미 항공우주국(NASA)이 운영하는 ‘오늘의 천체사진'(APOD) 18일자에 은하수에서 피어난 것 같은 거대한 오로라 꽃 사진이 게재되어 우주 마니아들의 눈길을 모으고 있다. 어안 렌즈로 잡은 은하수의 중심 부분에서 거대한 나팔꽃처럼 퍼져나간 오로라는 초록색을 주조로 한 다채로운 색깔을 자랑하며 하늘의 반을 가리며, 호수의 수면 위에도 아름다운 반영을 만들어내고 있다. 왼쪽에서 우리은하의 중심면은 지평선에서 하늘 중앙을 지나 뻗어 있다. 오른쪽에서 오로라 타원도 하늘의 중심에서 뻗어 있지만, 산소가 발생시키는 밝은 녹색이 지배적이다. 시각적으로는 마치 은하수에서 오로라가 뿜어져나온 것처럼 보이지만, 은하수와 오로라는 물리적으로 전혀 연결되어 있지 않다. 왜냐하면 오로라는 지구의 대기에서 발생하는 현상이기 때문이다.오로라는 우주에서 지구로 유입되는 하전 입자들이 고층대기의 기체들과 충돌하여 빛을 내는 현상이다. 지구 자기력선을 따라 대기로 낙하하는 하전 입자들이 대기 중 원자나 분자들과 충돌하면 이들이 들뜬 상태가 되는데, 이렇게 들뜬 기체들이 원래의 바닥 상태로 돌아가면서 빛을 방출하게 되는 것이다. 남반구와 북반구의 고위도 지방에서 주로 나타나며 각각 남극광 또는 북극광이라 부르기도 한다. 오로라의 가장 상층부에 나타나는 빨간색 부분은 고도가 약 1000㎞, 곧 300분의 1광초에 불과하지만, 우리은하에서 우리가 보는 별과 성운까지의 평균 거리는 1000광년 이상 떨어져 있다. 위의 이미지 합성은 10월 초 스웨덴 북부의 아비스코 국립공원에 있는 작은 호수가에서 촬영되었다. 태양의 자기장이 11년 주기의 태양극대기에 접어듦에 따라 앞으로 지구의 양쪽 극 근처에서 오로라가 더 자주 발생하게 될 것이다. 오로라 투어 시즌이 시작되고 있다. 

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. 

일명 ‘우주의 독거미’라 불리는 타란툴라 성운(Tarantula Nebula)의 역대 가장 선명한 모습이 제임스웹 우주망원경(JWST·웹 망원경)에 포착됐다.지난 6일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 웹 망원경이 그간 볼 수 없었던 수많은 젊은 별들을 포함한 타란툴라 성운의 새로운 모습을 포착했다고 밝혔다. 전체적인 모습이 거미줄을 친 타란툴라의 서식지를 연상시켜 이같은 별칭이 붙은 타란툴라 성운은 수많은 별들이 탄생하는 '별들의 요람'이다. 지구에서 약 16만 1000광년 떨어진 대마젤란 성운에 속해있으며 '30도라두스'(Doradus)라는 이름으로도 불린다. 특히 타란툴라 성운은 우리은하와 가장 가까운 성운 중 하나로 수많은 별들이 어떻게 탄생하고 사라지는지를 우리에게 생생히 알려준다.이 때문에 허블우주망원경 등 여러 관측장비가 과거 타란툴라 성운을 관측한 바 있으나 인류 역사상 가장 크고 강력한 웹 망원경에는 그간에 볼 수 없었던 '배경'도 담겼다. 총 340광년에 펼쳐진 타란툴라 성운의 모습을 보면 전체적인 모습이 과거 허블망원경의 사진과 비교해 확연히 선명해졌다. 특히 이번 사진에는 그간 한 번도 볼 수 없었던 천체의 모습도 담겼는데 사진 속 중앙에 위치한 수많은 푸른색 점들이 바로 젊은 별들이다. 과거에 성운의 먼지에 가려 볼 수 없었던 별들이 웹 망원경의 첨단 적외선 장비에 잡힌 셈이다.웹 망원경은 기존 허블우주망원경과는 전혀 다른 형태를 취한 우주망원경이다. 육각형 거울 18개를 벌집의 형태로 이어붙여 만든 주경은 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. 　 　 

우리은하에 있는 별 가운데 80%는 태양보다 작고 어두운 적색왜성이다. 사실 태양보다 크고 무거운 별은 생각보다 흔하지 않다. 생성되는데 많은 가스가 필요할 뿐 아니라 핵융합 반응이 훨씬 강하게 일어나 수명이 짧기 때문이다. 태양 질량의 100배가 넘은 초대형 별은 극단적으로 수명이 짧아 수백만 년 이내로 초신성 폭발을 일으키면서 사라진다. 당연히 은하계에도 이런 별은 손에 꼽을 정도로 적다. 이런 초대형 별 가운데서도 가장 큰 별의 후보가 바로 R136a1이다. R136a1은 우리은하가 아니라 대마젤란은하에 있는 별로 16만 광년이나 떨어져 있다. 하지만 밝기가 태양의 수백만 배에 달해 이미 오래전부터 많은 관측이 이뤄졌다. 과학자들은 이 별의 질량이 태양의 250~320배일 것으로 추정했다.  최근 천문학자들은 칠레에 있는 8.1m 구경 제미니 사우스 망원경을 이용해 R136a1을 상세히 관측했다. 사실 제미니 사우스 망원경 자체는 이전에 R136a1을 관측하는 데 사용했던 허블 우주 망원경보다 성능이 우수하다고 보기는 어렵다. 주경의 지름은 몇 배 크지만, 대신 지구 대기의 간섭이 관측을 방해해 사진이 흐려지기 때문이다.  하지만 과학자들은 제미니 사우스 망원경에 새로 설치된 조로(Zorro) 장치를 이용해 이 문제를 극복했다. 조로는 60밀리초 단위로 수천 장의 사진을 찍은 후 이 이미지를 보정해 허블 우주 망원경보다 더 선명한 이미지를 얻을 수 있다. 새로운 이미지 처리 기술 덕분에 과학자들은 R136a1의 실제 질량이 이전 관측치 보다 낮은 태양의 170-230배 정도라는 사실을 알아냈다. 먼 거리와 별 주변의 가스로 인해 관측 시 이미지가 흐려지기 때문에 사실 허블 우주 망원경도 정확한 관측에 한계가 있었다. 따라서 허블 우주 망원경으로도 주변이 번져 보였지만, 이번에 관측한 이미지는 훨씬 선명한 별의 모습을 보여준다. (사진)  처음 생각보다 조금 작아졌다고 해도 R136a1은 우주에 극히 드문 초거대 별이다. 이런 거대 괴물별의 정확한 질량과 밝기, 크기는 여전히 미스터리이다. 과학자들은 새로운 최신 관측 기술과 망원경으로 그 비밀을 하나씩 풀어낼 것이다.

거대한 두 은하의 충돌로 합병 초기의 모습을 보여주는 사진이 심연의 우주 속에서 포착됐다. 지난 9일(현지시간) 미국과학재단(NSF) 산하 국립광학적외천문학연구소(NOIRLab)는 하와이 마우나케아 산 정상에 있는 제미니 노스 망원경(Gemini North Telescope)으로 촬영한 일명 '나비 은하'의 사진을 공개했다. 나선 모양의 두 은하가 서로 춤사위를 벌이듯 보이는 이 사진은 각각 NGC 4567(사진 위)과 NGC 4568 은하의 모습을 담고있다. 지구로부터 약 6000만 광년 떨어진 두 은하는 현재 서로가 서로에게 접근하면서 충돌하고 있으며 앞으로 5억 년의 시간이 흐르면 타원형의 모습을 갖춘 하나의 타원은하(elliptical galaxy)로 재탄생할 것으로 예상된다.NOIRLab에 따르면 현재 두 은하는 서로의 중심을 기준으로 약 2만 광년 떨어져 있는데, 현재는 나선 팔이 충돌하는 과정을 겪고있다. 물론 이 과정을 통해 수많은 천체들이 파괴되고 탄생하며 팔 모양의 나선형 구조는 사라질 것으로 보인다. 전문가들이 두 은하에 관심을 갖는 이유 중 하나는 우리은하의 미래를 엿볼 수 있기 때문이다. 우리은하 역시 이웃한 안드로메다 은하와 시간당 40만㎞ 속도로 서로 가까워지고 있다. 결과적으로 약 50억 년 후면 두 은하가 충돌해 거대한 하나의 타원은하가 될 예정인데 천문학자들은 태어나지도 않은 이 은하에 ‘밀코메다‘(Milkomeda)라는 이름을 붙여놓았다.　 

최근 강력한 성능을 자랑하는 제임스 웹 우주망원경 때문에 관심이 시들어졌지만 허블우주망원경도 여전히 '노익장'을 과시하고 있다. 최근 미 항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)은 허블우주망원경이 촬영한 구상성단 'NGC 6638'의 모습을 공개해 관심을 끌고있다. 궁수자리에 위치한 NGC 6638은 수백 만개의 별들로 이루어진 곳으로 사진으로 보이듯 그 중심부 별들은 중력에 묶여 빽빽히 모여있다. 마치 '우주의 보석상자'를 연 듯한 모습으로 이번에 허블우주망원경은 NGC 6638의 '심장'을 포착했다. 이처럼 수많은 별들이 공처럼 둥글게 모여있는 것을 구상성단(球狀星團)이라 하는데 우리은하에만 적어도 150개 이상 있을 것으로 추정된다. NASA 측은 이 이미지를 얻기위해 허블우주망원경이 탑재된 최첨단 천문장비인 광시야 카메라(WFC3)와 첨단관측카메라(ACS)를 사용했다고 밝혔다.그간 우주 관측에 획을 그어온 허블우주망원경은 구상성단 연구에도 혁명을 일으켰다. 지상의 망원경으로는 지구 대기 왜곡으로 인해 구상성단 중심의 별을 명확하게 관측하는 것이 불가능하다. 그러나 500㎞ 이상의 상공을 도는 허블우주망원경은 대기의 간섭없어 어떤 종류의 별이 구상성단을 구성하는지, 어떻게 진화하는지, 중력의 역할은 어떻게 되는지 연구하는데 큰 도움을 줬다. NASA 측은 "향후 제임스 웹 우주망원경은 현재 먼지로 가려진 구상성단을 적외선 파장으로 관측할 것"이라면서 "이를 통해 갓 태어난 별과 새로 형성된 성단을 조사해 우주에 대한 새로운 통찰력을 얻게될 것"이라고 밝혔다. 　한편 인류 최초로 우주 공간에 보낸 허블우주망원경은 지난 1990년 4월 25일 NASA의 디스커버리호에 실려 힘차게 발사됐다. NASA와 ESA가 공동 개발한 허블우주망원경은 대기의 간섭없이 멀고 먼 우주를 관측하기 위해 제작됐다. 허블우주망원경의 지름은 2.4m, 무게 12.2t, 길이 13m로, 지금도 지상 500㎞ 안팎에서 97분 마다 지구를 돌며 먼 우주를 관측하고 있다. 

‘크기’에 대한 우리의 우주적인 감각을 한번 가다듬어보는 것도 재미있고 뜻깊은 일이겠다. 먼저 우리 주변에서 가장 큰 물건을 든다면, 단연 태양이다. 80억 인구가 모여 사는 지구에 비해 109배나 큰 지름을 갖고 있으며, 부피는 130만 배에 이른다. 태양이 태양계를 지배한다는 표현이 어색할 정도로 태양계에서 태양은 절대적인 존재다. 전체 태양계 천체들의 질량 중 무려 99.86%나 차지하니 말이다. 이런 태양도 은하와 우주로 데리고 나가면 난쟁이에 지나지 않는다. 그만큼 우주에는 엄청나게 큰 별들이 수두룩하다. 이런 엄청난 크기의 별들을 초거성이라고 하는데, 우리에게 친숙한 오리온자리의 초거성 베텔게우스만 하더라도 지름이 태양의 1000배를 훌쩍 넘는다. 만약 이 별을 태양 자리에다 끌어다 놓는다면 크기가 거의 목성 궤도에 육박한다. 그런데 베텔게우스를 조무래기 취급할 만한 별들도 드물지 않다. 큰개자리에서 발견된 큰개자리 VY(VY Canis Majoris)는 2020년 관측 결과 태양의 2069배로 확인되었다. 이는 토성의 궤도를 넘어서는 크기다. 관측사상 가장 큰 별로 알려진 적도 있으나, 더 정교한 관측 결과 반지름은 예전 측정치보다 많이 줄어들었다. 지구로부터 약 3900광년 떨어져 있다. 이 큰개자리 VY 별을 확실히 제치고 최대의 별로 등극한 극대거성이 나타났는데, 1990년 미국의 천문학자 찰스 브루스 스티븐슨이 발견한 스티븐슨 2-18이란 별이다.산개성단 스티븐슨 2에 존재하는 40개의 적색 초거성 중 하나로, 지구에서 약 2만 광년 떨어진 방패자리에 위치한 별이다. 지구가 속한 나선팔인 오리온자리 팔에 속하지 않고 전혀 다른 나선팔인 방패-남십자자리 팔에 속한다. 그러면 이 별은 대체 얼마나 클까? 지름이 약 29억㎞로 태양의 2150배다. 이 별의 둘레를 빛의 속도로 돈다면 8시간 이상 걸리며, 시속 900㎞의 항공기로 돈다면 무려 1100년이 걸린다. 고려조와 조선조를 합친 기간을 훌쩍 뛰어넘는다. 이 별을 태양의 자리에다 끌어다 놓는다면 토성의 고리와 위성들까지 삼켜버릴 것이다. 한 물건이 그렇게 클 수 있다는 게 상상이 가는가? 물론 이 별은 우리은하에 속한 별이지만, 천문학자들은 대체로 우주의 등방성과 균일성을 굳게 믿는 만큼 우주의 최대 별이라 보아도 큰 무리가 없다는 뜻이다. 우주 최대의 별인 스티븐슨 2-18의 나이는 성단에 있는 다른 별들과 비슷한 약 1400만~2000만 년인데, 이것은 보통 별에 비해 무척 젊은 나이에 속한다. 별은 덩치 크기에 따라 수명이 기하급속도로 줄어든다. 별이 클수록 핵융합이 빠르게 진행되어 엄청난 양의 핵연료를 소진시키기 때문이다. 스티븐슨 2-18은 대체로 수백만 년이 지나면 초신성 폭발로 소멸하고 이후에는 블랙홀이 될 것으로 예측되고 있다.   

마치 ‘우주의 역사’를 이끄는듯한 수레바퀴 모양 천체가 제임스 웹 우주망원경(JWST·웹 망원경)에 의해 새로운 역사로 기록됐다. 지난 2일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 웹 망원경이 포착한 바퀴처럼 생긴 ‘수레바퀴 은하’(Cartwheel Galaxy)의 모습을 사진으로 공개했다. 수레바퀴 은하는 지구에서 5억 광년 떨어진 남반구 별자리인 조각가 자리에 위치해 있으며 지름은 15만 광년으로 우리은하보다 50% 더 크다. 특이한 모양만큼이나 흥미로운 은하지만 기존 가시광에 특화된 허블우주망원경으로는 먼지와 가스로 가려져 있는 은하의 안을 자세히 들여다볼 수 없었다. 그러나 최첨단인 웹 망원경은 적외선으로 수레바퀴 은하의 먼지 구름을 관통해 은하의 바깥 고리의 별 형성 영역과 안 고리 내의 어린 별 무리가 형성되고 있는 모습을 담아냈다.허블우주망원경과 웹 망원경을 운영하는 우주망원경과학연구소(STScI)는 "두 개의 고리가 '연못의 잔물결'처럼 은하 중심에서 바깥쪽으로 확장하고 있다"면서 "외부 고리가 팽창하면서 은하를 둘러싸고 있는 먼지와 가스를 바깥쪽으로 밀어내 별 형성을 촉발한다"고 밝혔다. 이어 "새로운 별이 탄생하는 영역은 이미지에서 작은 파란색 점으로 나타나며 특히 바깥 고리에 집중되어 있다"고 덧붙였다. 한편 수레바퀴 은하는 원래 우리은하와 비슷한 모습의 나선은하였다. 그러나 오래 전 작은 은하가 수레바퀴 은하와 충돌하며 관통했고 이로인해 이같은 모습으로 변했다는 것이 전문가들의 추측이다. 곧 호수에 돌을 던졌을 때 나타나는 파동이 우주에 그림처럼 새겨진 것이다.　 

용골자리 성운 속에서 치열한 전쟁이 벌어지고 있다. 이른바 '별과 먼지' 대결이 한창인데, 이 싸움에서 놀랍게도 별들이 승리의 함성을 지르고 있다.  보다 정확하게 표현하자면, 새로 탄생한 거대한 별에서 나오는 에너지 넘치는 빛과 바람이 우주공간으로 흩뿌려지고 있으며, 그들 자신이 태어난 산란장인 먼지의 산을 사방으로 방출하고 있는 장면을 허블 우주망원경이 잡아내 '오늘의 천체사진'(APOD) 8월 1일자에 게재했다.  용골자리 성운 내에 위치하고 있는 신비의 산으로 알려진 이 거대한 기둥들은 대부분 깨끗한 수소 가스로 이루어져 있음에도 불구하고 검은 먼지 기둥의 형상을 하고 있다. 이 같은 먼지 기둥은 실제로 지구의 공기보다 훨씬 밀도가 낮으며, 상대적으로 적은 양의 불투명한 성간 먼지 때문에 산처럼 보이는 것이다.  지구로부터 약 7,500광년 떨어진 이 용골자리 성운 사진은 허블 우주망원경으로 촬영되었으며, 그 너비는 약 3광년에 걸쳐 있다. 수백만 년 안에 성운의 먼지가 별을 만드는 재료로 다 탕진되고 나면 먼지 산 전체가 사라질 것이다.  미 항공우주국(NASA)의 제임스웹 우주망원경이 과학관측에 나서 최초의 과학품질 이미지를 내놓은 것도 이 용골자리 대성운으로, 우리은하에서 가장 밝은 곳 중 하나일 뿐더러 가장 이상한 일이 벌어지고 있는 성운이다.  성운 속 가장 강력한 별 용골자리 에타는 1830년 하늘에서 볼 수 있었던 가장 밝은 별 중 하나였지만, 최근 극적으로 어두워짐으로써 천문학자들을 놀라게 만들었다. 이 별은 머지않아 초신성 폭발을 일으키게 될 것으로 보이는데, 에타별뿐 아니라 성운 속의 수많은 별들이 초신성으로 진화할 것으로 보여, 용골자리 대성운은 그야말로 초신성 공장임을 보여주고 있다.

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.

사하라 사막에서 보는 안드로메다 은하의 모습이 ‘오늘의 천체사진’(APOD) 11일 자에 게재되어 우주 마니아의 눈길을 끌고 있다. 이 은하는 우리에게 중요한 사실 하나를 알려주고 있기 때문이다.  우리가 맨눈으로 볼 수 있는 가장 먼 거리는 얼마나 될까? 놀라지 마시라. 무려 250만 광년을 볼 수 있다. 그 증거는 바로 밤하늘의 안드로메다 은하다. 오늘밤 당신의 망막에 도달한 안드로메다 은하의 빛은 지금으로부터 250만 년 전에 그 은하를 출발한 빛인 것이다. 이는 또 당신이 가장 먼 과거의 대상을 보고 있다는 뜻이기도 하다. 우주에서는 이처럼 공간이 곧 시간이기 때문이다. 우리가 밤하늘에서 볼 수 있는 대부분의 별이나 성단, 성운 등은 우리은하 내에 있는 것들로서, 거리는 대략 몇백 광년, 몇천 광년 정도 되는 것이다. 그러니까 오늘밤 당신이 보는 그들의 모습은 사실 몇백 년 전 또는 몇천 년 전의 모습이라 할 수 있다. 빛의 초속 30만㎞로 유한하기 때문에 일어나는 현상이다. 만약 빛의 속도가 무한하다면 온 우주의 것들이 동시에 우리 눈으로 쏟아져 들어와 정신을 차릴 수 없게 될 것이다. 빛의 속도가 유한한 것이 퍽 다행스런 일이라 하겠다. 어쨌든 우리가 맨 눈으로 볼 수 있는 가장 멀리 있는 것은 안드로메다 은하인데, 위의 사진은 M31로도 알려진 이 은하의 모습을 지난달 모로코의 사하라 사막에서 확대 촬영한 것이다. 위의 이미지는 3개의 배경과 1개의 전경 노출을 조합한 것이다. 모두 같은 카메라로 같은 장소, 같은 날짜에 촬영되었으며, 전경 이미지는 저녁 어스름녘에 찍은 것이다. 이미지의 중앙을 지배하는 안드로메다 은하의 중심핵 바로 위에 보이는 밝은 빛 뭉치는 M31의 위성 은하인 M110이다. 우리 은하수의 이웃 은하를 직접 눈으로 보는 것은 멋진 일이지만, 장시간 카메라에 노출시키면 숨이 멎을 듯한 디테일한 모습을 많이 포착할 수 있다. 안드로메다 은하는 우리은하의 약 2배나 되는 지름 20만 광년에 이르는 거대한 나선은하로, 약 1조 개의 별을 포함하고 있다. 최근 데이터에 따르면, 우리은하가 약 40억 년 후 안드로메다 은하와 충돌하여 합병될할 것이라 한다. 성미 급한 천문학자들은 벌써 그 합병된 은하의 이름까지 지어놓았다. ‘밀코메다’라고.

미 항공우주국(NASA)이 6일(이하 현지시간) 제임스 웹 우주망원경(JWST·이하 웹 망원경)이 촬영할 최초의 과학 품질 이미지 관측 리스트를 공개했다. 리스트에는 성운에서 외계행성까지 포함되어 있다. 웹 망원경의 눈을 통해 볼 우주의 첫 이미지는 용골자리 대성운으로, 우리은하에서 가장 밝은 곳 중 하나일 뿐더러 가장 이상한 일이 벌어지고 있는 성운이다. 위 사진에 담긴 대성운은 용골자리 방향으로 7600광년 거리에 있으며, 그 너비는 300광년 넘게 펼쳐져 있다. NGC 3372로 알려진 이 대성운은 무거운 별들과 격렬하게 변화하는 성운들이 살고 있는 영역이다. 위 사진 가운데 아래 밝은 구조인 열쇠구멍 성운(NGC 3324)는 무거운 별들 몇 개를 품고 있다. 성운 속 가장 강력한 별 용골자리 에타는 1830년 하늘에서 볼 수 있었던 가장 밝은 별 중 하나였지만, 최근 극적으로 어두워지면서 천문학자들을 놀라게 만들었다. 이 별은 머지않아 초신성 폭발을 일으키게 될 것으로 보이는데, 에타별뿐 아니라 성운 속의 수많은 별들이 초신성으로 진화할 것으로 보여, 용공자리 대성운은 그야말로 초신성 공장임을 보여주고 있다. 한편, 웹망원경은 첫 이미지 촬영에 앞서 최근 네 가지 과학장비 중 세 번째인 근적외선 분광기(NIRSpec)에 대한 보정 및 테스트를 완료했다. 다른 장비인 근적외선 카메라(NIRCAM)는 초기 별과 은하의 빛을 감지하기 위한 망원경의 기본 도구다. 카메라에는 별 주변의 천체를 잘 보기 위해 별에서 나오는 강한 빛을 차단할 수 있는 도구인 코로노그래프(coronograph)를 장착하고 있다. MIRI(Mid-Infrared Instrument)는 전자기 스펙트럼의 중적외선 부분을 조사하는 카메라와 분광기의 조합이다. 미세 유도 센서/근적외선 이미저 및 슬릿리스 분광기(FGS/NIRISS)는 먼 초기 광원을 감지하고 외계행성을 식별-분석하는 데 도움이 되는 장치다. 이 4가지 장비를 조합하여 웹 망원경은 모두 17가지 다른 모드에서 관찰을 수행할 수 있다. NASA는 첫 과학 품질 이미지를 발표하기에 앞서 몇 장의 테스트 이미지를 공개했는데, 6일 예고편 격의 ‘맛보기’ 이미지를 내놓았다. NASA에 따르면, 별과 은하를 담은 이 이미지는 웹 망원경의 ‘정밀유도센서’(FGS)가 포착한 것으로 전혀 기대하지 않았던 결과물이라고 한다.FGS는 망원경의 정밀 과학장비나 이미지 장치가 특정 목표물을 정확히 잡을 수 있게 해주는 것이 본래 역할이지만 이 과정에서 이미지도 생성한다. 다만 웹 망원경이 배치된 150만㎞ 밖 ‘라그랑주 2포인트'(L2)와의 통신 대역폭이 제한된 이유로 과학관측 자료를 전송하는 데도 벅차 그동안 대개 FGS 이미지는 지구로 전송하지 않고 사장돼왔다. 하지만 지난 5월 중순 이뤄진 열 안정성 시험 기간에 생성된 이 이미지는 통신 대역폭에 여유가 생기면서 전송할 수 있었으며, 웹 망원경의 성능을 미리 보여주는 이미지로 공개됐다. 망원경이 은하계나 별 같은 먼 거리의 물체를 얼마나 고정 촬영할 수 있는지 사전 점검하는 차원에서 촬영한 것들이다. 그럼에도 불구하고 이미지들은 너무도 선명하고 아름다워 일부 과학자들은 눈물을 글썽이기도 했다고 했다.미리 공개된 사진들은 웹 망원경을 관측 목표물에 얼마나 잘 조준할 수 있게 해주는지 파악하는 과정에서 얻은 기술시험 이미지라 정밀 과학장비로 잡은 것에는 못 미치지만, 그 자체만으로도 '가장 깊은 우주 이미지' 중 하나로 평가됐다. 밝은 별에서 뻗어 나오는 여섯 가닥의 길고 뚜렷한 ‘회절 스파이크’(diffraction spike)는 웹 망원경이 과학탐사를 준비하면서 공개한 이미지의 특징이 돼왔는데, FGS 이미지에도 그대로 들어 있다. 이런 특징은 웹 망원경의 주경을 구성하는 6각형 거울에서 비롯된 것이다. 별 뒤로 배경을 채우고 있는 빛은 은하가 포착된 것이다. 희미한 천체를 잡아내도록 최적화하지 않았음에도 극도로 희미한 천체까지 포함돼 가장 깊은 적외선 이미지 중 하나가 됐다. 이 이미지는 지난 5월 초 8일 간 32시간에 걸친 노출로 흑백 이미지를 생성했으며, 밝기에 따라 흰색과 황색, 오렌지색, 적색 등의 색깔을 입혔다. 이 이미지들은 빅뱅 직후 우주와 별과 은하의 생성·소멸 과정 등 우주를 가장 멀리, 가장 깊이 들여다볼 수 있게 설계된 웹 망원경의 장점을 보여주는 것들이 될 것으로 기대되고 있다. NASA가 8일 발표한 목표물은 NASA, 유럽 우주국(ESA), 캐나다 우주국(CSA) 등으로 구성된 국제위원회에 의해 선정되었다. 웹 우주망원경의 첫 번째 과학관측 목표는 다음과 같다. 용골자리 대성운: 하늘에서 가장 밝은 성운 중 하나인 용골자리 성운은 가스와 먼지 구름으로 이루어진 대성운으로, 지구에서 남반구 별자리인 용골자리 방향으로 약 7600광년 떨어져 있다. 용골성운은 우주 가스와 먼지로 된 긴 손가락 모양 구조로 유명한 ‘파괴의 기둥'(Pillars of Destruction)의 고향이다. WASP-96 b: 거대하고 극도로 뜨거운 외계행성으로, 완전히 구름이 없는 대기를 가진 최초의 행성으로 알려졌다. WASP-96 b는 과학자들이 발견한 강력한 나트륨 신호를 가진 최초의 행성이기도 하다. 행성의 질량은 토성과 아주 비슷하여 연구자들이 세계를 ‘뜨거운 토성’으로 분류한다.팔렬성운(Eight-Burst Nebula): 남쪽 고리성운(Southern Ring Nebula)이라고도 한다. 망원경으로 볼 때 8자 모양으로 보이기 때문에 ‘여덟 개의 폭발’ 성운으로도 알려진 팔렬성운은 남반구에서 볼 수 있는 돛자리의 행성상 성운(NGC 3132)이다. 성운은 지름이 거의 반 광년이고 지구에서 약 2000광년 떨어져 있다. 가스는 중심에 있는 죽어가는 별에서 초당 15㎞의 속도로 밀려나고 있다. 스테판 5중주(Stephan‘s Quintet): 이 조밀한 은하군은 페가수스 별자리에 위치하며, 5개의 은하로 구성되어 있는데, 그 중 4개는 밀접하게 그룹화되어 있으며 서로 병합될 것으로 예상된다. SMACS J0723.3-7327: 웹 망원경은 중력렌즈 현상으로 알려진 현상을 사용해 관측하기도 하는데, 이 중력렌즈를 이용하면 관측 목표 앞에 위치한 은하의 중력이 빛을 휘게 하여 그 뒤의 대상을 확대시킨다. 돋보기는 빛을 한 점에 모을 수 있지만, 중력장에 의한 빛의 굴절은 초점이 없으므로 한 곳에 모이지 않고 여러 개의 상을 만든다. 빛을 내는 천체와 빛을 굴절시키는 천체 및 관측자가 일직선을 이룰 때 생기는 고리 모양의 상을 특별히 '아인슈타인 링'이라고 부른다. 아인슈타인이 상대성이론에서 예측한 현상이기 때문이다. 제임스 웹 우주망원경은 지난해 성탄절 발사된 NASA의 차세대 우주망원경으로 135억 광년 너머 빅뱅 직후에 나타난 초기 은하들과 외계행성의 생명체 증후들을 탐색하는 것을 미션으로 하고 있다.  

별을 항성이라고 하는 이유는 행성과는 달리 밤하늘에 붙박힌 듯 움직이지 않기 때문이다. 그러나 별도 움직인다. 다만 너무나 멀리 있어 그 움직임이 우리 눈에 띄지 않을 따름이다.  오랜 시간을 두고 정밀 관측을 한 결과 항성들은 느리기는 하지만 각자 독립적으로 움직이고 있으며, 조금씩 자신의 천구 위에서의 위치를 바꾸고 있음을 알게 되었다. 이러한 별의 움직임을 고유운동이라 하는데, 각속도로 표시되며, 지구상 관측자의 시선과 직각 방향의 값이 된다. 보통 수십, 수백 광년 떨어져 있는 항성들은 수세기의 시간이 흘러도 인간의 눈에는 마치 하늘의 한 곳에 박혀서 움직이지 않는 것처럼 보이며, 따라서 고대에 만들어졌던 별자리들은 현재도 거의 비슷한 모양을 그대로 유지하고 있다. 예를 들면 큰곰자리의 북두칠성의 모양은 수백년 전이나 지금이나 거의 같다. 그러나 우리은하의 별들은 실제로 태양계 및 태양에 대하여 우주공간에서 일정 속도로 이동하고 있으며, 이해 고유운동이 일어난다.  별의 고유운동은 관측자에 대해 무작위한 방향으로 일어나는데, 이렇게 별이 실제로 우주상에서 움직이는 속도를 공간속도라 한다. 그리고 관측자의 시선 방향으로의 속도를 시선속도라고 한다. 별의 고유운동과 시선속도 값을 모두 알고 있다면 한 항성이 태양 또는 은하에 대하여 움직이는 우주속도를 계산할 수 있다. 최근 유럽우주국(ESA) 가이아 위성의 전천 탐사로 수집한 데이터가 이 같은 별의 움직임을 3D 영상으로 보여주고 있다. 가이아 위성이 촬영한 최근 데이터로 구성된 지도에는 2,600만 은하수 별의 움직임이 나타나 있다. 파란색으로 표시된 별은 우리를 향해 움직이고 있고 빨간색은 멀리 있음을 나타낸다. 선은 하늘을 가로지르는 별의 움직임을 묘사한다. 지도의 왼쪽에 있는 큰 파란색 영역과 오른쪽에 있는 빨간색 영역은 별들이 우리은하 중심을 축으로 삼아 회전하는 인상을 주는데, 전체적인 그림이 기묘하게도 우리의 태극문양을 닮은 것이 눈길을 끈다. 별의 움직임에 대한 세부 사항을 이해하는 것은 인류가 우리은하의 복잡한 역사와 태양의 기원을 더 잘 이해하는 데 도움이 된다.

우리은하 중심에 위치한 블랙홀 주위를 역대 가장 가깝게 도는 별이 발견됐다. 최근 독일 쾰른대학 등 공동연구팀은 블랙홀 주위를 초당 8000㎞의 속도로 공전하는 별 'S4716'를 발견했다는 연구결과를 천체물리학 저널(Astrophysical Journal) 최신호에 발표했다. 지구가 속한 우리은하 중심에는 태양 질량의 430만 배에 달하는 초대질량 블랙홀 궁수자리(Sagittarius)A*가 얌전하게 똬리를 틀고있다. 지구와의 거리는 약 2만7000광년(1광년=9조5000억㎞)에 달하며 지난 5월 사상 처음으로 세계 주요 전파망원경을 통해 실제 모습이 포착되기도 했다. 놀라운 점은 이 블랙홀 근처에 'S 성단'이라 불리는 밝기와 질량이 다른 100개 이상이 별들이 빽빽하게 모여있다는 사실이다. 모든 것을 빨아들이는 강력한 중력을 가진 블랙홀 주위에도 이를 공전하는 별들이 많다는 것이 확인된 것. 과거 쾰른대학 연구팀은 이 지역에서 S2를 비롯한 여러 별들을 차례차례 발견했다.이중 가장 유명한 S2의 경우 블랙홀을 공전하는데 16년이 걸렸다. 2020년에는 공전주기 9.9년인 S62, 또한 공전주기 7.2년의 S4711도 확인되면서 연구팀은 점점 더 블랙홀과 가까운 별을 찾아냈다. 그리고 이번에는 이보다 더 가까운 공전주기 4년의 S4716을 찾아냈다. 연구팀에 따르면 블랙홀과 S4716의 거리는 약 100AU(1AU=지구와 태양 사이의 평균 거리로 약 1억5000만㎞)로 천문학적인 관점에서는 가깝다. 　 논문의 주요저자인 플로리안 파이스커 박사는 "S2는 마치 영화관에서 당신 앞에 앉은 덩치 큰 사람처럼 행동한다"면서 "이 때문에 우리은하 중심을 관측하는 시야가 S2에 의해 자주 가려지지만 잠깐의 순간 우리는 블랙홀의 주변을 관측할 수 있었다"고 설명했다. 이어 "초거대질량 블랙홀 근처에서 별이 그렇게 가깝고 빠르며 안정적 궤도에 있다는 것을 전혀 예상치 못했다"면서 "이번 발견은 우리은하 중심부에서 빠르게 움직이는 별의 기원과 진화에 대한 새로운 시각을 제공한다"고 덧붙였다.　  

지난 19일(현지시간) 뉴질랜드 밤하늘에 마치 나선은하를 축소해놓은 듯한 '작품'이 밤하늘에 그려졌다. 지난 19일(현지시간) 뉴질랜드 현지언론은 이날 밤 남섬(South Island) 등 지역 곳곳에 푸른빛으로 휘감긴 기이한 소용돌이 형상이 밤하늘에 떠올랐다고 보도했다. 푸르게 빛나며 이동한 이 나선은 이날 오후 7시 경 처음 하늘에 나타났으며 이후 소셜미디어네트워크(SNS)를 타고 큰 화제로 떠올랐다. 한 주민은 "나선이 마치 밤하늘의 행성이나 별처럼 보였다"면서 "하늘을 가로질러 움직이는 모습이 너무나 아름다웠다"고 밝혔다.실제 주민들이 촬영해 SNS에 공개한 이미지를 보면 특이한 형상이 마치 우리은하와 같은 나선은하를 축소해 놓은듯한 모습이다. 처음 나선이 하늘에 떠오른 직후 그 정체를 놓고 SNS 상에서 각종 추측이 이어졌으나 정답은 곧 나왔다. 전문가들에 따르면 이 나선은 스페이스X의 팰컨9 로켓이 만든 것이다. 앞서 스페이스X는 이날 오전 12시 27분(미 동부시간 기준) 미국 플로리다 주의 케이프 커내버럴에서 팰컨9 로켓을 쏘아올렸다. 　이후 뉴질랜드 하늘에는 신기한 형상이 나타났는데 이는 팰컨9의 로켓 엔진 노즐에서 나오는 배기 가스에 의해 생성된 것이다. 수평선 너머 어슴푸레한 태양빛이 배기 가스를 비추면서 하늘에 이같은 그림을 그린 셈.실제로 팰컨9 로켓은 과거에도 발사 후 여러차례 밤하늘에 기이한 형상을 만든 바 있다. 지난 달에도 플로리다 주와 조지아 주 일부 지역에서 로켓 발사 후 마치 해파리같은 형상이 밤하늘에 펼쳐져 화제를 모으기도 했다. 자연과 인간이 밤하늘에 합작품을 만들어내는 셈이다.

초당 지구 하나 쯤 되는 질량을 꿀꺽 삼키며 빠른 속도로 성장 중인 블랙홀이 관측됐다. 최근 호주국립대학(ANU) 연구팀은 역대 관측된 블랙홀 중 가장 빠른 속도로 성장 중인 초질량 블랙홀(supermassive black hole)이 켄타우로스자리에서 포착됐다고 밝혔다. 무려 90억 년의 나이로 추정되는 이 블랙홀은 인간의 머리로는 상상하기 힘든 숫자로 설명된다. 먼저 이 블랙홀은 우리 태양의 약 30억 배에 달하는 질량을 갖고 있어 우리은하 중심에 위치한 궁수자리 A* 블랙홀보다도 무려 500배는 더 크다. 특히 주위 물질을 닥치는대로 삼키는 과정에서 밝은 빛을 내는데, 이 수준이 우리은하의 모든 별에서 나오는 빛보다 7000배는 더 밝게 만들 만큼의 에너지를 방출한다. 이에 ANU 연구팀은 이 블랙홀을 밝게 빛나는 초대형 블랙홀인 퀘이사 ‘SMSS J114447.77-430859.3’(이하 J1144)로 명명했다.흥미로운 점은 더 있다. J1144와 비슷한 크기의 다른 블랙홀들의 경우 수십억 년 전 성장을 멈췄지만 이 블랙홀은 여전히 주위 물질을 흡수하면서 지금도 커지고 있다는 사실이다. 이에대해 연구팀은 J1144의 빠른 성장 원인이 명확하지 않다고 선을 그으면서도 우주 역사에서 그 해답을 추측했다. 논문의 수석저자인 크리스토퍼 온켄 연구원은 “아마도 2개의 큰 은하가 서로 충돌하면서 이 블랙홀에 엄청난 양의 물질을 공급하고 있는 것 같다”면서 "우주의 역사를 보면 은하 사이에 수많은 충돌과 합병이 일어났고 그 과정에서 블랙홀도 많이 성장했다"고 설명했다. 이어 "다만 현재 우주 나이의 절반 정도인 70억 년을 돌아본다면 J1144만큼 빠르게 성장하는 블랙홀은 이제까지 볼 수 없었다"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 확인한다. 이번 연구결과는 학술지 ‘호주천문학회 출판물’(Publications of the Astronomical Society of Australia) 최신호에 실렸다.  

우리은하의 별을 관측하는 우주망원경이 은하가 탄생한 지 불과 20억 년이 지났을 무렵 우리은하에 무슨 일이 일어났는지를 보여주고 있을 뿐만 아니라, 곧 공개될 데이터를 통해 천문학자들은 우리은하의 훨씬 더 먼 과거를 엿볼 수 있게 될 것으로 예측하고 있다.  유럽 ​​우주국(ESA)의 가이아 탐사선은 허블 우 망원경이나 제임스웹 우주망원경과 같이 우리에게 친숙한 이름이 아니지만, 가이아 임무는 현재 가장 과학적인 논문을 생산하고 있으며, 연구원들이 말하듯이 우리은하의 역사에 대한 이해에 있어 전례 없는 도약을 가능하게 했다.  가이아는 웹이나 허블과는 다른 방식으로 작동한다. 가이아는 우주에서 하나의 목표물에 초점을 맞춰 관찰하는 것이 아니라, 하늘 전체를 쉼없이 스캔한다. 지구에서 약 150만km 떨어진 라그랑주 2포인트에 자리 잡은 한국의 갓 모양을 한 이 망원경은 하늘에서 가장 밝은 별 20억 개를 관찰한다. 지상 베이스의 망원경과는 달리 지구 대기에 의한 왜곡현상이 없는 관측이 가능하다.  허블이나 웹과는 달리 가이아는 먼 별과 은하의 세부사항을 드러내는 경이로운 이미지를 캡처하는 데 중점을 두지 않는다. 그보다 탐사선은 몇 가지 기본 매개변수, 즉 지구로부터 별의 거리, 별이 우주공간을 통과하는 속도, 하늘과 3차원에 나타나는 운동방향의 관측에 집중한다.  우주의 물체는 물리법칙을 따르기 때문에 과학자들은 은하의 진화를 형성한 사건을 선택해 과거와 미래에 걸쳐 수십억 년 동안 그 별의 궤적을 모델링할 수 있다. 은하 고고학으로 알려진 학문은 2013년 가이아가 출범한 이후 엄청나게 성장했으며, 6월 13일 새로운 데이터 공개가 연구를 강화할 것으로 보인다.  네덜란드 라이덴 대학의 천문학자이자 가이아 데이터 처리 및 분석 컨소시엄 의장인 앤터니 브라운은 "우리는 여전히 은하수의 기원에 대한 세부사항을 밝히기 위해 노력하고 있다"고 전제하고 "새로이 공개되는 데이터를 얻는다면 연구가 훨씬 빨리 진척될 것"이라고 밝혔다. 별빛에 모든 것이 들어 있다 이 새로운 데이터에는 천문학자들이 천체 물리학적 매개변수라고 부르는 것이 포함되어 있다. 관찰된 별의 빛 스펙트럼(기본적으로 별의 물리-화학적 특성을 나타내는 지문)에서 파생된 천체 물리학적 매개변수는 관찰된 별의 나이, 질량, 밝기 수준 그리고 경우에 따라 상세한 화학적 구성을 나타낸다.  ESA의 가이아 프로젝트 과학자인 조스 드 브루너는 "별의 스펙트럼을 분석하면 정말 그 별의 거의 모든 것을 알게 된다"라고 말하면서 "마치 익명의 사람들 그룹에서 그들의 이름과 나이와 출신 지역을 알게 되는 것과 마찬가지"라고 덧붙였다.  6월 13일 발표된 데이터 덕분에 천문학자들이 '만나게 되는' 별들의 그룹은 5억 개의 별로 구성되어 있으며, 이는 가이아가 관찰하는 별의 4분의 1에 해당한다. 이 정보는 천문학자들이 우리은하를 형성한 사건의 순서를 바로잡는 데 도움이 될 것이며, 이에 대해 브라운은 "실제로 은하 형성의 역사를 푸는" 것이라고 강조한다. 은하의 역사는 충돌의 역사  브라운의 설명에 따르면, 천문학자들은 우리은하가 빅뱅 이후 약 8억 년에 형성되기 시작했으며, 10억 년에서 20억 년 사이의 집중적인 형성 기간을 거쳤다고 생각한다. 이 형성 기간에 다른 은하들과의 숱한 충돌이 일어났으며, 이러한 과정을 거쳐 점차 오늘날 우리가 보고 있는 은하처럼 모양을 갖추어갔다. 즉 2,000억 개의 별을 포함하는 거대한 나선은하로 발전한 것이다. (가이아는 그 중 약 1%만 관측한다.)  이전에 발표된 가이아 데이터에서 연구원들은 초기 충돌의 흔적을 은하계를 통해 파문을 일으키며 별의 움직임에 영향을 미치는 파동 형태에서 발견했다. 이러한 충돌 중 가장 중요한 것은 가이아 엔셀라두스라는 은하와의 충돌이었다. 그 은하는 약 100억 년 전 두 은하가 충돌했을 당시 우리은하보다 크기가 약 4분의 1밖에 안되었다. 가이아 데이터에 따르면, 충돌은 은하의 원반을 둘러싸고 있는 희박한 별들의 구인 은하의 헤일로를 발생시켰다고 가이아 데이터가 밝혔다.  브라운은 "현재 우리는 이 가이아 엔셀라두스와의 충돌이 우리은하가 겪은 마지막 중요한 은하 합병이라고 생각한다"고 덧붙였다. ​대-소 마젤란 은하가 우리은하와 충돌한다 6월 13일 데이터 발표를 기다리는 천문학자 중에는 네덜란드 흐로닝겐 대학 천체물리학 박사후 연구원인 에두아르도 발비노가 있다. 발비노는 그가 은하의 '가장 작은 빌딩 블록'이라고 부르는 작은 규모의 충돌에 관심이 있다. 그것들은 우리은하가 오랜 세월에 걸쳐 삼켜버린 구상성단 같은 별들의 고대 그룹이다.  발리노는 "구상성단은 이러한 충돌을 겪은 후 분해되기 때문에 특별하다"고 말하면서 "그러나 그들은 해체된 후에도 '별의 흐름'이라고 부르는 일관된 별 그룹으로 계속 존재하고 있다"고 밝혔다.  이러한 별의 흐름은 탐지하기가 매우 어려운 것으로 악명이 높았지만, 발비노는 새로운 가이아 데이터가 이 노력의 돌파구를 열어줄 것으로 기대하고 있다.  "새 데이터 세트에 별이 얼마나 빨리 우리에게 접근하는거나 멀어지는지를 나타내는 방사형 속도라는 추가적인 속도 구성요소가 있을 것"이라고 발비노는 강조하면서 "가이아가 이전에 그중 일부를 측정했지만 새 샘플은 그보다 10배 더 커질 것이며, 이전의 어떤 것보다 더 크다"고 덧붙였다.  이러한 별들의 움직임에서 천문학자들은 은하계에 병합되는 과정 속에서 움직이는 별들의 그룹을 구별할 수 있을 것이다. 이 정보를 별의 화학적 구성에 대한 데이터와 결합함으로써(다른 은하에서 도착한 별은 뚜렷한 화학적 지문을 가짐) 천문학자들은 이전과는 다른 방식으로 은하의 과거를 엿볼 수 있게 된다.  발리노는 "이는 가이아 데이터로 할 수 있는 흥미로운 일 중 하나"라고 말하면서 "당신은 유사하게 움직이는 별들의 그룹을 찾을 수 있고, 기본적으로 그들이 어디에서 왔고 어떤 구성 요소가 그들을 은하수로 가져왔는지 재구성할 수 있다. 그러면 궁극적으로 우리은하가 어떻게 형성되었는지에 대한 질문에 답할 수 있게 된다"고 덧붙였다.  지난 수십억 년 동안 우리은하는 아주 평화로웠다. 은하는 별을 쏟아내고 있는 한편으로, 초기의 변화로 인한 여진을 흡수하는 가운데 별들이 일정한 속도로 죽어가고 있다.  그러나 앞으로 상황이 다시 어려워질 것이다. 천문학자들은 다음 은하 충돌의 접근 방식을 관찰하고 있. 즉, 대마젤란 성운과 소마젤란 성운이라고 하는 우리은하의 궤도에 있는 두 왜소은하와의 충돌이다.  마젤란 성운은 지난 수십억 년 동안 우리은하 주위를 도는 궤도에 진입했으며, 이미 우리은하의 중력장에 영향을 미치고 있다. 천문학자들은 두 은하의 과거를 정말 잘 재구성한다면 대-소 마젤란이 우리은하와 합쳐지는 전 과정을 살펴볼 수 있을 것으로 기대하고 있다. 

과학자들은 허블 우주망원경이 지난 수십 년간 수집한 데이터 덕에 우주 팽창에 대해 보다 정확한 측정값을 얻을 수 있었다. 32년 된 허블 우주망원경의 데이터에 대한 새로운 분석으로 인해 우주가 얼마나 빨리 팽창하고 있으며, 팽창이 얼마나 가속하고 있는지에 대한 오랜 탐구가 아직도 계속되고 있다. 천문학자들이 우주 팽창을 측정하는 데 사용하는 숫자를 허블 상수라고 한다. 여기서 '허블'은 허블 망원경을 뜻하는 것이 아니라, 1929년 우주 팽창 지수를 처음 측정한 천문학자 에드윈 허블을 뜻한다. 하지만 허블 상수는 우주의 다른 영역을 관찰하는 여러 천문대에서 내놓은 다른 값들을 고려한다면 허블 상숫값을 확실히 결정하기가 어렵다. 새로운 연구는 허블의 최근 노력이 비록 다른 천문대와 여전히 차이가 있긴 하지만, 현재 우주가 보이는 팽창에 대한 정확한 측정이라는 확신을 나타내고 있다. 새로운 연구는 메가파섹당 약 73㎞의 팽창을 보여주는 허블 관측을 기반으로 한 이전의 팽창률 추정치를 확인한다. 메가파섹은 100만 파섹 또는 326만 광년에 해당하는 거리 측정값이다. ​미 항공우주국(NASA)은 지난 19일(현지시간) 성명을 통해, 노벨상 수상자이자 연구 주저자인 애덤 리스의 말을 그대로 인용해 “허블 표본 크기가 크다는 점을 고려할 때 천문학자들이 불운한 추첨으로 인해 틀릴 확률은 100만분의 1에 불과하다”고 밝혔다. 리스는 허블을 관리하는 우주망원경 과학연구소(STScI)와 메릴랜드주 볼티모어에 있는 존스홉킨스대학에 소속돼 있다. 리스와 그의 동료들은 허블과 다른 관측소에서 우주가 가속 팽창하고 있다는 것을 확인한 후 2011년에 노벨상을 받았다. 리스는 이 최근의 허블 연구를 ‘대작’이라고 불렀다. 왜냐하면 그것이 실제로 허블 망원경의 전체 역사, 즉 32년에 걸친 우주 연구를 바탕으로 답을 제시했기 때문이다. 허블의 데이터는 슈즈(SH0ES·Supernova, H0, for the Equation of the State of Dark Energy)라는 프로그램에 따라 관측된 팽창률을 정확히 기록했다. 이 데이터 세트는 이전 측정 샘플의 2배이며 1000개 이상의 허블 궤도도 포함한다고 NASA는 밝혔다. 새로운 측정은 또한 허블의 성능에 대한 기대치보다 8배 더 정확하다. 우주가 얼마나 빨리 팽창하는지 측정하려는 노력은 일반적으로 2개의 거리 표시물에 초점을 맞춘다. 그중 하나는 일정한 속도로 밝아지고 흐려지는 변광성인 세페이드 별이다. 1912년 청각 장애 천문학자 헨리에타 스완 리빗이 발견해 그 중요성을 밝혀낸 이후로 그 유용성이 알려졌다. 세페이드는 우리은하 내부와 근처 은하의 거리를 측정하는 데 유용하다. 더 먼 거리의 측정에는 1a형 초신성을 이용한다. 이 초신성은 일정한 광도(고유 밝기)를 가지므로 망원경에서 보이는 겉보기 광도로 계산하면 해당 천체까지의 거리를 정확하게 추정할 수 있다. ​새로운 연구에서 NASA는 “팀은 허블을 사용해 초신성 이정표 중 42개를 측정했다. 그것들은 연간 약 1개의 비율로 폭발하는 것으로 보이므로 허블은 우주의 팽창을 측정하기 위해 가능한 한 많은 초신성을 기록했다”고 밝혔다.  그러나 이같은 다양한 노력에도 불구하고 여전히 우주의 팽창 속도는 완전히 일치하지 않고 있다. 새로운 연구에 따르면, 앞에서도 언급했듯이 허블의 측정치는 메가파섹당 약 73㎞이지만, 심우주를 관찰해보면은 메가파섹당 약 67.5㎞로 느려진다. 심우주 관측은 우리 우주를 형성한 빅뱅의 ‘메아리’, 곧 우주 마이크로파 배경복사를 관찰한 플랑크 탐사선의 측정에 주로 의존한다. NASA는 천문학자들이 왜 2가지 다른 값이 있는지 알아내지 못하고 있지만, 일부에서는 기본 물리학을 재고해야 할 수도 있다는 제안이 나오기도 한다. ​우주의 팽창률을 그 당시의 정확한 값이라고 보기보다 그 의미에 대해 생각하는 게 가장 좋다고 말하는 리스는 NASA 성명에서 “팽창 값이 구체적으로 무엇인지 중요하게 생각지 않지만, 우주를 이해하는 데 그것을 사용하고 싶다”라고 덧붙였다. 제임스웹 우주망원경은 앞으로 20년 동안 더 많은 측정을 할 것으로 예상된다. NASA에 따르면 제임스웹은 세페이드와 1a형 초신성을 “허블이 볼 수 있는 것보다 더 먼 거리, 더 선명한 해상도로 볼 것”이라고 밝혔다. 그것은 허블 망원경이 관측한 우주 팽창 값을 더욱 정확히 개선할 수 있을 것이다. 연구를 기반으로 한 논문은 ‘천체물리학 저널’에 게재될 예정이다. 사전 인쇄 버전은 아카이브(arXiv.org)에서 사용할 수 있다.

2022년 5월 12일 과학자들은 우리 은하 중심에 있는 초대질량 블랙홀인 궁수자리 A*(A별)의 이미지를 최초로 공개했다.  블랙홀은 질량이 극도로 압축돼 아주 작은 공간에 밀집한 천체로, 빛조차 빠져나가지 못할 정도로 중력이 강하다. 대부분의 은하 중심부에는 태양 질량의 수백만 배에서 수십억 배에 이르는 초대질량 블랙홀이 있는 것으로 알려져 있다.  한국 과학자들이 참여한 국제 공동 연구진이 인류 사상 최초로 우리은하 중심에 있는 '초대질량 블랙홀'을 포착하는 데 성공했다. 이로써 현대 천체물리학의 가장 큰 난제인 우주 형성의 비밀을 밝히는 데 한 발짝 내디뎠다는 평가를 받는다. 전 세계 80개 기관과 300여 명의 천문학자로 이뤄진 사건지평선 망원경(EHT) 공동연구진은 지난 2019년에도 지구에서 약 5500만 광년 떨어진 M87 블랙홀 그림자를 관측해 공개하며 빛의 고리 안쪽에 존재하는 블랙홀의 모습이 처음으로 드러났다. 이는 주변 빛이 중력에 휘어 둥글게 만들어진 속에 내부 빛이 빠져나오지 못해 형성된 공간인 블랙홀의 ‘그림자’를 본 것이다.  이번 우리은하 중심의 블랙홀을 포착한 사건지평선 망원경(EHT)은 스페인과 미국, 남극, 칠레, 그린란드 등 전 세계 11개 전파망원경을 연결해 지구 크기의 망원경 같은 효과를 내는 '가상 망원경'이다. 한국천문연구원 관계자는 이 망원경 성능에 관해 "파리의 한 카페에서 뉴욕에 있는 신문 글자를 읽을 수 있는 정도"라고 설명했다.  이번 두 번째로 블랙홀의 모습이 공개된 것을 보면, 빛의 고리 속에 블랙홀이 자리잡은 검은 속이 나타나는 등 비슷한 모양으로 나타났다. 크기와 우주에서의 위치가 다른 블랙홀의 모양이 비슷하다는 것이 확인되면서 블랙홀의 형태를 예측한 아인슈타인의 일반상대성이론이 더욱 정확하다는 결론에 이르렀다.  궁수자리 A*의 역사적인 이미지는 2019년 M87에 있는 블랙홀의 사건 지평선을 포착한 EHT에서 제공한 것으로, 위의 이미지에서 볼 수 있다. 밀리미터 이하 파장의 전파로 촬영된 이 이미지는 실제로 우리은하의 심장부에 자리잡은 블랙홀을 보여주고 있으며, 이용 가능한 모든 수소 가스를 먹고 있는 장면이다. 연구팀은 M87보다 훨씬 작은 궁수자리 A*를 포착하기 위해 수년간 시도한 끝에 얻어낸 엄청난 기술적 혁신으로 이 같은 이미지를 잡아낼 수 있었다. 우리은하 중심에 위치한 궁수자리 A* 블랙홀은 지구로부터 약 2만7000광년 떨어진 궁수자리에 있다. 한국천문연구원 손봉원 박사에 따르면, 이 블랙홀은 M87 블랙홀에서 태양계까지 거리의 2000분의 1 수준으로, 인류가 직접 관측한 블랙홀 중 지구와 가장 가깝다. ​그러나 궁수자리 A* 블랙홀은 M87에 비해 질량이 1500배 이상 작아 블랙홀 주변의 가스 흐름이 급격히 변하기 때문에 영상이 심한 산란 효과를 겪어 M87보다 관측이 어려웠다. 질량이 작을수록 블랙홀의 바깥 경계인 사건지평선 크기도 작아져 관측이 훨씬 어렵다. M87의 질량이 태양의 65억 배로 사건지평선 크기가 약 400억 km인 데 비해 궁수자리 A*의 사건지평선 크기는 2500만km에 지나지 않는다. 게다가 우리은하 중심의 별들이 궁수자리 A*을 가리고, 궁수자리 A* 자체도 산란을 일으키는 가스 구름에 둘러싸여 있어 관측이 더욱 어렵다.  EHT 연구팀은 “초대질량 블랙홀 주변 물질의 흐름을 분석해 은하의 형성과 진화 과정을 밝힐 수 있을 것”이라며 “추가적인 연구를 통해 일반상대성이론의 정밀한 검증 등 새로운 결과들이 쏟아져 나올 것으로 전망한다”고 밝혔다.   세라 마르코프 EHT 과학이사회 공동 위원장은 "이번에 공개된 블랙홀 모습은 M87 블랙홀과 매우 유사한 모양을 보이는데, 이는 중력에 의해 시공간이 휜다는 아인슈타인의 일반 상대성이론이 옳았음을 재입증한 것"이라고 강조했다.