. 정말 개의 눈처럼 시퍼렇게 빛난다. 가장 밝은 별인 시리우스는 예부터 동서양을 아울러 여러 문화권에서 관심을 받아왔다. 동양에선 시리우스를 천랑성(天狼星), 곧 하늘의 늑대 별이라 불렀다. 큰개나 늑대나 그게 그거다. 동서양을 막론하고 사람 느낌은 크게 다르지 않은 모양이다. 그런데 이 시리우스가 그 밝기만큼 사연도 숱하게 많다. 그 안에 인류의 문화와 천문학이 오롯이 똬리를 틀고 있는데, 그 흥미진진한 사연의 타래를 하나씩 풀어보도록 하자. 먼저 시리우스는 대체 얼마나 밝은 별일까? 두 번째로 밝은 별인 -0.74등급의 용골자리의 카노푸스보다 2배 이상이 밝은 -1.46등급이니 가히 원탑 별이라 할 만하다. ​ 그리스 신화에 의하면, 시리우스는 사냥꾼 오리온이 데리고 다니던 개라는 이야기가 전해진다. 고대 그리스인들에게 시리우스는 뜨거운 여름의 시작을 알리는 별이었다. 이글거리며 불탄다는 의미의 고대 그리스어 ‘세이리오스'(Σείριος)가 바로 시리우스의 어원이다. 그리스에서는 여름철 시리우스가 하늘에 나타난 이후를 ‘개의 날들’(Dog Days)로 불러 왔다. ​ 고대 그리스-로마 인들은 태양과 함께 출몰하는 시리우스 별을 1년 중 가장 더운 시기와 연관시켰던 모양이다. 혹 우리가 복날 개고기를 먹는 것도 혹시 이런 관점에 연유하는 것이 아닐까? 시리우스가 가장 큰 영향을 끼친 문명은 바로 이집트 문명이다. 시리우스는 이집트 문명의 종교와 신화뿐만 아니라, 피라미드의 환기창 위치에 시리우스를 고려하는 등, 매장 풍습이나 사원 건축에까지 깊게 스며들었다. 고대 이집트인들에게 이 푸른 별은 성스러운 ‘나일의 별’이었다. 이집트에서는 시리우스가 새벽 여명 속에 떠오르는 날을 한 해의 시작으로 정하고 곧 나일 강의 범람을 예견했다. 이 범람은 나일강 삼각주를 비옥한 땅으로 만들어주는 은혜로운 자연의 혜택이었다. 그뿐 아니다. 6000년 인류의 과학사 첫 줄은 ‘고대 이집트에서 1년을 365일로 하는 태양력을 최초로 만들었다'는 것이다. 이 달력이 바로 시리우스를 관측하여 그것을 기준으로 삼아 만든 고대 이집트의 태양력이며, 그 영향은 현재까지 이어지고 있다. 현재 우리가 쓰고 있는 달력은 율리우스력을 개정한 그레고리력인데, 율리우스력은 이집트 태양력을 토대로 만든 것이다. 이것만 보야도 시리우스가 인류와 얼마나 깊은 관계인가를 알 수 있다. 시리우스를 찾는 방법시리우스는 또한 태양에 가장 가까운 별 중의 하나다. 육안으로 관측 가능한 별 중 4.3광년의 알파 센타우리 다음으로 가까운 8.6광년 거리에 있다. ​시리우스 찾기는 정말 식은죽 먹기다. 겨울 밤하늘을 한번 휘둘러보고 가장 밝은 별을 찍으면 그게 바로 시리우스다. 좀더 구체적으로는, 우선 겨울 밤하늘에서 1등성을 두 개나 갖고 있는 별자리의 왕자 오리온자리를 찾는다. 장구 같기도 하고 방패연 같기도 한 오리온자리의 오른쪽 어깨에 보이는 붉은 별이 바로 초신성 폭발을 앞두고 있는 적색거성 베텔게우스이고, 오리온의 허리띠 부분에 보이는 등간격의 세 별이 오리온 삼성이다. 이 세 별들을 연결한 선을 밑으로 주욱 내려보면 오리온의 뒤를 따르는 유독 밝은 별, 큰개자리의 시리우스가 눈부시게 빛나고 있다.시리우스는 쌍성이었다 지름이 태양의 약 1.7배인 시리우스의 가장 놀라운 사실은 홑별이 아니라 쌍성이라는 것이다. 별은 생각보다 사교적이다. 하늘에 떠 있는 별의 1/2 가량이 쌍성인 것으로 보아 그렇다는 말이다. 시리우스가 동반성을 가지고 있다는 사실이 밝혀진 것은 한 세기 남짓밖에 안된다. 그 발견에까지 이르는 과정이 사뭇 드라마틱하다. 별은 항성이란 이름 그대로 천구의 어느 한곳에 붙박혀 있는 것 같지만, 지구의 자전이나 공전과는 무관하게 제각각 상당한 속도로 한 방향을 향해 움직이고 있다. 하지만 별들이 수백 년, 수천 년 동안 움직여도 워낙 멀리 있기 때문에 눈에 띄지 않을 뿐이다. 이러한 별의 운동을 고유운동이라 한다. 천문학자들은 별의 고유운동은 당연히 직선이라고 생각하고 있었지만, 시리우스를 관측한 결과 경악할 수밖에 없었다. 별이 구불구불 뱀처럼 사행(蛇行)하고 있는 것이 아닌가? 1834년 이 같은 사실을 발견한 독일 천문학자 프리드리히 베셀은 시리우스 주위에 보이지 않는 동반성의 존재를 예언했다. 즉 ‘보이지 않는 별’은 빛이 아닌 시리우스의 고유운동을 통해 간접적으로 자신의 존재를 드러냈다는 것이다. 그러나 베셀의 예언은 한 세대가 지나도록 실현되지 않다가 마침내 1862년, 미국의 망원경 제작자 앨번 클라크와 아들 그레이엄 클라크는 47㎝ 굴절망원경을 테스트하기 위해 시리우스를 관측하던 중 이루어졌다. 망원경을 들여다보던 아들 클라크가 말했다. “아버지, 시리우스에 짝별이 있네요.” 시리우스의 고유운동을 통한 가정으로만 존재했던 시리우스의 어두운 짝별을 실제로 발견한 순간이었다. 이로써 클라크 부자는 뜻하지 않게 시리우스 동반성을 발견하는 행운을 움켜쥐고 천문학사에 기록되었다. 이 소식은 곧 전파를 타고 전 세계로 퍼져나갔고 천문학계는 흥분으로 휩싸였다. ​ 최초의 발견된 백색왜성 시리우스 짝별 천문학자들은 밝은 별 시리우스를 ‘시리우스A’, 어두운 그 짝별을 ‘시리우스B’라고 불렀다. ’강아지별‘이란 별명을 얻은 동반성 시리우스 B는 그 궤도의 해석 결과, 질량이 태양과 거의 같고 주성의 약 3분의 1임이 밝혀졌다. 한편, 광도는 주성보다 약 10등이 어두운데, 이것은 동반성의 겉넓이가 주성의 1만분의 1, 부피로 하면 100만분의 1, 즉 지구 정도의 크기가 된다는 결론이 나온다. 따라서 동반성은 주성의 약 30만 배의 평균밀도를 가진다. 이것은 시리우스의 동반성이 물의 13만 배, 철의 1만 6000배라는 고밀도 물질로 이루어졌다는 것을 의미한다. 다시 말해 이 별의 물질로 각설탕 크기를 만든다면 자동차만큼 무겁다는 뜻이다. 이런 종류의 항성을 백색왜성(白色矮星)이라고 한다. 중간 이하의 질량을 지닌 별은 수소 핵융합 반응을 하다가, 핵융합을 거의 마쳐갈 때쯤 적색거성으로 변하며, 별의 껍데기층을 이루는 물질은 행성상 성운으로 방출되고, 결국 10만도 이상의 뜨거운 중심핵만 남게 되는 별이다.시리우스의 동반성 강아지별은 바로 뜨거운 핵이 지구 크기로 압축된 백색왜성으로, 최초로 발견된 백색왜성으로 기록되었다. 백색왜성은 엄청난 밀도로 그 표면 중력이 놀랄 만큼 큰데, 시리우스B의 표면중력은 지구의 5만 배나 된다. 만약 사람이 이 별에 착륙한다면 그 즉시로 종잇장처럼 납짝해지고 말 것이다. 이 강아지별이 먼 미래의 우리 태양 모습이라고 봐도 크게 틀리지 않을 것이다. 앞으로 50~60억 년 후 우리 태양이 수명을 다하면 외피층을 저 멀리 해왕성 궤도에까지 행성상 성운으로 뿌려버린 후 지금의 시리우스B처럼 뜨거운 백색왜성이 될 것이다. 태양계 외곽을 두르는 거대한 성운의 고리 속에는 틀림없이 한때 지구 행성에서 문명을 이루며 살았던 인류가 남긴 잔재들도 포함되어 있을 것이다. 아인슈타인의 일반 상대성 이론을 증명한 '강아지별' 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 의하면, 강한 중력장에서 나오는 발광체의 빛의 파장은 긴 쪽으로 이른바 적색이동을 한다. 1924년 영국 천문학자 에딩턴은 시리우스의 동반성에 대해 이러한 적색이동이 검증될 수 있음을 애덤스에게 알리고, 애덤스가 다음해에 스펙트럼선을 면밀히 관측하여 이것을 실제로 확인함으로써 시리우스의 동반성은 일반 상대성 이론이 옳다는 것을 증명하게 되었다. 시리우스의 강아지별을 발견하기부터 거성으로 커졌던 별의 핵이 지구 크기로 압축된다는 것을 설명할 백색왜성 이론이 탄생하기까지, 시리우스는 오랜 시간 동안 천문학자들의 이목을 사로잡았다. 그리고 그 과정에서 천문학은 분광학, 천체물리학, 별의 진화 등의 분야에서 큰 발전을 이룰 수 있었다. 이 고마운 별은 지금도 우리에게 계속해서 가까워지고 있다. 천문학에 있어 위대한 발견과 커다란 진보를 가져다 준 시리우스는 프로키온, 베텔게우스와 함께 함께 겨울의 대삼각형을 이루는 꼭짓점 중 하나로 겨울 밤하늘에서 찬연히 빛날 것이다. 여담이지만, 1977년에 발사된 보이저 2호는 29만 6000년 뒤 시리우스에서 4.3광년 떨어진 곳을 지나갈 것으로 보인다. 그 전에 보이저 2호는 약 4만 2천년 후 안드로메다자리의 태양계 최근접성인 로스 248(Ross 248) 별을 경유한다. 현재 보이저 2호는 공작자리 방향으로 항해 중이다. 

미 항공우주국(NASA)이 운영하는 ‘오늘의 천체사진'(APOD) 1월 1일자에 전 지구인에게 보내는 인상적인 연하카드가 게시되었다. 카드의 내용을 약간 가공해 소개한다. 희뿌연 빛줄기 속에 보이는 티끌 같은 점 하나는 우리 태양계에서 가장 큰 암석이다. 그것은 알려진 모든 소행성, 달 및 혜성의 핵보다 훨씬 크며, 태양계의 어떤 암석 행성보다도 크다. 이 암석은 큰 질량이 만들어내는 중력이 충분히 커서 자신의 몸을 마구 주물러 둥근 공처럼 만들었다. 일반적으로 지름이 700㎞를 넘어서면 자기 몸을 주물러 공을 만들 수 있는 강한 중력을 갖게 된다. 물론 우리가 작은 소행성에서 흔히 보듯이 그보다 크기가 작은 것들은 중력이 충분치 못해 모양이 감자처럼 들쭉날쭉하게 된다. 중력이 크면 또한 암석 표면 근처에 무거운 가스를 붙잡아 대기층을 만들게 된다. 최근 다른 별 주위를 공전하는 크고 밀도가 높은 행성이 발견되기 전까지는 사진에 보이는 이 우주 바위는 모든 유형의 우주 바위 중 가장 큰 암석이었다. 보이저 1호는 1990년, 이 암석으로부터 약 60억㎞(40AU) 떨어진 행왕성 궤도 어름의 외부 태양계에서 이 거대한 우주 암석의 인상적인 사진을 촬영했다. 이는 <코스모스>의 저자 칼 세이건의 기획으로, 그는 이 사진을 ‘창백한 푸른 점'(Pale Blue Dot)이라고 작명했다. 오늘날 이 암석은 모항성, 곧 태양 별의 주위를 대략 50억 번째 또 한 번 공전하기 시작하며 새해를 열었다. 이 암석은 모항성 둘레를 한 차례 여행하는 동안 스스로 350번 이상 회전한다. 바로 우리 80억 인류가 아웅다웅하며 살고 있는 지구 행성이다. 우리가 지구(地球)라고 부르는 이 바위의 모든 주민들, 새해 복 많이 받으세요. 그리고 평화롭게 살 수 있기를 기원합니다. 

미국 항공우주국(NASA)이 100억 달러(한화 10조원)를 투입한 제임스웹 우주망원경(JWST)이 지난해 12월 15일 프랑스령 남미 기아나 유럽우주센터에서 발사됐다. 주로 가시광선을 감지하는 허블 우주망원경과 달리 JWST는 적외선으로 열을 감지해 우주 가스나 먼지구름을 뚫고 우주를 가장 깊이 들여다볼 수 있다. JWST는 발사 이후 한 달 만인 지난 1월 24일 지구에서 약 150만㎞ 떨어진 ‘제2 라그랑주점’(L2)에 안착했다. 태양과 지구의 중력이 균형을 이루는 곳으로, JWST가 연료 소모를 최소화할 수 있는 지점이다. 태양에서 바라보면 열에 민감한 JWST가 지구의 뒤편에 숨어 초저온 상태에서 최적의 관측 성능을 유지할 수 있다. JWST는 역대 가장 크고 강력한 우주망원경이다. 지난 7월 12일 첫 공식 관측 이미지를 공개한 이래 계속해서 놀라운 우주 풍경을 잡아내고 있다. 입이 떡 벌어지는 영상을 계속 비춰주고 있으며, 그중 최고 품질의 이미지를 엄선해 발표한다. 아마 이같은 이미지들은 앞으로 여러 과학논문 발표에 밑거름이 될 것으로 믿어 의심치 않는다. 1. 우주 모래시계 지난 11월 16일 공개된 우주 모래시계는 그 중심에 갓 태어난 별, 곧 원시항성을 숨기고 있다. 불타오르는 듯한 이 장면은 L1527로 알려진 ‘아기별’로, 짙고 어두운 가스와 먼지구름에 의해 가려졌으나 적외선으로 관측할 수 있다. JWST에 탑재된 근적외선 카메라(NIRCam)는 황소자리별 형성 영역 내에서 한창 태어나고 있는 모든 별의 형성 장면을 보여준다. 2. 볼프 레예별JWST는 먼 별을 둘러싼 신비한 동심원 고리를 포착했다. 이것은 과학자들을 당황하게 만들기에 족했다. 이미지 속 중심별은 WR140으로 알려져 있으며, 대부분의 수소를 우주로 방출한 후 먼지로 둘러싸인 볼프 레예별이다. 이런 유형의 별은 아주 무거운 질량을 가진 항성의 최종 진화 단계로, 어마어마하게 불어난 외피층을 자신의 강력한 항성풍으로 날려보내 내핵이 드러난 별이다. JWST 프로젝트 학제간 과학자이자 유럽우주국(ESA) 과학 고문인 마크 매코린은 트위터에서 이 별을 “괴짜”라고 불렀다. 그는 “이미지에 보이는 6각형 파란색 구조는 JWST의 MIRI(중적외선 카메라) 이미지에서 밝은 별 WR140의 광학 회절로 인해 생긴 무늬다. 하지만 빨간색 곡선형 이미지는 실제인데, WR140 주변의 외피층들로 실제로 별 주위에 존재하는 것”이라고 밝혔다. 3. 해왕성​JWST의 첫 번째 해왕성 이미지는 고리를 두른 이 거대 얼음 행성의 참모습을 환상적으로 보여준다. 이미지는 태양계를 벗어난 NASA의 보이저 2호 우주선이 해왕성 옆을 지나간 이후 32년 만에 천문학자들에게 최고의 이미지를 보여줬다. ​해왕성 남반구의 밝은 부분은 높은 고도의 얼음 구름으로, 구름 속의 메탄이 햇빛을 흡수하기 전에 햇빛을 반사하는 광경이다. ​4. 창조의 기둥 JWST가 유명한 성운 '창조의 기둥'에 초점을 맞추자 장대한 먼지구름 속의 내용이 놀라울 정도로 선명한 모습을 보여줬다. 지구에서 약 7000광년 떨어진 뱀자리에 위치한 창조의 기둥은 독수리 성운의 일부로, 기둥 하나의 길이가 몇 광년이나 된다. 이 거대한 가스와 먼지구름은 1995년 허블 우주망원경이 잡아내 처음으로 놀라운 아름다움을 드러냄으로써 단박에 명성을 얻게 됐다. JWST가 잡아낸 새로운 이미지는 창조의 기둥을 더욱 상세하고 선명하게 드러내주고 있다. 이전에는 보이지 않았던 수백 개의 별이 화면 전체에서 빛나고 있으며, 일부는 태어난 지 불과 수십만 년밖에 안 된 갓난 아기별들이다. ​5. DART 소행성 탐사선 충돌  지난 9월 26일 NASA의 소행성 탐사선 DART(Double Asteroid Redirection Test)는 디모르포스라는 소행성 위성에 충돌해 우주 암석의 궤도를 바꾸게 했다. 디모르포스는 더 큰 우주 암석 디디모스를 공전하는 위성이다. 이 충돌 광경을 지켜본 JWST는 DART 우주선이 디모르포스에 충돌한 후 이 소행성계가 어떻게 행동했는지 보여주는 일련의 이미지를 포착했다. 6. 타란툴라 성운이 매혹적인 성운 이미지에는 공식적으로 30 Doradus라고 명명된 타란툴라 성운의 모습으로, 한 번도 본 적이 없는 어린 별들이 목하 처음으로 존재를 드러내고 있다. JWST의 고해상도 적외선 카메라는 멀리 떨어진 배경 은하뿐만 아니라 정교한 세부를 관통해 별들의 보육원을 보여준다. 타란툴라 성운은 약 16만 광년 떨어진 대마젤란은하에 있다. 성운은 우주의 나이가 불과 수십억 년 됐을 무렵의 별 형성 영역과 비슷한 화학적 조성을 가지고 있기 때문에 별 형성 연구 천문학자들에게 대단한 매력을 지닌 천체로, 천문학자들에게 상대적으로 초기 우주에서 별이 어떻게 형성됐는지에 대한 독특한 시각을 제공한다. ​7. 유령 은하공식적으로 NGC 628 또는 메시에 74로 알려진 유령 은하(Phantom Galaxy)의 이미지는 은하 형태가 매우 대칭적이기 때문에 천문학자들은 “완벽한 나선”이라고 부른다. 이미지는 JWST가 중적외선 카메라 MIRI로 수집한 데이터를 사용해 주디 슈미트에 의해 처리됐다. 이 은하는 허블 우주망원경과 WISE(광역 적외선 탐사기)와 같은 장비를 사용해 이전에 여러 번 이미지화됐지만, 이미지는 완전히 새로운 은하계의 모습을 보여준다. 8. 목성 고리JWST가 지구에서 가까운 목표물에 조준했을 때 천문학자들은 그 결과를 보고 대단히 만족해했다. 목성의 이미지는 웹의 근적외선 카메라(NIRCam)로 캡처된 것으로, 목성계를 매우 자세하게 보여준다. 여기에서 극지방을 둘러싼 아름다운 오로라와 거대 가스 행성을 둘러싸고 있는 희미한 고리, 목성의 두 위성도 볼 수 있다. 아말테아는 가장 왼쪽에 있는 밝은 점이고, 아드라스테아는 아말테아와 목성 사이의 고리 가장자리에 있는 희미한 점이다. 9. 울프-룬드마크-멜로테 은하왜소은하인 울프-룬드마크-멜로테 은하(WLM/DDO 221)의 이미지는 JWST의 근적외선 카메라가 포착한 것이다. 울프-룬드마크-멜로테 은하(WLM)은 우리은하를 포함하고 있는 국부 은하군에서 가장 멀리 떨어진 구성원 중 하나이기 때문에 천문학자들에게 흥미로운 대상이다. 고립된 특성으로 인해 WLM은 다른 시스템과 상호 작용할 가능성이 없는 만큼 은하 형성 및 진화 이론을 연구하고 테스트하려는 천문학자들의 주요 목표가 돼왔다. 1909년 막스 볼프에 의해 발견됐으며, 304만 광년 거리의 고래자리에 있다.  10. 토성 위성 타이탄JWST가 토성의 가장 큰 위성인 타이탄에 초점을 맞췄을 때 과학계는 다시 한번 흥분했다. JWST는 지난 11월 4일 간신히 타이탄의 두꺼운 메탄 구름을 포착했다. 구름 중 하나(클라우드 A)는 타이탄의 탄화수소 바다 중 가장 큰 크라켄 마레 위에 떠 있는 것이다. 그런 다음 며칠 후 하와이의 케크 천문대에서 시간이 지남에 따라 구름이 어떻게 변했는지 이해하기 위해 이 구역을 관찰했다.

블랙홀은 빛도 빠져나올 수 없는 강력한 중력을 지니고 있다. 그런 만큼 흡수하는 물질도 거의 없고 주변에 동반성도 없는 블랙홀을 관측하는 일은 불가능에 가깝다. 이름 그대로 우주의 검은 구멍이나 마찬가지이기 때문이다. 이런 블랙홀 가운데 과학자들이 특히 찾기 어려운 블랙홀이 바로 중간 질량 블랙홀이다. 일반적으로 블랙홀은 태양보다 훨씬 무거운 별이 초신성 폭발을 일으킨 후 남은 항성 질량 블랙홀과 은하계 중심부에 있는 거대 질량 블랙홀로 나뉜다. 전자의 질량이 태양의 5~100배 사이라면 후자는 태양의 수백만 배에서 수십억 배에 달한다. 중간 질량 블랙홀은 이 중간에 위치한 블랙홀로 태양의 수천 배에서 수십만 배에 달하는 질량을 지니고 있다. 과학자들은 우리은하보다 작은 왜소 은하 중심에 이런 중간 질량 블랙홀들이 숨어 있을 것으로 보고 있다. 문제는 물질이 많은 우리은하와 달리 왜소 은하는 물질의 양이 매우 적어 중심 블랙홀도 활동성이 낮다는 것이다. 블랙홀 자체는 빛이나 에너지를 방출하지 않지만 막대한 물질을 흡수하는 과정에서 강력한 에너지를 방출하면 먼 거리에서도 관측이 가능하다. 비교적 가까운 거리에 있는 항성 질량 블랙홀도 동반성에서 물질을 흡수하면 관측할 수 있다. 그러나 흡수하는 물질이 적은 중간 질량 블랙홀은 미지의 영역일 수밖에 없다. 코펜하겐 대학 닐스 보어 연구소 과학자들은 허블우주망원경과 켁 망원경 같은 지상 대형 천체 망원경 데이터를 분석해 우연한 기회에 지구에서 8억 5000만 광년 떨어진 중간 질량 블랙홀의 존재를 포착했다. 사실 이 정도 거리에서는 활발하게 에너지를 방출하는 대형 은하의 중심 블랙홀이 아니라면 관측이 쉽지 않다. 하지만 연구팀은 블랙홀 주변을 지나가던 운 없는 별 하나가 중력에 의해 흡수되는 장면을 포착했다. 중간 질량 블랙홀도 별보다 수천 배 이상 큰 질량을 갖고 있기 때문에 강력한 중력으로 지나가던 별을 잡아당길 수 있다. 이 경우 별은 스파게티 면발처럼 길게 늘어나 블랙홀에 흡수된다. TDE라고 불리는 블랙홀의 별 흡수 과정은 특징적인 형태를 지니고 있어 먼 거리에서도 관측할 수 있다. 왜소 은하 SDSS J152120.07+140410.5에서 포착된 이 TDE는 AT 2020neh로 명명됐다. (사진 참조) 연구팀은 이 방법으로 왜소 은하 중심부의 중간 질량 블랙홀을 지금보다 더 많이 관측할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 과학자들은 거대 질량 블랙홀이 왜소 은하를 흡수하는 과정에서 중간 질량 블랙홀들이 합체되면서 형성된 것일 가능성에 무게를 두고 있다. 이번 관측 결과와 관측 기술은 앞으로 이 가설을 검증하는 데 도움을 줄 것으로 기대된다. 

허수영 작가가 그린 버섯, 곤충, 식물, 정원을 보고 있노라면 마치 두꺼운 과학도감을 쫙 펼쳐 놓은 듯하다. ‘미알못’(미술을 알지 못하는 사람)이라도 평소 과학과 자연에 관심만 있다면 그림에 쉽게 몰입할 수 있다. 사실 그의 작품 속 생물체들은 절대 한곳에 모일 수 없는 것들이다. 작가가 캔버스라는 하나의 공간 속에 시간이나 장소성을 달리하는 생물체들을 불러들인 것이다. 국립현대미술관 미술은행, OCI 미술관 등이 작품을 소장하는 등 주목받는 그의 개인전이 6년 만에 서울 종로구 학고재 스페이스1에서 열렸다. 이번 개인전에서는 지난 7월 청년작가전 ‘살갗들’에서 선보인 신작을 포함해 23점이 전시되고 있다.다양한 이미지를 나열하고 중첩해 새로운 세계를 만들어 내는 작가의 재능을 이번에 내놓은 ‘우주’ 연작에서 다시 한번 느낄 수 있다. 허 작가는 지난해 말 미국 항공우주국(NASA)에서 발사한 제임스웹 우주망원경이 관측해 지구로 전송한 모든 이미지를 한 폭의 캔버스에 담아 존재하지 않는 새로운 우주를 창조해 냈다. 높이 162.1㎝, 가로 227.3㎝ 크기의 ‘우주 03’에는 성간 구름, 초신성 폭발의 순간, 블랙홀에서 뿜어져 나오는 제트, 블랙홀의 경계면인 사건의 지평선(이벤트 호라이즌) 등 다양한 우주 현상이 곳곳에 담겨 있다. 그 많은 이미지를 어떻게 다 집어넣을 수 있었을까 경탄이 나온다. ‘모래알처럼 많은 별들’이란 말을 모티브로 행성과 별(항성), 은하를 해변의 모래알처럼 표현해 낸 작품인 ‘우주 02’와 ‘무제 20’ 앞에 서면 기발한 아이디어에 입이 저절로 벌어진다. 허 작가는 “우주 시리즈는 우주의 다양한 이미지를 나열하고 중첩시킨 새로운 우주”라며 “수많은 색을 겹치는 방식으로 오랜 시간의 누적을 갖고 있는 우주를 표현했다”고 설명했다.그는 버섯이나 곤충을 그릴 때 식물도감과 곤충도감을 활용했다. 단순히 도감 속 사진을 사용하는 데 그친 것이 아니라 하나같이 자신의 시간을 갈아넣어 만든 노동 집약적 작품들이다. 높이 162㎝, 가로 390㎝의 거대한 크기의 ‘버섯’이라는 작품도 몇 번이고 덧그렸다. 처음에는 버섯도감에 나오는 모든 버섯을 그려 넣었다가 몇 년 뒤 숲과 폭포 같은 풍경을 그려 넣고 다시 나비와 나방이 날아들고 곤충이 기어 다니는 모습을 그렸다. 허 작가 스스로 밝히고 있지만 한 작업이 보통은 몇 년, 길게는 10년 가까이 이어진다. ‘이제 끝났다, 더이상 못 그리겠다’며 손을 놓은 그림도 나중에 다시 덧그리게 되는 경우도 적지 않다. 이 때문에 그의 작품은 오래 묵은 장맛이 난다. 잘 숙성시킨 반죽으로 만들어 씹을수록 고소한 맛이 나는 빵 같은 느낌이 든다. 그래서 허 작가의 그림은 적당히 거리를 두고 전체를 조망하면서 오랜 시간을 두고 꼼꼼히 봐야 비로소 의미를 이해할 수 있게 된다. 전시는 오는 11월 19일까지.

풍성했던 머리카락도 세월이 흐르면서 조금씩 줄어드는 것처럼 사실 행성도 별의 강력한 에너지와 항성풍에 의해 조금씩 대기를 잃는다. 특히 이 문제는 질량이 작고 별에 가까운 행성일수록 더 크게 겪는다. 지구의 경우 강한 중력으로 충분한 공기를 잡아 둘 수 있지만, 화성의 경우 지구의 1/3에 불과한 중력 때문에 상당량의 대기와 물을 잃어버린 것으로 추정된다. 그런데 태양계 밖 다른 행성은 어떨까? 미국 캘리포니아 대학 천체물리학자인 미셸 힐과 동료들은 GJ 1252b라는 외계행성이 모항성의 강력한 에너지로 인해 모든 대기를 잃어버렸다는 사실을 확인했다. GJ 1252b는 지구보다 약간 큰 외계행성이지만, 태양보다 매우 어두운 적색왜성 주변을 가까이 공전한다는 점에서 차이가 있다. 모항성이 매우 어둡긴 하지만, GJ 1252b는 하루 두 번 별 주변을 공전할 정도로 가까이 있기 때문에 그 표면 온도는 섭씨 1200도가 넘는다. 과학자들은 이렇게 별에 가까운 위치에서 엄청난 에너지를 받으면 대기가 모두 사라질 것이라고 추정했으나 구체적인 증거를 확보하기는 어려웠다. 연구팀은 이 행성이 별 뒤로 숨는 순간을 포착해 결정적인 증거를 확보했다. 행성에서 나오는 약한 적외선을 제거하고 별에서 나오는 적외선만 분석한 결과 GJ 1252b가 대기를 지녔을 경우 확인될 신호가 전혀 포착되지 않았다. 크기를 생각할 때 본래 이 행성에는 대기가 존재했지만, 뜨거운 표면 온도와 별에서 뿜어져 나오는 강력한 에너지에 의해 대부분 날아가 사라진 것으로 추정된다.　 이 행성의 뜨거운 표면 온도를 생각하면 대기가 없다는 사실은 당연해 보인다. 하지만 이론적으로 예측하는 것과 실제 관측을 통해 확인한 것은 과학적으로 상당히 다른 이야기다. 과학자들은 이번 관측을 통해 이 정도 온도와 거리에서는 행성 표면에 대기가 존재할 수 없다는 사실을 확인했다. 하지만 질문은 여기서 끝나지 않는다. 그렇다면 지구형 행성은 별과 얼마나 떨어져야 안정적으로 대기를 유지할 수 있을까? 태양보다 어둡지만 우주에 가장 흔한 작은 별인 적색왜성은 매우 가까운 거리에 많은 외계행성을 거느리고 있다. 과학자들은 표면 온도가 지구와 비슷한 외계행성에는 대기가 존재할 것으로 보고 있다. 하지만 적색왜성과 가까운 거리에서는 강력한 폭풍인 플레어와 항성풍, 그리고 방사선이 존재하기 때문에 온도를 빼고 생각해도 대기를 붙잡아 두기 쉽지 않을 수 있다. 이 질문에 대한 답을 얻기 위해서는 더 많은 외계행성을 관측해 어느 선까지 대기가 견딜 수 있는지 검증해야 한다. 쉬운 일이 아니지만, 과학자들은 계속해서 답을 찾아낼 것이다. 

태양에게 ‘잃어버린 형제별’이 있다? 대부분의 별은 단독으로 존재하지 않고, 두 개 이상 여러 개가 무리지어 존재하는 경우가 많다. 태양처럼 홀로 있는 별이 오히려 드문 편이다. 별들의 산란실이라 할 수 있는 성운이 대개 수백, 수천 개의 별들을 산란시킬 수 있는 엄청난 양의 물질을 가지고 있기 때문이다. 그런 분자구름이 맨 처음 중력으로 말미암아 수축을 시작할 때, 여러 곳에서 동시에 수축이 진행되어 결국 별 가족이 생겨난다. 따라서 그런 별들은 같은 지역에서 탄생해 함께 움직이지만, 결국 혼란스러운 상황에서 서로 다른 속도를 가지고 은하 전체로 흩어진다. 태양이 생성될 당시 함께 생겨난 수많은 별들이 성단(무리별)의 형태로 수백만 년 동안 존재해왔지만, 시간이 지남에 따라 별들이 폭발하거나 자리를 이동함으로써 태양의 짝별들은 종적을 감추었다. 우리 태양의 나이는 약 46억 살이다. 그 오랜 세월이 흐른 후에 형제를 찾는다는 것은 사막에서 바늘 찾기일 것이다. 그러나 집념을 가지고 태양의 형제별 찾기에 나선 천문학자들이 있다. 그들은 태양도 생성 당시에는 여러 개의 별들과 함께 태어났다고 보고, 은하수 곳곳에 흩어져 있는 태양 형제별들의 행방을 오랫동안 추적해왔다. 헤르쿨레스자리의 ‘HD 162826’ 항성 그 결과 현재 태양과 매우 유사한 ‘형제별’로 추정되는 별 하나가 발견되었는데, 헤르쿨레스자리의 ‘HD 162826’이라는 이름의 이 별이 그 주인공이다. 이 별은 태양에서 110광년 떨어진 곳에 있으며, 태양보다 15% 더 크지만 어두워서 맨눈으로는 보이지 않는다. 미국의 천문학자 바단 애디베키언은 2014년에 이 별이 지구와 같은 성분의 가스 구름에서부터 형성된 것으로 보여, 약 46억 년 전에 같은 항성 보육원에서 출현한 수천 명의 태양의 형제 중 하나일 가능성이 “거의 확실하다”고 발표했다. 이 결론은 그것이 바륨과 이트륨과 같은 희귀 원소를 포함하여 태양과 동일한 화학적 조성을 가지고 있으며, 그 궤도를 결정하고 은하 중심에 대한 공전을 반전시켜본 결과 확인되었다. 이 별이 아마도 가장 가까운 태양 형제일 것으로 연구자들이 추정하는 이유는 만약 태양의 형제별이 더 가까이 있었다면 먼저 확인되었을 것이기 때문이다. 연구자들은 이렇게 가까운 거리에 태양 형제별이 하나 있을 거라고는 예상하지 못했다. 천문학 용어로 ‘솔라 시블링'(solar sibling)이라고 불리는 태양 형제별 찾기에는 두 가지에 초점이 맞추어진다. 첫째는 태양과 나이가 같아야 한다는 점이고, 둘째는 태양과 화학적 성분이 같아야한다는 점이다. 별은 그것이 태어난 성운과 마찬가지로 거의 수소와 헬륨으로 이루어져 있지만, 약간의 다른 원소들도 포함하고 있는데, 그 비율이 성운마다 다르다. 따라서 같은 성운에서 태어난 별들은 서로 성분이 비슷하다.그런데 이런 두 가지 요건을 갖춘 HD 162826은 당시 태양과 함께 형성된 것으로 보이며, 천문학자들은 이것이 ‘오래 전 잃어버린 태양의 형제별’로 보고 흥분을 감추지 못하고 있다. 나이도 태양과 같을 뿐 아니라, 질량, 온도, 밝기, 크기가 거의 같아 숫제 태양의 쌍둥이별처럼 보이기까지 한다. HD 162826과 태양이 형성된 성단은 시간이 지남에 따라 별들이 넓게 흩어지게 하는 산개성단이었던 것으로 믿어진다. 이 성단의 별들은 형성되는 동안 행성 원반의 발달을 방해할 정도로 너무 빽빽하게 밀집되어 있지는 않았지만, 가까운 초신성에서 생성된 방사성 원소가 행성에 뿌려지는 것을 방지할 만큼 멀리 떨어져 있지는 않았다. ‘우리가 어디서 태어났는지 알고 싶다’ 한편, 천문학자들은 이 별에 외계 생명체가 거주할 만한 가능성을 찾기 위해 노력하고 있다. 태양의 형제들이 있는 영역은 생명체가 서식할 수 있는 외계행성을 수색하는 데 좋은 후보지가 될 수 있다. HD 162826에는 알려진 행성이 없다. 현재의 지식 상태는 뜨거운 목성 외에도 지구형 행성은 가능하다고 제안한다. 또한 생명체가 서식할 확률이 아주 낮더라도 0은 아닐 것으로 추정한다. 그러나 이러한 거주 가능성 요소를 확인하기 위해서는 이 별에 대한 더 많은 연구가 필요하다. 연구팀은 ‘태양의 형제별’의 세세한 화학물질을 분석하는 것이 다음 목표이며, 이를 통해 태양과 지구의 기원 및 외계 생명체를 찾을 수 있을 것으로 기대하고 있다. 연구를 이끈 텍사스 대학교의 이반 라미레스 수석 연구원은 태양 형제별을 찾는 것의 중요성을 다음과 같이 설명했다. “우리는 여전히 우리(지구 및 지구 생명체)가 어디서 왔는지 알지 못한다. 태양이 은하의 어느 부분에서 형성되었는지, 기원이 되는 환경을 찾아낼 수 있다면 초기 태양계의 조건을 제한할 수 있다. 그렇게 하면 우리가 왜 지금 여기에 있는지 이해하는 데 도움이 될 수 있을 것이다.” 

제임스웹 우주망원경(JWST·이하 웹 망원경)이 잡은 놀라운 ‘창조의 기둥’ 이미지가 발표됐다. 창조의 기둥(Pillars of Creation)이란 새로운 아기 별들이 무더기로 태어나고 있는 현장의 성운이란 뜻에서 붙여진 이름이다. 창조의 기둥은 지구로부터 뱀자리 방향으로 약 7000광년 떨어진 독수리 성운의 성간가스와 성간먼지의 덩어리가 만들어낸 암흑성운이다. 창조의 기둥을 맨처음 촬영한 것은 1994년 4월 허블 우주망원경으로, 그로테스크한 형태와 엄청난 규모로 사람들을 경악케 했다. 이 사진은 가장 훌륭한 허블 사진 10장 중 하나로 선정되었다. 창조의 기둥은 차가운 수소분자와 우주 먼지로 이루어져 있으며, 이것들은 가까운 주위 항성들이 방출하는 자외선으로 인해 형태가 침식되고 있는 중이다. 가장 왼쪽의 기둥은 그 길이가 무려 4광년에 이른다. 기둥 꼭대기의 조그만 손가락 모양 돌출부 하나가 우리 태양계 전체보다도 더 크다. 허블 망원경으로 인해 가장 유명한 천체 중 하나로 등극한 창조의 기둥이 새로운 웹 망원경에 의해 그 진정한 민낯을 드러냈다. 웹 망원경은 창조의 기둥에 다시금 생명을 불어넣어, 그 유명한 먼지 구름 속에서 막 태어나고 있는 수백 개 아기별들이 눈부시게 반짝이는 장관을 보여준다.웹 망원경의 근적외선 카메라(NIRCam)로 잡아낸 새로운 이미지는 훨씬 세밀한 기둥의 모습을 뚜렷이 보여주는데, 여기에는 성운의 미세한 구조가 선명하게 드러나며 이전에는 볼 수 없었던 수백 개의 별들이 전체의 화각 안에서 반짝인다. 미 항공우주국(NASA)은 성명에서 반짝이는 이 별들 중 많은 수가 불과 수십만 년 전에 태어났다고 밝혔다. 본질적으로 열인 적외선은 투과력이 가장 높은 전자기파다. 웹 망원경은 적외선 관측에 특화된 망원경으로, 구름을 관통해 들여다보고 뭉쳐지는 먼지에서 탄생하는 원시별을 관측할 수 있다. 웹 망원경에 비해 훨씬 약한 적외선 감지 능력을 가진 허블망원경 역시 성운 내부를 관찰하려고 시도한 바 있지만, 이번 결과는 그러한 시도를 훨씬 능가한다. 웹 망원경의 이미지는 허블망원경에 비해 전혀 다른 수준의 디테일과 선명도를 제공할 뿐만 아니라, 구름 내부와 주변 우주 전체에서 더 많은 별을 드러내 보여주었다. NASA는 “연구원들이 이 지역의 가스와 먼지 양과 함께 새로 형성된 별의 수를 훨씬 정확하게 식별해냄으로써 별 형성 모델을 수정하는 데 도움이 될 것”이라면서 “시간이 지남에 따라 천문학자들은 이 먼지 구름에서 별이 수백만 년에 걸쳐 어떻게 형성되고 폭발하는지에 대해 더 명확한 이해에 도달하게 될 것”이라고 밝혔다. 

미 항공우주국(NASA)이 제임스 웹 우주망원경(이하 웹 망원경)과 찬드라 X선 관측소의 데이터로 만든 새로운 천체 사진을 4일(현지시간) 공개했다. 지난 7월 첫 사진을 공개했던 웹 망원경은 그후 여러 망원경과 협력해 천체를 관측하는 임무를 수행해왔다. 지난달 말에는 허블 우주망원경과 함께 우주선이 소행성에 충돌해 궤도를 바꾸는 순간을 포착하기도 했다. 최근 NASA 과학자들은 웹 망원경이 새로 관측한 적외선 데이터를 찬드라의 X선 데이터와 결합해 지금까지 볼 수 없던 우주의 다양한 모습을 공개했다.가장 먼저 공개된 사진은 약 2억 9000만 광년 밖 페가수스자리 소은하군인 ‘스테판 5중주’ 모습이다. 은하 5개 중 4개가 서로 중력으로 묶여 근접했다 멀어지기를 반복해 춤추는 은하로도 불리며, 언젠가 서로 병합할 것으로 예상된다. 적외선 데이터(빨간색, 주황색, 노란색, 녹색, 파란색)는 휘몰아치는 가스 꼬리와 별 형성의 폭발 과정 등을 보여주며, X선 데이터(밝은 파란색)는 한 은하에서 방출한 충격파가 다른 은하들의 가스를 통과하며 거품 형상으로 나타난 모습을 보여준다.그다음은 약 5억 광년 밖 조각가 자리의 ‘수레바퀴 은하’ 모습이다. 지름은 15만 광년으로 우리은하보다 50% 더 크다. 중앙과 외곽으로 2개의 고리가 있는 ‘고리 은하’이기도 하다. 과학자들은 거대한 나선 은하가 다른 은하와 고속으로 충돌한 뒤 구조와 형태가 수레바퀴 모야으로 바뀐 것으로 분석한다. 찬드라로 관측한 파란색과 자주색 형상은 초고온으로 가열된 가스와 폭발하는 별, 중성자별과 같은 짝별에서 물질을 끌어당기는 블랙홀에서 나온 것이다. 웹 망원경의 적외선 데이터는 해당 은하 외에도 더 멀리 떨어진 2개의 작은 동반 은하를 배경으로 보여준다.세 번째 사진은 약 46억 광년 밖 날치자리 은하단 ‘SMACS 0723’ 모습으로, 약 130억 년 전 만들어진 초기 우주 천체의 빛을 담고 있다. 웹 망원경으로만 포착한 사진은 지난 7월 백악관 행사에서 공개된 바 있다. 여기에 밝은 파란색으로 더해진 찬드라 X선의 이미지는 중심부에 밀집한 가스를 보여준다.끝으로 산과 계곡을 담고 있는 듯한 ‘우주절벽’의 새로운 모습도 공개됐다. 이는 약 7600광년 밖 용골자리 성운(NGC 3372)에 있는 산개 성단인 ‘NGC 3324’ 내 거대한 공동(空洞)의 끝부분인데, 높은 봉우리가 솟아있는 험준한 산맥처럼 보인다. 이 공동은 중앙(상단)에 있는 젊고, 뜨거운 큰 별들이 내뿜는 항성풍과 강력한 자외선 방사가 만들어냈다. 여기에 상단의 확산하는 X선 방출은 NGC 3324 성단에서 가장 뜨겁고 무거운 3개의 별에서 방출되는 뜨거운 가스를 보여준다. 찬드라는 우주의 극도로 뜨거운 영역에서 나오는 X선 방출을 포착하고자 특별히 설계됐다. 찬드라의 데이터를 더하면 웹 망원경의 적외선 카메라로는 볼 수 없는 고에너지 방출 과정을 볼 수 있다. 웹 망원경은 지난해 12월 25일 프랑스령 기아나에서 아리안 5호 로켓에 실려 우주로 발사됐다. 이후 웹 망원경은 지구-달 거리의 약 4배인 160만㎞를 날아간 끝에 태양과 지구의 중력이 균형을 이루는 ‘제2 라그랑주점’(L2) 궤도에 안착해 관측 임무를 시작했다.

인류는 지금껏 화성에 여러 대의 탐사 로버를 착륙시켜 생명체의 흔적을 끈기있게 탐색하고 있지만 아직까지 그에 대한 어떤 증거도 발견하지 못하고 있다. 그러나 한 연구원은 앞으로 25년 안에 태양계 밖의 외계행성에서 생명체의 증거를 발견할 수 있을 것이라고 확신하고 있다.  스위스 취리히 연방공과대학의 천체물리학자인 사샤 칸츠는 최근 대학의 새로운 '생명의 기원과 유포 센터' 개소식에서 이 같은 선언을 했다.  9월 2일 언론 브리핑에서 칸츠는 현재 진행 중인 기술 프로젝트에 대해 자세히 설명하면서, 연구자들이 머지않아 인류가 우주에 홀로 존재하는지에 대한 질문에 답할 수 있게 될 것이라고 말했다.  이어서 칸츠는 "1995년에 내 동료와 노벨상 수상자인 디디에 쿠엘로가 우리 태양계 밖의 행성을 처음으로 발견한 이래 오늘날까지 5천 개 이상의 외계행성이 발견되었으며, 그 발견은 현재도 매일같이 이어지고 있다"고 덧붙였다.  천문학자들은 우리은하에 있는 1천억 개 이상의 별 각각에 적어도 하나의 동반 행성이 있다고 믿고 있다.이 같은 점을 감안할 때, 더 많은 외계행성들이 발견을 기다리고 있을 것으로 보이는데, 머지않은 미래에 우리는 엄청난 수의 외계행성 목록을 갖게 될 것이다.  그 중 많은 수의 외계행성이 지구와 비슷한 환경에서 액체 물을 가지고 있을 것으로 보이며, 이러한 생명체 서식 조건을 충족할 수 있을 만큼 모항성에서 적당한 거리에 있을 것이라고 칸츠는 주장한다.  "다만 중요한 점은 이 지구형 행성에 대기가 있다면 그 대기가 무엇으로 구성되어 있는지 우리가 현재 알 수 없다는 것"이라고 밝히는 칸츠는 "이 외계행성의 대기를 조사하고, 행성의 사진을 찍을 수 있는 관측 방식이 필요하다"고 덧붙였다.  브리핑은 제임스웹 우주망원경 팀이 최초로 먼 별의 주위를 도는 외계행성의 첫 이미지를 공개한 지 하루 만에 이루어졌다. 거대한 가스 행성인 HIP 65426 b는 목성의 12배 크기로, 모항성으로부터 태양-지구 간의 100배나 되는 거리를 도는 행성이다.  우주에서 가장 오래된 별과 은하를 찾기 위해 제작된 제임스웹 우주망원경은 이미 여러 개의 외계행성 대기에서 이산화탄소와 물을 감지하는 등 일련의 획기적인 업적을 이루고 있다. 그러나 칸츠는 비록 웹이 가장 강력한 우주망원경이기는 하나, 액체 물이 존재할 수 있는 거리에서 별을 공전하는 지구 같은 행성을 볼 수 있을 만큼 충분히 강력하지 않다고 주장한다.  "HIP 65426 시스템은 매우 특별한 시스템"이라고 밝히는 칸츠는 "그것은 별에서 아주 먼 궤도를 도는 거대한 가스 행성으로, 웹은 행성 사진을 찍을 수 있을 뿐, 그 이상의 관측은 불가능하다"고 못을 박으면서 "작은 행성을 관측할 수 있을 만큼 웹은 강력하지 않다"고 덧붙였다.  그렇다고 현재 천문학자들이 손을 놓고 있는 것은 아니다. 이 같은 웹의 단점을 극복하기 위해 새로운 장비가 이미 제작되고 있다.  칸츠와 그의 팀은 초거대 망원경(ELT)의 일부가 될 최초의 장비인 중적외선 ELT 이미저 및 분광기(METIS)의 개발을 주도하고 있다. 현재 칠레의 유럽 남방 천문대에서 건설 중인 ELT이 2020년대 말에 완공되면 40m 구경의 세계 최대 광학 망원경으로 등극한다.  우주망원경은 먼 행성의 대기에서 산 유기체에 의해 생성되는 분자의 흔적을 찾기 위해 방대한 양의 외계행성들을 들여다 볼 것이다.  취리히 공과대학의 새로운 센터는 이 미래 임무를 위한 토대를 마련하고, 나아가 생명의 화학적 성질과 그것이 행성의 대기와 환경에 미치는 영향에 대한 우리의 이해를 향상시키기를 희망한다고 칸츠는 강조한다.  "우리는 생명체의 구성 요소와 화학반응의 경로 및 시간 척도, 외부 조건에 대해 보다 깊은 이해를 얻어야 하며, 그로써 목표 별과 목표 행성의 우선 순위를 정할 필요가 있다"라고 말하는 칸츠는 "생명의 흔적이 어느 정도까지 진정한 생물학적 지표인지 확인해야 하는데, 이는 행성 대기에서 가스를 생성할 수 있는 다른 과정이 있을 수 있기 때문"이라고 설명한다.  "성공에 대한 보장은 없다. 그러나 우리는 그 과정에서 다른 것을 배울 것"이라고 다짐하는 칸츠는 비록 의욕적이긴 하지만, 태양계 밖의 생명체를 찾기 위해 자신이 정한 25년의 기간이 "비현실적인 것만은 아니다"라고 강조한다. 

‘인류의 눈’ 제임스웹 우주망원경(이하 웹 망원경)이 지구에서 약 3200만 광년 떨어진 나선은하 메시에 74(이하 M74)를 포착했다. NGC628로도 알려진 M74는 대부분 은하보다 표면 밝기가 낮아 아마추어 망원경으로 관측하기가 쉽지 않아 ‘유령 은하’라는 별명도 갖고 있다. 덴마크 코펜하겐대 닐스보어연구소 산하 우주여명센터 천문학자 가브리엘 브래머 박사는 18일(현지시간) 트위터에 웹 망원경의 관측 데이터로 만든 유령 은하 사진 한 장을 공개했다. 천문학자들, 웹 망원경 데이터 사용 시작 데이터는 지난 17일 웹 망원경이 수집해 미국 메릴랜드주 볼티모어 소재 우주망원경 기록 보관소인 미컬스키 우주망원경 아카이브(MAST)에 보낸 것이다. 아카이브는 웹 망원경뿐 아니라 허블 우주망원경 등 NASA 망원경 16개가 수집한 공개 데이터를 보관한다. 웹 망원경 홍보담당 천문학자 크리스틴 풀리엄은 해당 사진이 실제 웹 망원경의 관측 데이터에서 나온 것이라고 밝혔다. 그러면서 웹 망원경의 데이터 중 일부는 NASA 소속 연구진이 분석하도록 1년간 비공개로 두지만, 나머지 데이터는 다른 전문가도 볼 수 있도록 아카이브에 저장한다고 덧붙였다. 이번 은하 사진에서 보라색을 띠는 나선팔은 실제로 보라색은 아니다. 은하를 구성하는 다환 방향족 탄화수소(PAH)라는 분자가 복사선을 방출해 보라색으로 보이는 것이다.해당 데이터를 사용한 사진은 다른 전문가도 공개하고 있다. 여러 망원경 데이터로 인근 은하를 고해상도로 관찰하는 프로젝트인 팡스 서베이(PHANGS Survey)의 연구원 주디 슈미트 박사는 허블 망원경보다 세부적인 요소를 자세히 보여주는 은하 사진을 플리커에 공유했다. 이는 웹 망원경이 가시광선, 근적외선 스펙트럼을 관찰하던 허블 망원경과 달리 적외선 관측으로 특화된 망원경인 덕분이다. 긴 파장의 적외선으로 관측하면 우주의 먼지 뒤에 숨은 대상까지도 뚜렷하게 볼 수 있다. NASA, 웹 망원경 첫 선물 공개미 항공우주국(NASA)은 지난 12일 웹 망원경이 처음 수집한 선물 같은 이미지를 대거 공개했다. 가장 먼저 행성상 성운인 ‘남쪽 고리 성운’ 사진이 공개됐다. 지구에서 약 2000광년 떨어진 돛자리에서 죽어가는 별 주변으로, 가스구름이 팽창하는 모습이 담겼다. ‘8열 행성’으로도 불리는 데 성운의 지름이 약 0.5광년에 달한다.그다음 공개된 사진은 1877년 처음 발견된 소은하군 ‘스테판 5중주’다. 약 2억 9000만 광년 밖 페가수스자리에 있는데 은하 5개 중 네 개가 서로 중력으로 묶여 근접했다 멀어지기를 반복해 춤추는 은하로도 불린다. NASA는 “은하들이 충돌하는 장면이다. 은하들이 중력 작용의 춤을 추면서 서로 끌어당기고 있다”고 소개했다.‘별들의 요람’으로 잘 알려진 용골자리 성운이 품은 ‘우주 절벽’과 아기별들의 화려한 이미지도 공개됐다. 용골자리 성운은 지구에서 약 7600광년 떨어져 있으며, 밤하늘에서 가장 크고 밝은 성운 중 하나로 꼽힌다. 이 성운은 태양보다 몇 배나 더 큰 대형 별의 산실로 알려져 있다.특히 NASA는 머나먼 우주에서 수증기 형태의 물을 확인했다고 밝혀 과학계를 흥분시켰다. 지구에서 1150광년 떨어진 외계행성 WASP-96b의 분광 자료를 분석한 결과 수증기 형태의 물을 확인했다는 것이다. NASA는 “웹 망원경이 외계행성을 둘러싼 대기에서 구름, 연무와 함께 물의 뚜렷한 특징을 포착했다. 이는 웹 망원경이 전례 없는 대기 분석 능력을 갖추고 있음을 확인시켜준다”고 설명했다. WASP-96b는 봉황자리에 있는 거대 가스 행성으로, 질량은 목성의 절반 정도다. 2014년 발견된 이 행성은 3~4일 공전 주기로 항성을 돈다.NASA는 전날 백악관 행사를 통해 은하단 SMACS 0723 이미지도 공개했다. 사진에는 130억 년 전에 만들어진 초기 우주 천체의 빛이 관측됐다. 웹 망원경은 어디 있나웹 망원경은 지난해 12월 25일 프랑스령 기아나에서 아리안 5호 로켓에 실려 우주로 발사됐다. 이후 웹 망원경은 지구-달 거리의 약 4배인 160만㎞를 날아간 끝에 태양과 지구의 중력이 균형을 이루는 ‘제2 라그랑주점’(L2) 궤도에 안착해 관측 임무를 시작했다.

우리은하 밖에서 ‘잠자는 블랙홀’이 처음 발견됐다. 성간물질을 적극 흡수하지 않는 휴면 상태의 블랙홀로, 빛이나 복사선을 방출하지 않아 찾기가 매우 어렵다. 18일(현지시간) 시넷 등에 따르면, 국제 천문학 연구팀은 우리은하와 인접한 위성은하인 대마젤란은하에서 휴면 블랙홀을 발견했다. 우리은하 밖에서 휴면 블랙홀이 발견된 사례는 이번이 처음이다.휴면 블랙홀은 질량이 태양의 최소 9배에 달하는 항성질량 블랙홀로, 태양 질량의 25배에 달하는 뜨겁고 푸른 별과 쌍성을 이룬다. VFTS 243으로 알려진 이 쌍성계에서 휴면 블랙홀은 동반성과 서로를 공전한다.VFTS 243 쌍성계는 지구에서 16만 광년 떨어진 황새치자리의 타란툴라 성운 안에 있다.연구팀은 유럽우주국(ESA) 초대형망원경(VLT)의 관측장비인 플레임스(FLAMES)로 수집한 6년간의 데이터를 사용해 휴면 블랙홀을 발견했다. 휴면 블랙홀은 주변 환경과 상호작용이 매우 적다. 따라서 이번 발견은 건초더미에서 바늘을 찾은 것으로 비유되고 있다. 연구 공동저자인 벨기에 루뱅가톨릭대의 파블러 마르샹 박사는 “휴면 블랙홀에 대해 거의 알지 못해 이번 발견이 믿기지 않았다”고 말했다. 연구팀은 또 휴면 블랙홀이 어떻게 죽어가는 별 중심에서 생성됐는지를 조명했다. VFTS 243 쌍성계를 탄생시킨 별은 강력한 초신성 폭발을 일으켰을 때 흔적을 남기지 않고 완전히 붕괴한 것으로 여겨진다. 연구 주저자인 암스테르담대학의 토머 셰나르 박사는 “이 완전 붕괴 시나리오에 대한 증거가 최근 나타나고 있으나 우리 연구는 의심할 여지 없이 가장 직접적인 증거 중 하나를 제시한다”면서 “우주 블랙홀 병합의 비밀을 밝히는 데 중대한 영향을 줄 것”이라고 말했다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 네이처 천문학 최신호(7월 18일자)에 실렸다.

최근 첫 컬러 이미지를 지구로 전송한 제임스 웹 우주망원경은 중력렌즈 효과를 이용해 빅뱅 직후 태어난 초기 은하의 모습을 확인했다. 46억 광년 떨어진 은하단인 SMACS 0723의 사진에는 더 훨씬 더 멀리 떨어진 은하의 모습이 같이 찍혀 있다. 중력렌즈는 아인슈타인의 상대성 이론에서 예측된 현상으로 은하나 은하단처럼 큰 질량을 지닌 천체의 옆을 지나는 빛이 렌즈처럼 굴절되어 증폭되는 현상을 의미한다. 중력렌즈는 멀리 떨어진 천체를 관측하는 데 없어서는 도구로 현재 천문학에서 큰 역할을 하고 있다. 그런데 사실 중력렌즈 효과는 멀리 떨어진 은하단이 아니라 가장 가까운 별인 태양에서도 나타날 수 있다. 다만 멀리 떨어진 희미한 천체의 빛을 강력한 태양광과 분리해 재구성하는 일이 너무 어려워 지금까지 잘 사용되지 않을 뿐이다. 물론 중력렌즈 효과를 이용할 수 있다면 가장 가까운 렌즈인 태양이 가장 유용한 관측 수단이 될 수 있기 때문에 천문학자들은 다양한 프로젝트를 제안하고 있다.미국 펜실베이니아 주립대학 과학자들은 태양중력렌즈가 전파 증폭기의 역할도 할 수 있다는 연구결과를 발표했다. 연구팀은 외계 문명의 전파 신호가 사실 지구까지 도달하는 과정에서 매우 약해지기 때문에 지구에서 관측하기가 매우 어렵다는 점을 지적했다. 사실 미 항공우주국(NASA)도 멀리 떨어진 탐사선과 교신을 위해 현재도 지름 70m급 대형 안테나를 사용하고 있다. 그런데 전파 역시 중력렌즈 효과의 영향을 받기 때문에 강력한 태양 전파의 간섭을 피해 먼 우주에서 신호를 수집할 수 있는 대형 안테나만 있다면 전파 신호를 증폭해 확인할 수 있다. 예를 들어 지구-태양 거리의 550배 정도 되는 장소에 안테나를 설치하면 알파 센타우리 같은 가까운 별에서 온 전파 신호를 태양 중력 렌즈의 힘을 빌려 증폭할 수 있다. (사진 참조) 물론 당장에 기술적으로 가능한 일은 아니지만, 연구팀은 이렇게 별을 중력렌즈로 활용해 전파 신호를 증폭시키는 방법이 일종의 우주 통신 중계기 같은 역할을 할 수 있다고 보고 있다. 별과 별 사이 공간에 항성 중력렌즈 효과를 이용한 중계기를 만들면 수십 광년 떨어진 먼 거리에서도 전파 신호를 수신하거나 발신할 수 있다는 이야기다. 물론 오랜 시간이 걸리는 일은 피할 수 없지만, 항성 중력렌즈를 통신에 활용하면 아주 멀리 떨어진 별과의 통신도 이론적으로 가능하다. 외계인의 신호를 듣는 것은 물론 우리가 신호를 지정된 별로 보낼 수 있는 셈이다. 과연 그런 미래가 올 수 있을지 궁금하다.