가라앉은 자와 구조된 자(프리모 레비 지음, 이소영 옮김, 돌베개 펴냄) 유대인으로 2차 대전 당시 아우슈비츠 수용소에서 살아남은 이탈리아 작가 프리모 레비(1919~1987)가 인간이라는 존재의 심연을 들춰본 에세이로 국내에 처음 번역됐다. 20세기 증언문학의 고전 반열에 오른 ‘이것이 인간인가’를 집필한 지 38년 만에 쓴 작품. 나치의 폭력성과 최소한의 인간성까지 말살하는 수용소 현상을 분석했다. 레비는 아우슈비츠 안에서 자신이 보고 겪은 일들을 통해 죽은 자(가라앉은 자)와 살아남은 자(구조된 자)를 가로지르는 기억과 고통, 권력의 문제를 파헤쳤다. 수용소 포로들이 자신보다 약한 이들에게 무자비하게 권력을 휘두르게 되는 2장 ‘회색지대’는 발간 당시 가장 논쟁이 됐던 부분이다. ‘권력자’들은 가스실을 피하기 위해, 배고픔을 이기려고 범죄자 집단에 적극적으로 협력했다. 최후의 생존자 가운데 다수가 이들 ‘권력자’였던 반면, 용기 있고 정의로운 이들은 수용소에서 비극적인 죽음을 맞았다. 280쪽. 1만 3000원. 기독교를 믿는다는 것(가이 해리슨 지음, 정명진 옮김, 엑스오북스 펴냄) 전 세계 25억명 이상이 믿는 지상 최대의 종교인 기독교의 다양한 모습과 관점을 비판적으로 파헤친 책. 비기독교인은 물론 기독교인들도 궁금증을 품을 만한 기본적인 질문 50가지를 골라내 논쟁이 되는 문제들을 분석한다. 역사와 과학을 전공한 저널리스트 출신인 저자가 던지는 질문은 다분히 논쟁적이다. 문자 그대로 믿기를 좋아하는 기독교인들은 노아의 방주 길이가 400∼500피트였다고 주장하지만 그 정도 크기로는 육상의 모든 동물을 종류별로 2마리씩 싣는 건 불가능하며 호주 대륙만큼은 컸어야 한다고 꼬집는다. 진화론 문제로 힘들어하는 기독교인에게는 다른 모든 것들과 똑같이 종교도 새로운 지식에 적응할 수 있다는 점을 받아들이라고 제안하고 싶다고 말한다. 기독교인과 이슬람교도, 힌두교도, 불교도, 무신론자가 모두 함께 살아가려면 서로 이해하려는 노력이 필요하다는 점을 알리려고 책을 썼다고 한다. 495쪽. 1만 8000원. 나의 이상한 나라, 중국(한한 지음, 최재용 옮김, 문학동네 펴냄) 올해 스물여덟살, 아이돌 가수 같은 외모에 파괴력 있는 문장력을 구사하는 한한은 2010년 타임이 선정한 ‘세계에서 가장 영향력 있는 100인’ 중 한 명으로 뽑힌 중국문화의 아이콘이다. 그가 지난 8년간 자신의 블로그에 발표한 글 600편 중 가장 대표적인 70여편을 추렸다. 활어처럼 팔딱거리는 재기발랄한 문장으로 오늘날의 중국, 중국인에 대한 날 선 비판을 담은 사회비평서다. 1부에서는 젊은 세대로서 중국사회를 살아가면서 목격한 여러 가지 부조리를 재치 있는 조롱과 풍자 형식으로 고발한다. 권위주의에 빠져 인민위에 군림하는 중국정부, 호화로운 시설에서 은밀한 향락을 즐기는 사회지도층을 눈감아 주는 경찰당국 등이 도마에 올랐다. 2부에서는 작가인 한한이 바라본 중국 문화계의 문제점을, 3부에선 베이징올림픽 등 세계적 행사를 치르며 보인 비뚤어진 민족주의를 비판했다. 4부는 중국 시사주간지 난두저우칸과의 인터뷰 내용을 담았다. 504쪽. 1만 4800원. 우주의 끝을 찾아서(이강환 지음, 현암사 펴냄) 관측 천문학을 전공하고 현재 국립과천과학관에 재직 중인 천문학자가 최신 천문학의 이론을 알기 쉽게 풀어 썼다. 우주를 구성하는 성분 중 우리가 정체를 아는 것은 5%도 되지 않는다. 27%는 중력으로만 존재를 알 수 있는 암흑물질이고, 68%는 우주 공간에 균일하게 퍼져 있는 암흑에너지다. 암흑에너지의 정체는 알 길이 요원하다. 우리가 관측할 수 있는 우주는 수천억개 은하로 이루어져 있지만 이렇게 거대한 우주도 138억년 전에는 무한히 작은 하나의 점에 모여 있었다. 우주가 우리에게 제공해 주는 유일한 단서인 빛을 관측하고 그 결과를 해석해서 찾아낸 비밀이다. 책은 또 다른 우주의 놀라운 비밀을 찾아가는 과학자들의 이야기다. 빅뱅 뒤 우주가 어떻게 팽창해 왔는지, 빈 공간에서 나오는 에너지의 정체와 영향은 무엇인지, 우주배경복사와 초신성 탐사, 중력파, 암흑물질 등의 개념을 다룬다. 352쪽. 1만 8000원.

역대 발견된 것 중 가장 가까운 곳에 위치한 ‘초고속 별’(hypervelocity stars)이 새로 발견됐다. 최근 미국 유타대학 연구팀은 중국에 위치한 세계 최대 구경 광섬유 스펙트럼 천문망원경(LAMOST)을 이용해 역대 발견된 것 중 가장 가까운 초고속 별을 발견했다고 발표했다. 이른바 중력도 거스른다는 초고속 별은 블랙홀에서 벗어나기 위해 시간당 160만㎞ 이상의 어마어마한 속도로 움직인다. 전문가들은 쌍성을 이루었던 두 별 중 하나가 거대한 블랙홀에 붙잡히면서 빨려들어갈 때 나머지 한 별이 엄청난 속도로 바깥으로 튕겨나가며 이같은 움직임을 보이는 것으로 추측하고 있다. 이번에 유타대학 연구팀이 발견한 초고속 별은 ‘LAMOST-HVS1’로 명명됐으며 지구에서의 거리는 약 4만 2400광년이다. 또한 나이가 3200만년 정도로 추정돼 46억년에 이르는 태양과 비교해보면 매우 어린 별에 속한다. 연구를 이끈 유타대학 젠젠 교수는 “이 초고속 별은 이제까지 발견된 20개의 초고속 별 중 지구와 가장 가까우면서 두번째로 밝다” 면서 “은하계의 중심에서는 약 6만 2000광년 떨어진 곳에 위치해 있다”고 설명했다. 이어 “초고속 별이 연구가치가 높은 것은 은하계 중심 초질량 블랙홀과 암흑물질에 대해 많은 것을 알려주기 때문”이라고 덧붙였다. 한편 이번 연구결과는 우주물리학저널(Astrophysical Journal Letters) 최신호에 게재됐다.　　　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

역대 발견된 것 중 가장 가까운 곳에 위치한 ‘초고속 별’(hypervelocity stars)이 새로 발견됐다. 최근 미국 유타대학 연구팀은 중국에 위치한 세계 최대 구경 광섬유 스펙트럼 천문망원경(LAMOST)을 이용해 역대 발견된 것 중 가장 가까운 초고속 별을 발견했다고 발표했다. 이른바 중력도 거스른다는 초고속 별은 블랙홀에서 벗어나기 위해 시간당 160만㎞ 이상의 어마어마한 속도로 움직인다. 전문가들은 쌍성을 이루었던 두 별 중 하나가 거대한 블랙홀에 붙잡히면서 빨려들어갈 때 나머지 한 별이 엄청난 속도로 바깥으로 튕겨나가며 이같은 움직임을 보이는 것으로 추측하고 있다. 이번에 유타대학 연구팀이 발견한 초고속 별은 ‘LAMOST-HVS1’로 명명됐으며 지구에서의 거리는 약 4만 2400광년이다. 또한 나이가 3200만년 정도로 추정돼 46억년에 이르는 태양과 비교해보면 매우 어린 별에 속한다. 연구를 이끈 유타대학 젠젠 교수는 “이 초고속 별은 이제까지 발견된 20개의 초고속 별 중 지구와 가장 가까우면서 두번째로 밝다” 면서 “은하계의 중심에서는 약 6만 2000광년 떨어진 곳에 위치해 있다”고 설명했다. 이어 “초고속 별이 연구가치가 높은 것은 은하계 중심 초질량 블랙홀과 암흑물질에 대해 많은 것을 알려주기 때문”이라고 덧붙였다. 한편 이번 연구결과는 우주물리학저널(Astrophysical Journal Letters) 최신호에 게재됐다.　　　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

빛과 상호작용하지 않지만 질량을 지니고 우주에 널리 분포하는 것으로 추정중인 신비의 암흑물질보다 어떻게 보면 더 비밀에 싸여져있는 일명 ‘딤(DIM) 물질’이 포착돼 관심이 집중되고 있다. 미국 캘리포니아공과대학(Caltech)은 물리학과 연구진이 학교소유 팔로마산천문대 헤일 광학 반사망원경으로 이론적으로만 존재해온 ‘딤(DIM) 물질’을 3차원 영상화하는데 성공했다고 29일(현지시간) 발표했다. 해당 물질의 정확한 명칭은 ‘은하계간 중위(intergalactic medium)’로 우주에 존재하는 모든 은하계를 연결하는 신비한 가스형태의 물질이다. 이 물질은 1980년대 후반~1990년대 초부터 이론적으로 등장했는데 우주물리학자들은 그 기원을 우주대폭발(빅뱅) 당시 발생한 원시 가스로 추정했다. 헤일 광학 반사망원경의 코스믹 웹 이미저(Cosmic Web Imager)로 구현된 은하계간 중위는 우주 초기의 활동성을 나타내는 천체인 ‘준항성상 천체(퀘이샤) QSO 1549+19’와 수십만 광년에 걸쳐 퍼져있는 거대 수소가스구름인 리만 알파 블롭(Lyman alpha blob) 근방에 있는 것으로 관측됐다. 연구진은 이 물질이 우주대폭발(빅뱅)로부터 20억년이 지난 후 형성된 것으로 추측했는데 촘촘한 거미줄처럼 우주 전체 은하계를 네트워크로 연결하는 역할을 수행하고 있는 것이 특징이다. 다시 말하자면 최초 우주부터 현재우주까지의 시간의 장벽을 연결해주는 통로와도 같은 것이기에 천문학적으로 가지는 의미는 상당히 크다. 지난 1980년대 천문학자들은 우주대폭발로 형성된 원시가스가 균일하게 확산되지 않고 은하와 은하사이에 유동적인 연결고리로 퍼져있을 것이라고 봤다. 이 이미지는 이 추측이 부분적으로 맞았음을 암시한다. 해당 연구를 주도한 캘리포니아공과대학 물리학과 크리스토퍼 마틴 교수는 “나는 대학원 과정부터 이 물질에 대해 오랜 기간 생각해왔다. 중요한 것은 이 ‘딤(DIM) 물질’이 별, 은하뿐만 아니라 암흑 물질에게도 큰 영향을 주고 있다는 점”이라며 “우리가 눈으로 관측하는 우주는 전체 4%정도다. 나머지는 모두 이 ‘딤(DIM) 물질’ 즉, ‘은하계간 중위(intergalactic medium)’ 아래 있다”고 설명했다. 사진=California Institute of Technology 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

공룡을 멸종시킨 소행성 충돌은 ‘암흑물질’의 영향 때문이라는 새로운 이론이 나왔다고 29일 미국 스페이스닷컴이 보도했다. 세계적인 이론물리학자 리사 랜들 하버드대학 석좌교수팀은 암흑물질이 태양계 외부에 있는 소행성과 혜성 등을 교란시켜 지구가 있는 태양계 내부로 궤도를 바꿔 생명체의 대량 멸종을 일으켰다고 말한다. 여기서 암흑물질은 우주 만물의 약 6분의 5를 구성하는 보이지 않는 신비의 물질을 말한다. 최근 우리 은하수 중심 면에는 두께가 약 35광년인 얇고 밀도 높은 원반 모양의 암흑물질이 원반 형태의 별들을 따라서 나눠 있으며 우리 태양을 비롯한 별들이 은하 중심 면을 따라 진동하듯 이동하는 것으로 밝혀졌다. 연구팀은 암흑물질로 이뤄진 원반과 기둥 모양의 구름은 태양계 외부에 있는 혜성과 소행성들의 궤도를 교란해 태양계 내부로 진로를 바꾼다고 제안했다. 이는 지구에 비극적인 소행성 충돌로 이어져 공룡시대를 끝냈을 것이라고 랜들 교수팀은 말했다. 과거 연구에 따르면 지구에 충돌한 소행성들은 약 3500만년 주기로 증가하거나 감소했다. 당시 연구팀은 이런 주기가 우리 태양의 잠재적 동반성(쌍성)인 ‘네미시스’가 원인이라고 주장했다. 하지만 랜들 교수팀은 이런 대재앙의 주기가 우리 은하 중심 면을 따라 이동하는 태양에 더 큰 영향을 받으며 은하에 있는 원반 모양의 암흑물질이 실제 요인이라는 단서를 주고 있다고 말한다. 이 주장은 연구팀이 약 2억 5000만 년 전부터 지구 상에 생성된 폭 20km 이상의 여러 크레이터(충돌구 혹은 운석공)를 분석해 앞서 말한 3500만년 주기와 비교를 통해 얻은 결과를 바탕으로 하고 있다. 연구팀은 운석 충돌로 인한 크레이터가 무작위로 발생한 것보다 암흑물질로 인한 영향에 따라 나타날 확률이 3배 높다는 것을 발견했다. 이런 주기로 인해 약 6700만년 전 공룡을 멸종시켰을 것이라고 한다. 랜들 교수는 “이 주기가 다소 대량멸종을 벗어난 것은 크레이터 분석으로 나온 자료가 일부분이기 때문”이라고 말했다. 연구팀은 3배나 높은 확률이 이상적으로 들릴 수도 있지만 이 통계상의 증거는 절대적인 것은 아니라고 말했다. 이들은 유럽우주국(ESA)이 가이아위성의 임무를 통해 얻고 있는 데이터가 암흑물질 원반의 존재 유무를 밝힐 수 있을 것이라고 말한다. 지난해 시작된 이 임무는 우리 은하수 도처에 있는 별들을 정밀하게 삼차원(3D) 입체 지도로 나타내는 것을 말한다. 랜들 교수는 “암흑물질이 오랜 기간 눈에 띄는 결과를 가져올 정도로 영향을 줄 수 있다는 가능성이 낮더라도 이 물질은 여전히 믿을 수 없을만큼 흥미롭다”고 말했다. 한편 이번 이론은 세계적인 물리학 권위지 ‘피지컬 리뷰 레터스’(Physical Review Letters) 20일 자로 실렸다. 사진=포토리아(위), 우주망원경과학연구소 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

공룡을 멸종시킨 소행성 충돌은 ‘암흑물질’의 영향 때문이라는 새로운 이론이 나왔다고 29일(현지시간) 미국 스페이스닷컴이 보도했다. 세계적인 이론물리학자 리사 랜들 하버드대학 석좌교수팀은 암흑물질이 태양계 외부에 있는 소행성과 혜성 등을 교란시켜 지구가 있는 태양계 내부로 궤도를 바꿔 생명체의 대량 멸종을 일으켰다고 말한다. 여기서 암흑물질은 우주 만물의 약 6분의 5를 구성하는 보이지 않는 신비의 물질을 말한다. 최근 우리 은하수 중심 면에는 두께가 약 35광년인 얇고 밀도 높은 원반 모양의 암흑물질이 원반 형태의 별들을 따라서 나눠 있으며 우리 태양을 비롯한 별들이 은하 중심 면을 따라 진동하듯 이동하는 것으로 밝혀졌다. 연구팀은 암흑물질로 이뤄진 원반과 기둥 모양의 구름은 태양계 외부에 있는 혜성과 소행성들의 궤도를 교란해 태양계 내부로 진로를 바꾼다고 제안했다. 이는 지구에 비극적인 소행성 충돌로 이어져 공룡시대를 끝냈을 것이라고 랜들 교수팀은 말했다. 과거 연구에 따르면 지구에 충돌한 소행성들은 약 3500만년 주기로 증가하거나 감소했다. 당시 연구팀은 이런 주기가 우리 태양의 잠재적 동반성(쌍성)인 ‘네미시스’가 원인이라고 주장했다. 하지만 랜들 교수팀은 이런 대재앙의 주기가 우리 은하 중심 면을 따라 이동하는 태양에 더 큰 영향을 받으며 은하에 있는 원반 모양의 암흑물질이 실제 요인이라는 단서를 주고 있다고 말한다. 이 주장은 연구팀이 약 2억 5000만 년 전부터 지구 상에 생성된 폭 20km 이상의 여러 크레이터(충돌구 혹은 운석공)를 분석해 앞서 말한 3500만년 주기와 비교를 통해 얻은 결과를 바탕으로 하고 있다. 연구팀은 운석 충돌로 인한 크레이터가 무작위로 발생한 것보다 암흑물질로 인한 영향에 따라 나타날 확률이 3배 높다는 것을 발견했다. 이런 주기로 인해 약 6700만년 전 공룡을 멸종시켰을 것이라고 한다. 랜들 교수는 “이 주기가 다소 대량멸종을 벗어난 것은 크레이터 분석으로 나온 자료가 일부분이기 때문”이라고 말했다. 연구팀은 3배나 높은 확률이 이상적으로 들릴 수도 있지만 이 통계상의 증거는 절대적인 것은 아니라고 말했다. 이들은 유럽우주국(ESA)이 가이아위성의 임무를 통해 얻고 있는 데이터가 암흑물질 원반의 존재 유무를 밝힐 수 있을 것이라고 말한다. 지난해 시작된 이 임무는 우리 은하수 도처에 있는 별들을 정밀하게 삼차원(3D) 입체 지도로 나타내는 것을 말한다. 랜들 교수는 “암흑물질이 오랜 기간 눈에 띄는 결과를 가져올 정도로 영향을 줄 수 있다는 가능성이 낮더라도 이 물질은 여전히 믿을 수 없을만큼 흥미롭다”고 말했다. 한편 이번 이론은 세계적인 물리학 권위지 ‘피지컬 리뷰 레터스’(Physical Review Letters) 20일 자로 실렸다. 사진=포토리아(위), 우주망원경과학연구소 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

우주에 널리 분포하는 것으로 추정하지만 그 실체는 한 번도 제대로 규명되지 못해 지난 수십 년간 천체물리학계의 과제로 남아있던 ‘암흑물질’의 실제 형체가 최초로 구현된 것으로 알려져 관심이 집중되고 있다. 영국 과학전문매체 뉴사이언티스트는 미국 일리노이 주 국립 페르미 가속기연구소 연구진들이 암흑물질이 유력한 것으로 추정되는 특정 형체를 이미지화하는데 성공했다고 4일(현지시간) 보도했다. 연구진은 최근 NASA(미 항공 우주국) 페르미 우주망원경이 왜소은하(dwarf galaxy) 부근을 촬영해 보내온 우주 사진 데이터를 정밀 분석한 끝에 해당 이미지를 얻을 수 있었다. 이 데이터는 왜소은하 중심에서 뿜어져 나오고 있는 감마선들이 어지럽게 서로 충돌하고 있고 촘촘히 푸른색의 입자들이 박혀있는 모습인데 연구진은 이것이 감마선 충돌을 일으키는 주요 원인인 ‘암흑 물질 입자’일 가능성이 높다고 판단했다. 지난 2009년부터 5년에 걸쳐 암흑 물질 데이터를 연구해온 페르미 연구소 댄 후퍼 교수는 “해당 신호는 현재까지 파악된 암흑물질 후보 중 가장 강력한 것”이라며 “정확한 검증을 위해 다른 은하에서 나오는 신호들과 비교해보는 추가 연구를 진행 중”이라고 전했다. 암흑물질은 우주를 구성하는 총 물질의 약 70%를 차지하고 있지만 빛과 상호작용하지 않아 육안으로 관찰이 불가능하며 오직 중력을 통해서만 질량을 짐작할 수 있어 천문학계의 미스터리로 남아있었다. 특히 암흑 물질 분포가 현 태양계 형성이 지대한 영향을 미쳤을 것이라는 주장이 제기되고 있어 이번 발견이 가지는 의미는 상당한 것으로 여겨진다. 사진=뉴사이언티스트 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

역대 발견된 은하단(galaxy cluster) 중 가장 큰 ‘엘 고르도’(El Gordo)가 기존 연구보다 훨씬 더 큰 무려 태양의 3000조 배에 달한다는 연구결과가 나왔다. 최근 미국 캘리포니아 대학 등 천문학 공동연구팀은 나사(NASA)의 허블우주망원경을 사용해 분석한 ‘엘 고르도’에 대한 새 연구결과를 발표했다. 믿기힘들 만큼의 거대한 규모인 ‘엘 고르도’는 스페인어로 ‘뚱보’라는 의미로 정식명칭은 ACT-CL J0102-4915다. 2년여 전 처음 발견된 이 은하단은 지구로부터 약 70억 광년 떨어져 있으며 여러 개의 은하단이 뭉쳐져 있는 형태다. 당시 미 러트거스 대학 연구팀은 이 은하단이 질량기준으로 역대 최대 규모인 태양의 2000조 배에 달한다는 연구결과를 발표한 바 있다. 이번에 연구팀은 ‘약한 중력렌즈’(Weak lensing)라는 기술을 사용해 엘 고르도의 사이즈를 다시 측정했다. 연구에 참여한 캘리포니아 대학 제임스 지 박사는 “과거에는 은하의 움직이는 속도로 사이즈를 계산해 정확하지 않았다” 면서 “은하단의 크기가 너무나 커서 허블우주망원경을 사용해 섹터를 분리해 스캔한 후 이미지를 합쳐서 계산했다”고 설명했다. 이어 “엘 고르도는 중심이 되는 두개의 은하단이 마치 씨름하는 것 같은 충돌 형태로 만들어진 것으로 보인다”고 덧붙엿다. 연구팀은 향후 ‘엘 고르도’ 연구를 통해 우주의 생성 과정과 우주를 채우고 있는 암흑물질 연구에 도움을 얻을 수 있을 것으로 기대하고 있다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

우리 은하의 최초 형성과정을 가늠해줄 ‘아기 은하’가 발견돼 천문학계의 관심이 집중되고 있다. 영국 일간지 데일리메일은 미국 하와이 대학 천문학 연구팀이 지구에서 약 108억 광년 떨어진 ‘아기 은하’의 모습을 포착했다고 5일(현지시간) 보도했다. 아기 은하 이미지를 최초 포착한 이는 하와이 대학 천문학자 레지나 조젠슨·아서 울프 박사다. 이들은 촬영에 지름이 10m에 이르는 세계 최대 ‘W. M. 켁 천문대 광학망원경’을 활용했으며 해당 은하에 ‘DLA2222-0946’라는 이름을 붙였다. 해당 아기 은하는 중심 영역에서 통상 광도를 넘어서는 강한 에너지가 나타나는 퀘이사(Quasar·활동은하핵) 측정으로 포착됐다. 퀘이사는 엑스선, 원적외선, 전파 등 거의 모든 스펙트럼에서 빛을 방출하는데 우리 은하가 발산하는 에너지의 수천 배를 내뿜을 수 있다. 따라서 백억 광년이 넘는 먼 거리에서도 포착이 가능하다. 또한 퀘이사는 별을 만들어내는 젊은 은하 내부에 존재한다. 이는 해당 아기 은하를 통해 ‘천체 형성 과정’을 유추해 볼 수 있다는 것이다. 조젠슨 박사는 “해당 아기 은하의 구조가 현 우리 은하의 ‘막대 나선’ 형태와 유사하다”고 전했는데 이는 ‘DLA2222-0946’를 통해 우리 은하 구조가 어떻게 만들어져 왔는지 알 수 있다는 점에서 중요한 의미를 가진다. 아무리 밝은 천체라도 무려 백억 광년이 넘는 거리이기에 촬영은 쉽지 않았다. 조젠슨 박사는 이를 “백악관에서 10km 떨어진 거리에서 대통령이 읽는 신문글자를 촬영하는 것과 같았다”는 소감을 밝혔다. 조젠슨 박사는 최근 워싱턴 DC에서 열린 미국 천문학 학술대회에서 해당 관측결과를 발표하며 “DLA2222-0946는 최근 발견된 은하 중 우리 은하 구조와 매우 유사하기에 많은 비밀을 풀 수 있는 열쇠가 될 것”이라고 전했다. 은하들이 초기 우주에서부터 어떤 과정을 거쳐 지금까지 형성되어왔는지는 천문학계의 오랜 숙제다. 현재 이론은 작은 암흑물질과 은하들이 먼저 형성되고, 이 같은 작은 은하들이 합쳐져 큰 은하들로 발전됐다는 ‘밑에서 위로(bottom-up) 은하 형성 모형’이 주류로 받아들여지고 있다. 사진=데일리메일 캡처 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

우리가 발을 딛고 사는 이 지구의 질량은 얼마나 될까? 최근 해외 연구팀이 지구의 질량이 지금까지 알고 있던 것보다 더 크다는 내용의 연구결과를 발표했다. 미국 텍사스대학 연구팀에 따르면 지구 주위로 암흑 물질(우주에 존재하는 물질 중 아무런 빛을 내지 않는 물질)이 존재하며 이것이 애초 이론보다 지구의 질량을 훨씬 증가케 하는 것으로 밝혀졌다. 연구를 이끈 벤 해리스 교수는 미국의 위성 GPS와 러시아의 글로나스(Glonass·인공위성네트워크를 이용해 지상에 있는 목표물의 위치를 정확히 추적해내는 위성항법시스템) 등의 장비를 이용해 지구가 느끼는 중력을 측정한 뒤 이 정보를 이용해 지구의 질량을 계산했다. 그 결과 국제천문연맹(international astronomical union)이 공식 인정한 지구의 질량인 5.9746×10²⁴㎏보다 0,005~0.008% 더 크며, 이는 지구 주위의 암흑 물질과 중력의 영향인 것으로 보인다고 연구팀은 설명했다. 지구의 질량에 영향을 주는 암흑물질은 적도를 중심으로 펼쳐져 있으며 두께는 191㎞, 길이는 7만 ㎞에 달한다. 암흑물질은 우주가 어떻게 팽창하고 은하계가 상호작용을 하는지 이해하는데 매우 중대한 이론 중 하나다. 이것은 우주의 27%가량을 차지하고 있지만 엄청난 양에도 불구하고 정확한 존재를 확인하기 어려워 알려진 바가 많지 않다. 그는 과학전문매거진인 뉴사이언티스트와 한 인터뷰에서 “태양과 달의 중력 때문에 위성들의 궤도가 곧 변할 것”이라면서 “지구의 질량과 관련한 이번 이론이 사실로 판명된다면 오랫동안 미스터리로 남겨진 암흑물질의 비밀을 푸는데 도움이 될 것”이라고 설명했다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

■한국인의 밥상(KBS1 밤 7시 30분) 2014년 새해를 맞아 살을 에는 듯 혹독한 극한의 겨울 추위를 겪으며 살아가는 한계령 사람들을 만나본다. 집집마다 다양한 형태로 자리 잡은 곳간은 1년의 반이 겨울인 한계령을 이겨내는 지혜의 상징이다. 곳간 곳곳에는 어머니의 땀과 눈물이 배어 치열한 삶을 방증한다. 우리네 어머니들의 노고와 정성이 스며 있는 겨울나기 저장음식을 맛본다. ■세상의 모든 다큐(KBS2 밤 12시 45분) 우주는 대폭발을 통해 탄생된 이후로 끊임없이 팽창을 거듭해 왔다. 우주가 팽창할수록 비중이 줄어드는 암흑물질에 비해 암흑 에너지는 우주 팽창과 같은 비율로 커진다. 그런 원리로 우주 팽창은 오늘날까지 거듭되고 있는 것이다. 그렇다면 볼 수 없는 영역이 대부분인 우주의 크기는 과연 어떻게 알 수 있을까. ■글로벌 홈스테이 집으로(MBC 밤 11시 15분) 험난한 아마존 홈스테이는 계속된다. 용맹함을 겨루기 위한 와우라만의 전통 씨름 우까우까는 시작에 불과했다. 더욱더 강렬하고, 더욱더 처절하게 벌어지는 경기 현장을 엿보고 있으면 경악할 정도다. 특히 여자만을 위한 축제 따뚜에 현장이 그렇다. 경기를 앞두고 공포의 느낌이 전해오고, 아찔한 아마존 생존기가 시작된다. ■내 마음의 크레파스(SBS 오후 5시 15분) 전북 군산시에 어린 여자아이치고는 놀랄 만큼 우아한 몸짓으로 발레를 하는 13세 소년 미르가 있다. 어릴 적부터 발레 팬이었던 엄마를 따라 자연스럽게 발레를 접하게 된 미르. 매일 3~4시간씩 이어지는 연습에도 새로운 발레 동작을 배울 수 있어 그저 즐겁기만 하다. 그런데 발레를 시키려면 경제적인 뒷받침도 만만찮은 상황이다. ■극한직업(EBS 밤 10시 45분) 1년 내내 넓은 초지가 펼쳐지는 제주도의 말 육성 목장. 이곳에서는 망아지부터 종마까지 150여마리의 말들이 자라고 있다. 그리고 말이 태어나 성장하는 과정을 함께 하며 최고의 경주마를 생산하기 위해 구슬땀을 흘리는 사람들이 있다. 무게 500㎏을 넘나드는 육중한 말을 다루다 보면 큰 부상을 입는 경우도 비일비재하다. ■경찰 25시(OBS 밤 11시 5분) 한낮의 주택가에서 살인사건이 발생했다. 피해자는 중년의 여성으로 바닥에 떨어진 핏자국들이 그날의 처참함을 짐작하게 한다. 피해자가 알몸으로 발견돼 성범죄까지 의심되는 상황. 수원 서부경찰서 강력 1팀이 촉각을 세우고 수사에 들어갔다. 하지만 범죄 현장 주변에는 제대로 된 폐쇄회로(CC)TV도, 현장을 목격한 목격자도 없는데….

4퍼센트 우주/리처드 파넥 지음/김혜원 옮김/시공사/384쪽/1만 9000원2000년간 우주에는 별만큼이나 비밀이 많다. 그런데 137억년의 역사를 지닌 우주의 비밀들은 아주 조금씩 속살을 드러내고 있다. 지난 2000년간 인류가 어떻게 우주를 연구해 왔는지 그 궤적을 되짚어 보면 알 수 있는 사실이다. 고대 천문학자들은 ‘외형 구현’의 형식을 빌려 우주의 모습을 상상했을 따름이다. 직접 우주에 올라가 살펴볼 수 없었던 만큼 철학과 수학, 신화를 버무려 그럴듯한 이야기를 꾸며 냈다. 기원전 4세기 플라톤은 기하학을 이용해 천체의 운동을 묘사하라고 학생들에게 일렀다. 에우독소스라는 학생은 27개의 투명한 동심구들을 차례로 포개 놓는 방식으로 놀라운 근사치를 뽑아냈다. 동심구들은 상호작용을 통해 별들의 운동을 늦추거나 빠르게 했다. 아리스토텔레스는 이를 수정해 56개의 동심구들을 갖춘 구체적인 모형을 만들었다. 이후 프톨레마이오스, 코페르니쿠스, 갈릴레이를 거쳐 우주의 ‘외형을 구현하는’ 새로운 방법들이 차례로 공식화됐다. 뉴턴, 케플러 등 수학자와 갈릴레이를 계승한 천문학자들이 하늘의 운동을 수십 개의 구가 아니라 중력이라는 단 한 개의 법칙으로 압축하는 데 공헌했다. 핼리, 허블 등 천문학자와 아인슈타인과 같은 물리학자는 빅뱅 이후 우주가 팽창하는 지, 멈춰 서 있는지를 놓고 옥신각신하기도 했다. 1929년 허블이 우주가 팽창한다는 결정적인 증거를 내세워 정적인 우주를 주장했던 아인슈타인의 뒤통수를 친 것이 대표적이다. 1930년대 등장한 전파천문학은 새로운 우주의 모습을 여는 데 기름을 부었다. 그렇다면 우리는 우주의 실제 모습을 얼마나 알고 있을까. 새 책 ‘4퍼센트 우주’는 인간이 과학의 힘을 빌려 실제 볼 수 있는 우주는 0.5%에도 미치지 못한다고 말한다. 원소 주기율표를 통해 밝혀낸 것까지 합해도 고작 4%에 불과하다. 나머지 96%는 ‘암흑에너지’(73%), ‘암흑물질’(23%)로 불리는 미지의 물질이다. 여기서 말하는 암흑은 ‘검다’는 색깔을 뜻하지 않는다. 이 미지의 물질에 대한 탐구는 우주가 탄생한 지 10억년 내에 꾸려진 은하계가 우리가 알고 있던 수소, 헬륨, 탄소, 질소 등의 물질(원소)만으로는 만들어질 수 없다는, 그러기에는 질량이 턱없이 부족하다는 의구심에서 비롯됐다. 전자파를 발산하지 않는 미지의 물질들은 몸을 숨긴 채 커다란 우주를 좌지우지하고 있었던 셈이다. 2007년 ‘네이처’지에 실린 한 편의 논문은 이런 가설을 입증했다. 우주는 빠르게 팽창하고 있으며, 이렇게 우주가 가속 팽창하는 것은 물질들 사이에 작용하는 중력에너지보다 큰 에너지가 존재하기 때문이라는 것이다. 2011년 미 UC버클리대의 솔 펄머터 교수와 존스 홉킨스대의 애덤 리스 교수, 호주국립대의 브라이언 슈밋 교수는 이 같은 연구의 결과로 노벨물리학상을 받았다. 책은 암흑물질과 암흑에너지에 대한 연구자들의 탐구 여정을 담았다. 과학자들이 앞선 과학자로부터 어떤 영향을 받았고 이론을 어떻게 수정해 갔는지 훑는다. 오상도 기자 sdoh@seoul.co.kr

국제우주정거장(ISS)에 설치된 ‘알파자기분광계’(AMS) 자료를 분석하고 있는 국제물리학연구팀이 우주 구성 물질 중 대부분을 차지하는 ‘암흑물질’에 대한 단서를 처음으로 발견했다고 영국 BBC와 AFP 통신 등 외신들이 3일(현지시간) 보도했다. 우주 총 물질의 90% 이상을 차지하는 암흑물질은 가시광선이나 적외선 같은 전자기파로는 관측되지 않으며, 오로지 중력을 통해서만 인식할 수 있다. 이 때문에 과학자들은 그동안 우주생성의 미스터리를 풀 수 있는 암흑물질이 어떤 요소로 구성돼 있는지 밝혀내지 못하고 있었다. AMS 분석팀을 이끌고 있는 노벨 물리학상 수상자 새뮤얼 팅 매사추세츠 공대(MIT) 교수는 이날 스위스 유럽입자물리학연구소에서 열린 세미나에서 “AMS로 약 250억개의 소립자 이벤트를 관찰했으며, 이 중 약 80억개가 빠른 속도로 이동하는 전자와 그 반물질인 양전자로 추정된다”고 밝혔다. 이는 현재까지 우주에서 수집된 반물질 가운데 최대 규모로, 양전자가 우주의 어느 방향에서 온 것인지 파악되면 암흑물질의 존재를 파악할 수 있는 결정적인 증거가 된다. 팅 박사는 “이 양전자가 암흑물질의 신호인지 아니면 다른 데서 온 것인지 수개월 안에 결론을 내릴 수 있을 것”이라고 덧붙였다. 일부 학자들은 암흑물질이 약한 상호작용을 하는 ‘윔프’라는 소립자로 구성돼 있다고 추정하고 있다. 윔프는 각자 대칭되는 반물질을 갖는 무거운 소립자로, 물질과 반물질이 충돌하면 서로 소멸하면서 전자와 양전자라는 새로운 입자들이 생성된다. 지금까지 윔프의 충돌을 관측할 수 있는 곳은 스위스와 프랑스 국경지대 지하에 있는 CERN의 강입자가속기(LHC)와 우주공간뿐이었다. 16개국 과학자들이 10년에 걸쳐 20억 달러를 투입해 만든 AMS는 우리 은하에서 암흑물질이 소멸하면서 생기는 양전자와 전자를 수집해 입자들의 질량과 속도, 에너지 같은 근본적인 성질을 밝혀낼 자료를 제공해와 물리학계의 숙원인 암흑물질의 존재를 확인할 수 있을 것으로 주목을 받아 왔다. 최재헌 기자 goseoul@seoul.co.kr

　밀레니엄을 맞았던 1999년말 이후 가장 시끄러웠던 종말론 논란을 무사히 지나 연말이 다가오고 있다. ‘종말의 날’, ‘휴거’, ‘둠즈데이’ 등 다양한 이름으로 불리지만, 이들 종말론의 공통점은 정작 그 날이 지나면 거짓말처럼 사람들의 머리 속에서 지워진다는 점이다. 이제 마야달력 따위의 소모적인 얘기는 잊어버리고, 올 한 해를 돌아볼 때가 됐다. 전세계 과학계의 양대 축을 이루고 있는 과학저널 ‘사이언스’와 ‘네이처’는 2012년 366일(2012년은 윤년)간 과학이 이뤄낸 성과들을 결산하면서 서로 다른 접근법을 택했다. ‘사이언스’는 10개의 과학적 돌파구를, ‘네이처’는 과학을 만들어낸 10명의 사람을 주제로 삼았다. 물론 과학은 ‘사람’의 영역이기에 두 저널이 다루는 내용이 완전히 다를 수는 없다. 　사이언스는 올해 최고의 과학성과로 ‘힉스 입자의 발견’을 올려놓았다. 굳이 사이언스를 거론하지 않더라도 힉스 입자가 올 과학계 최고의 이슈라는데 어느 누구도 이의를 제기하기 힘들다. 1960년대 피터 힉스 에든버러대 교수를 비롯한 여러 과학자들이 그 존재를 예측한 이후 물리학계는 ‘세상 만물에 질량을 부여한 신(神)의 입자’를 찾기 위해 노력해왔다. 10조원 이상이 투입된 유럽입자물리연구소(CERN)의 거대강입자가속기(LHC)가 올해 드디어 그 결과물을 내놓았다. 지난 7월 CERN은 “힉스로 추정되는 새로운 입자를 찾아냈다.”고 공식선언했다. CERN은 현재 이 입자가 힉스인지를 확인하는 작업을 진행 중이다. 당초 연말쯤 판명날 예정이었지만 이상징후들이 발견되면서 내년 3월로 발표가 미뤄진 상태다. 이 입자가 힉스든 아니든 인류가 지금까지 알려지지 않은 새로운 존재를 찾아낸 것은 부인할 수 없는 사실이다. 　힉스보다 더 오랜 기다림 끝에 올해 모습을 드러낸 물질도 있다. 1938년 이탈리아 물리학자 에토레 마요라나는 양자 이론을 토대로 ‘마요라나 페르미온’의 존재를 예측했다. 마요나라 페르미온은 세상을 구성하는 물질과 보이지 않는 영역을 차지하는 반물질의 경계에 서 있으며 우주 공간의 대부분을 차지하는 암흑물질의 주성분으로 추정된다. 올해 4월 네덜란드 델프트 대학 연구진이 특수 장치를 이용해 흔적을 찾아냈다. 과학자들은 마요나라 페르미온을 잡아둘 수 있으면 현재의 컴퓨터보다 수백~수만배 빠른 양자컴퓨터를 안정적으로 구현할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 　●생각만으로 로봇 팔 조종하는 기술 　‘진화’에 대한 오해 중 가장 흔한 것이 ‘진화에는 일정한 방향이 있다’고 생각하는 것이다. 이 때문에 늦게 생겨난 생물종일수록 고등동물이라는 착각에 빠지기 쉽다. 하지만 진화는 무수히 많은 가지를 뻗는 ‘생명의 나무’ 형태로 진행된다. 자연환경에 더 유리하게 적응한 동물이라도 사라질 수 있다는 것이다. 지난 9월 사이언스 표지를 장식한 ‘데니소바인의 게놈 해독’은 이같은 진화의 무방향성을 보여준다. 2008년 시베리아 남부 데니소바 동굴에서 발견된 데니소바인은 3만~5만년전 현생인류나 네안데르탈인과 같은 시대를 살았다. 학계에서는 이 당시에 최소한 4종 이상의 인류가 살았던 것으로 보고 있다. 독일 막스플랑크 연구진은 올해 데니소바인 소녀의 손가락 뼈와 어금니 화석을 통해 또다른 인류의 정체를 밝혀냈다. 분석결과 데니소바인은 약 80만년전 현생인류의 조상에서 갈라져 나왔고, 호주 인근 파푸아뉴기니에 사는 사람들이나 동남아시아인과 유전적으로 아주 비슷했다. 그렇다면 왜 데니소바인은 호모 사피엔스 대신 지구의 주인이 되지 못했을까. 연구진은 “현생인류는 전세계로 퍼져 나가면서 유전적 다양성을 확보해, 각 지역에 맞게 살아남을 능력을 확보했다.”면서 “하지만 데니소바인은 짧은 시간에 시베리아에서 동남아시아까지 이르는 넓은 지역으로 퍼져나가면서 다양성을 확보하지 못해 적응에 실패하고 멸종한 것으로 추정된다.”고 설명했다. 　인류의 영원한 꿈인 ‘사람을 대신하는 로봇’은 올해도 새로운 이정표를 세웠다. 지난 5월 미 브라운대 메디컬센터와 하버드 의대 연구진은 15년간 전신마비로 전혀 움직이지 못한 여성 환자가 생각만으로 로봇 팔을 조종하는 기술 시연에 성공했다. 이 여성은 로봇 팔이 테이블에 있는 커피잔을 들어서 입으로 가져오게 해 빨대로 커피를 마신 다음 다시 커피잔을 테이블에 가져다 놓게 했다. 그는 이 같은 작업을 6번 시도해 4번 성공했다. 어린이용 아스피린만한 센서 칩을 뇌에 이식한 덕분이다. 환자가 팔을 움직인다고 상상하면 칩은 뇌세포 수십 개의 전자 활동을 포착한 다음 컴퓨터에 신호를 보내고 컴퓨터는 이를 로봇 팔에 보내는 명령어로 전환한다. 아직까지 완벽하지는 않지만, 재활의학이나 로봇 분야에서 무한한 가능성을 입증한 것은 분명하다. 　유전자조작 기술도 주목받았다. 생물학자들은 유전자의 역할이나 변이를 밝히는 단계를 넘어 유전자를 직접 조작하거나 편집하는 수준에 이르렀다. ‘탈렌’(TALEN), ‘유전자 가위’ 등으로 불리는 이 기술들을 이용하면 단백질을 이용해 문제가 생긴 유전자의 일부분을 잘라내거나 이어붙이고, 위치를 바꿀 수 있다. 사람이나 동물의 질병 원인을 찾아 근본적으로 제거할 수 있고, 우수한 형질을 새롭게 심어넘을 수도 있는 ‘꿈의 기술’이라는 것이 사이언스의 평가다. 이 분야에서는 국내 연구진들도 세계 최고 수준을 인정받고 있다. 　●허리케인 샌디 예측한 고담의 수호자 　다시 힉스로 돌아가보자. ‘인류 역사상 최대 규모의 실험’으로 불리는 힉스 추적이 순탄했을리 없다. 유럽은 물론 세계 각국의 예산이 동원됐고, “왜 이런 실험에 돈을 대야 하느냐.”는 비판이 끊이지 않았다. 네이처가 올해 과학에서 주목받은 인물 중 첫 번째로 롤프 디터 호이어 CERN 소장을 꼽은 이유가 여기에 있다. 네이처는 호이어에게 ‘힉스 외교관’이라는 별칭을 붙였다. 호이어는 이론물리학자가 아니라 평생 가속기 설계에 매달려온 건축전문가다. 무엇보다 ‘달변가’다. 그는 CERN의 기자회견마다 등장해, 수많은 미사여부와 완벽한 비유로 사람들의 마음을 움직였다. CERN 연구에 참여하고 있는 박인규 서울시립대 교수는 “1만명이 넘는 사람들이 LHC실험에 참여했지만, 호이어가 없었다면 아예 실험진행이 불가능했을 것”이라고 평가했다. 　두 번째 인물은 올 10월 허리케인 ‘샌디’로 인한 미 동북부 지역의 피해를 12년 전에 미리 예측해 대비가 가능하도록 한 신시아 로젠츠베이그 박사가 꼽혔다. 네이처는 “로젠츠베이그는 허리케인으로 영화 베트맨 속 고담시가 될 뻔 했던 뉴욕의 수호자로 떠올랐다.”고 추어올렸다. ‘화성 습격’으로 불리는 미항공우주국(NASA)의 화성탐사선 ‘큐리오시티’ 프로젝트의 총괄책임자인 애덤 스텔츠너 박사는 정형적인 과학자의 틀을 깬다는 것이 무엇인지를 전세계에 보여줬다. 스텔츠너는 기존 방식으로는 큐리오시티가 화성 표면에 제대로 내릴 수 없다는 점을 해결하기 위해 낙하산을 이용한 획기적인 착륙법을 고안했다. 스텔츠너 덕분에 ‘25억달러짜리 위험한 도박’은 해피엔딩으로 끝을 맺었다. 전세계로 중계된 큐리오시티의 화성착륙은 마치 영화 속 장면처럼 호응을 얻었다. 큐리오시티는 현재 화성 표면을 분주하게 움직이며 새로운 샘플 분석 결과를 지구로 보내오고 있다. 이 밖에 암 줄기세포를 발견한 세드릭 블랑팽 벨기에 브뤼셀자유대 교수, 세계 최대 게놈 분석 기관인 베이징게놈연구소(BGI)를 이끄는 왕준 소장도 올해의 과학자로 선정됐다. 　과학계에 논란을 일으킨 사람들도 여럿 이름을 올렸다. 엘리자베스 아이런스 박사는 ‘과학계의 검은 이면’에 도전했다. 그는 2009년부터 실험을 통해 앞서 발표한 유명 연구들을 다시 실험해 실제로는 재연이 불가능한 조작된 결과들이라는 점을 만천하에 알렸다. 바이엘 등 거대 제약사의 연구는 물론 유전자 연구의 이정표로 꼽히는 연구들에서도 조작이 발견됐다. 네덜란드 에라스뮤스 의대의 론 푸시에 교수는 조류인플루엔자(AI) 바이러스가 인간 사이에도 감염될 수 있다는 것을 실험실에서 변종을 만들어 입증했다. 푸시에는 이후 “테러에 악용될 수 있다.”는 비판에 직면했고, 미국 정부가 논문 일부를 삭제하도록 요청하면서 ‘검열’ 논란에도 휘말렸다. 조 핸델스만 교수는 과학 분야 교수들이 여학생보다 남학생을 선호한다는 사실을 과학적으로 입증했다. 2009년 300여명의 희생자를 낸 대지진을 예측하지 못했다는 이유로 법원에서 금고 6년의 중형을 선고받은 베르나르도 데 베르나르디니스 박사는 올해 가장 황당한 사건의 주인공이 됐다. 박건형기자 kitsch@seoul.co.kr

‘지루하기 짝이 없는’ 입자. 지난 7월 유럽입자물리연구소(CERN)는 축제분위기였다. 우주 만물에 질량을 부여해 ‘신의 입자’로 불리는 ‘힉스 입자’로 추정되는 물질을 발견했다는 CERN의 발표는 물리학의 새로운 역사가 열렸다는 선언으로 받아들여졌다. 힉스의 발견은 모든 물질이 기본 입자 6쌍과 힘을 매개하는 입자 4개 등 총 16개로 이루어져 있다는 표준모형의 완성을 의미한다. CERN은 발표 이후 후속실험을 통해 검증 작업을 거친 후 연말쯤 결과를 발표하겠다고 밝혔고, 이제 그 시기가 다가오고 있다. 하지만 시간이 지날수록 물리학계는 실망감에 휩싸이고 있다. 힉스는 에든버러대 물리학과 교수인 피터 힉스가 1964년 표준모형으로 설명할 수 없는 궁금증을 해결하기 위해 세운 ‘가설’이다. 그는 실험이 아닌 계산과 다른 입자의 성질을 이용해 힉스의 존재를 예측했다. 50년간 물리학자들은 이 이론의 실체를 찾기 위해 애썼고, CERN은 거대강입자가속기(LHC)를 이용해 이를 찾아냈다. 문제는 힉스가 반세기의 예측 그대로 너무나 힉스답다는 것이다. 7월 발표 당시만 해도 상당수 과학자들은 고무돼 있었다. 힉스는 아주 짧은 시간 동안만 존재한 뒤 다른 입자로 붕괴되는데, CERN의 데이터에서는 예측과 다르게 타우 입자가 발견되지 않았다. 이를 두고 표준모형에 없는 다른 입자가 있을 가능성이 있다고 해석하는 사람도 많았다. 일부 학자들은 이것이 현재의 표준모형으로는 설명이 불가능한 암흑물질이나 중력에 대한 새로운 실마리를 제공할 것으로 기대했다. 그러나 지난 14일 일본 교토에서 열린 고에너지 콘퍼런스에서 CERN이 공개한 후속실험 데이터에서는 타우 입자가 충분히 발견됐다. 힉스 검출 실험에 참가하고 있는 박인규 서울시립대 교수는 “LHC가 안정적으로 가동되면서 더 많은 힉스가 나오고, 이전보다 훨씬 많은 데이터가 축적됐다.”면서 “데이터는 힉스와 물리학계가 예측한 표준모형이 옳다는 것을 보여주고 있다.”고 설명했다. 1979년 노벨상 수상자인 스티브 와인버그 텍사스대 교수는 뉴사이언티스트와의 인터뷰에서 “LHC에서 발견된 것이 점차 힉스로 확정되는 것 같다.”면서 “힉스가 예상대로만 움직인다면 그것은 악몽의 시나리오”라고 밝혔다. 새로움이 없는 과학에는 흥미를 느끼지 못하는 과학자의 숙명이 여기에서 거듭 확인되고 있는 셈이다. 박건형기자 kitsch@seoul.co.kr

지난 4일(현지시간) 스위스에 위치한 유럽입자물리연구소(CERN)에서 지난 반세기 동안 물리학계가 기다려 온 소식이 전해졌다. 세상 만물에 질량을 부여해 ‘신의 입자’로 불리는 힉스로 추정되는 새로운 입자가 발견됐다는 것이다. 힉스의 발견은 현대물리학의 근간인 표준모형의 완성을 의미한다. 하지만 표준모형이 완벽한 이론으로 자리매김했다는 사실이 반갑지 않은 사람들이 적지 않다. 와이어드는 최근 ‘힉스의 발견은 어떻게 현대물리학을 망가뜨리는가’라는 제목의 전망기사를 실었다. 과학전문 매체들도 환호와 실망을 동시에 전하고 있다. 이상하지 않은가. 그토록 찾아 헤매던 힉스가 오히려 물리학에 해를 끼친다니 말이다. 간단히 말하면, 진실에 가까워질수록 새로운 가능성이 줄어들기 때문에 생긴 일이다. 항상 새로운 것을 찾아 헤매고, 끊임없이 우주의 기원을 고민하던 사람들에게 50년 전의 이론이 맞다는 것은 정말 재미없는 일임에 틀림없을 것이다. 와이어드는 “CERN 관계자들은 예상대로 힉스의 특성이 나타나기를 고대하고 있지만, 이론물리학자들은 이젠 힉스가 전혀 이상한 움직임을 보이기만을 바라고 있다.”면서 “힉스가 진짜로 판명되면 이론물리학은 재앙을 맞게 될 것”이라고 전했다. 와이어드는 힉스의 등장이 지난 반세기판동안 이론물리학자들이 제시한 수많은 이론들을 순식간에 과거의 오류로 만들면서, 물리학자들의 궁극적인 꿈인 ‘최종이론’(세상 모든 현상을 아우르는 하나의 원리)으로 다가가는 길을 더욱 멀게 만들 것이라고 내다봤다. 표준모형은 눈에 보이는 수많은 것들을 설명하지만, 중력을 포함하지 못하고, 암흑물질과 암흑에너지도 설명하지 못한다. 끈이론과 초끈이론, 초대칭이론 등 힉스를 포함한 표준모형이 틀렸다는 가정하에 최종이론을 꿈꾸며 만들어진 이론들이 일순간에 물거품이 된 만큼, 물리학자들은 사실상 처음부터 다시 시작해야 하는 출발점에 서게 된 것이다. CERN의 거대강입자가속기(LHC)가 힉스를 발견했다는 것은 이론물리학이 ‘세상을 설명하는 아름다운 수식’으로 표현하는 예측들이 실험의 노예가 된다는 것을 의미하기도 한다. 검증되지 않은 것을 검증하기 위해 물리학은 더욱더 큰 장비와 기계가 필요하기 때문이다. 최종이론을 만들고 이를 증명하기 위해 필요한 투자는 LHC에 들어간 50억 달러와는 비교도 안 되게 많을 것이 확실해 보인다. 박인규 서울시립대 물리학과 교수는 “학자들은 간단명료하고 짧은 수식으로 표현할 수 있는 초대칭이론 대신 조악하기 짝이 없다고 무시했던 표준모형이 옳다는 것을 인정하고 싶지 않을 것”이라고 설명했다. 박건형기자 kitsch@seoul.co.kr

천문학자와 이론물리학자는 ‘우주의 근원’이라는 충분히 현학적인 의문에 도전하는 사람들이다. 그들은 오늘을 살아가는 데 바쁜 사람들 속에서 137억년 전쯤으로 알려져 있는 태초에 어떻게 우주가 생겨났는지를 궁금해하고, 그 의문에 답하기 위해 끊임없이 연구한다. 직접 실시간으로 볼 수 없으니 새로운 기계를 만들어 내고, 머릿속에서 새로운 가설을 구성한다. 하지만 목동이 양을 치며 별을 바라보던 시절부터 수천년이 넘게 지났음에도 과학자들은 우리가 살고 있는 우주에 대해 극히 일부만을 알아냈을 뿐이다. 과학저널 사이언스는 이달 초 ‘현대 천문학의 8가지 수수께끼’라는 글을 통해 오늘날 천문학자들이 가장 궁금해하는 내용을 다뤘다. 이들 중 일부는 완전한 미궁 속에 빠져 있으며 실제로 존재하지 않는 상상의 산물일 수도 있고, 또 다른 일부는 곧 우리 앞에 실체를 드러낼 수도 있다. 1920년대 천문학자인 에드윈 허블은 우주가 팽창한다고 여겼다. 그는 변광성을 관측해 우주가 과거에 비해 더 빠르게 팽창하며, 은하들은 더 멀어지고 있다고 주장했다. 1998년 그의 이름을 딴 미항공우주국(NASA)의 허블 우주망원경은 초신성을 관측해 과거의 우주가 현재에 비해 훨씬 천천히 움직이고 있었다는 사실을 입증했다. 현대 천문학자들의 첫 번째 수수께끼인 ‘암흑에너지’(dark energy)의 존재는 여기에서 출발한다. 물질은 중력을 가지고 있고 빅뱅(대폭발)의 힘으로 팽창을 시작한 우주는 결국 은하들의 중력에 의해 다시 수축하는 것이 당연해 보인다. 하 지만 우주는 점차 빠르게 가속 팽창하고 있다. 이 때문에 학자들은 보통의 물질과 달리 서로 밀어내는 척력을 가진 에너지를 새롭게 생각해 내고 이를 암흑에너지라고 불렀다. 1998년 도입된 암흑에너지 이론은 아직까지 직접적으로 존재가 입증된 적은 없다. 학자들은 계산을 통해 암흑에너지가 전체 우주의 73%를 지배하고 있는 것으로 추정하고 있다. (2)암흑 물질의 온도는? -높은 온도를 가졌다면 보일텐데 두 번째 수수께끼는 암흑에너지와 비슷한 이름을 가진 ‘암흑물질’(dark matter)의 온도이다. 1960년대 초 천문학자들은 뉴턴의 만유인력의 법칙을 따르지 않는 은하들을 발견했다. 엄청나 속도로 움직이는 이들 은하가 만약 만유인력의 법칙을 따른다면, 이들은 당장 해체돼야 마땅했다. 비슷한 시기에 미국 워싱턴 카네기연구소의 베라 루빈 박사 역시 태양계가 속해 있는 은하의 움직임이 비정상적이라는 사실을 확인했다. 두 현상 모두 망원경으로 실제 관측이 가능한 것보다 훨씬 더 많은 물질이 보이지 않는 공간을 채우고 있어야만 설명이 가능한 상황이었다. 이를 기반으로 루빈은 우주의 총질량은 우리가 보는 것보다 10배 이상 크다는 새로운 이론을 제시했다. 보이지 않는 물질은 암흑물질로 부르기로 했다. 루빈의 이론은 후속 연구를 거듭한 끝에 1978년 천문학계의 주류학설이 됐다. 그 후로 30년이 넘는 시간이 지났지만 암흑물질이 수수께끼로 남아 있는 이유는 암흑에너지와 마찬가지로 뚜렷한 입증이 불가능하고 부수적인 효과로 입증해야 한다는 점 때문이다. 특히 암흑물질의 온도를 알아내는 것이 중요하다. 암흑물질이 높은 온도를 가지고 있다면 이는 빛이 눈에 보인다는 뜻이다. 반대로 온도가 매우 낮은 상태로 유지된다면 유독 암흑물질만 온도가 낮게 유지될 수 있는 이유를 밝혀 내야 한다. (3)사라진 중입자는 어디에 -은하 사이 다른 형태로 숨어있나 세 번째 수수께끼 역시 앞서 얘기한 암흑물질과 암흑에너지의 영향권 내에 있다. 암흑에너지와 암흑물질이 우주에서 차지하는 질량은 95%에 이른다. 결국 우리가 눈으로 볼 수 있는 별, 은하 등은 5% 수준이어야 한다. 문제는 실제 관측되는 양이 그 절반에도 미치지 못한다는 것이다. 천문학과 이론물리학자들은 이를 ‘사라진 중입자’(missing baryons)로 불리는 현상으로 설명하려고 한다. 중입자는 우주에서 관측이 가능한 물질의 대부분을 이루는 양자와 전자로 이뤄져 있다. 사이언스는 “학자들이 초기 우주에서부터 현재까지의 중입자 수를 관측한 결과 중입자는 우주 역사가 흘러가면서 점차 줄어들었다.”고 밝혔다. 학자들은 이들 중입자가 은하 사이에 또 다른 형태로 숨겨져 있다고 짐작하고 있다. (4)별은 어떻게 폭발하는가 -거대한 폭발, 그 원리는 미스터리 다음 수수께끼는 별의 죽음에 대한 ‘별은 어떻게 폭발하는가’이다. 전래 동화나 신화와 달리 별은 영원한 존재가 아니다. 나이 든 별이 죽을 때는 초신성 ‘슈퍼노바’라는 거대한 폭발을 일으키며 전체 은하보다 더 밝은 빛을 낸다. 오랜 시간 동안 과학자들은 초신성을 관측해 왔고, 이제는 컴퓨터를 통해 대략적인 과정을 재현할 수 있지만 그 원리는 여전히 미지의 영역이다. (5)재이온화는 어떻게 이뤄졌나 -역동의 우주가 안정되기까지 과정은 다음 수수께끼는 우주의 재이온화(re-ionization)이다. 빅뱅 이론은 137억년 전 엄청난 고온과 고밀도의 한 점에서 우주가 시작됐다는 전제를 갖고 있다. 이론에 따르면 빅뱅 직후 몇억년간 우주는 역동적인 변화를 겪으며 점차 안정적인 모습을 갖게 된다. 초기 우주를 가득 채웠던 수소가스의 안개가 걷히고 자외선이 투과될 수 있는 상태로 변해간 것으로 추정된다. 사이언스는 “약 40년 동안 양자와 전자의 상호 인력이 작용할 만큼 온도가 낮아졌고 중성수소가 생성됐다.”면서 “수억년 뒤 우주 물질들은 ‘광자를 투과할 수 있는 이온화 플라스마’ 상태가 됐고 오늘날까지 유지되고 있는데, 이는 재이온화라고 불리는 미지의 과정”이라고 설명했다. (6)고에너지 우주선의 기원은 (7)태양계엔 행성이 또 있을까 (8)태양의 코로나는 왜 뜨겁나 사이언스는 이 밖에 ‘고에너지 우주선(energetic cosmic rays)의 기원’, ‘태양계는 왜 특별한가’, ‘태양의 코로나는 왜 그렇게 뜨거운가’ 등을 나머지 수수께끼로 꼽았다. 지구를 포함한 태양계의 안쪽 행성 4개는 중심부가 금속이고 지각이 암반으로 구성돼 있지만 외곽의 4개 행성은 각각의 특성을 갖고 있다. 이처럼 태양계가 독특한 구성을 갖게 된 이유를 밝혀 낸다면 지구와 비슷한 또 다른 행성을 찾을 가능성이 높아진다. 또 태양의 외부 대기인 코로나는 섭씨 50만도에서 600만도의 열기를 내뿜지만 태양 표면보다 수백배 높은 온도를 낼 수 있는 이유는 정확하게 알려져 있지 않다. 사이언스는 “눈에 보이지 않는 태양 표면 아래에서 태양 자기장이 코로나의 온도를 높이는 역할을 하는 것으로 추정되지만 구체적인 원리나 확신은 없는 상태”라고 밝혔다. 박건형기자 kitsch@seoul.co.kr

동반은하 혹은 구상성단으로 구성된 거대 ‘구조물’이 우리 은하를 돌고 있는 것으로 밝혀져 학계를 놀라게 했다. 이는 이 발견이 암흑물질 이론에 의문을 제기할 수 있기 때문이다. 1일 미국 내셔널지오그래픽 뉴스에 따르면 독일 본대학 마르셀 바울루스키 박사팀은 은하계에 속한 동반은하(위성은하) 등의 위치를 모델로 재현한 결과 왜소은하를 포함한 동반은하와 구상성단 20여개가 은하원반을 수직으로 도는 것으로 나타났다고 밝혔다. 본대학팀은 이번 연구를 위해 20세기 사진건판부터 슬론디지털스카이서베이(SDSS)의 최신 이미지까지 다양한 소스를 활용했다. 공동 저자인 본대학의 파벨 크루파 박사는 “기존 이론의 결과와는 정 반대”라면서 “어떠한 방향에서 관측하더라도 몇개의 동반은하가 발견되며 거의 구형 분포로 나타났다.”면서 “이는 암흑물질이 존재하지 않는다는 것을 보여준다.”고 설명했다. 여기서 암흑물질은 빛에 반응하지 않기 때문에 눈에 보이지 않는 수수께끼의 물질로, 우주의 질량의 약 23%를 차지하는 것으로 여겨지고 있다. 현재 은하 형성에 대한 이론도 암흑물질의 존재를 인정하는 것을 전제로 한다. 이 일반론에 따르면 초기 우주는 암흑물질이 중력적인 발판이 되어 그 위에 일반물질이 합쳐져 은하를 형성한다. 이후 우리 은하와 같은 대형 은하가 탄생하게 되면 나머지 물질이 모여 수백개의 작은 동반은하가 형성돼 주변에 균일하게 분포한다. 이 같은 기존 이론에 대해 연구팀은 약 110억년전 우리 은하가 가까운 은하와 충돌했을 수 있다는 가설을 제시했다. 이 시점은 지금껏 알려진 동반은하 중 가장 오래된 왜소은하의 나이와 일치한다. 연구를 이끈 바울루스키 박사는 “은하계의 은하수는 은하간 충돌로 떨어진 물질(파편)이 중력 작용으로 모여 왜소은하와 구상성단이 됐을 수 있다.”고 설명했다. 이후 이 같은 거대 구조물이 평면적으로 분포하면서 우리 은하를 돌게 됐다고 한다. 즉 이 모델이 암흑물질에 대해 중대한 의문을 나타낼 것이라고 연구팀은 주장한다. 이론상의 물질인 암흑물질이 존재하지 않아도 은하가 형성될 수 있기 때문이다. 이에 크루파 박사는 “기존 우주론을 처음부터 다시 생각해야 할지도 모른다.”면서 “그 우주론은 이제 괴멸 상태다.”고 말했다. 하지만 이 같은 주장에 회의적인 반응도 나타났다. 미국 플로리다 애틀랜틱대학의 천체물리학자 스카냐 차크라바티 박사는 “이번 발견이 은하 형성 이론을 갈아치웠다고 단언할 수는 없다고 생각한다.”고 말했다. 이어 “두 은하가 충돌했다고 가정하면 왜소은하의 위치를​ 설명할 수는 있지만 그 모델만으로 왜소은하의 움직임은 설명할 수 없다.”고 덧붙였다. 왜소은하는 일반 물질의 질량만으로는 이해할 수 없는 움직임을 보여주는데 이는 암흑물질의 존재를 인정할 수 있는 주된 이유 중 하나라고 과학자들은 추정한다. 따라서 차크라바티 박사는 대체 이론을 제시하려면 “물질의 위치 뿐만 아니라 질량도 재현해야 한다”고 지적했다. 이어 “우리 은하 내 동반은하의 의외적인 배치가 암흑물질에 대한 기존 시뮬레이션을 설명할 수 없어도 이상하지 않다.”면서 “은하 형성에 관한 시뮬레이션은 아직 불완전하지만, 암흑물질이 유망한 이론이란 사실에는 변함이 없다.”고 설명했다. 한편 이번 연구는 ‘왕립천문학회월간보고’(MNRAS) 최신호에서 자세히 실릴 예정이다. 윤태희기자 th20022@seoul.co.kr

암흑물질 검출 실험에서 인체에는 평균 1분에 1개의 암흑물질 입자가 충돌하고 있다는 연구 결과가 나왔다고 25일 미국 내셔널지오그래픽뉴스가 전했다. 암흑물질은 빛에 반응하지 않기 때문에 눈에 보이지 않지만, 은하 및 은하단 등에서 중력의 영향으로 관측되기 때문에 우주에는 이 수수께끼의 물질이 80% 이상 차지할 것으로 추정되고 있다. 지금까지 암흑물질을 구성하는 입자가 특별히 정해진 바는 없으나 가장 유력한 후보는 윔프(WIMP·Weakly Interacting Massive Particles)라 불리는 입자 그룹이다. 윔프는 ‘일반 물질과 전자기적인 상호작용이 거의 없는 무거운 입자들’을 지칭한다. 명칭에서 알 수 있듯이 중입자(바리온)라는 일반 물질에 대해 거의 영향을 미치지 않는다. 인체를 포함한 우주 대부분의 물질을 통과해 버리는 것으로 알려졌다. 하지만 일정한 질량을 가진 윔프는 때때로 원자핵과 충돌할 수 있으며 그 충돌은 지금까지의 생각보다 자주 일어날 수 있다고 한다. 연구를 이끈 미시간대 미시간이론물리센터의 천체물리학자 캐서린 프리즈 교수는 “이전에는 윔프가 인체 내의 원자핵과 부딪힐 확률이 일생에 1번 정도로 생각했지만, 이번 연구 결과 1분마다 충돌할 수도 있다.”고 말했다. 이론에 의하면 윔프는 다른 물질과 마찬가지로 우주의 탄생인 빅뱅 당시 생성됐다. 일반 물질과는 거의 상호작용하지 않지만 윔프끼리 충돌하면 모두 소멸하고 모든 질량은 에너지로 변한다. 연구에 참여한 스웨덴 스톡홀름대 오스카클라인센터 연구원 크리스토퍼 세비지는 “우주가 (팽창한 뒤) 식을 때 (윔프는) 매우 광범위하게 퍼져 더이상 소멸하지 않고 단지 그 위치에 갇혀 있는 것”이라고 설명했다. 실험 모델을 따르면 현재 지구와 인류는 초당 수십억 개의 윔프 내에 빠져 있다. 게르마늄 결정 등의 특정 물질에 윔프가 충돌할 확률과 그 충돌에서 발생하는 에너지의 양에 따라 윔프를 검출하는 실험이 몇 가지 고안되고 있다. 이번 실험에서도 연구진은 이런 계산 방법을 이용해 여러 종류의 윔프 질량과 수를 조사해 그 입자가 인체에 많이 들어있는 원자핵과 얼마나 자주 상호작용할지를 추산했다. 이에 대해 세비지는 “계산 방법은 있지만 실제로 인체를 대상으로 실험할 수 는 없었다.”고 말했다. 추산 결과, 산소와 수소는 비교적 윔프와 충돌하기 쉬운 것으로 나타났다. 인체는 많은 물(H₂0)을 포함하기 때문에 윔프와 상호작용할 가능성이 높다. 이번 연구에 따르면 600억 전자볼트(60GeV, 1GeV=양성자 1개의 질량에 갇혀있는 에너지)의 질량인 무거운 윔프는 몸무게 70kg의 인체에 포함되는 원자핵으로 매년 약 10개가 부딪힌다. 그런데 질량이 10~20GeV인 비교적 가벼운 윔프는 평균적인 인체의 원자핵에 매년 10만 개 단위로 충돌하는 것으로 추정된다. 물론 상호작용이 약하다는 것은 윔프가 부딪혀도 인체에 큰 위험은 없다는 말이다. 하지만 윔프끼리 충돌하면 소멸시 매우 큰 에너지 반응이 일어난다. 프리즈 교수는 “각각 양성자 100배의 질량을 가진 윔프끼리 충돌하면 양성자 질량의 200배 이상의 에너지가 발생한다. 이는 상당한 에너지”라고 말했다. 이어 “윔프가 인체 내에서 소멸하면 인체에 좋지 않으며 돌연변이의 원인이 될 수 있지만 그럴 가능성은 매우 낮다.”고 덧붙였다. 한편 지난 9일 논문 초고 등록사이트 아카이브(arXiv.org)를 통해 공개된 이번 연구 결과는 물리학 분야의 세계적 권위지인 미국 ‘피지컬 리뷰 레터스’(Physical Review Letters)에도 게재될 예정이다. 윤태희기자 th20022@seoul.co.kr

박종일(48) 서울대 수리과학부 교수와 노정혜(54) 생명과학부 교수, 최기운(52) 카이스트 물리학과 교수가 제13회 ‘한국과학상’ 수상의 영예를 안았다. 교육과학기술부와 한국연구재단은 15일 “이들 세 명을 자연과학 분야에서 세계적 수준의 연구 업적을 이룩한 학자에게 주는 한국과학상 수상자로 결정했다.”고 밝혔다. 박 교수는 위상수학과 사교기하학 분야에서 지난 수십 년간 최고 난제로 여겨진 ‘b2+=1과 c12=2인 단순 연결된 4차원 사교다양체의 존재성 문제’를 독창적인 방법으로 해결해 4차원 다양체 연구에 새로운 지평을 열었다는 평가를 받고 있다. 생명과학분야 수상자인 노 교수는 세균에서 산화적 스트레스를 인지, 유전자의 발현을 조절하는 전사조절시스템을 연구해 병원성 세균의 독성, 항산화성 항암기전과 항상제 내성 등을 이해하는 데 크게 기여했다. 최 교수는 입자물리학 초대칭이론에서 새로운 형태의 초대칭 입자 질량패턴을 규명해 초대칭입자현상론, 암흑물질우주론 등 다양한 분야에서 새로운 연구 주제를 창출했다. 이들에게는 대통령상과 함께 각각 5000만원의 상금이 수여된다. 1987년 제정된 한국과학상은 2년마다 홀수 해에 수상자를 선정, 시상한다. 한편 제15회 ‘젊은과학자상’은 권성훈 서울대 교수(전기 분야), 안종현 성균관대 교수(신소재 분야), 정운룡 연세대 교수(고분자 분야), 김수민 숭실대 교수(건축 분야)에게 돌아갔다. 수상자에게는 연 2300만원의 연구장려금이 5년 동안 지원된다. 김효섭기자 newworld@seoul.co.kr