밤하늘을 아름답게 수놓은 은하수는 태양계가 포함된 우리 은하를 일컫는다. 지금까지 천문학자들은 저마다 우리 은하의 전체 질량이 얼마나 되는지 수차례 계산해 왔다. 하지만 우리 은하를 비롯해 우주에 속한 가스나 먼지, 성간물질 등 모든 것을 정확히 계산하는 것은 꽤 어려운 일이다. 또 우주의 85%를 구성하고 있는 암흑물질 역시 이 계산을 더 어렵게 만든다. 그런데 이번에 우리 은하의 전체 질량이 ‘태양의 7000억 배’ 정도라는 계산 결과를 캐나다 맥마스터대 그웬돌리 이디 박사팀이 5월 30일 캐나다 위니펙에서 열린 캐나다 천문학회 회의에서 발표했다. 참고로 우리 태양의 질량은 2,000,000,000,000,000,000,000,000,000(2×10의 30제곱·20양)㎏으로, 지구보다 33만 배 더 큰 질량을 갖고 있다. 즉, 우리 은하 전체의 질량은 지구의 7000억x33만 배라는 것. 이번 연구에서 이디 박사는 성단의 속도와 위치, 그리고 궤도를 이용해 우리 은하의 중력 중심과 힘을 관측하는 새로운 계산 방법을 도입했다. 또 일반적인 방법으로는 관측할 수 없는 암흑물질에 대해서도 은하 중심에 있는 구상성단의 움직임으로 그 위치와 크기를 측정하고 무게를 계산했다. 지금까지의 계산에서는 은하 전체의 무게가 태양의 1조~2조 배 정도로 예상돼 있었다. 하지만 이번 조사에서는 이전 계산보다 암흑물질량이 더 많을 것으로 추정돼 우리 은하가 기존 생각보다 가볍다는 것이다. 암흑물질은 우주 대부분을 차지하고 있지만 그 실태는 지금까지 잘 알려지지 않았다. 앞으로 암흑물질에 관한 연구가 더 진전되면 우리는 우주에 관한 더 많은 것들을 이해할 수 있을 것이다. 사진=ESO 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

우리 은하 중심에 가려진 외계행성 하나를 천문학자들이 ‘미세중력렌즈 현상’이라는 기술을 사용해 발견했다. 23일(현지시간) 미국 과학전문매체 픽스오그(Phys.org)에 따르면, 미국 노터데임대 아파나 바타차리아 선임연구원이 이끈 국제 연구팀은 ‘광학중력렌즈실험’(Optical Gravitational Lensing Experiment·OGLE) 프로젝트팀과의 협력해 2014년 8월 감지한 1760번째 미세중력렌즈 사건에서 이번 행성의 모성이 되는 별 하나를 발견할 수 있었다. 이 때문에 해당 항성에는 ‘OGLE-2014-BLG-1760’이라는 명칭이 붙게 됐다. 미세중력렌즈 현상은 중력렌즈 현상의 하나로서 더 멀리 있는 천체에서 발생한 빛이 더 가까이 있는 천체의 중력장에 의해 구부러지면서 그 모습이 확대돼 나타나는 현상을 말한다. 특히 이 현상은 별에서 나온 빛에 의존하지 않아 심지어 모성이 되는 별을 찾지 못했을 때에도 행성은 찾을 수 있다. 따라서 이 현상은 은하 원반부 내부나 팽대부와 같이 다른 방법으로 행성을 찾기 어려운 경우, 외계행성을 찾는 데 매우 유용하게 쓰이고 있다. 참고로 은하 원반부는 은하핵 바깥의 별, 가스, 티끌 등이 원반모양으로 평평하게 많이 존재하는 지역을, 은하 팽대부는 별들이 빽빽하게 밀집된 거대한 영역으로, 대부분 나선은하에서 발견되는 별들로 구성된 중심의 영역을 말한다. ‘OGLE 프로젝트팀’은 폴란드에 있는 바르샤바대에 기반을 둔 천문학 연구팀으로 암흑물질이나 외계행성을 찾는 연구를 하고 있다. 당시 이들은 칠레 라스 캄파나스 천문대에 설치된 지름 1.3m짜리 바르샤바 망원경을 사용했다. 이어 연구팀은 후속 관측으로 ‘미세중력렌즈관측을 위한 천체물리학’(Microlensing Observation in Astrophysics·MOA) 협력체와 ‘미세중력렌즈후속네트워크’(Microlensing Follow-Up Network·μFUN), 그리고 ‘로보넷’(RoboNet) 프로젝트팀과 협력해 진행했다. MOA 측은 뉴질랜드 테카포 호수 소재 마운트존 천문대에 있는 1.8m MOA-II 망원경을 사용했으며, μFUN과 RoboNet 프로젝트팀은 국제 연구팀으로 전 세계에 포진한 망원경 네트워크를 이용했다. 이로부터 이들 과학자는 OGLE-2014-BLG-1760에서 나오는 강력한 빛의 굴절된 신호를 감지할 수 있었다. 그리고 이런 현상이 거대한 가스행성 하나의 존재에 의해 발생한다고 추정했다. 연구팀은 논문에서 “이 사건에서 특별한 특징 중 하나는 ‘소스가 되는 별’(이하 소스 별)이 꽤 푸르다는 것이다”고 밝혔다. 이 현상은 은하 팽대부에 소스 별과 완전히 일치하는 것이지만, 이는 또한 은하 원반부 반대편에 있는 한 젊은 소스 별에서 오는 것일 수도 있다고 한다. 연구팀은 소스 별이 팽대부에 있다고 가정하고 베이지안 분석이라는 방법을 사용해 표준 은하 모델을 만들었다. 그리고 소스 별이 은하 팽대부 근처나 그 안에 있는 방향에서 나온 행성계를 나타낸 것이라는 것을 밝혔다. 이번 연구에 따르면, 이 행성은 우리 지구보다 약 180배 큰 질량을 갖고 있으며, 모성과의 거리는 약 1.75AU(천문단위)다. 지구와 태양의 평균 거리 1억4959만7870km를 1AU로 나타내므로, 1.75배의 거리에서 별을 공전하고 있다는 말이다. 또 이 행성의 모성은 우리 태양의 약 51%에 해당하는 질량을 갖고 있는 것으로 분석됐다. 이뿐만 아니라 이 행성계는 우리 지구에서 약 2만2000광년 거리에 있는 것으로도 계산되고 있다. 현재 연구팀은 미세중력렌즈 현상과 소스 별이 부분적으로 해결되지 않아 고해상도 이미지에서도 너무 희미하게 검출된다고 지적했다. 하지만 이는 앞으로 오는 2020~2022년부터 사용할 수 있는 제임스웹 우주망원경(JWST)을 비롯해 기존 허블 우주망원경(HST)과 적응광학(adaptive optics) 이미지 처리 방법을 사용해 문제를 해결할 수 있을 것으로 연구팀은 기대하고 있다. 한편 이번 연구성과는 미국 코넬대 도서관이 운영하는 물리학 분야의 권위 있는 온라인논문저장 사이트인 ‘아카이브’(arXiv.org)에 21일 게재됐다. 사진=ⓒ포토리아(위), 폴란드 바르샤바대 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

중국이 허블 망원경을 능가하는 고성능의 우주망원경 제작을 계획하고 있다. 영문판 '차이니즈 데일리'의 보도에 따르면, 새로 제작될 망원경은 허블과 비슷한 모양이지만, 허블보다는 무려 300배나 넓은 시야각을 가질 것이라 한다. 또한 10년 안에 취역할 이 망원경은 전 우주의 40%를 관측할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 새 망원경의 이름은 아직 결정되지 않았으나, 제작된 후 중국의 우주정거장 티안공(天宮)-3에 설치될 예정이다. 그렇게 되면 허블 망원경이 지닌 문제점들을 피할 수 있는데, 이는 망원경을 수리, 유지하기 위해 별도 우주선을 보낼 필요가 없다는 것을 뜻한다. 티안공-3의 15m짜리 두 로봇 팔이 망원경을 잘 보살펴줄 것이기 때문이다. ​ 1990년 우주로 쏘아올려진 미 항공우주국(NASA)의 허블 우주망원경은 최초의 우주망원경은 아니지만, 최대 우주망원경으로, 그 이름은 우주팽창을 발견한 미국 천문학자 에드윈 허블에게서 따왔다. ​ 우주정거장을 망원경의 영구 기지로 사용한다는 이 같은 아이디어는 이번 중국의 우주망원경이 최초다. 이전에는 어떤 나라도 이 같은 게획이나 시도를 해본 바가 없다. ​ 중국의 우주망원경이 허블에 비해 300배나 넓은 시야각으로 설계되고 있는 것은 높은 해상도로 우주의 암흑물질과 암흑 에너지, 그리고 외계행성들을 발견, 관측할 것을 목적으로 하고 있기 때문이다. 이 우주망원경이 언제 발사될 것인지 자세한 날짜는 알려져 있지 않지만, 티안공-3 우주정거장이 계획될 때 그 속에 함께 포함되어 있었던 것만은 분명한 것으로 보인다. 티안공-3이 2020년 이전에는 발사되지 않을 것으로 보이므로, 자연 이 우주망원경도 그후에나 발사될 것으로 예측되고 있다. ​티안공-1은 2011년에 발사되어 체류하는 유인 우주과학 실험실로서 사용되었다. 티안공-2는 2016년에 발사될 예정인데, 이는 티안공-3 승무원들의 거주와 20일분 생필품 저장공간으로 사용될 계획이다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

‘급속 전파 폭발’(Fast Radio Burst·FRB). 아득히 먼 우주에서 찰나의 순간에 강력한 전파가 폭발적으로 방출되는 현상이다. 하지만 어디에서 폭발하는지, 왜 벌어진 건지 등에 대해서는 전혀 밝혀지지 않았던 정체불명의 폭발이었다.하지만 호주연방과학원(CSIRO) 등 연구진은 24일(현지시간) 이 현상 중의 하나가 지구로부터 약 60억 광년 거리에 있는 한 은하에서 나왔다는 것을 최초로 밝혀냈다고 발표했다. 이들 천문학자는 지난 9년간 ‘급속 전파 폭발’의 원인을 파악하기 위한 기원을 찾기 위해 노력해왔다. 급속 전파 폭발은 우리 인간의 눈으로는 볼 수 없는 순간적인 현상이지만, 1000분의 1초 동안 방출되는 에너지양은 태양 복사에너지의 약 1만 년분에 해당한다. 단 이 폭발이 발생하는 원인은 아직 과학적으로 밝혀지지 않고 있다. CSIRO의 사이먼 존스턴 박사는 “이번 발견으로 무엇이 폭발 현상을 일으키는지 밝히기 위한 길이 열리게 됐다”고 말했다. 지난 2007년 처음 발견된 ‘급속 전파 폭발’ 현상은 지금까지 단 17회밖에 관측되지 않았다. 하지만 천문학자들은 매일 1만 회 이상이 발생하고 있는 것으로 생각하고 있다. 이 폭발이 외계인의 신호라고 주장하는 가설이 있기도 하지만, 이번 연구논문의 주저자로 SKA 거대전파망원경 기관의 에반 킨 박사는 “아니다. 미안하지만…”이라고 말했다. SKA(Square Kilometre Array)는 세계 최대 전파 망원경 프로젝트로 다국적 협력 아래 진행 중이다. 지난해 4월 18일 관측된 이번 급속 전파 폭발에 대해 킨 박사는 가능성이 큰 원인으로 초고밀도 중성자별끼리 충돌로 발생했을 수 있다고 지적한다. 이 폭발 현상은 호주 동부에 있는 CSIRO의 파크스(Parkes) 전파망원경에 의해 발견됐다. 이에 따라 다른 망원경에서도 관측이 시도됐고 수 시간 안에 CSIRO의 호주 전파망원경(Australia Telescope Compact Array·ATCA)에서 급속 전파 폭발의 ‘잔광’(afterglow)을 검출했다. 이후 미국 하와이주(州)에 있는 스바루 망원경을 사용해 약 6일간 계속된 이 잔광이 어디에서 오고 있는 것인지를 분석했다. 에반 킨 박사는 “이렇게 하는 것으로 단일 망원경의 1000배 줌 배율로 관측대상을 파악할 수 있었다”고 말했다. 이번 폭발의 발생원(소스)으로서 특정된 은하는 태양계가 속한 은하(Milky Way)와 같은 막대나선은하가 아닌 타원은하로 나타났다. 이 은하의 지름은 약 7만 광년이며 태양 크기의 항성 약 1000억 개에 해당하는 질량을 가진 것으로 나타났다. 연구진에 따르면, 이번 발견으로 또 다른 오랜 과학적 의문 ‘사라진 물질’ 혹은 ‘사라진 중입자’ 문제를 해결할 실마리를 얻게 됐다. 우주는 약 70%의 암흑에너지와 25%의 발견할 수 없는 암흑물질, 그리고 약 5%에 불과한 보통 물질(중입자)로 구성된 것으로 간주된다. 행성과 항성, 인간 등은 이 보통 물질로 만들어져 있다. 하지만 문제는 지금까지 천문학자들이 일반 물질의 존재를 약 절반밖에 설명하지 못했고 나머지 물질은 ‘사라진’ 것으로 간주하고 있는 것에 있다. 이번 연구에서 연구진은 급속 전파 폭발의 ‘전파 거리’와 이 폭발이 ‘진공 상태에서 전달되는 경우 필요한 시간’을 산정할 수 있었다. 전파의 도달 시간이 진공의 경우보다 늦어지는 것은 발생원인 은하와 지구 사이에 있는 물질 입자가 존재하는 공간을 전파가 통과해오지 않으면 안 된다는 것을 보여주고 있는 것으로 생각된다. 이에 대해 킨 박사는 “우주는 완전히 진공 상태가 아니라 밀도가 매우 낮은 것일 뿐”이라고 설명했다. 이어 “거기에 물질이 존재하지만 지금까지 이를 확인할 수 없었던 것으로 생각한다”면서 “급속 전파 폭발의 신호가 지연되는 것에서 이를 알 수 있다”고 덧붙였다. 이번 관측 결과를 토대로 킨 박사는 “우리는 사라진 중입자를 발견한 것”이라고 주장했다. 이번 연구성과는 세계적인 학술지 ‘네이처’(Nature) 최신호에 실렸다. 사진=CSIRO 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

우주의 팽창속도가 갈수록 가속되고 있다는 놀라운 사실이 밝혀졌다. 우주팽창의 가속 페달을 밟고 있는 것은 암흑물질과 암흑 에너지라는 데 천문학자들은 이견이 거의 없다. 그렇다면 팽창의 끝에는 대체 무엇이 기다리고 있는 걸까? 우주의 운명은 어떻게 끝날까? 우주의 물질 밀도는 갈수록 떨어져 결국에는 우주가 텅 비다시피 될 거라고 천문학자들은 예측한다. 일찍이 라이프니츠는 “왜 세상에는 아무것도 없지 않고 무엇인가가 있는가?”라는 원초적 질문을 던졌는데, 현대 우주론자는 이렇게 대답한다. “신경 쓸 거 없다. 머지않아 텅 비워질 테니까.” 우리가 사는 우주는 우리가 생각하고 상상하는 것 이상으로 기묘한 동네임이 분명하다. 새해를 맞이한 이 시점에서 우주에 관한 놀라운 진실 7개를 알아보기로 한다. 1. 우주는 정말 오래된 것이다​ 우주는 138억 년 전 빅뱅으로부터 시작되었다. 이는 WMAP 같은 초정밀 측정기기를 탑재한 탐사선을 우주로 내보내 측정한 데이터로부터 뽑은 계산서이기 때문에 오차 범위는 1억 년을 넘지 않는다. 우주에 있는 물질과 에너지 밀도를 측정하고 팽창속도를 연관 지어 계산하면 빅뱅이 언제 일어났는가를 정확히 짚어낼 수 있다. 그래서 알아낸 것이 138억 년이다. 100년을 초로 환산하면 약 30억 초인데, 그 30억 초도 제대로 못사는 인간을 생각할 때 138억 년이란 거의 영겁 같은 시간이다. 이처럼 우주는 오래되었다. 2. 우주는 점점 더 커지고 있다​ 1920년대에 미국 천문학자 에드윈 허블이 우주가 정적이 아니라, 팽창하고 있다는 혁명적인 발견을 세상에 알렸다. 지구가 한 자리에 가만있는 것이 아니라, 태양 둘레를 돈다는 사실을 알아낸 것이 겨우 300년밖에 안 되었는데, 하늘까지 무서운 속도로 날아가고 있다는 것이다. 인간 만사가 불안정한 것은 그렇다 치고라도, 이렇게 땅이고 하늘이고 간에 삼라만상이 무상한 것을 보고 세상 사람들은 황망함을 감출 수 없었다. 하지만 이것이 끝은 아니었다. 우주공간이 계속 팽창해 가더라도, 물질의 속성인 만유인력에 의해 점차 속도가 늦추어지거나, 종국에는 수축할 것이라고 예상해왔는데, 그게 아니었다. 우주의 팽창속도가 점차 빨라져 가고 있다는 관측보고가 다시 들어왔다. 1998년, 허블 우주망원경은 아주 먼 거리에서 폭발한 초신성을 자세히 관측한 결과, 오랜 과거에는 우주가 지금보다 느리게 팽창했다는 사실을 발견했던 것이다. 그렇다면 무엇이 우주의 팽창을 가속하고 있다는 말인가? 과학자들은 그 범인을 암흑 에너지라고 지목했다. 이 정체를 알 수 없는 암흑 에너지가 우주공간을 점점 더 빨리 잡아 늘이고 있다는 것이다. ​ 3. 우주 팽창속도가 점점 빨라지고 있다​ 미스터리에 싸인 암흑 에너지의 존재가 우주를 단순히 팽창시키는 것이 아니라, 더욱 가속 팽창시키고 있다는 사실이 밝혀져 천문학자들을 당혹 속에 빠뜨렸다. 1998년, 두 팀의 천문학자 연구진이 그동안의 관측 데이터를 분석한 결과 똑같이 이러한 결론에 이르렀다. 이들 연구에 따르면, 더 먼 은하일수록 더 빠른 속도로 멀어져가고 있다고 한다. 우주의 가속팽창은 아인슈타인의 일반 상대성 이론을 확인시켜주는 것으로, 과학자들은 중력에 반하는 척력으로서 우주팽창을 가리키는 아인슈타인의 중력 방정식의 우주상수를 부활시켰다. 우주의 가속팽창을 발견한 3명의 과학자는 2011년 노벨 물리학상을 받았다. 4. 우주는 편평하다​​ 우주의 형태를 결정짓는 것은 우주에 담겨 있는 물질에 기초한 중력과 우주를 팽창시키는 척력과의 줄다리기다. 우주의 물질 밀도가 임계치 이상이면 우주는 닫혀서 공 표면처럼 된다. 이를 닫힌 우주라 한다. 이 우주는 경계는 있지만, 끝은 없는 우주다. 개미가 구면을 한없이 기어가더라도 끝에 다다를 수 없는 것이나 같다. 이 우주는 그러면 어떻게 되는가? 결국, 팽창을 멈추고 수축하기 시작하여 종국에는 한 점으로 붕괴할 것이다. 이를 ‘대파열’(Big Crunch)이라 한다. 반대로 밀도가 임계치 이하이면 무한 팽창을 영원히 계속하는 열린 우주가 된다. 그 형태는 말안장과 같은 꼴이다. 그 끝에는 물질의 밀도가 극도로 낮아져 온 우주가 자체로 거대한 무덤이 되는 ‘열사망’이 기다리고 있다. 열사망이란 온 우주의 온도가 얼음 덩어리처럼 완전 평형을 이루어 어떤 에너지도 이동하지 않은 상태를 말한다. 만약 우주의 물질 밀도가 임계치에 딱 들어맞는다면, 우주의 기하학적 모양은 종잇장처럼 ‘편평’한 꼴이 된다. 이 우주는 영원히 팽창은 하겠지만 결국 팽창률은 영(0)에 수렴된다. ​최근의 관측결과는 2% 오차 범위 내에서 우주는 편평한 것으로 나타났다. 우리는 지루하겠지만 당분간 팽창하는 우주를 하염없이 바라다볼 운명인 셈이다. 5. 우주는 보이지 않는 정체불명의 물질로 꽉 차 있다 우주를 이루고 있는 물질 중에는 보이지 않는 물질이 압도적으로 많다. 사실 우리 눈에 보이는 별이나 행성, 은하들이 차지하는 비중은 겨우 4%밖에 안 된다. 나머지 96%는 보이지 않는 것들, 곧 암흑물질과 암흑 에너지라는 얘기다. ​이 둘에 '암흑'이라는 접두어가 붙은 것은 빛과 상호작용을 하지 않아서 보이지 않으며, 그 정체를 알지 못하고 있다는 뜻이다. 그래도 천문학자들은 그들의 존재를 믿어 의심치 않는다. 왜냐하면, 그들이 일반물질과 중력으로 상호작용을 함으로써 그 존재를 드러내고 있기 때문이다. 복면을 쓴 이 암흑물질을 본 과학자는 아직 한 사람도 없다. 그 존재는 뼈저리게 느끼고 있지만, 그게 무엇인지는 모른다는 말이다. 현대 물리학과 천문학의 최대 화두가 바로 암흑물질과 암흑 에너지다. 이들을 뺀 나머지 4%의 가시적인 물질에 까치발을 하고 서서 캄캄한 우주를 올려다보고 있는 존재가 바로 우리 인간인 것이다. 6. 우주는 그 탄생의 ‘메아리’를 갖고 있다 아기가 태어날 때 우는 소리를 고고성(呱呱聲)이라 한다. 우주도 태어날 때 고고성을 울렸다. 단, 소리가 아니라 엄청나게 뜨거운 ‘열’이었다. 모든 열은 빛을 낸다. ​빅뱅으로 우주가 탄생할 때 뿜어냈던 열은 138억 년이 흐르는 동안 많이 식어 마이크로파가 되어 우주를 꽉 채우고 있다. 이것을 우주배경복사라 한다. 랠프 앨퍼, 조지 가모브 등이 이론적으로 그 존재를 예측했고, 오늘날 배경복사의 온도는 5K, 즉 대략 -268℃쯤 된다는 계산서를 뽑아냈다. ​마침내 1964년에 미국의 전파 천문학자 아노 페지어스와 로버트 윌슨이 고감도 안테나로 배경복사를 발견했고, 이들은 이 공로로 1978년 노벨 물리학상을 받았다. 당신도 이 빅뱅의 메아리를 직접 확인할 수 있다. 방송이 없는 TV 채널을 켜면 지직거리는 선들이 나타날 것이다. 그중 1%는 바로 우주가 탄생할 때 나온 전자기파가 138억 년 동안 우주를 떠돌다가 TV 안테나를 타고 당신의 시신경을 건드린 것이라고 해도 틀린 말이 아니다.​ 7. 다른 우주들이 있을 수도 있다? 우리가 사는 우주가 수많은 우주 중에서 하나일 뿐일지도 모른다는 가설이 바로 다중 우주론이다. 다중 우주론은 지금 이 순간에도 우주는 빅뱅 이후에 시작된 ‘영구적인 인플레이션(Eternal Inflation)’ 과정에 있다고 본다. 다중 우주론을 배태시킨 인플레이션 우주론은 우주가 밀도가 무한한 한 공간에서 시작됐으며 초창기에 우주가 기하급수적으로 팽창하는 시기가 있었다고 설명하는 인플레이션 이론을 바탕으로 한다. 이 인플레이션 과정에서 우주 안팎에 각각 다른 물리 법칙들이 지배하는 새끼 우주들이 계속 생겨난다는 것이다. 이 같은 다중우주론은 그동안 수많은 논란을 불러일으켰으며, 아직까지 순전한 가설의 영역을 벗어나지 못하고 있다. 이것을 부정적인 시각으로 보는 사람들은 대부분 우리 우주에 영향을 주지 않는, 평행하게 진행하고 있는 다른 우주를 관측하는 것이 불가능한 이상, ‘관측할 수 없는 것이 존재하고 있다’는 것은 합당하지 않다고 주장한다. 다중우주론자들은 우주배경복사에서 우주 충돌의 단서를 열심히 찾았지만 어떤 조짐도 발견하지 못한 상태다. 신의 존재 증명처럼 영원히 증명할 수 없는 가설로 끝날지, 아니면 어떤 단서가 밝혀질지는 아무도 장담할 수 없다. 사진=NASA/ESA 이광식 통신원 joand999@naver.com

-우주의 진화를 밝혀줄 '단서' 포착 아주 멀리 떨어진 은하단 내에서 한 은하가 초고온의 가스 꼬리를 키우고 있는 광경이 최초로 목격되었다. 이러한 현상은 전례가 없었던 것으로, 은하 내의 극단적인 환경을 연구하는 데 좋은 자료가 될 것으로 보인다고 천문학자들은 밝혔다. 미항공우주국(NASA)의 찬드라 우주망원경이 포착한 X-선 이미지는 이 은하의 꼬리가 우리은하 크기의 2.5배로, 무려 25만 광년에 달하는 것을 보여준다. CGCG254-021 로 불리는 이 은하는 지구에서 7억 광년 떨어진 츠비키 8338 은하단의 깊숙한 곳에 자리잡고 있다. 이 꼬리는 초고온의 성간 가스의 흐름으로, 은하 내의 보다 뜨거운 가스와의 상호작용에 의해 찢겨져나온 것이다. 꼬리를 이루는 가스의 온도는 1천만 도K로 측정된 것에 반해, 츠비키 8338의 은하 내 가스 온도는 그 3배에 이르렀다. 이 같은 꼬리와 은하 간의 온도차는 별을 형성하는 모든 가스가 은하 내에서 고갈되어 버렸음을 시사한다. “은하로부터 이처럼 엄청난 꼬리가 분리되어 나온 것은 은하 내의 가스가 남김없이 빠져나갔다는 것을 말해준다"고 설명하는 토마스 라이프치히 독일 본 대학 교수는 “그 꼬리는 사실상 은하로부터 완전히 분리되었다" 고 밝힌다. 천문학자들은 우리은하 크기의 2배가 넘는 이 손실된 은하 가스는 은하단이 인수하여 별 생성 지역이 될 것으로 보고 있다. 실제로 별들이 형성되는 징후가 약간씩 나타나고 있다고 한다. 꼬리 가스의 다른 특성에 대해서도 연구되었는데, 꼬리의 앞부분(모은하에 가장 근접한 밝은 부분)에 보다 많은 중원소(헬륨보다 무거운 원소)들이 집중되어 있다는 사실도 밝혀졌다. "이 꼬리는 은하단의 역동적인 단면을 보여주는 생생한 본보기로, 은하가 은하단 속을 진행할 때 어떻게 변화하는가를 잘 보여주고 있다"고 게릿 셸렌버거 본 대학 교수가 설명한다. '천문학과 천체물리학' 11월호에 발표된 이 논문의 대표저자인 그는 "꼬리의 물질은 수소뿐 아니라, 중원소들도 포함되어 있는데, 여기서 다음 세대의 별들이 태어날 것이다"고 밝혔다. 은하단은 그 엄청난 질량으로 인해 천문학자들에게 초미의 관심사가 되고 있다. 보통 수백 개의 은하들을 아우르고 있는 은하단은 암흑물질과 시공간에 대해 강력한 중력을 행사하는 거대한 우주의 구조물이다. 암흑물질은 빛과 작용하지 않아 우리 눈에는 보이지 않지만, 우주의 모든 물질 중 무려 85%를 차지한다. 은하단의 깊숙한 내부를 들여다보면 개개의 은하들이 어떻게 진화의 과정을 밟고 있는가를 보다 잘 이해할 수 있게 된다. "은하단이란 너무나 거대한 구조물이기 때문에 우리가 우주의 진화를 이해하는 데 결정적인 단서를 가지고 있다"고 말하는 셸렌버거 교수는 "은하단을 알기 위해서는 그 속의 개별 은하들이 시간에 따라 어떻게 변화하는가 하는 문제를 풀어내야 하는데, 이 X-선 꼬리가 중요한 정보를 제공해 줄 것"이라고 기대감을 나타냈다. 이광식 통신원 joand999@naver.com　

-우주의 진화를 밝혀줄 '단서' 포착 아주 멀리 떨어진 은하단 내에서 한 은하가 초고온의 가스 꼬리를 키우고 있는 광경이 최초로 목격되었다. 이러한 현상은 전례가 없었던 것으로, 은하 내의 극단적인 환경을 연구하는 데 좋은 자료가 될 것으로 보인다고 천문학자들은 밝혔다. 미항공우주국(NASA)의 찬드라 우주망원경이 포착한 X-선 이미지는 이 은하의 꼬리가 우리은하 크기의 2.5배로, 무려 25만 광년에 달하는 것을 보여준다. CGCG254-021 로 불리는 이 은하는 지구에서 7억 광년 떨어진 츠비키 8338 은하단의 깊숙한 곳에 자리잡고 있다. 이 꼬리는 초고온의 성간 가스의 흐름으로, 은하 내의 보다 뜨거운 가스와의 상호작용에 의해 찢겨져나온 것이다. 꼬리를 이루는 가스의 온도는 1천만 도K로 측정된 것에 반해, 츠비키 8338의 은하 내 가스 온도는 그 3배에 이르렀다. 이 같은 꼬리와 은하 간의 온도차는 별을 형성하는 모든 가스가 은하 내에서 고갈되어 버렸음을 시사한다. “은하로부터 이처럼 엄청난 꼬리가 분리되어 나온 것은 은하 내의 가스가 남김없이 빠져나갔다는 것을 말해준다"고 설명하는 토마스 라이프치히 독일 본 대학 교수는 “그 꼬리는 사실상 은하로부터 완전히 분리되었다" 고 밝힌다. 천문학자들은 우리은하 크기의 2배가 넘는 이 손실된 은하 가스는 은하단이 인수하여 별 생성 지역이 될 것으로 보고 있다. 실제로 별들이 형성되는 징후가 약간씩 나타나고 있다고 한다. 꼬리 가스의 다른 특성에 대해서도 연구되었는데, 꼬리의 앞부분(모은하에 가장 근접한 밝은 부분)에 보다 많은 중원소(헬륨보다 무거운 원소)들이 집중되어 있다는 사실도 밝혀졌다. "이 꼬리는 은하단의 역동적인 단면을 보여주는 생생한 본보기로, 은하가 은하단 속을 진행할 때 어떻게 변화하는가를 잘 보여주고 있다"고 게릿 셸렌버거 본 대학 교수가 설명한다. '천문학과 천체물리학' 11월호에 발표된 이 논문의 대표저자인 그는 "꼬리의 물질은 수소뿐 아니라, 중원소들도 포함되어 있는데, 여기서 다음 세대의 별들이 태어날 것이다"고 밝혔다. 은하단은 그 엄청난 질량으로 인해 천문학자들에게 초미의 관심사가 되고 있다. 보통 수백 개의 은하들을 아우르고 있는 은하단은 암흑물질과 시공간에 대해 강력한 중력을 행사하는 거대한 우주의 구조물이다. 암흑물질은 빛과 작용하지 않아 우리 눈에는 보이지 않지만, 우주의 모든 물질 중 무려 85%를 차지한다. 은하단의 깊숙한 내부를 들여다보면 개개의 은하들이 어떻게 진화의 과정을 밟고 있는가를 보다 잘 이해할 수 있게 된다. "은하단이란 너무나 거대한 구조물이기 때문에 우리가 우주의 진화를 이해하는 데 결정적인 단서를 가지고 있다"고 말하는 셸렌버거 교수는 "은하단을 알기 위해서는 그 속의 개별 은하들이 시간에 따라 어떻게 변화하는가 하는 문제를 풀어내야 하는데, 이 X-선 꼬리가 중요한 정보를 제공해 줄 것"이라고 기대감을 나타냈다. 이광식 통신원 joand999@naver.com　

암흑물질은 우주를 구성하는 물질과 에너지 가운데 약 27%를 차지하고 있지만 눈에 보이지 않는 신비한 물질이다. 또한 전자파로도 감지할 수 없지만 그 주변에 미치는 중력의 영향을 관찰함으로써 암흑물질의 존재는 확실시되고 있다. 1990년대에 행해진 계산과 지난 10년간 진행된 시뮬레이션에 따르면, 암흑물질은 우리 은하의 자전 속도와 똑같이 이동하는 ‘세밀한 입자의 흐름’을 형성한다. 그런 입자의 흐름이 지구와 같은 행성에 접근했을 때 어떤 일이 일어나게 될까. 그 답을 얻기 위해 미국항공우주국(NASA) 제트추진연구소(JPL)의 게리 프리조 박사가 컴퓨터 시뮬레이션을 시행했다. 그 결과, 암흑물질의 흐름이 지구를 통과하게 되면 입자가 모여 초고밀도의 필라멘트 모양 암흑물질이 되는 것으로 나타났다. 이런 암흑물질의 흐름은 지구에 마치 머리카락이 자라난 것처럼 보인다. 우주의 약 5%를 차지하는 눈에 보이는 보통 물질의 흐름은 지구를 통과하지 못하고 다른 방향으로 바뀌게 된다. 하지만 암흑물질의 경우 지구는 장애물이 아니다. 게리 프리조 박사의 시뮬레이션에 따르면, 지구 중력에서 암흑물질 입자의 흐름이 모여 휘어진 머리카락이 일어난 것처럼 보인다. 머리카락처럼 생긴 이들 암흑물질에서 입자가 집중한 ‘모근’(roots) 부분과 머리 ‘끝’(tips) 부분으로 구분된다. 암흑물질의 흐름이 지구의 핵을 지나갈 때 입자는 ‘모근’에 평균보다 10억 배 집중한다. 위치는 지상에서 약 100만 km로 지구에서 달까지의 거리보다 2배 이상 떨어져 있다. 지표면을 스치는 암흑물질의 흐름은 지구에서 모근보다 2배 이상 떨어진 ‘끝’ 부분에 형성된다. 프리조 박사의 시뮬레이션에 따르면, 목성의 핵을 통과하는 암흑물질 흐름에서 밀도가 높은 모근 부분은 원래보다 1조 배나 된다. 프리조 박사는 “만일 우리가 암흑물질의 모근​ 위치를​​ 정확히 찾아낼 수 있다면 그 위치에 탐사선을 보내, 암흑물질에 관한 많은 데이터를 얻을 수 있는 것”이라고 설명했다. 프리조 박사가 시뮬레이션으로 발견한 것은 그 밖에도 있다. 이는 지구 내부의 밀도 변화, 즉 핵과 맨틀, 지각 등 구조 변화가 머리카락에 반영된다는 것. 이론적으로 만일 이런 머리카락에 반영된 정보를 얻을 수 있다면, 행성 내부의 여러 층뿐만 아니라 얼음 위성의 깊은 바다까지도 지도로 만들 수 있게 된다. 이에 대해 연구진은 이번 발견은 흥미로운 결과지만 이를 보강하는 암흑물질의 성질을 밝히기 위해서 추가 연구가 필요하다고 밝혔다. 한편 이번 연구결과는 국제 학술지인 ‘천체물리학 저널’(Astrophysical Journal) 최신호에 실렸다. 사진=NASA/JPL 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

-암흑물질이 야기하는 '위로부터의 죽음' 가설 지난 수십억 년간 있었던 지구상의 대량멸종은 혜성의 충돌에 의한 것이라는 새로운 연구결과가 발표되었다고 우주 관련 뉴스 매체인 스페이스닷컴이 3일(현지시간) 보도했다. 지난 2억 6000만 년 동안 대량멸종 사건이 주기적으로 일어났는데, 2600만 년을 주기로 하여 극대치를 보여왔다고 연구자들은 밝혔다. 특기할 점은 6차례의 대형충돌--6500만년 전 공룡의 멸종을 가져온 충돌이 남긴 180km의 크레이터를 포함해-- 중 5차례는 여지없이 대량멸종으로 이어졌다는 것이다. 논문 대표저자인 미카엘 람피노 뉴욕대학 지질학 교수는 기자회견에서 "지난 2억 6000만년 동안 있었던 혜성 충돌과 대량멸종은 명백한 인과관계에 있으며, 이 우주적인 멸종 주기가 우리 행성 생물의 역사에 큰 영향을 미쳤다는 것은 의심할 여지가 없다"고 밝혔다. 람피노와 공동 저자인 켄 칼데이라 카네기 연구소 지구 생태학부 연구원은 크레이터의 생성연대를 정확히 추정할 수 있는 새 기법을 동원해 분석한 결과 어떤 패턴을 발견하게 되었다. 지난달 ‘영국왕립천문학회월간보고’(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)에 게재된 이번 새 연구는 오래된 주제이긴 하지만 많은 논란을 불러일으킨, 주기적 대량멸종을 설명하는 '위로부터의 죽음(death from above) 가설을 지지하는 내용이다. 2600만년이라는 주기는 우리 태양계가 은하의 밀집된 중간면을 지날 때 나타나는 중력 변화에 의해 오르트 구름의 소행성들이 태양 가까이에 있는 지구와 그밖의 행성들을 향해 돌진한다는 가설에 바탕한 것이다. 이 가설에 따르면, 중력 혼란의 대부분은 정체 불명의 암흑물질에 의해 야기되는 것이라고 한다. 암흑물질은 보통 물질보다 무거운 질량을 가진 물질로, 어떠한 빛도 방출하거나 흡수하지 않는 성질을 가지고 있기 때문에 연구하기조차 힘든 존재다. 람피노와 칼데이라가 지난 2억 6000만년 동안 일어났던 10차례 대량멸종을 밝혀낸 것에 비해, 다른 연구는 지난 4억 5000만 년 동안 단지 5차례의 대량멸종이 있었을 뿐이라고 주장한다. 이것은 어느 정도까지를 대량멸종으로 보느냐 하는 기준에 따른 차이다. 5차례의 대량멸종 중 최악의 것은 페름기 말인 2억 5000만년 전에 일어난 '대몰살(The Great Dying)'로 불리는 것으로, 지구상의 생물 중 90%가 멸종되었다. 이에 비해 6500만년 전 공룡 멸종을 불러왔던 대량멸종은 50~75%의 종을 멸종시킨 것으로 추정되고 있다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

세계에서 가장 성능이 뛰어난 디지털카메라가 만들어진다. 이 카메라는 우주 관측에 쓰일 망원경에 장착되는 데 해상도가 무려 32억 화소나 된다. 이른바 ‘LSST’(Large Synoptic Survey Telescope, 대형 시놉틱 관측 망원경)로 불리는 차세대 천체망원경의 핵심이 될 이 카메라를 제조하는 것을 마침내 미국 에너지부(DoE)가 승인했다고 미국 스탠퍼드대 국립가속연구소(SLAC)가 발표했다. LSST 건설 계획에 참여하고 있는 SLAC에 따르면 이미 카메라 조립에 쓸 2000제곱피트(약 186㎡)짜리 ‘클린룸’(반도체 소자나 집적 회로 제조를 위하여 미세한 먼지까지 제거한 청정실)도 완성됐다. 스티븐 칸 LSST 프로젝트 책임자는 “‘3차 중대 결정’(Critical Decision 3)으로 알려진 이번 승인은 완성된 카메라를 망원경에 달기 전에 하는 마지막 절차였다”면서 “이제 부품을 입수해 만들 수 있게 됐다”고 설명했다. 칠레 파촌 산에 건설될 LSST에 장착될 카메라는 무려 3톤에 달하는 거대한 장비다. 32억 화소라는 세계 최대 해상도를 제공하는 것에 걸맞게 카메라 필름에 해당하는 CCD는 1600만 화소짜리 CCD 200개를 모자이크처럼 결합해 만들고 빛을 반사해 CCD에 투영할 주거울의 지름도 8.4m나 될 것으로 알려졌다. 이를 통해 찍은 한 장의 사진은 고화질TV(HDTV) 1500대 화면에 동시에 띄울 수 있을 정도로 매우 높은 해상도를 갖게 된다고 한다. 이 카메라는 또 필터링 교체를 통해 근자외선부터 근적외선에 이르는 넓은 범위의 파장을 관측할 수 있도록 지원한다. 또 천문 관측이라는 장기간 프로젝트를 진행해야 하는 특성상 카메라 자체에 1년에 600만GB 분량의 촬영 데이터를 저장할 수 있다. 600만GB는 800만 화소 디지털카메라로 매일 80만 장의 사진을 하루도 빠지지 않고 1년 동안 찍은 것과 맞먹는 분량이다. 천문학자들은 이렇게 쌓은 데이터에서 은하계 구조를 분석하거나 잠재적 위험 소행성, 초신성 폭발을 관측하고 암흑물질이나 암흑에너지에 관한 연구를 하는 등 다양한 분야에 이용할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 미국 국립연구위원회(NRC)의 천문학과 천체물리학 10년 장기조사인 ‘아스트로 2010’(Astro2010)에 따르면 LSST는 앞으로 10년 안에 가장 많이 쓰일 관측장비가 된다. 현재 LSST 공식 사이트에는 기초공사 사진이 공개돼 있지만, 앞으로 카메라 제조와 검사 등 작업을 거치게 된다. 첫 번째 시험 가동은 오는 2019년이며 실제 관측은 2022년부터 이뤄질 예정이다. 사진=LSST/SLAC 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

은하에도 사람처럼 젊은 시기와 늙은 시기가 존재한다. 우주의 탄생인 빅뱅 직후 형성된 은하는 별은 적고 가스는 많은 상태이다. 따라서 내부에서는 젊은 별이 수없이 형성되고 밖에서는 주변의 가스와 다른 은하를 흡수하면서 점차 더 크게 성장하게 된다. 그러나 화무십일홍(花無十日紅)이라는 이야기는 은하도 예외가 될 수 없다. 인간과는 비교도 안 되게 오랜 삶을 살아가지만, 별의 재료가 되는 가스가 소진되면 은하도 늙기 시작한다. 새로 형성되는 별은 없고 기존의 별이 늙어가면서 점차 붉은색의 노쇠한 은하가 되는 것이다. 이 단계에 이르면 천문학자들은 이를 '죽은 은하'(dead galaxy)라고 부른다. 지구에서 3억 광년 떨어진 '콤마 은하단'(Coma galaxy cluster)에는 이런 죽은 은하들이 다수 존재한다. 이를 관측하던 지구의 과학자들은 이 은하들의 구성을 보고 깜짝 놀랐는데, 아무리 죽은 은하라지만 너무 별이 적었기 때문이다. 이렇게 별이 적다면 사실 은하는 유지될 수가 없고 산산조각이 나야 정상이다. 하지만 과학자들은 이 은하들이 우리의 눈에 보이지 않는 암흑 물질을 통해서 형태를 유지하고 있다는 사실을 발견했다. 죽은 은하들은 사실 수소같이 우리가 알고 있는 물질의 비중은 1%에 지나지 않지만 99%에 달하는 암흑 물질을 통해서 그 형태를 유지하고 있었다. 이는 보통 은하가 20대 80 정도 비율인 것과 비교해서 암흑 물질의 비중이 매우 높은 것이다. 따라서 이들 은하는 사실 '암흑 은하'(dark galaxy)라고 할 수 있다. 국제 전파 천문학 연구 센터(ICRAR: International Centre for Radio Astronomy Research) 소속의 캐머런 요진(Cameron Yozin)과 그의 동료들은 이런 독특한 은하가 생긴 이유를 조사했다. 이들은 지름 2,000만 광년에 이르는 콤마 은하단의 진화를 시뮬레이션으로 연구했다. 콤마 은하단 내의 초기 은하는 보통의 은하들과 비슷하게 진화했다. 그러나 은하가 점차 성장하던 도중 콤마 은하단 중앙에 있는 거대 가스의 중력에 의해 내부의 수소 가스를 대부분 빼앗긴 것으로 보인다. 따라서 이 사건 이후 은하들은 새로운 별을 생성하지 못하는 죽은 은하가 되었다. 하지만 은하의 형태를 유지하는 데 필요한 중력을 제공하는 암흑 물질 때문에 은하 자체는 살아남게 된다. 연구팀은 이와 같은 일이 70억 년 전 발생했다고 보고 있다. 가스를 뺏긴 후 이 은하들은 영겁의 세월을 새로운 별의 탄생 없이 살아온 것이다. 이 죽은 은하를 사라지지 않게 잡아준 유령 같은 존재가 바로 암흑 물질이다. 과학자들은 암흑 물질이 생성하는 중력을 통해서 암흑 물질의 존재를 확신하고 있지만, 이것이 정확히 어떤 물질인지는 알지 못한다. 눈에 보이는 물질보다 더 많은 암흑물질의 존재를 알아내는 것은 우주의 미래를 정확히 예측하기 위해서 중요하다. 그 정체를 알기 위한 연구는 지금도 계속되고 있다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

천문학자들이 관측할 수 있는 우주 끝에서 ‘네쌍둥이 퀘이사’를 발견했다. 퀘이사(Quasar)는 ‘Quasi-stellar radio source’(별과 비슷하게 보이는 전파원)으로, 지구에서 관측할 수 있는 가장 밝은 천체이다. 이런 퀘이사는 보통 산개해 존재하지만 이번에 발견된 네 개의 퀘이사는 불과 65만 광년이라는 좁은 범위에서 북적거리고 있다. 연구를 이끈 독일 하이델베르크에 있는 막스플랑크 천문학연구소(MPIA)의 요제프 헨나위 박사는 “평균적으로 퀘이사끼리는 1억 광년쯤 떨어져 있다. 네 퀘이사가 이렇게 좁은 공간에서 발견될 확률은 1000만분의 1”이라고 말했다. 1960년대 초, 퀘이사가 처음 발견됐을 때는 그 정체가 수수께끼에 싸여 있었다. 수십억 광년 너머에 있는 천체가 이렇게 밝게 빛나려면 막대한 양의 에너지를 방출하지 않으면 안 된다. 하지만 그런 물리학적인 과정은 당시에는 알 수 없었던 것이다. 오늘날, 퀘이사의 ​​에너지원은 활동 은하의 중심에 있는 거대질량 블랙홀임이 밝혀지고 있다. 이런 블랙홀에 대량의 가스가 빨려 들어갈 때, 가스는 섭씨 수백만 도까지 가열돼 엄청난 양의 에너지를 방출하는 것이다. 이번 발견이 천문학자들을 놀라게 한 이유는 ‘네쌍둥이 퀘이사’ 때문만은 아니다. 네 퀘이사는 차가운 수소가스로 이뤄져 있으며, 별 1000억 개 분량의 질량을 가진 거대한 성운 속에 숨겨져 있는 것이다. 이 성운 역시 일반적으로는 생각할 수 없다고 한다. 헨나위 박사는 “이론적으로 확률이 매우 낮은 것을 발견했다면 믿을 수 없을 정도로 운이 좋았거나 이론이 잘못됐거나 둘 중 하나”라고 설명했다. 천문학자들이 네쌍둥이 퀘이사에 특히 놀란 이유는 퀘이사 자체가 드물기 때문이다. 퀘이사의 ​​에너지원인 거대질량 블랙홀은 아주 흔한 천체로 거대 은하 대부분이 중심에 거대질량 블랙홀을 하나쯤 갖고 있다. 하지만 이런 블랙홀이 밝게 빛나려면 대량의 가스를 삼켰을 때뿐이다. 헨나위 박사에 따르면, 은하의 생애에서 그런 일은 거의 일어나지 않는다. 참고로 은하계 중심에 있는 거대질량 블랙홀은 태양 400만 개 분의 질량을 가진 퀘이사가 되기에는 너무 가볍다. 우리 이웃 안드로메다은하의 거대질량 블랙홀은 태양 1억 개분의 질량을 지니고 있으므로 퀘이사였던 시절이 있었을지도 모른다. 현재 관측 가능한 우주에는 약 1000억 개의 은하가 있는데, 그중 퀘이사로 활동하고 있는 것은 약 50만 개이다. 미 오하이오주립대의 천체물리학자 데이비드 웨인버그 박사는 이번 연구에는 참여하지 않았지만, 네쌍둥이 퀘이사가 발견된 것의 의미를 다음과 같은 비유로 설명했다. “지구 상의 모든 사람이 분홍색 하와이안 셔츠를 한 장씩 가지고 있고 평생에 한 번만 입는다고 생각하자. 당신이 어느 날 그런 셔츠를 입은 사람이 보이면 ‘와우! 화려한 셔츠구나’라고 생각할 것이다. 한두 번 보이면 ‘우연이다!’고 생각할 것이다. 하지만 네 명이라면 ‘뭔가가 일어나고 있는 것이 틀림없다’고 생각할 것이다” ‘네쌍둥이 퀘이사’를 감싸는 거대하고 차가운 가스 구름은 퀘이사 형성에 관한 단서를 쥐고 있을지도 모른다. 천문학자들은 은하가 원래 빅뱅(대폭발)으로 발생한 가스가 암흑물질 덩어리에 빨려들어갈 때 탄생했다고 생각하고 있다. 암흑 물질은 빛으로 관측할 수 있는 별과 은하의 5배나 되는 질량에도 불구하고, 그 정체가 아직 밝혀지지 않은 물질이다. 보통, 가스 구름이 중력으로 수축할 때 고온이 된다. 하지만 헨나위 박사 등 연구팀이 발견한 구름의 온도는 불과 섭씨 1만 도 정도다. 이에 대해 웨인버그 박사는 “우주론에서 1만 도는 저온이다. 가스 구름이 중력으로 수축할 때 온도는 1000만 도 정도가 되기 때문”이라고 설명했다. 또한 이 가스 구름의 밀도는 이론가가 생각하는 밀도보다 훨씬 높았다. “그런 가스 구름이 왜 존재하는지 전혀 모른다”고 헨나위 박사는 말했다. 이상한 성운에서 이상한 퀘이사 집단이 있는 것은 우연이 아닐지도 모른다. 이 성운의 차가운 가스가 연료가 된다면, 퀘이사가 보통보다 장기간 활동할 수 있게 되고 동시에 빛날 확률이 높아졌을지도 모른다. 미 애리조나주립대의 천체물리학자이자 ‘세상은 어떻게 끝나는가’ 등의 저서를 펴낸 크리스 임피 박사는 “어떤 현상에 대해 시뮬레이션과 관측이 일치하지 않는 것은 ‘관측을 통한 우주론’의 중요성을 다시 한 번 일깨워준다”고 말했다. 한편 이번 연구성과는 세계적인 학술지 ‘사이언스’(Science) 15일 자에 발표됐다. 사진=MPIA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

천문학자들이 관측할 수 있는 우주 끝에서 ‘네쌍둥이 퀘이사’를 발견했다. 퀘이사(Quasar)는 ‘Quasi-stellar radio source’(별과 비슷하게 보이는 전파원)으로, 지구에서 관측할 수 있는 가장 밝은 천체이다. 이런 퀘이사는 보통 산개해 존재하지만 이번에 발견된 네 개의 퀘이사는 불과 65만 광년이라는 좁은 범위에서 북적거리고 있다. 연구를 이끈 독일 하이델베르크에 있는 막스플랑크 천문학연구소(MPIA)의 요제프 헨나위 박사는 “평균적으로 퀘이사끼리는 1억 광년쯤 떨어져 있다. 네 퀘이사가 이렇게 좁은 공간에서 발견될 확률은 1000만분의 1”이라고 말했다. 1960년대 초, 퀘이사가 처음 발견됐을 때는 그 정체가 수수께끼에 싸여 있었다. 수십억 광년 너머에 있는 천체가 이렇게 밝게 빛나려면 막대한 양의 에너지를 방출하지 않으면 안 된다. 하지만 그런 물리학적인 과정은 당시에는 알 수 없었던 것이다. 오늘날, 퀘이사의 ​​에너지원은 활동 은하의 중심에 있는 거대질량 블랙홀임이 밝혀지고 있다. 이런 블랙홀에 대량의 가스가 빨려 들어갈 때, 가스는 섭씨 수백만 도까지 가열돼 엄청난 양의 에너지를 방출하는 것이다. 이번 발견이 천문학자들을 놀라게 한 이유는 ‘네쌍둥이 퀘이사’ 때문만은 아니다. 네 퀘이사는 차가운 수소가스로 이뤄져 있으며, 별 1000억 개 분량의 질량을 가진 거대한 성운 속에 숨겨져 있는 것이다. 이 성운 역시 일반적으로는 생각할 수 없다고 한다. 헨나위 박사는 “이론적으로 확률이 매우 낮은 것을 발견했다면 믿을 수 없을 정도로 운이 좋았거나 이론이 잘못됐거나 둘 중 하나”라고 설명했다. 천문학자들이 네쌍둥이 퀘이사에 특히 놀란 이유는 퀘이사 자체가 드물기 때문이다. 퀘이사의 ​​에너지원인 거대질량 블랙홀은 아주 흔한 천체로 거대 은하 대부분이 중심에 거대질량 블랙홀을 하나쯤 갖고 있다. 하지만 이런 블랙홀이 밝게 빛나려면 대량의 가스를 삼켰을 때뿐이다. 헨나위 박사에 따르면, 은하의 생애에서 그런 일은 거의 일어나지 않는다. 참고로 은하계 중심에 있는 거대질량 블랙홀은 태양 400만 개 분의 질량을 가진 퀘이사가 되기에는 너무 가볍다. 우리 이웃 안드로메다은하의 거대질량 블랙홀은 태양 1억 개분의 질량을 지니고 있으므로 퀘이사였던 시절이 있었을지도 모른다. 현재 관측 가능한 우주에는 약 1000억 개의 은하가 있는데, 그중 퀘이사로 활동하고 있는 것은 약 50만 개이다. 미 오하이오주립대의 천체물리학자 데이비드 웨인버그 박사는 이번 연구에는 참여하지 않았지만, 네쌍둥이 퀘이사가 발견된 것의 의미를 다음과 같은 비유로 설명했다. “지구 상의 모든 사람이 분홍색 하와이안 셔츠를 한 장씩 가지고 있고 평생에 한 번만 입는다고 생각하자. 당신이 어느 날 그런 셔츠를 입은 사람이 보이면 ‘와우! 화려한 셔츠구나’라고 생각할 것이다. 한두 번 보이면 ‘우연이다!’고 생각할 것이다. 하지만 네 명이라면 ‘뭔가가 일어나고 있는 것이 틀림없다’고 생각할 것이다” ‘네쌍둥이 퀘이사’를 감싸는 거대하고 차가운 가스 구름은 퀘이사 형성에 관한 단서를 쥐고 있을지도 모른다. 천문학자들은 은하가 원래 빅뱅(대폭발)으로 발생한 가스가 암흑물질 덩어리에 빨려들어갈 때 탄생했다고 생각하고 있다. 암흑 물질은 빛으로 관측할 수 있는 별과 은하의 5배나 되는 질량에도 불구하고, 그 정체가 아직 밝혀지지 않은 물질이다. 보통, 가스 구름이 중력으로 수축할 때 고온이 된다. 하지만 헨나위 박사 등 연구팀이 발견한 구름의 온도는 불과 섭씨 1만 도 정도다. 이에 대해 웨인버그 박사는 “우주론에서 1만 도는 저온이다. 가스 구름이 중력으로 수축할 때 온도는 1000만 도 정도가 되기 때문”이라고 설명했다. 또한 이 가스 구름의 밀도는 이론가가 생각하는 밀도보다 훨씬 높았다. “그런 가스 구름이 왜 존재하는지 전혀 모른다”고 헨나위 박사는 말했다. 이상한 성운에서 이상한 퀘이사 집단이 있는 것은 우연이 아닐지도 모른다. 이 성운의 차가운 가스가 연료가 된다면, 퀘이사가 보통보다 장기간 활동할 수 있게 되고 동시에 빛날 확률이 높아졌을지도 모른다. 미 애리조나주립대의 천체물리학자이자 ‘세상은 어떻게 끝나는가’ 등의 저서를 펴낸 크리스 임피 박사는 “어떤 현상에 대해 시뮬레이션과 관측이 일치하지 않는 것은 ‘관측을 통한 우주론’의 중요성을 다시 한 번 일깨워준다”고 말했다. 한편 이번 연구성과는 세계적인 학술지 ‘사이언스’(Science) 15일 자에 발표됐다. 사진=MPIA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

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　

암흑물질이 중력 이외에 다른 어떤 힘과 상호작용한다는 증거를 처음 발견했다고 천문학자들이 14일(현지시간) 밝혔다. 암흑물질은 지금까지 오로지 중력에만 작용하는 것으로 생각돼 왔는데 ‘암흑’이라는 이름이 붙을 정도로 찾기 어려운 물질로 여겨졌다. 그런데 영국 더럼대와 미국 미네소타주립대 등이 참여한 국제 연구팀이 네 은하의 동시다발 충돌 모습에서 암흑물질이 다른 어떤 힘에 의해 작용하는 것을 확인했다고 밝혔다. 이들 학자는 칠레에 있는 유럽남방천문대(ESO)의 초거대망원경(VLT)과 허블 우주망원경을 사용해 지구로부터 약 14억 광년 거리에 있는 은하단 ‘아벨 3827’에 있는 네 은하가 충돌하는 모습을 관측했다. 여기서 연구팀은 충돌하는 은하 뒤편으로 아주 먼 거리에 있는 배경 은하로부터 나오는 빛의 경로가 심하게 왜곡되는 것을 확인했다. 연구팀은 이를 어떤 힘에 의해 상쇄하는 것이라고 말했다. 상쇄는 암흑물질이 중력 이외에 다른 어떤 힘을 통해 스스로 상호작용할 수 있는 경우에만 가능해 중요하다고 한다. 만일 우리가 암흑물질이라고 부르는 입자들이 서로 충돌할 수 있다면 이때 발생하는 마찰이 암흑물질을 느리게 만들어 그런 왜곡을 만들 수 있다는 것이다. 하지만 연구팀은 이런 작용의 정확한 특징을 밝혀내지 못했음을 인정했다. 이들은 이런 현상이 잘 알려진 효과이거나 알려지지 않은 힘에 의한 것일 수 있다고 말했다. 연구팀은 현 시점에서 말할 수 있는 것은 그런 힘이 중력이 아니라는 것이라고 설명한다. 연구를 이끈 리처드 메시 더럼대 박사는 “암흑물질이 중력을 제외하고는 다른 어떤 것에도 참견하지 않고 빈둥거린다고 생각됐지만, 은하 충돌 동안 나타난 현상이 실제로 암흑물질이 느려져 발생한 것이라면 이는 암흑물질에 관한 최초의 증거가 될 수 있다”고 말했다. 이번 연구결과는 ‘영국왕립천문학회월간보고’(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) 최신호에 실렸다. 사진=리처드 메시/ESO 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

- 진화과정의 '증거'들이 가득한 '금광' 찾았다 두 개의 유럽 우주망원경이 수집한 데이터에서 태고의 희귀한 은하단을 심우주에서 발견해냈다고 영국의 데일리메일이 2일(현지 시간) 보도했다. 플랑크와 허셜 우주망원경은100억 년에서 110억 년 전에 형성된 은하를 찾아내는 데 운용되고 있다. 적어도 200개 이상 발견된 이 태고의 은하들 중 많은 은하들이 중력 렌즈의 효과에 의해 확대된 이미지로 발견되었다. 이 엄청난 발견은 '아스트로노미 앤드 아스트로피직' 저널에 발표되었는데, 미항공우주주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)에 의해 '금광'의 발견으로 평가받고 있다. 이들 태고의 은하들을 발견하기 위해 과학자들은 먼저 플랑크 데이터에서 밝은 부분들을 찾아 조사했다. 이 데이터를 생산한 플랑크 우주선은 빅뱅의 유물, 곧 우주배경복사로 알려진 마이크로파를 기록해 우리은하 지도를 만드는 데 운용되었던 우주망원경이다. 플랑크 데이터를 조사한 과학자들은 다음 단계로 허셜 망원경을 이용해 전 우주에 걸쳐 원시은하 후보들을 정밀 관측했다. 그 결과, 초기 우주에서 많은 은하들이 몰려 있는 은하단을 발견했는데, 대단히 활발한 별들의 형성이 이루어지고 있는 곳이었다. 논문 주저자 에르베 돌레는 "이처럼 활발한 별 형성 은하들이 모여 있는 곳을 발견한 것은 놀랄 만한 일"이며 "이것을 우주 구조의 형성에서 잃어버린 고리라고 추정하고 있다"고 말했다. 태초의 은하들은 은하단 안에서 무더기로 발견되었다. 비교적 젊은 은하들은 빅뱅 이후 불과 30억 년 남짓 만에 나타난 것들로, 가스와 먼지가 매년 태양 질량의 수백 배에서 1,500배까지 되는 별들을 형성했다. 현대 우주론의 핵심적인 과제는 이처럼 무거운 천체들이 어떻게 초기 우주에서 형성, 조합되어왔는가를 밝혀내는 것이다. 천문학자들은 이들 모든 은하의 나이를 아직 확정하지는 못하고 있지만, 이 은하들이 지금 우리가 우주에서 보는 크고 성숙한 은하들의 선배인 원시 은하일 가능성이 가장 높은 것으로 보고 있다. "플랑크 망원경이 찾아낸 '원시' 은하의 목록을 더욱 확장할 준비를 하고 있다. 더 많은 은하들을 목록에 올릴 수 있을 것으로 본다"고 프랑스 툴루즈의 천문물리학 연구재단의 루도빅 몬티에르 연구원이 밝혔다. 만약 후속 연구에서 원시 은하들의 형성 과정을 명확히 밝혀낸다면 우주가 현재의 거대 구조에 이르기까지 어떤 진화 경로를 밟아왔는가 하는 문제와, 이의 형성에 암흑물질이 수행한 역할이 무엇인지에 대해 본질적인 통찰을 제공해줄 것으로 기대되고 있다. 이광식 통신원 joand999@naver.com　

- 진화과정의 '증거'들이 가득한 '금광' 찾았다 두 개의 유럽 우주망원경이 수집한 데이터에서 태고의 희귀한 은하단을 심우주에서 발견해냈다고 영국의 데일리메일이 2일(현지 시간) 보도했다. 플랑크와 허셜 우주망원경은100억 년에서 110억 년 전에 형성된 은하를 찾아내는 데 운용되고 있다. 적어도 200개 이상 발견된 이 태고의 은하들 중 많은 은하들이 중력 렌즈의 효과에 의해 확대된 이미지로 발견되었다. 이 엄청난 발견은 '아스트로노미 앤드 아스트로피직' 저널에 발표되었는데, 미항공우주주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)에 의해 '금광'의 발견으로 평가받고 있다. 이들 태고의 은하들을 발견하기 위해 과학자들은 먼저 플랑크 데이터에서 밝은 부분들을 찾아 조사했다. 이 데이터를 생산한 플랑크 우주선은 빅뱅의 유물, 곧 우주배경복사로 알려진 마이크로파를 기록해 우리은하 지도를 만드는 데 운용되었던 우주망원경이다. 플랑크 데이터를 조사한 과학자들은 다음 단계로 허셜 망원경을 이용해 전 우주에 걸쳐 원시은하 후보들을 정밀 관측했다. 그 결과, 초기 우주에서 많은 은하들이 몰려 있는 은하단을 발견했는데, 대단히 활발한 별들의 형성이 이루어지고 있는 곳이었다. 논문 주저자 에르베 돌레는 "이처럼 활발한 별 형성 은하들이 모여 있는 곳을 발견한 것은 놀랄 만한 일"이며 "이것을 우주 구조의 형성에서 잃어버린 고리라고 추정하고 있다"고 말했다. 태초의 은하들은 은하단 안에서 무더기로 발견되었다. 비교적 젊은 은하들은 빅뱅 이후 불과 30억 년 남짓 만에 나타난 것들로, 가스와 먼지가 매년 태양 질량의 수백 배에서 1,500배까지 되는 별들을 형성했다. 현대 우주론의 핵심적인 과제는 이처럼 무거운 천체들이 어떻게 초기 우주에서 형성, 조합되어왔는가를 밝혀내는 것이다. 천문학자들은 이들 모든 은하의 나이를 아직 확정하지는 못하고 있지만, 이 은하들이 지금 우리가 우주에서 보는 크고 성숙한 은하들의 선배인 원시 은하일 가능성이 가장 높은 것으로 보고 있다. "플랑크 망원경이 찾아낸 '원시' 은하의 목록을 더욱 확장할 준비를 하고 있다. 더 많은 은하들을 목록에 올릴 수 있을 것으로 본다"고 프랑스 툴루즈의 천문물리학 연구재단의 루도빅 몬티에르 연구원이 밝혔다. 만약 후속 연구에서 원시 은하들의 형성 과정을 명확히 밝혀낸다면 우주가 현재의 거대 구조에 이르기까지 어떤 진화 경로를 밟아왔는가 하는 문제와, 이의 형성에 암흑물질이 수행한 역할이 무엇인지에 대해 본질적인 통찰을 제공해줄 것으로 기대되고 있다. 이광식 통신원 joand999@naver.com　

이 새로운 이론이 사실로 증명된다면 '우주가 빅뱅에서 출발했다'는 이른바 빅뱅 이론이 폐기처분될지도 모른다. '피지컬 레터 B' 2월호에 발표된 이 이론에 따르면, 우주는 결코 '특이점', 곧 물질이 무한대의 밀도로 응축된 한 점에서 탄생하지 않았다. 새 이론의 공동저자인 캐나다 리스브리지 대학 이론물리학자 소리야 다스 교수는 "우리의 이론은 우주의 나이가 '무한'할 수 있다는 것을 시사하고 있다"며 우주 구조의 대부분을 이루고 있는 암흑물질이 어떻게 생성되었는가 하는 것도 설명할 수 있다고 주장한다. 기존의 '빅뱅 이론'에 따르면, 우주는 약 138억 년 전에 탄생했다. 현재 우주를 이루고 있는 모든 물질은 '특이점'이라고 불리는 아주 작은 한 점에 응축돼 있었는데, 그 점은 무한대의 밀도와 온도를 가진 '원시의 알'이라 할 수 있는 것이다. 이 한 점이 폭발하여 원시 우주를 만들었고, 그 우주는 자체의 진화 과정을 거쳐 오늘의 우주가 되었다는 것이다. 이 특이점은 아인슈타인의 일반상대성 이론의 장방정식에서 도출된 것으로, 이 방정식은 우주의 시공간이 물질에 의해 휘어져 있음을 기술하고 있다. 그리고 레이쇼드후리 방정식이라고 불리는 또 하나의 방정식에서도 역시 특이점이 도출되는데, 이 방정식은 물질의 분산과 집중의 경로를 서술한 것이다. 이들 이론들에 따르면, 우주의 모든 물질이 한때 하나의 점에 응축돼 있었던 것으로 알려져왔다. 이것이 바로 빅뱅의 특이점이라 불리는 것이다. 그러나 새로운 연구결과는 이 이론이 맞지 않다는 것이다. -빅뱅에서 우주가 출발했다는 증거는? 아인슈타인의 방정식은 특이점에 도달하기도 전에 물리법칙이 파탄나는 것을 보여준다. 하지만 과학자들은 여전히 방정식이 유효하다는 전제로 추론을 한다고 몬트리올 맥길 대학의 우주론자인 로버트 브랜든버거 교수가 주장한다. 그는 이 새 연구에 참여하지 않았지만 "우리가 빅뱅에서 우주가 출발했다고 말할 때 사실은 그에 대한 확고한 증거가 없다"고 강조한다. 물리학에는 또 다른 현안이 있다. 이른바 물리학을 떠받치고 있는 두 기둥, 즉 거시세계를 다루는 상대성 이론과 미시세계를 다루는 양자론을 하나의 양자중력 이론으로 통합하는 문제다. 양자역학은 아원자 수준의 소립자 운동은 근본적으로 불확정적이라고 본다. 이것은 아인슈타인의 일반 상대성 이론에서 볼 때는 수용할 수 없는 기묘한 이론이다. 상대성 이론은 한마디로 결정론으로, 자연의 법칙을 알아내기만 한다면 과거의 행적으로 미래를 예측할 수 있다고 주장한다. 따라서 두 이론의 모순 없는 통합이 이루어지지 못하고 있다고 다스는 설명한다. 이른바 대통일이론이라는 이 문제의 해결에 많은 물리학자들이 매달리고 있지만 현재까지 난항을 겪고 있는 중이다. 아인슈타인 역시 여생을 여기에 투입했지만 빈 손으로 가고 말았다. -일반 상대성 이론에 양자역학을 접목 다스와 그의 동료 연구자들은 이 문제를 해결할 수 있는 방법을 모색하기 위해 '봄 역학'(Bohmian Mechanics)이라고 불리는 양자역학의 시각화라는 방법에 주목했다. 거기에는 숨은 변수가 아원자 입자들의 기묘한 움직임을 지배한다. 양자역학의 다른 방정식과는 달리 봄 역학은 입자의 궤적을 계산할 수 있는 방법을 제공해준다. 이 양자이론의 오랜 형식을 사용하여 연구자들은 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 포함된 한 항에 작은 보정 값을 계산해냈다. 그런 다음 아주 오랜 과거 시간에 무엇이 일어났는가를 알아냈다. 새로운 방정식이 보여준 결과는 어떠한 특이점도 없다는 것이다. 우주는 한때 훨씬 작았지만, 빅뱅 이론에서 주장하는 것처럼 결코 무한하게 밀도가 높지는 않았다고 기술한다. 따라서 우주는 영원 이전부터 존재했다는 데로 귀결된다. 이들의 방정식에서 양자적 보정을 가한 항은 암흑물질의 밀도에 관련된 것이라고 다스 교수는 밝힌다. 그들의 이론대로라면, 우주는 가상의 입자, 예컨대 중력을 전달하는 입자로 알려진 중력양자(graviton)나 악시온이라는 극저온의 유령 같은 초유동 입자들로 가득 채워져 있을지도 모른다는 얘기다. 이 이론이 맞는 것인가를 검증하는 방법은 우주에 암흑물질이 얼마나 분포돼 있으며, 이론에서 제시된 초유동체의 비율과 맞아떨어지느냐를 조사하는 것이라고 다스는 제안한다. 어쨌든 새로운 방정식은 양자역학과 일반 상대성 이론을 접목시키는 하나의 방식으로 보인다. 이번 연구결과는 2월 4일자 '피지컬 레터 B' 저널에 발표되었다. 그리고 또 다른 논문은 발표를 앞두고 검토 중에 있는 것으로 알려졌다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

우리 태양계가 현재 은하계의 위험한 영역에 돌입하고 있다는 가설을 주장하는 학자들이 있다. 게다가, 그 영역은 공룡의 대량 멸종을 일으킨 곳이라고 영국 미러닷컴 등 외신이 보도했다. ▲태양 중력, 혜성이나 운석을 끌어들이나? 그런 가설을 주장하는 대표적 학자는 미국 뉴욕대의 마이클 람피노 박사다. 그는 “원래 우리 태양계는 은하계 주위를 항상 떠오르거나 가라앉거나 하면서 이동하고 있다”고 설명한다. 또 은하를 옆에서 바라본 경우 볼록 렌즈의 형태를 띠고 있지만, 그 중심 부분 이른바 은하면에는 많은 별이 집중되고 있으며, 그 영역에 태양계가 들어가면 혜성이 거대한 중력에 의해 밀리거나 이끌려 지구에 충돌하는 과정으로 이어질 수 있다고 그는 지적하고 있다. 사실 3000만 년 전 일어난 공룡의 대량 멸종도 태양계가 이 영역에 들어가 운석 낙하로 이어진 것으로 생각되고 있다. 람피노 박사는 “우리는 현재 기본적으로 그 영역에 있다”며 “몇몇 학자도 우리가 혜성 샤워 위치에 있다고 시사하고 있다”고 말했다. ▲암흑 물질도 지구에 직접적 영향 주나? 또 람피노 박사는 은하의 중심에 있다고 하는 암흑물질의 위협에 대해서도 지적한다. 암흑물질은 아직 수수께끼가 많은 미지의 물질로 구성되며, 그들은 우주 전체의 4분의 1을 구성하고 있다고 생각할 수 있다. 람피노 박사에 따르면 암흑물질의 중력이 지구의 중심을 고온으로 가열 대규모 화산 폭발과 대륙 분할 등을 일으킬 수도 있다. 람피노 박사는 “우리는 매우 운이 좋아 지구에 살아오면서 문명을 발전시킬 수 있었지만, 지구 역사는 주기적으로 대규모 멸종 등에 의해 중단됐다”며 “암흑물질이 지구 생활에 직접적 영향을 줄 수 있을지도 모르겠다”고 말했다. 이번 연구결과는 영국왕립천문학회월간보고(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)에 실렸다. 사진=NASA 논문=http://mnras.oxfordjournals.org/content/448/2/1816.full.pdf+html 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

우리는 은하에 살고 있다. 더 정확히 말하자면, 우리은하에 살고 있다. 밤하늘에 동서로 길게 누워 가는 빛의 강. 이 은하수를 일컬어 서양에서는 밀키 웨이(milky way)라 하고, 우리나라에서는 미리내라고 불렀다. 태양계가 있는 우리은하를 그래서 미리내 은하라고도 한다. 그러니까 은하수는 고유명사이고, 은하는 보통명사로 서로 다른 말임을 알 수 있다. 지금은 은하수가 엄청 많은 별들의 띠라는 것이 상식이 되었지만, 인류가 그 사실을 안 것은 사실 400년 밖에 되지 않았다. 그것이 별들의 집단이라는 사실을 최초로 인류에게 보고한 사람은 1610년 자작 망원경으로 관측한 갈릴레오 갈릴레이였다. 가운데가 약간 도톰한 원반 꼴인 우리은하의 크기는 지름이 약 10만 광년으로, 늙고 오래 된 별들이 공 모양으로 밀집한 중심핵(Bulge)이 있는 팽대부와 그 주위를 젊고 푸른 별, 가스, 먼지 등으로 이루어진 나선팔이 뻗어나와 있다. 그 외곽에는 주로 가스, 먼지, 구상성단 등의 별과 암흑물질로 이루어진 헤일로(Halo)가 은하 주위를 감싸고 있으며, 이 안에 약 3000억 개의 별들이 중력의 힘으로 묶여 있다. 태양 역시 그 3000억 개 별 중의 하나일 따름이다. 태양은 우리은하의 중심으로부터 은하 반지름의 2/3쯤 되는 거리에 있으며, 나선팔 중의 하나인 오리온 팔의 안쪽 가장자리에 있다. 그렇다면 은하수는 왜 띠처럼 보이는 걸까? 그 해답은 우리은하가 옆에서 보면 프라이팬 위에 놓인 계란 프라이와 흡사한 원반 꼴을 하고 있다는 데 있다. 은하 중심에서 2만 3000광년쯤 떨어진 변두리에 있는 태양계는 은하 중심을 보며 공전하므로, 지구에서 볼 때 7만 광년 거리의 중첩된 중심부와 먼 가장자리 별들이 그처럼 밝은 띠로 보이는 것이다. 또, 은하수가 천구를 거의 똑같이 나누고 있다는 사실에서 우리는 태양계가 은하면에서 그리 멀리 떨어져 있지 않다는 것을 알 수 있다. 하지만 이 모든 사실보다 우리의 관심을 끄는 것은 우리은하가 지금 이 순간에도 무서운 속도로 팽이처럼 돌고 있다는 사실이다. 미국 국립전파천문대의 최근 관측 결과에 따르면, 우리은하의 회전속도는 자그마치 초당 270km나 되며, 한 바퀴 도는 데는 2억 2500만 년이 걸린다. 은하가 지금 우리가 있는 위치에서 한 바퀴 전이었을 때는 공룡들이 지구를 점령하고 있을 무렵이었다. 우주 탄생 직후에 태어나 거의 우주 나이와 맞먹는 우리은하는 130억 년이 넘게 이러한 뺑뺑이 운동을 계속하고 있는 셈이다. 우리은하는 왜 돌까? 과학자들이 극대배열 전파망원경(VLBA)을 사용해 은하 나선팔에 있는 별들의 분만실을 집중적으로 관측했다. 여기서 일어나는 격렬한 가스 분자 운동은 강력한 라디오파를 발생시키는데, 이 ‘우주 분자 증폭기’를 측량 기준점으로 삼아 전 은하에 걸쳐 지도를 작성하면 은하 회전의 전모를 알 수 있는 것이다. 하지만 그렇다고 최초의 회전운동을 야기한 단서까지 알려주는 것은 아니다. 은하 회전에 대한 비밀을 알려면 아무래도 태고의 우주로 돌아가지 않으면 안된다. 오늘의 은하를 탄생시킨 당시, 어떤 물질들이 어떤 운동을 했던가를 알아내는 것이 관건이기 때문이다. 우주 생성 모델에 따르면, 태초의 우주공간에는 수소와 헬륨 구름만이 가득 차 있었음을 알려준다. 문제는 이 분자구름들이 우주공간에 균일하게 분포되어 있지 않고 지역에 따라 약간의 편차를 갖고 있었다는 데 있다. 이 편차에서 인력차가 발생해 물질들이 뭉쳐지기 시작했던 것이다. 물질이 뭉쳐지면 하나의 중심을 향해 원운동을 하게 된다. 그리고 점점 많이 뭉쳐질수록 각운동량 불변의 법칙에 따라 회전은 빨라지게 된다. 피겨 선수들이 회전할 때 팔을 오므리면 더 빨리 도는 것과 마찬가지다. 또 회전이 빠를수록 원반은 더 얇아진다. 이것 역시 공중에서 피자 반죽을 돌리는 것과 같은 이치다. 이리하여 중심에는 원시 은하 원반이 만들어지고, 원반 곳곳에서는 분자구름들이 뭉쳐져 가스 공을 만들게 된다. 이 가스 공 중심이 고압으로 온도가 올라가 1000만 도에 이르면 이른바 핵에너지가 발생하는 것이다. 이것이 바로 '스타 탄생'이다. 그리고 이러한 별들이 수없이 모여 하나의 은하를 완성한다. 하지만 최초의 각운동량은 여전히 남아 오늘날까지 우리은하를 초속 270km라는 맹렬한 속도로 돌리고 있는 것이다. 이렇게 볼 때, 은하를 따라 돌고 있는 우리는 따지고 보면 130억 년이 넘는 아득한 태고의 우주와 이어져 있는 존재라는 것을 알 수 있다. 우리 몸을 이루고 있는 수소, 산소 등 물질 역시 마찬가지다. 우리는 어느 날 하늘에서 뚝 떨어진 것이 아니라, 참으로 유서 깊은 존재이자 우주의 일부임을 실감할 수 있다. 이광식 통신원 joand999@naver.com