혜성 하나가 지구로 날아오고 있다. C/2023 H2 레먼이라는 이름의 비주기 혜성이다.  ​지난 4월 미국 애리조나주 투산 북동쪽 산타 카탈리나 산맥의 정상부(해발 2791m)에 위치한 레먼산관측소(MLS)의 이미지 데이터에서 발견된 레먼 혜성은 위쪽 사진 하단에서 초록색으로 빛나고 있다. 혜성의 중심핵 위쪽으로 희미하게 보이는 가느다란 선은 이온 꼬리다. 지난 12일 캘리포니아 준(Jun) 호수 상공의 어두운 하늘에서 촬영된 이 선명한 망원경 이미지는 북쪽 별자리인 사냥개자리의 경계 내에서 거의 2도에 걸친 밤하늘을 담고 있다.  태양계 내부를 방문하는 레먼 혜성은 현재 7광분도 채 안 되는 거리에 있으며(참고로 지구-태양 간 거리는 약 8광분), 쌍안경으로 보기에는 아직 어둡지만 점점 밝아지고 있다.  이 혜성은 오는 30일 태양에 가장 가까운 지점인 근일점에 도달하고, 내달 11일 아침부터 저녁 북쪽 하늘로 전환하면서 지구에 가장 가까운 근지점에 도달할 것이다. 헤성의 위쪽으로 눈길을 돌리면 왼쪽 위 2350만 광년 거리에서 메시에 106(M 106)으로 알려진 나선은하 NGC 4258가 크고 아름다운 자태를 자랑하고, 그 오른쪽으로는 6000만 광년 거리에 있는 나선은하 NGC 4217가 옆으로 누운 모습이 보인다. 우리은하의 약 3분의 1인 3만 광년 크기인 M 106은 이 NGC 4217 은하를 위성은하로 거느리고 있다.  11월 초중순이면 작은 망원경으로도 이 아름다운 혜성이 지구 밤하늘을 수놓는 멋진 광경을 볼 수 있을 것이다.

제임스 웹 우주망원경은 지금까지 관측이 어려웠던 희미한 천체를 관측해 그 진가를 증명해 보였다. 우주 초기에 형성되어 허블 우주망원경으로도 희미한 점 정도로 보였던 은하의 모습도 제임스 웹 우주망원경의 강력한 성능으로 더 자세한 모습과 특징을 연구할 수 있었다. 하지만 우주에는 제임스 웹 우주망원경으로도 관측이 어려운 희미한 은하가 다수 존재한다. 이때 큰 도움을 받을 수 있는 것이 중력 렌즈다. 중력 렌즈는 아인슈타인의 상대성 이론에서 예측된 현상으로 은하나 은하단처럼 질량이 큰 천체 주변에서는 중력에 의해 빛의 경로가 휘어지면서 마치 렌즈처럼 작용하는 현상을 의미한다. 덕분에 멀리 떨어진 은하가 본래 밝기보다 수십 배 밝아지는 경우도 있다. 천문학자들은 제임스 웹 우주망원경이 발사되기 전부터 중력렌즈를 적극 활용해 왔으나 제임스 웹 우주망원경과 중력렌즈의 힘을 합쳐 이제는 더 멀리 떨어진 어두운 천체를 관측하는 데 큰 도움을 받고 있다. 하지만 중력렌즈는 우리가 일반적으로 생각하는 렌즈처럼 깨끗하고 균일한 상을 맺는 경우가 많지 않다. 거대한 은하단의 중력에 의해 빛의 경로가 무작위로 바뀌기 때문에 종종 초점이 맞지 않거나 상이 여러 개 맺히는 경우가 흔하다. 하지만 과학자들은 이를 복원해서 본래 이미지와 스펙트럼 같은 중요한 정보를 얻는 기술을 갖고 있어 연구에는 큰 문제가 되지 않는다. 오히려 여러 개의 상이 맺히는 경우 더 재미있는 연구를 할 수 있다. 일본 교토대학과 캐나다 세인트 메리스대학 연구팀은 거대 은하단인 MACS 0417이 만드는 중력렌즈를 이용해 연구를 하다가 하나의 은하에서 나오는 두 개의 이미지가 서로 다르다는 것을 확인했다. 이 은하는 사실 하나의 은하가 아니라 ELG1와 ELG2라는 두 개의 은하가 충돌해 하나의 더 큰 은하로 성장하는 중으로 우주 초기에는 이렇게 작은 은하들이 서로 충돌해 더 큰 은하가 되는 일이 흔했다. 사실 우리은하 역시 몇 차례의 충돌을 거쳐 대형 은하로 성장했다. 그런데 연구팀이 확인한 두 이미지 A, B는 단순히 초점이 맺혀지지 않은 이미지가 아니었다. 그보다는 서로 다른 각도에서 본 은하였다. 이런 일이 가능한 이유는 은하에서 나온 빛이 은하단의 강력한 중력에 의해 경로가 바뀌면서 다른 각도에서 나온 빛도 지구에 도달할 수 있었기 때문이다. (사진 참조) 예를 들면 지구에서 관측했을 때 얼굴의 정면과 측면 이미지를 한 번에 확인할 수 있는 셈이다. 사실 우주에 있는 천체들은 모두 3차원적인 존재들이다. 따라서 이들을 한 각도에서만 보는 것은 전체 모습을 제대로 파악하기 힘든 이유 중 하나다. 그래도 은하처럼 어느 정도 형태가 알려진 경우는 어려움이 덜한데, 충돌하는 은하처럼 형태와 구조가 제각각인 경우에는 아무래도 전체 형태를 파악하기 힘들다. 과학자들은 우연한 기회에 중력렌즈의 도움으로 같은 은하를 여러 각도에서 파악해서 전체 모습을 더 잘 이해할 수 있게 됐다. 과학자들에게 중력렌즈는 자연이 준 가장 큰 렌즈이지만, 동시에 렌즈 이상의 도움을 주는 자연의 선물인 셈이다.  

안드로메다은하의 이 사진은 지금 별들이 어디에 있는지뿐만 아니라, 앞으로 태어날 별들이 어디에 있는지까지 보여준다. 크고 아름다운 안드로메다은하 M31은 지구로부터 불과 250만 광년 떨어진 나선은하이다. 여기에 우주 망원경과 지상 망원경의 영상 데이터를 결합하여, 일반 가시광선 파장 영역에서 전후로 조금씩 벗어난 파장 영역에서 안드로메다의 흥미로운 합성사진을 만들어 냈다.  위 이미지에서 가시광선 부분은 허블 망원경, 스바루 망원경, 메이올 망원경에 의해 촬영된 것으로, M31의 별들이 현재 있는 위치를 보여주며, 흰색과 파란색으로 강조됐지만, 미국 항공우주국(NASA)의 스피처 우주 망원경에 의해 영상화된 적외선 부분은 M31의 미래 별들이 형성될 위치를 보여주며, 주황색으로 강조돼 있다.  또한 적외선은 안드로메다의 나선팔을 따라 항성에 의해 따뜻해진 거대한 먼지 띠를 보여준다. 이 먼지 띠는 은하의 거대한 성간 가스의 흔적으로, 미래의 별 형성에 쓰일 원자재다. 물론 이 새로운 별들은 금방 탄생할 것은 아니고, 앞으로 약 1억 년에 걸쳐 서서히 형성될 것이다. 이는 안드로메다가 우리은하와 충돌해 합쳐지기 약 50억 년 전에 일어날 사건이다.

영국 그리니치 왕립천문대는 지난 14일에 열린 시상식에서 15년차 천체사진 콘테스트의 대상 및 부문별 수상자를 발표했다. 올해로 그리니치 천문대가 천체사진 콘테스트를 개최한 지 15년이 됐다. 이 콘테스트에서는 2023년에 64개국에서 4000점 이상의 작품이 출품됐다. 우승 작품의 최종 후보 목록이 지난 7월에 공개됐으며, 그중에서도 가장 빼어난 영상미를 보여주는 작품들이 이번 수상자 목록에 포함됐다. 올해 최고의 대상 수상작은 ‘은하계’ 부문에서 선정됐다. 3인 공동 작품 안드로메다 은하 사진으로 독일 출신의 마르첼 드레츨러와 프랑스 사진작가 자비에르 스트로트너 그리고 얀 세인티에게 돌아갔다. 드레츨러, 스트로트너, 세인티가 이끄는 아마추어 천문가 팀이 찍은 이 안드로메다 은하 사진의 제목은 ‘뜻밖의 안드로메다’(Andromeda, Unexpected)로, 우리은하 이웃인 안드로메다은하의 크고 푸른 플라스마 아크 이미지를 멋들어지게 포착한 작품이다.그리니치 천문대의 발표에 따르면 플라스마 줄무늬는 최근 실제 발견된 천체로서, 현재 과학자들에 의해 우리은하가 포함된 국부은하군에서 발생한 최대의 천문 현상으로 연구되고 있는 대상이라 한다.  갤럭시 부문 준우승자이자 높은 평가를 받은 출품작은 중국의 웨이탕 리앙과 호주의 폴 몽테뉴가 각각 찍은 사진인 ‘눈 모양 은하’와 ‘이웃 은하들’에게 돌아갔다.캐나다 출신의 모니카 드비아는 멋진 오로라 이미지를 담은 ‘붓질’로 올해 최고의 오로라 사진상을 수상했다. 대회 심사위원에 따르면 이 오로라의 특이성은 일반적인 ‘지구적인 관점’에서 벗어나 붓그림과 서예 예술을 연상시키는 가작이라고 평했다. 오로라 부문에서 높은 평가를 받은 준우승은 ‘빛의 서클’과 ‘지평선 위의 불’을 출품한 독일의 안드레아스 에틀과 뉴질랜드의 체스터 할페르난데스에게 각각 수여됐다.​에탄 채플은 2022년 12월 8일 화성이 달의 뒤편으로 숨는 엄폐 기간 동안 미국 텍사스 시볼로에서 화성과 달의 사진을 촬영했다. 이 멋진 이미지는 달의 남반구 뒤로 지는 붉은 행성이 밝게 빛나는 극적인 장면을 보여준다. 영국 출신의 탐 윌리엄스와 포르투갈 출신의 미구엘 카를로가 출품한 '크레이터의 일몰'과 '화성과 만나는 아름다운 보름달의 달무리'로 각각 높은 평가를 받은 동시에 준우승을 차지했다.​​태양 부문 우승은 에두아르도 샤버거 포퓨의 ‘태양 위의 물음표’에 돌아갔다. 이 이미지는 태양 표면에서 솟아오르는 커다란 물음표 모양의 태양 필라멘트의 출현을 극적으로 포착한 것으로, 우리 별 태양의 진면목을 믿을 수 없을 만큼 자세하게 보여준다.준우승은 높은 평가를 받은 작품인 피터 워드의 ‘어두운 별’과 메메트 에르귄의 ‘거대한 태양 플레어’에 돌아갔다.​붉은 가스 성운 내부의 빛나는 별은 마르셀 드레츨러와 아마추어 천문가 팀이 촬영했다. 가스 중심에서 빛나는 빛은 실제로 성운에 둘러싸여 있는 한 쌍의 쌍성으로 이전에 발견되지 않은 천체이다. 높은 평가를 받은 준우승은 놀라운 성운 사진을 찍은 앤터니 퀸타일과 제임스 배걸리에게 각각 수여됐다.

우리은하에서 발견된 행성 중 역대 가장 반짝반짝 빛나는 외계행성이 발견됐다. 최근 칠레 디에고포르탈레스대학 등 공동연구팀은 금속성 구름을 가지고 있어 별빛의 80%를 반사하는 기괴한 외계행성 'LTT9779 b'를 발견했다는 연구결과를 국제 천문학술지 ‘천문학과 천체물리학’(Astronomy & Astrophysics)에 발표했다. 지구에서 약 264광년 떨어진 곳에 위치한 외계행성 LTT9779 b는 그야말로 놀라움의 연속이다. 먼저 지구의 5배 만한 LTT9779 b는 알베도(별빛에 대한 천체 표면의 반사율)가 무려 80%에 달하는데 이는 별빛의 80%를 그대로 반사한다는 의미다. 이에비해 지구의 알베도는 약 30%, 태양계에서 가장 반짝반짝 빛나는 금성은 75%다. 크기로 보면 해왕성만한 행성이 마치 거대한 거울처럼 빛을 반사하는 역할을 하는 셈으로, 이는 행성의 구름이 티타늄과 유리(규산염) 등 금속성 성분으로 이루어져있기 때문이다. 더욱 놀라운 사실은 LTT9779 b가 항성을 불과 19시간 만에 공전한다는 점으로 그야말로 별에 바짝 붙어있다. 이때문에 LTT9779 b의 대기온도는 무려 2000°c를 넘어설 것으로 추정된다. 이처럼 비정상적으로 행성이 항성에 가까우면 너무 뜨거워 구름이 생성되기 힘들지만 LTT9779 b는 이같은 상식도 뛰어넘어 금속 구름을 형성하고 있다.연구의 공동저자인 프랑스 코트다쥐르 천문대 천체 물리학자 비비앙 파르망티에는 "행성에 구름이 있는 이유는 대기에 규산염 가스가 매우 풍부해 샤워기를 계속 틀면 수증기가 욕실에 미니 구름을 형성하는 것과 유사하다"면서 "이 구름이 빛을 반사해 행성이 너무 뜨거워져 증발하는 것을 막아 생존을 가능케 한 것으로 보인다"고 설명했다. 한편 LTT9779 b는 지난 2020년 미 항공우주국(NASA)의 ‘외계 행성 사냥꾼’인 우주망원경 TESS에 의해 처음 발견됐다. 이번 연구는 유럽우주국(ESA)의 외계 행성 탐사를 위한 우주망원경인 키옵스(CHEOPS)의 관측 데이터로 이루어졌다. 키옵스는 무게 273㎏, 길이 1.5m 정도 되는 소형 우주 망원경이지만, TESS보다 별을 더 오래 고정해서 관측할 수 있다는 장점이 있다.  

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.

거대한 두 은하의 충돌로 합병하는 모습을 보여주는 사진이 심연의 우주 속에서 포착됐다. 최근 미 항공우주국(NASA)은 제임스웹 우주망원경(JWST·웹 망원경)이 촬영한 합병은하인 'Arp 220'의 모습을 사진으로 공개했다. 두 개의 은하가 충돌해 합병 중인 Arp 220은 뱀자리 방향으로 약 2억 5000만 광년 떨어진 곳에 위치해 있다. 당초 각각의 나선은하였으나 7억 년 전 충돌을 시작해 지금은 거의 하나의 모습처럼 보인다. 두 은하의 충돌은 종말같지만 사실 새로운 탄생이기도 하다. 충돌 과정에서 수많은 천체들이 파괴되며 폭발하지만 그 과정에서 무수한 별들도 탄생하기 때문이다. 전문가들에 따르면 Arp 220은 5000광년에 걸쳐 있는데 이는 우리은하 직경의 약 5% 정도에 불과하다. 그러나 이곳에 약 200개의 거대한 성단히 몰려있으며 가스의 양도 우리은하 전체의 가스 양과 비슷하다. 특히 Arp 220은 우리 태양의 1조배가 넘는 빛을 발하는데 이에 초발광적외선은하(ULIRG)로 분류된다. 　NASA측은 "ARP 220은 적외선에서 가장 밝게 빛나기 때문에 적외선 관측으로 특화된 웹 망원경에게 있어 최적의 관측 대상"이라면서 "지난 2008년 허블우주망원경이 촬영한 사진과 비교하면 차이가 확연히 드러난다"고 밝혔다. 한편 허블과 웹 망원경은 대표적인 우주망원경으로 꼽히지만 그 특징은 서로 다르다. 먼저 최신형인 웹 망원경은 주경 지름이 6.5m로, 2.4m인 허블보다 2배 이상 크며 집광력은 7배가 넘는다. 또한 웹 망원경은 적외선 관측으로 특화된 망원경인데, 긴 파장의 적외선으로 관측할 경우 우주의 먼지 뒤에 숨은 대상까지 뚜렷하게 볼 수 있다. 이에비해 허블은 웹 망원경과 비교해 주경이 작고 적외선까지 볼 수 없지만 가시광선, 근적외선 스펙트럼으로 천체를 본다. 따라서 웹 망원경과 허블이 촬영한 데이터를 결합해 서로 보안하면 우주에 대한 보다 포괄적인 통찰력을 얻을 수 있다. 

북극성과 그 주변 풍경을 담은 이색적인 천체사진이 미 항공우주국(NASA)이 운영하는 ‘오늘의 천체사진(APOD)’ 4월 11일자에 게재되어 관심을 끌고 있다. '통합 플럭스 성운'(IFN:Integrated Flux Nebula)이라고 불리는 특이한 형태의 성운이 북극성을 포위하듯이 둘러싸고 있는 이 이미지는 우리가 알던 북극성의 풍경과는 사뭇 달라 보는 이의 눈길을 잡는다. 먼저 북극성에 대해 간단히 설명하자면, 작은곰자리의 알파별인 북극성은 지구 자전축을 북쪽으로 연장했을 때 만나는 2등성 별이다. 따라서 지구가 자전할 때 별은 북극성을 중심으로 회전하는 것처럼 보이지만, 북극성 자체는 항상 같은 북쪽 방향에 머무르므로 북극성이라고 칭하게 되었지만, 엄밀히 말해 고유명사가 아니라 일반명사다. 영어로는 폴라리스(Polaris), 우리 옛이름은 구진대성(句陳大星)이라 한다. 그러면 남극성은 무엇일까? 없다. 밝은 별이 지구의 남쪽 자전축 근처에 없기 때문에 현재 밝은 남극성은 없다. 지구의 자전축은 약간 다른 방향을 가리키고 있어서 베가가 북극성이었다. 지금부터 5000년 전에는 용자리 알파별인 투반이 북극성이었다. 지구의 세차운동 탓에 지구 자전축이 조금씩 이동한 때문이다. 지구의 자전축은 우주공간에 확실히 고정되어 있지 않고 약 2만 6000년을 주기로 조그만 원을 그리며 빙빙 돈다. 지금 북극성도 조금씩 천구북극에서 멀어져가고 있어, 약 1만 2000년 뒤에는 거문고자리 알파별인 직녀성(베가)이 북극성으로 등극할 거라 한다. 북극성을 찾으면 알게 되는 것들 북극성은 하늘에서 가장 밝은 별은 아니지만 북두칠성의 두 별 메라크와 두베 사이의 선분을 5배 가량 연장하면 북극성에 닿는다. 북극성의 진면목을 좀 살펴본다면, 놀라지 마시라, 밝기가 태양의 2000배인 초거성이자 동반별 두 개를 거느리고 있는 세페이드 변광성이다. 그러니 세 별이 하나처럼 보이는 것이다.가장 밝은 주인별 폴라리스 Aa는 초거성이며, 동반천체 폴라리스 B, 폴라리스 Ab를 거느리고 있다. 이들로부터 떨어진 곳에 동반천체 폴라리스 C, 폴라리스 D가 있는데, 이 둘은 1780년 윌리엄 허셜이 발견했다. 북극성처럼 수축과 팽창을 반복해 밝기가 변하는 세페이드 변광성은 지구에서 해당 천체까지의 거리를 알 수 있게 해주는 표준광원이다. 북극성까지의 거리는 약 430광년이다. 오늘밤 당신이 보는 북극성의 별빛은 조선의 임진왜란 때쯤 출발한 빛인 셈이다. 또 하나. 지금 당신이 북극성을 올려다본 각이 바로 당신이 서 있는 곳의 북위이다. 서울에서 보는 북극성의 올려본각은 약 38도라면, 서울이 북위 38도란 뜻이다. 그러니 북극성만 찾을 수 있다는 당신이 지구상 그 어디에 있든 방위와 위도를 알 수 있다는 뜻이다. 옛사람들은 북극성이 북으로 갈수록 높아지는 것을 보고 지구가 구형임을 깨달았다. 위의 이미지는 보름달 16개에 해당하는 8도 너비로 북극성을 촬영한 수백 장의 노출을 디지털 합성한 것이다. 프레임 전체에 통합 플럭스 성운 IFN의 희미한 가스와 먼지가 뒤덮고 있으며 멀리 왼쪽 끝부부에는 구상성단 NGC 188이 보인다. INF는 비교적 최근에 확인된 천문학적 현상이다. 우리은하 평면 내에 있는 전형적인 기체 성운과는 달리 IFN은 은하 본체 너머에 있는 성운으로, 은하계에 있는 모든 별의 통합 플럭스에서 나오는 에너지에 의해 빛나기 때문에 이런 이름이 붙여졌다. 은하계 성간 매질의 중요한 구성 요소인 이 성운은 먼지 입자, 수소, 일산화탄소 및 기타 원소로 구성되어 있다. NASA가 쏘아보낸 비틀즈의 ‘우주를 넘어서’ 2008년 2월 4일, NASA는 창립 50주년을 기념해 비틀즈의 히트곡인 ‘우주를 넘어서(Across the Universe)’를 작은곰자리의 북극성을 향해 쏘아 보냈다. 이 노래는 비틀즈의 존 레논이 작곡한 곡으로, NASA 국제우주탐사망(DSN)의 거대한 안테나 3대를 통해 동시에 발사되었다.‘현자여, 진정한 깨달음을 주소서’라는 존 레논의 염원을 담은 이 노래는 빛의 속도로 날아가 북극성에 도착할 것이다. 14년 전 일이니까, 지금쯤은 총여정의 3%쯤 날아갔겠다. 만약 북극성 근처에 외계인이 살고 있어 그 노래에대한 답장 노래를 보낸다면 우리는 약 1000년 후에 그들의 음악을 들을 수 있을 것이다. 자, 오늘밤에는 마당에 나가 북녘 밤하늘에서 북극성을 한번 찾아보자. 매연과 잡광으로 뒤덮인 서울 같은 대도시에서는 북극성 별빛이 당신에게까지 달려오지 않겠지만, 조금만 변두리라면 북천 별밭에서 쉽게 그 얼굴을 드러낼 것이다. 그리고, 지금 당신이 서 있는 지점의 위도와 방위를 가르쳐줄 것이다. 또 모를 일 아닌가, 그 별이 혹 당신이 사막이나 깊은 산속 그 어디에선가 조난당했을 때 당신에게 생명의 빛이 되어줄는지도.  

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.  

2017년 태양계에 깜짝 등장한 성간 물체 '오무아무아'는 과학자들을 당혹스럽게 만들었다. 미국의 두 과학자가 이 문제적의 우주 암석의 미스테리 중 하나를 풀었다고 새 연구에서 밝혔다.  '오무아무아'는 처음에는 소행성으로 간주되었으나 나중에는 혜성일 가능성이 있는 것으로 재조정되었다. 그러나 일부에서는 외계 우주선일 가능성도 꾸준히 거론되었다.  길이 200m의 '오무아무아'는 2017년 말 태양계를 중심부를 통과했다. 짧은 방문 기간 동안 이 우주 암석은 지구와 달 거리의 약 62배에 해당하는 2400만km 이내까지 지구에 접근했으며, 발견된 지 몇 주 후 우리 시야에서 영원히 사라졌다.  이 짧은 기간 동안 이루어진 관측으로 오무아무아가 '쌍곡선' 궤도라고 부르는 궤도상에 있다는 것이 이내 증명되었다. 이 궤도는 우주 암석이 우리 태양계에 속한 것이 아니라, 단지 성간 공간에서 날아와 태양계를 통과하는 것을 나타내는 부메랑 모양의 궤적으로, 한 번 지난쳐간 후로는 두번 다시 이 우주 암석을 볼 수 없다는 뜻이다.  최초로 관측된 성간 천체 '오무아무아'는 전 세계의 천문학자들을 자극하는 센세이션을 불러일으켰는데, 그들은 이 성간 물체에 대한 모든 것을 배우기 위해 이용 가능한 모든 데이터를 파헤쳤다.  과학자들이 해답을 찾기 위해 고군분투한 질문 중 하나는 이 우주 암석이 태양을 돌면서 속도가 증가하는 것처럼 보이는 현상이었다. 행성이나 별과 같은 큰 물체는 혜성과 소행성을 포함한 작은 물체를 가속하는 중력 도움을 줄 수 있다. 그러나 태양계 혜성보다 3배 빠른 초속 87km로 순항한 '오무아무아'의 가속도의 경우는 이러한 중력도움으로는 설명할 수 없었다. 이 가속은 많은 과학자들로 하여금 '오무아무아는 혜성임에 틀림없다'는 결론을 내리게 했다. 태양계의 혜성은 태양 가까이에서 가열됨에 따라 얼음 핵에서 증발하는 물과 먼지로부터 추가 운동량을 받는다. 또한 혜성은 가스 방출에 의해 빛나는 꼬리를 늘어뜨리는 특징을 보인다. 하지만 '오무아무아'는 이러한 꼬리의 흔적을 전혀 보이지 않았다.  많은 과학자들이 '오무아무아'의 가속 이면에 있는 메커니즘을 해석하려고 노력했지만, 제안된 모든 아이디어에는 실제 상황과 상당한 차이가 있었다. 새로운 연구에서 캘리포니아 대학 화학 조교수인 제니퍼 베르그너와 코넬 대학의 미국 국립과학재단의 박사후 연구원인 대릴 셀리그만은 새로운 이론을 제안하며, 마침내 이 문제는 매듭지어진 것으로 보인다.  셀리그만 박사는 "나는 몇 년 동안 오우무아무아의 가스 방출을 설명하려고 노력해왔다"라고 전제한 셀리그만은 "처음에는 혜성 핵에서 방출되는 가스에 먼지가 그리 많지 않을 것이라고 봤지만, 나중에 수소와 같이 일반적인 혜성에서 볼 수 있는 것보다 더 많은 휘발성 물질, 곧 질소나 일산화탄소로 구성됐을 것으로 생각이 바뀌었다"고 밝히면서 "그러나 이러한 각각의 설명에는 이론적인 문제점이 여전히 존재한다"라고 덧붙였다.  예를 들어, 수소가 '오무아무아' 크기의 물체로 얼기 위해서는 극도로 낮은 온도가 필요한데, 과학자들은 이러한 물체가 형성되는 고밀도의 분자 구름 내부에서 그만한 온도가 유지되리라고는 예상하지 않는다고 셀리그만은 설명한다. 질소는 은하계에서 예상되는 그러한 물체의 양을 설명할 수 있을 만큼 충분치 않다고 그는 덧붙였다.  연구진은 성명서에서 "성간 매체를 통해 이동하는 혜성은 기본적으로 우주 방사선에 의해 가열되어 결과적으로 수소를 형성한다"라고 말하면서 "오무아무아에 이런 일이 일어난다면 내부에 갇혀 있던 수소 같은 가스가 태양 에너지에 가열되어 방출될 것이라고 생각한다"고 밝혔다.  연구진의 계산은 이론적으로 이 수소 방출의 힘이 '오마아무아'의 이상한 가속을 설명할 수 있음을 보여주었다. 실제로 천문학자들은 40년 이상의 실험적 연구에서 우주선(宇宙線)에 존재하는 고에너지 입자가 물 얼음에서 분자 수소를 분리할 수 있을 뿐더러 얼음 블록 내부에 가두어둘 수 있음을 입증한 바 있다. '오무아무아'는 영원히 사라졌지만 셀리그만은 새로운 성간 방문자가 곧 발견되어 천문학자들이 남아 있는 질문에 대한 답을 찾는 데 도움이 되고, 우리은하의 다른 항성계를 들여다볼 수 있는 창을 제공하기를 바라고 있다.  새 연구는 '네이처' 온라인판 3월 22일자에 발표됐다. 

수많은 별들이 빽빽이 모여있어 빈틈조차 찾기힘든 환상적인 별들의 모습이 우주망원경에 포착됐다. 지난 17일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 허블우주망원경으로 촬영한 구상성단 '메시에 55'(M55)의 모습을 사진으로 공개했다. 지구에서 약 2만 광년 떨어진 궁수자리에 위치한 M55는 지름만 100광년에 이르는 거대한 성단이다. 이 성단 안에 무려 10만 개에 달하는 별들과 밝기가 주기적으로 변하는 변광성이 55개 있으며 사진으로 보이듯 중심부의 별들이 중력에 묶여 빽빽이 모여있다. 이처럼 수많은 별들이 공처럼 둥글게 모여있는 것을 구상성단(球狀星團)이라 하는데 우리은하에만 적어도 150개 이상 있을 것으로 추정된다.다만 이처럼 크고 밝은 M55는 지구상에서는 전체 모습이 잘 관측되지 않는데, 특히 북반구에서는 하늘에서 낮게 자리잡고 있어 두꺼운 대기층과 빛공해 등의 방해를 받는다. 이같은 문제는 허블우주망원경이 해결했다. 지상의 망원경으로는 지구 대기 왜곡으로 인해 구상성단 중심의 별을 명확하게 관측하는 것이 불가능하지만 500㎞ 이상의 상공을 도는 허블우주망원경은 대기의 간섭없어 어떤 종류의 별이 구상성단을 구성하는지, 어떻게 진화하는지 등에 대한 통찰력을 주기 때문. 　 아름다운 별들의 집단인 성단은 우주에 떠도는 성운에서 태어난다. 같은 장소에서 비슷한 시기에 태어나는 만큼 별들이 어떤 진화 경로를 밟는가를 연구하는데 좋은 대상이 된다. 성단의 종류에는 산개성단(散開星團)도 있는데 산개성단은 구상성단과 달리 젊고 푸른 별들이 느슨한 구조를 이루고 있다.  

서기 185년 중국 천문학자들은 남문(南門:켄타우루스자리 알파별을 포함하는 별자리)에서 새로운 별의 출현을 기록했다. 하늘의 그 부분은 현대 별자리표에서 알파와 베타 센타우리에 해당한다. 이 새로운 별은 몇 달 동안 육안으로 볼 수 있었으며, 현재 기록된 최초의 초신성 'SN 185'로 여겨진다. 중국의 후한서(後漢書)에는 이 ‘객성'(客星)이 관찰된 기록이 있는데, 당시 8개월 동안 밤하늘에서 관측되었다고 적고 있다. ‘후한서’ 권 12에 기록된 내용은 다음과 같다. '중평(中平) 2년 10월 계해(癸亥)일(서기 185년 12월 7일), 남문(南門)의 중간에 객성이 등장했다. 크기가 대나무 자리 절반이었다. 여러 가지 색으로 밝아졌다 희미해졌다. 다음해 6월에 이르러 사라졌다.' 별이 빛나는 배경을 담은 이 심우주 사진에는 SN 185가 남긴 방출성운 'RCW 86'의 희미한 윤곽이 드러나고 있다. 칠레 세로 토롤로 범미주 천문대(CTIO) 광시야 암흑 에너지 카메라로 포착한 이 이미지는 여전히 팽창하는 충격파에 의해 이온화된 너덜너덜한 가스 껍질의 전체 범위를 보여준다. 이 이미지는 RCW 86에 철 원소가 풍부하고 잔해 내에 중성자별 또는 펄서가 없음을 나타내며, 원래의 초신성은 유형 Ia임을 시사한다. 무거운 별의 핵 붕괴 초신성 폭발과 달리 Ia형 초신성은 쌍성계의 동반자로부터 물질을 축적하는 백색왜성이 열핵 폭발을 하는 유형이다. 미 항공우주국(NASA) 스피츠 우주망원경과 광역 적외선 측량 탐사선(WISE)의 적외선 관측 결과, 초신성의 발생과정 및 폭발 잔해가 궁극적으로 멀리 확산되는 원인에 대하여 알게 되었다. 연구 결과에 의하면, 별 모양의 폭발은 속이 빈 공동(cavity)에서 발생하여, 별에 의해 방출된 물질이 다른 방법에 의한 것보다 훨씬 더 빠르고 멀리 여행할 수 있게 된다. RCW 86 초신성 잔해는 우리은하 평면 근처에 있으며 거리는 약 8000광년 떨어져 있고, 너비는 100광년에 이른다. 

제임스웹 우주망원경(JWST)이 생성한 새로운 이미지는 100억 년 전 ‘우주의 정오’ 기간 동안 초기 별이 어떻게 형성되었는지에 그 실마리를 담고 있는 것으로 밝혀졌다. 지구에서 약 20만 광년 떨어져 있는 소마젤란 은하는 우리은하의 가장 가까운 위성 은하 중 하나로, 수소와 헬륨보다 무거운 금속이 부족한 것으로 유명하다. 은하계에서 이러한 금속의 수준은 우주의 초기 역사 동안 은하가 어땠는지 연구하는 데 필요한 초기 우주의 환경을 반영한다. 그 무렵 우주의 나이는 겨우 20억 년에서 30억 년 사이였고, 별 형성이 절정에 달했던 시기였다. 다양한 망원경 임무가 과거에 소마젤란 은하를 연구했지만, 풀리지 않는 의문점들은 여전히 많았다. 이 연구의 저자 중 한 명인 대학우주연구협회의 천문학자 마가렛 마이스너는 “웹 망원경은 이러한 것들을 현장에서 몇 분 정도면 찾아내는데, 이게 바로 웹 힘”이라고 밝혔다. 아미스너는 지난 11일 미국 시애틀에서 열린 미국천문학회 241차 회의에서 웹을 사용하여 NGC 346의 초기 이미징 결과를 공유했다. ‘가스와 먼지 리본’​ 우주 먼지는 별과 행성이 생성될 때 형성되며, 생성 과정이 중단되면 그 사이의 공간인 성간 매체가 되어 맴돌게 된다. 이러한 과정의 파생물인 먼지는 별과 행성과 유사한 중금속으로 만들어진다. 지금까지 천문학자들은 탄소, 산소, 철과 같은 무거운 원소(모두 소마젤란 은하에서 낮은 농도로 존재함)가 결국 지구형 행성이 물질화되는 먼지를 형성하는 데 필요하다고 생각해왔다. 따라서 천문학자들이 NGC 347을 연구하기 위해 웹의 강력한 근적외선 카메라(NIRCam) 장비를 사용했을 때 그들은 성간 매질에서 ‘가스와 먼지 리본’을 발견하고 놀랐다. 이 발견은 금속이 적음에도 불구하고 NGC 347이 먼지가 많고 암석 행성 시스템을 형성하는 데 필요한 구성 요소를 가지고 있다는 초기 증거다. 웹의 근적외선 카메라 필터 6개를 사용하여 팀은 ‘적외선 과잉’이라고 부르는 출처를 3만 3000개 이상 찾았다. 질량이 작은 별에서는 주변 잔해 원반의 먼지가 별빛을 흡수하여 적외선 파장으로 다시 방출한다. 따라서 천문학자들이 적외선 방출을 감지하면 일반적으로 먼지를 감지했음을 의미한다. 과거에도 망원경으로 NGC 346을 연구한 바 있지만, 천문학자들이 우주 먼지를 이미지화한 것은 이번이 처음이다. 예컨대, 현재 은퇴한 스피처 적외선 망원경은 같은 지역에서 87개의 젊은 거성들을 발견했지만, 그보다 더 작은 별을 식별할 만큼 강력하지 않았다. 허블우주망원경 역시 성운 전체에 흩어져 있고 가스와 먼지 필라멘트를 통해 서로 연결되어 있는 수천 개의 예비 주계열성을 발견했다. 그러나 허블이 이 별들을 둘러싼 먼지를 뚫고 들여다볼 만큼 강력하지 않았기 때문에 이번처럼 많은 별들이 발견되지는 않았다. 웹 망원경은 이제 천문학자들이 먼지로 뒤덮인 별을 밝히고 스피처가 감지할 수 있는 것보다 10등급 아래에 도달하고, 허블이 주계열성 이전의 별에 대해 할 수 있는 것보다 2등급 더 희미한 가장 어린 별을 찾는 데 도움을 주고 있다. 적외선 파장에서 별 형성 영역을 검색함으로써 천문학자들은 눈에 보이지 않거나 광학 파장에서 잘못 식별되는 많은 별을 발견할 수 있었다. 앞으로 몇 달 동안 천문학자들은 추가 연구를 통해 소마젤란 은하의 별 형성 과정이 우리가 배운 것과 어떻게 유사하거나 다른지를 알아낼 수 있기를 기대하고 있다. 그들은 또한 이 영역에서 원시별을 계속 관찰할 계획이다. 이 연구는 논문 사전 공개 사이트 아카이브(arXiv) 1월 10일자에 게시된 논문에 설명되어 있다. 

제임스 웹 우주망원경은 관측을 시작한 지 1년도 되지 않아 과학계를 떠들썩하게 만든 관측 결과를 여럿 내놓았다. 특히 제임스 웹 우주망원경이 발사되기 전까지 최고의 우주망원경이었던 허블 우주망원경으로도 흐릿하게 보였던 천체를 상세히 관측해 놀라움을 선사했다. 미국 텍사스 대학 샤르드하 조기 교수가 이끄는 연구팀 역시 이런 경험을 공유했다. 연구팀은 제임스 웹 우주망원경을 이용해 84~110억 광년 떨어진 초기 은하를 관측했다. 이 시기는 우주 나이의 20~40% 정도 되는 시기로 우리은하 같은 대형 나선은하는 드물었고 원시적인 소형 은하들이 합체를 반복하면서 성장하던 때였다. 하지만 허블 우주망원경은 이 시기 은하 가운데도 이미 나선은하의 형태를 취한 것들이 있다는 사실을 발견했다. 다만 허블 우주망원경으로도 이 거리에서는 대부분의 은하가 작은 점처럼 보이기 때문에 나선은하가 맞는지 확신하기 어려웠다. 제임스 웹 우주망원경으로 같은 은하를 다시 확인한 연구팀은 이 은하들이 나선은하인 것은 물론이고 우리은하처럼 중심부에 막대 구조를 지닌 막대나선은하라는 사실을 발견했다. 지구에서 110억 광년 떨어진 EGS23205 은하의 경우 허블 우주망원경 사진에서는 소용돌이처럼 보이긴 해도 다소 확실치 않은 모습이었다면 제임스 웹 우주망원경은 나선 구조와 막대, 그리고 위성 은하의 모습까지 명확히 나타났다.(사진 참조) 연구팀은 이런 사례를 다수 확인했다.연구팀은 허블 우주망원경을 뛰어넘는 제임스 웹 우주망원경의 강력한 성능을 유감없이 활용해 나선은하가 우주 역사의 초기부터 매우 발전된 형태로 진화할 수 있다는 것을 확인했다. 나선은하 중심에 생기는 막대 구조는 단순한 형태학적 특징이 아니라 사실 가스를 끌어당겨 별 생성 속도를 10~100배 정도 빠르게 만드는 중요한 역할을 한다. 일부 대형 은하에서 이런 구조가 우주 초기부터 나타난 이유는 명확하지 않지만, 제임스 웹 우주망원경이 아니었다면 알 수 없었던 사실을 확인한 점은 확실하다. 우주를 들여다보는 인류의 눈인 제임스 웹 우주망원경은 앞으로도 인류의 지식을 한 단계 더 높여줄 것으로 기대된다. 

138억 년 전 빅뱅 이후 우주에 나타난 첫 번째 은하는 과학자들이 생각했던 것보다 훨씬 일찍 형성되었을 수 있다는 가능성을 제임스웹 우주망원경이 보여주고 있음이 밝혀졌다. 미 항공우주국(NASA)의 제임스웹 우주망원경은 빅뱅 직후 원시우주에 나타난 최초의 은하로 보이는 수십 개의 은하가 담긴 첫 과학품질 이미지 잡아냈다. 망원경의 초기 관측을 사용하여 천문학자들은 '매우 높은 적색이동'을 보이는 은하 무리를 찾아냈는데, 이는 이러한 은하가 우주에서 생각보다 더 일찍 형성되었음을 나타낸다. 미주리 대학의 성명에 따르면, 연구팀은 빅뱅 이후 약 2억~4억 년 후 우주에 처음으로 나타났을 가능성이 있는 87개의 은하를 발견했다. 미주리 대학의 천문학자이자 이번 연구의 주저자인 하오징 얀은 "우주의 초기 부분에서 그렇게 많은 수의 은하를 발견한 것은 우리가 은하 형성에 대한 이전의 견해를 수정해야 할 수도 있음을 시사한다"고 밝히면서 "우리의 발견은 이전에 생각했던 것보다 훨씬 일찍 우주에서 많은 은하들이 형성되었을 수 있다는 첫 번째 징후를 제공한 것"이라고 덧붙였다. 연구팀은 웹 망원경이 포착한 적외선 촬영에서 적색이동을 찾았다. 이 방법을 통해 은하가 방출하는 빛의 파장에서 색상이 어떻게 변하는지 살펴봄으로써 은하가 얼마나 멀리 떨어져 있는지를 측정할 수 있다. 얀은 성명서에서 "발광원이 우리를 향해 움직이면 빛의 파장이 '압축'되고, 그 짧은 파장은 청색이동을 보인다"고 설명하고, "그러나 그 광원이 우리에게서 멀어지면 그것이 생성하는 빛의 파장은 '늘어나' 적색이동을 보이게 된다"고 말한다. 138억 년 전 빅뱅 이후 우주는 끊임없는 팽창을 계속하고 있다. 즉, 우리은하의 외부에서 관찰되는 은하들이 우리에게서 계속 멀어지고 있다는 뜻이다. 적색이동이 높은 은하일수록 우리에게서 더 멀리 떨어져 있는 은하인 것이다. 그리고 멀리 떨어진 은하일수록 그 은하의 빛이 우리에게 도달하는 데 더 오랜 시간이 걸리며, 더 오랜 우주 초기에 형성된 은하이다. 따라서 매우 높은 적색이동을 보이는 은하를 찾는 것은 초기 우주에 대한 통찰력을 제공한다.얀은 성명서에서 "빛의 속도는 유한하기 때문에 빛이 먼 거리를 이동하여 우리에게 도달하는 데 시간이 걸린다"면서 "예를 들어, 우리가 태양을 볼 때 현재의 모습이 아니라 약 8분 전의 모습을 보는 것이다. 태양 빛이 우리에게 도달하는 데 시간이 그만큼 걸리기 때문이다. 그래서 우리가 아주 멀리 있는 은하계를 볼 때 우리는 아주 오래 전의 그들의 이미지를 보고 있는 것"이라고 덧붙였다. 높은 적색이동(11 이상)을 보이는 물체는 적외선에 의해서만 감지될 수 있으며, 이것이 웹 망원경이 87개의 은하를 관찰하는 데 결정적인 역할을 한 이유이다. 이에 비해 허블 우주망원경은 자외선에서 근적외선까지만 볼 수 있어, 적색이동 11 너머에는 장님이나 다를 바 없다. 이것이 바로 천문학자들이 초기 우주의 은하들을 발견하지 못한 이유이다. 얀은 "우리가 사용한 데이터는 우주의 극히 작은 영역이기 때문에 이 발견은 빙산의 일각에 불과하다"라고 밝히면서 "나는 웹이 우주의 가장 깊은 부분에 대한 새로운 이미지를 계속 제공할 것이기 때문에 다른 천문학자 팀이 광대한 우주의 다른 곳에서 이와 유사한 결과를 발견할 것으로 기대한다"고 말했다.

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.

예술적이고 과학적인 천체사진이 미 항공우주국(NASA)가 운영하는 14일자 ‘오늘의 천체사진'(APOD)에 게재돼 눈길을 끌고 있습니다. 밤하늘이 예술과 과학 둘 다 될 수 있을까요? 놀랍게도 한 사진작가가 그런 밤하늘을 렌즈에 담아냈습니다. 위에 보이는 현란한 디지털 파노라마는 모두 같은 밤, 같은 장소에서, 그리고 같은 카메라로 찍은 10개의 풍경과 10개의 밤하늘 이미지로 구성한 것입니다. 이미지의 상징적인 특징들은 예술적으로 표현되었고, 근처의 풍광은 예술적으로 조명되었습니다. 전경에는 두 달 전 노르웨이 로포텐 제도의 험준한 해안 바위 위에서 램프를 들고 서 있는 창의적인 사진작가가 보입니다. 멀리 눈에 띄는 아치가 세 개나 보이는데, 왼쪽에는 우리은하가 반원을 그리며 하늘을 뒤덮고 있고, 오른쪽에는 과학적으로 특이한 사례에 속하는 이중 아치형 오로라가 초록빛으로 빛나고 있습니다. 그리고 또 보너스 하나! 그들 사이에 별똥별이 아치를 그리며 낙하하고 있는 것까지 교묘하게 잡아냈습니다.볼거리는 그밖에도 많습니다. 우리은하의 둥근 호 바로 아래 안드로메다 은하가 떠 있으며, 그 아래로는 목성, 우리은하 위에는 베가가 밝게 빛납니다. 마지막으로 오로라 위에 눈에 익은 큰 국자, 북두칠성이 오로라를 장식하듯 떠 있습니다. 이만하면 밤하늘 최고의 셀렙들을 다 모은 것이라 해도 무방할 것입니다. 로포텐 제도는 북극권의 북쪽에 위치하지만 놀랄 만큼 기후가 온화한데다 경관이 빼어난 곳으로, ‘죽기 전에 꼭 가봐야 할 세계 휴양지 100곳’ 중 하나로 선정된 바 있습니다. 

우주의 실제 모습을 보여준다 138억 년 전 빅뱅의 시공간까지 거슬러 여행할 수 있는 새로운 ‘대화형 우주지도’가 공개됐다. 이 지도는 관측 가능한 우주의 모든 범위를 놀라운 세밀함과 정확도로 제공한다.천문학자들은 슬론 디지털 전천탐사에서 수집한 20년 분량의 데이터를 사용해 20만 개 은하의 위치와 실제 색상을 보여주는 지도를 완성했다. 이 지도는 웹사이트(mapoftheuniverse.net)에서 무료로 내려받을 수 있다. 이전에는 과학자만 사용할 수 있던 정보가 대중에게도 전면 공개된 셈이다.  지도 공동 제작자인 브리스 메나르 존스홉킨스대 물리천문학과 교수는 “나는 자라면서 천문 사진과 별, 성운, 은하에서 많은 영감을 받았다. 이제는 사람들에게 영감을 줄 새로운 유형의 사진을 만들어야 할 때”라면서 “전 세계의 천체 물리학자들이 수년 동안 이 데이터를 분석해 수천 건의 과학 논문과 발견으로 이어졌다”고 말했다. 또 “이런 노력에도 불구하고 아무도 시간을 들여 아름답고 과학적으로 정확하며 일반 대중이 접근할 수 있는 우주지도를 이제껏 만들지 못했다. 여기서 우리 목표는 우주가 실제로 어떤 모습인지 모두에게 보여주는 것”이라고 강조했다. 이 지도는 천문학 역사상 가장 영향력 있는 조사 중 하나인 슬론 디지털 전천탐사(SDSS) 덕에 가능했다. 해당 조사는 뉴멕시주 아파치 포인트 천문대에 있는 구경 2.5m 망원경을 통해 밤하늘의 상당 부분을 포착하려는 야심 찬 노력으로, 8년간 이 망원경은 매일 밤 1억 2000만 화소 카메라를 한 번에 하늘의 1.5제곱도(보름달 면적의 약 8배)에 조준해 조금씩 다른 위치에서 우주의 넓은 시야를 포착했다. 메나르 교수와 존스홉킨스대 컴퓨터과학과 출신 학생인 니키타 슈타크만은 이 데이터를 사용해 20만 개의 은하를 포함하는 우주의 한 영역을 재현했다. 지도의 각 점은 수십억 개의 별과 행성이 있는 은하를 나타낸다. 우리은하인 은하수는 지도 맨 아래에 있는 점들 중 하나일 뿐이다. 불투명한 우주에서 투명한 우주로..  이 지도에서 주목할 만한 한 가지 측면은 부분적으로 우주의 팽창에 의해 생성된 선명한 색상이다. 우주가 팽창함에 따라 지구로 이동하는 빛의 파장은 전자기 스펙트럼의 더 붉은 영역으로 치우쳐진다. 광원이 멀수록 이 적색이동이 더 심해지는 것이다. 지도 맨 위에는 빅뱅 직후인 약 138억 년 전 우주가 팽창하고 전자가 양성자와 원자를 형성할 수 있을 만큼 충분히 냉각되면서 방출된 우주 최초의 빛이 있다. 자유 전자의 감소는 광자(빛알)가 운동하는 전자에 갇혀 차단되지 않고 자유롭게 이동할 수 있었음을 의미한다. 이 순간 우주는 불투명한 상태에서 투명한 상태로 바뀌었다. 이 지도의 반대편 끝에는 현재 존재하는 태양계와 지구를 포함한 은하수가 있다. 메나르 교수는 “이 지도에서 우리는 맨 아래에 있는 한 점에 불과하다. 내가 ‘우리’라고 말하는 것은 수십억 개의 별과 행성이 있는 은하수를 의미한다”고 설명했다. 그는 또 이 지도가 우주의 완전한 아름다움을 보여주는 것 외에도 우리에게 커다란 경외심을 불러일으키는 우주의 규모를 보여주기를 희망한다. 그는 “우리는 여기에 하나의 은하계, 저기에 하나의 은하계 또는 은하 그룹을 보여주는 천문학적 사진을 보는 데 익숙하다”면서도 “하지만 이 지도가 보여주는 것은 매우 다른 규모이다. 바닥에 있는 이 점에서 우리는 전체 우주에 걸쳐 은하 지도를 그릴 수 있으며, 그것은 과학의 힘을 말해준다”고 말했다. 

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.