태양계가 속한 우리 은하의 중심부에 자리 잡은 초대질량 블랙홀의 실제 이미지가 마침내 포착돼 공개됐다. 이는 빛도 빠져나오지 못해 직접 볼 수 없는 블랙홀의 실제 이미지를 확인하는 것을 넘어 규명된 것이 많지 않은 블랙홀 연구의 진전으로 이어질 것으로 기대된다. 세계 주요 전파망원경을 연결해 블랙홀을 관측해온 ‘사건지평선망원경’(EHT) 프로젝트 과학자들은 12일 밤 10시(이하 한국시간) 워싱턴을 비롯한 6곳에서 동시에 기자회견을 열어 우리 은하 중앙에서 포착한 블랙홀 이미지를 공개했다. 2019년 4월 과학사상 처음으로 지구에서 약 5천500만 광년 떨어진 M87 은하의 초대질량 블랙홀 실제 이미지를 포착해 공개한 이후 3년 만에 내놓는 성과다. EHT협력단은 이번 성과로 우리은하 중심에 자리잡은 천체가 초대질량 블랙홀이라는 직접적인 시각적 증거가 확보됐으며, 이런 거대한 천체의 활동에 대한 가치 있는 단서를 얻게됐다고 밝혔다. 이번에 포착된 우리은하 중심부의 초대질량 블랙홀은 ‘궁수자리(Sagittarius) A*’로도 불리는데, 지구에서 약 2만7000 광년 떨어진 궁수자리에 자리 잡고 있다. EHT 과학자들은 후속 연구로 초대질량 블랙홀 주변의 전파 방출 기원으로 보이는 부착흐름을 분석하는 이론을 세우기 시작했으며, 이를 통해 은하의 형성과 진화 과정을 밝히고 일반 상대성이론에 대해 정밀한 검증도 해나갈 계획이라고 밝혔다. AFP·로이터 연합뉴스

제임스웹 우주망원경(JWST·이하 웹 망원경)이 마침내 거울 정렬작업을 완벽히 마무리한 가운데 향후 웹 망원경이 내놓을 '작품'에 대한 기대감도 한층 커지고 있다. 지난 9일(현지시간) 미국 항공우주국(NASA) 제임스웹 운영팀은 현재 웹 망원경의 준비 상황 설명과 더불어 오는 7월부터 본격적인 가동에 들어간다고 밝혔다. 이날 기자회견을 통해 공개한 웹 망원경의 준비 상황은 예정대로 착착 진행 중에 있다. NASA 고더드 우주비행센터 웹 망원경 프로젝트 과학자 마이클 맥엘웨인은 "웹 망원경은 현재 테스트 촬영을 진행 중인데, 여기서 얻어진 이미지 만으로도 기대감을 준다"면서 "앞으로 우주가 시작된 후 생성된 최초의 은하 중 일부를 적외선으로 관측할 수 있을 것"이라고 말했다. 특히 이날 NASA가 공개한 이미지 중 가장 관심을 끈 것은 웹 망원경과 지난 2003년 발사돼 2020년 퇴역할 때 까지 적외선으로 우주를 관측해 온 스피처 우주망원경과의 성능 비교다. 비교 촬영 대상이 된 것은 우리은하와 가장 가까운 이웃인 대마젤란은하(Large Magellanic Cloud). 스피처 우주망원경이 촬영한 대마젤란은하의 일부는 천체의 형체가 드러나기는 하지만 다소 뿌옇게 보인다. 이에반해 같은 지역을 촬영한 웹 망원경의 이미지는 너무나 선명해 해상도 차이가 확연히 나타났다.이 때문에 일각에서는 스피처 우주망원경이 브라운관급이라면 웹 망원경은 UHD라고 평하기도 했다. 135억년 전 빅뱅 직후 우주의 모습을 보고픈 인류의 꿈이 녹아 든 웹 망원경은 지난해 12월 25일 프랑스령 기아나에서 아리안 5호 로켓에 실려 발사됐다. 이후 웹 망원경은 지구-달 거리의 약 4배인 160만㎞를 날아간 끝에 태양과 지구의 중력이 균형을 이루는 L2에 무사히 도착했다. 이후 웹 망원경은 미션 성공 여부를 가늠할 복잡한 7단계 정렬 과정을 모두 무사히 마쳤으며, 현재는 테스트 촬영을 하며 작동 상태를 최종 점검하고 있다.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. 18개의 육각 거울은 얇은 금을 코팅한 베릴륨으로 만들었다. 또한 웹 망원경은 적외선 관측으로 특화된 망원경인데, 긴 파장의 적외선으로 관측할 경우 우주의 먼지 뒤에 숨은 대상까지 뚜렷하게 볼 수 있다. 이런 특징을 종합하면 제임스웹의 관측 능력은 허블 망원경보다 100배 클 것으로 평가된다.　 

세계에서 가장 강력한 카메라 중 하나가 ‘은하들이 추는 발레’로 묘사되는 먼 은하 2개를 촬영하는 데 성공했다. 미국 국립 광학·적외선 천문학연구실(NOIRLab) 산하 칠레 세로톨로로 범미주 천문대에 있는 빅터 M. 블랑코 4m 망원경의 암흑에너지 카메라가 시계자리 천체에 대한 렌즈 적응 훈련을 시행했다. 해당 천체는 지구로부터 약 6000만 광년 거리에 있는 NGC 1512와 NGC 1510 은하로, 서로의 중력에 얽매여 공전하는 모습을 카메라로 포착한 것이다. NGC 1512 은하는 우리은하와 같은 유형의 막대나선은하이며, NCG 1510 은하는 상대 은하에 비해 훨씬 작은 왜소은하로, 타원은하와 나선은하의 중간형인 렌즈형 은하이다. 약 4만 5000광년 거리 떨어져 있는 두 은하는 약 4억 년 동안 서로의 주위를 스쳐 지나는 식으로 돌고 있으며, 서로의 옆을 스쳐 지나갈 때마다 중력의 상호작용으로 모양이 뒤틀리고 있다.은하를 촬영한 암흑에너지 카메라는 지구상에서 가장 강력한 광시야 영상 장비 중 하나로, 지름 4m 반사경과 지름 1m 보정 렌즈(장비에 탑재된 5개의 렌즈 중 하나)를 가지고 있다. 암흑에너지 카메라는 원래 미국 에너지부의 페르미 국립가속기연구소에서 수행한 임무인 암흑에너지 조사를 완료하기 위해 제작된 것이다. 7개국에서 온 400명 이상의 과학자들이 2013년에서 2019년 사이에 약 3억 개의 은하를 이미지화한 이 조사에 참여해 정체를 알 수 없는 암흑에너지를 연구했다. 현재 그 임무는 끝났지만, 과학자들은 여전히 암흑에너지 카메라를 사용해 NGC 1512와 NGC 1510 은하를 포함한 심우주 은하의 이미지를 촬영한다.  우주적인 척도로 보면 빠른 시간에 속하는 약 1~2억 년 후, 두 은하가 추는 중력의 춤이 완료되는 시점에 결국 NGC 1512는 작은 동반자를 집어삼킬 것이다. 그리하여 두 은하가 합쳐진 새로운 합병 은하를 만들어내게 된다. 은하의 진화이다.

지난 1990년 4월 24일(현지시간) 우주의 심연을 들여다 보고 싶은 인류의 꿈을 담은 우주망원경 한 대가 미 항공우주국(NASA)의 디스커버리호에 실려 힘차게 날아올랐다. 오는 24일 발사 32주년을 맞는 ‘허블우주망원경’(Hubble Space Telescope)이다. 최근 NASA는 발사 32주년을 자축하며 허블우주망원경이 촬영한 흥미로운 은하군 사진을 공개했다. 사진 속 천체는 지구에서 약 3억 광년 떨어진 곳에 위치한 ‘힉슨 밀집은하군 40'(이하 HCG 40)으로, 사실 단 한 장의 사진이지만 이 안에는 인간의 머리로는 가늠하기 힘든 '우주'가 담겨있다. 한 장에 사진 속에 자리잡은 은하는 놀랍게도 모두 5개다. 작은 영역에 이처럼 은하들이 서로 가까이 뭉쳐있어 밀집은하군으로 분류된 것이다. 사진 속 은하의 종류도 다양하다. 3개의 나선은하와 타원은하, 렌즈형 은하가 모두 동물원처럼 한 장소에 모여있기 때문. 지구에서 보는 시점 때문에 모양이 다르게 보이지만 은하는 그 모습에 따라 타원형의 모습을 갖춘 타원은하(elliptical galaxy), 나선팔을 가진 나선은하(spiral galaxy), 그 중간의 모습을 띤 렌즈형 은하(lenticular galaxy)로 분류된다. 지구가 속한 우리은하와 이웃한 안드로메다가 바로 나선은하다. NASA에 따르면 HCG 40은 우리은하 지름의 2배가 채 안되는 공간에 빽빽하게 모여있으며 흥미롭게도 10억 년이 지나면 하나의 은하로 통합될 예정이다.한편 허블우주망원경은 지름 2.4m, 무게 12.2t, 길이 13m로, 지금도 97분 마다 지구를 돌며 먼 우주를 관측 중이다. 32년의 세월동안 허블우주망원경은 150만 건이 넘는 관측 활동을 벌였으며 이를 바탕으로 천문학자들은 1만 7000건 이상의 논문을 발표했다. 이 과정에서 인류는 우주의 팽창속도와 암흑에너지가 우주의 70%를 차지한다는 사실을 알 수 있게 됐다.

외계 지적생명체는 우주에 과연 존재할까? 이것은 인류의 우주탐사에 있어 가장 중요한 화두 중 하나로, 끊임없이 호기심을 자극한다. 최근 과학자들은 지구 밖에 있을지 모르는 지적 외계인(ET)을 위한 새로운 메시지를 만들었고, 그것을 보내는 문제에 대해 대중의 의견을 구하고 있다. 새로운 메시지를 보내는 데 필요한 기술은 아직 준비되지 않았다. 만약 메시지가 우주로 송출된다면 목적지에 도달하는 데만도 수천 년이 걸린다. 다시 말해서, ET의 응답 메시지가 곧 올 것이라는 기대는 하지 않는다는 뜻이다. 그러나 메시지를 만든 과학자들은 자신들의 아이디어가 외계인과 접촉하는 방법과 전할 말, 그리고 인류를 하나의 종으로 영속시킬 방법에 대해 논의의 물꼬를 틀길 희망한다. 미 항공우주국(NASA) 산하 제트추진연구소(JPL) 천체물리학자 조너선 지앙 박사는 “우리는 비록 얼마 후면 사라질 존재이지만 그래도 병에 담긴 메시지를 우주 바다에 던져 보내서 ‘이봐, 우리가 여기 있다’고 말하고 싶은 것”이라고 밝혔다. 지앙 박사와 그의 연구팀이 만든 메시지는 이전에 인류가 우주로 보낸 편지를 기반으로 했다. 사실, 연구팀은 ET와 접촉하기 위한 최초의 시도로 1974년 11월 17일 아레시보 전파 망원경으로 메시지를 송출한 지 50년 만인 오는 2024년에 새 메시지를 보내기로 했다. 당시 첫 외계인 메시지는 2진법 코드를 사용해 인류의 10진법 계산 시스템, 공통 중요 원소 및 태양계 지도에 대한 정보를 전달했다. 반면 출판 전 데이터 보관소인 아카이브에 게시된 새로운 메시지는 외계인이 인류를 이해하는 데 필요한 기본 수학, 물리학을 비롯해 DNA, 아미노산, 포도당 등에 관한 생물학 정보를 2진법으로 바꿔 설명한다. 또한 행성의 조성과 대기에 대한 정보를 포함해 은하수, 태양계 및 지구 자체의 지도를 포함하고 있다. 구상성단을 이용해 정확한 지구 위치 정보 담았다 메시지는 몇 가지 주요 측면에서 이전보다 더 발전됐다. 첫째, 은하수에서 지구의 위치에 대한 지도가 아레시보 메시지에 있는 지도보다 더 정확하다. 첫 메시지에서는 과학자들은 펄서라고 불리는 회전하는 별의 위치를 이정표로 사용해 지구를 정확히 나타내고자 했다. 그러나 펄서의 위치는 오랜 시간이 지나면 변하므로 광대한 은하계에서 한 장소를 정확히 나타내는 데는 한계가 있었다. 그래서 지앙 박사팀은 지도의 랜드마크로 은하수의 구상성단을 대신 사용했다. 이 구형의 별 집단은 밝고 쉽게 볼 수 있어 유용한 이정표 역할을 할 수 있다. 연구원들은 또한 메시지를 받은 외계인이 언제 보낸 것인지 알 수 있도록 최초의 시간 기록을 포함시켰다. 그러나 지구인과 측정하는 방식이 매우 다를 수 있는 외계문명에 우리의 시간을 어떻게 전달할 수 있을까? 해답은 수소 원자에 있다고 메시지 공동 설계자인 네덜란드 한제응용과학대학 소속의 키티안 진 연구원이 밝혔다. 성간 가스에서 발견되는 중성 수소는 다른 원자나 전자와 충돌한 후 고에너지 상태에 들어갈 수 있다. 약 1000만 년 후, 이러한 고에너지 수소 중 하나는 스핀-반전(spin-flip transition)이라고 불리는 저에너지 상태로 다시 전환된다. 이 스핀-반전은 빅뱅 메시지가 발신된 후 얼마나 오래되었는지 아는 데 있어 편리한 보편 시간 단위를 제공한다. 진 연구원은 라이브사이언스에 “수소는 타임캡슐 같은 것이므로 누가 그것을 받았을 때 언제 보냈는지 알기에 꽤 중요한 장치로, 그들은 우리의 역사를 알 수 있게 되고, 그것을 기반으로 뭔가를 탐구할 수 있을 것"이라고 설명하면서 "외계문명이 시간이 지남에 따라 지구에 대해 더 많이 알 수 있도록 업데이트된 시간 기록과 정보가 포함된 여러 메시지를 보내는 것이 가능할 수 있다"고 덧붙였다. 연구자들은 외계인에게 어떤 정보를 보낼 것인지에 대한 논의를 활성화하고 메시지를 듣는 데 대한 관심을 되살리기를 희망하고 있다. 인류는 이미 라디오, 텔레비전 및 레이더 신호를 우주로 송출하고 있다. 천문·우주 연구단체인 행성협회(Planetary Society)에 따르면 인류가 우주로 보낸 통신 거품은 약 200광년에 달한다. 우리은하 규모에 비해 그리 멀지는 않지만 거품은 계속 커질 것이고, 인류가 외계인에게 주는 인상은 최고가 아닐 수 있다고 SETI 연구소의 천체물리학자 스튜어트 테일러 박사가 말했다. 테일러 박사는 또한 "어쨌든 그들이 우리의 말을 들을 것이기 때문에 긍정적인 메시지를 보내는 것이 나을 것"이라면서 "별에 도달할 수 있을 만큼 충분히 발달한 외계문명이 '은하의 보노보 침팬지'로서 우리 인류의 영장류 친척이 되어 지구인에게 좋은 조언을 제공하는 협력적인 관계를 맺기 바란다"라고 덧붙였다. 

미 항공우주국(NASA)의 우주배경복사 탐사선 코비(COBE) 위성이 촬영한 전천 이미지가 4월 3일자 '오늘의 천문사진(APOD)에 발표되었는데, 코비의 이미지가 기묘하게도 태극 문양과 같은 형태를 보여주고 있어 한국의 우주 마니아들의 관심을 끌고 있습니다.​  코비 위성의 이미지는 지구가 운동하는 방향과 그 반대 방향의 마이크로파 복사의 스펙트럼에서 보이는 적색이동과 청색이동을 나타내는 것으로, 우리은하가 속한 국부 은하단이 우주배경복사에 대해 얼마나 빠른 속도로 이동하는가 를 보여주는 것입니다.  우리 지구는 쉬고 있지 않습니다. 하루에 한 바퀴 자전할 뿐만 아니라, 초속 30km 속도로 태양 둘레를 달립니다. 그 공전 주기가 바로 1년입니다. 태양도 쉬지 않는 것은 지구와 마찬가지입니다. 태양은 초속 200km로 우리은하의 중심을 돌고 있습니다. 그처럼 빠르게 달려도 한 바퀴 도는 데 무려 2억 5천만 년이 걸립니다. 이것을 1은하년이라 하지요. 지금까지 태양은 은하 중심을 약 20바퀴 돌았습니다.  우리은하라고 그 자리에 가만 있는 것은 아닙니다. 우리 은하계는 국부 은하군에서 공전합니다. ​그리고 국부 은하군은 주위의 은하군들과 함께 초속 600 km의 속도로 처녀자리 은하단의 중력에 이끌려 가고 있으며, 그 방향은 바다뱀자리 별자리를 향하고 있습니다. 그러나 이러한 속도는 모든 천체들이 우주 마이크로파 배경복사(CMBR)에 대해 움직이는 속도보다는 느립니다.  1993년 코비 위성에서 촬영한 전천 지도를 보면, 지구 운동 방향에 있는 마이크로파 빛은 청색이동이 되어 더 뜨거워 보이는 반면, 그 반대편의 마이크로파 빛은 적색이동이 되어 더 차갑게 보입니다. ​그리고 이 두 구역은 전천을 태극 문양으로 양분하고 있음을 보여줍니다. 위 지도는 국부 은하군이 빅뱅에서 나온 태초의 복사에 대해 초당 약 600km의 속도로 움직인다는 것을 보여줍니다. 이 같은 빠른 속도는 처음에는 예상치 못한 것이며, 그 원인은 여전히 밝혀지지 않은 상태입니다. 우리는 왜 그렇게 빨리 움직일까요? 그리고 우리가 향하는 그곳에는 무엇이 있을까요?

 129억 광년 거리의 에어렌들 별 지금까지 관찰된 별 중 우주에서 가장 멀리 떨어져 있는 별을 허블 우주망원경이 포착했다. 별까지의 거리는 무려 129억 광년. 빅뱅이 일어난 후 9억 년 만에 생성된 별이라는 뜻이다.  새로운 연구 결과는 빅뱅으로 우주가 탄생한 지 10억 년 미만으로 거슬러 올라가, 우주에서 가장 오래된 별의 비밀을 밝힐 수 있는 가능성을 비쳐주고 있다.  과학자들은 '새벽 별' 또는 '떠오르는 빛'을 의미하는 고대 영어에서 해당 별의 이름을 에어렌들(Earendel)이라고 지었다. 공식 명칭이 WHL0137-LS인 에어렌들의 질량은 최소 태양 질량의 50배이며, 밝기는 수백만 배에 달한다.​  NASA의 허블 우주망원경이 발견한 '우주에서 가장 먼 별'은 너무나 멀리 떨어져 있어 그 빛이 지구에 도달하는 데 무려 129억 년이 걸렸다. 우주에서는 공간이 곧 시간이므로 별까지의 거리 역시 129억 광년이란 얘기다. 지금 우리가 보는 이 별은 우주의 나이가 현재 나이의 7%에 불과한 약 9억 살 때의 모습인 셈이다. 지금까지 허블이 잡은 가장 멀리 떨어져 있는 단일 별은 2018년에 발견한 것으로, 우주 나이가 약 40억 년, 즉 현재 나이의 30%였을 때 태어났던 별이었다.  미국 볼티모어에 있는 존스홉킨스 대학의 천체 물리학자인 브라이언 웰치는 스페이스닷컴(Space.com)에 "이번 발견은 초기 우주의 별을 자세히 연구할 수 있는 귀중한 기회를 제공한다"라고 밝혔다. 일반적으로 에어렌들과 같은 밝은 별도 지구에서의 거리를 감안할 때 볼 수 있는 별은 아니다. 이전까지 그렇게 먼 거리에서 볼 수 있는 천체는 초기 은하 내부에 둥지를 튼 성단 정도였을 뿐이다.  이번에 과학자들이 에어렌들을 발견하게 된 것은 지구와 그 별 사이에 자리잡고 있는 거대한 은하단인 WHL0137-08 덕분이었다. 이 거대한 은하단의 중력은 시공간의 구조를 왜곡시켜 중력 렌즈를 만들어 에어렌들과 같이 은하 뒤 먼 물체의 빛을 크게 증폭시켜 주었기 때문이다. 이 중력 렌즈는 에어렌들이 있는 은하의 빛을 긴 초승달 모양으로 왜곡시켰는데, 연구원들은 그것을 '선라이즈 아크'(Sunrise Arc)라고 명명했다. 이번에 발견한 에어렌들이 과학자들이 발견한 우주에서 가장 먼 물체는 아니라고 강조하는 웰치는 "허블은 더 먼 거리에서 은하를 관찰했다"라고 설명하며 "그러나 그것은 수백만 개의 별에서 나오는 빛이 모두 혼합된 것을 본 것에 지나지 않지만, 개별 천체의 빛을 식별할 수 있는 것으로는 에어렌들이 가장 먼 물체"라고 덧붙였다.  이 별이 멀리 있지만 나이가 그만큼이라는 아니라고 말하는 웰치는 "우리는 별을 129억 년 전의 모습으로 보고 있지만 그렇다고 해서 별의 나이가 129억 년이라는 의미는 아니"라고 밝히면서 "아마 몇 백만 년 정도 나이를 먹었을 수 있지만, 결코 그보다 더 늙지는 않았을 것"이라고 못박는다.  “별은 질량이 많을수록 급격한 핵융합으로 연료가 빨리 소진되어 일찍 폭발하거나 블랙홀로 붕괴되는 경향이 있기 때문에 이 별은 오늘날까지 살아남지 못했을 것”이라고 설명하는 웰치는 "지금껏 알려진 가장 오래된 별은 비슷한 시기에 형성되었지만 훨씬 질량이 적어 오늘날까지 계속 살아서 빛나고 있다"고 덧붙였다.  에어렌들의 정확한 질량, 밝기, 온도 및 유형 등 많은 세부 사항은 아직까지 불확실하다. 에어렌들이 홑별인지 쌍성인지도 아직 확실하지 않다. 에어렌델 급의 질량을 가진 별들은 대부분 작고 어두운 동반성을 갖고 있기가 쉽다. 만약 에어렌들이 쌍성이라면 그 동반성보다 훨씬 밝고 큰 별일 것이다.  과학자들은 NASA가 최근 발사한 제임스웹 우주망원경으로 후속 관측을 수행하여 에어렌들의 적외선을 분석하고 별에 대한 자세한 정보들을 찾아낼 계획이다. 그런 정보는 무거운 별의 후속 세대에 의해 생성된 중 원소로 우주가 가득 차기 전에 형성된 최초의 별을 규명하는 데 도움이 될 수 있을 것으로 기대되고 있다.  "이번 연구 결과에 대해 가장 흥미로운 점은 초기 우주에 대한 새로운 창을 열었다는 것"이라고 밝히는 웰치는 "보통 이 거리에서 우리는 전체 은하를 작고 흐릿한 한 천체로 간주하고, 그 안에 있는 별에 대한 세부 정보를 은하의 빛다발로부터 추론한다"고 밝히면서 "그러나 에어렌델은 그와는 달리 단일 별의 빛을 분석해 독립적으로 연구할 수 있으며, 이를 통해 우리은하의 별과 직접 비교하고 초기 우주의 별에 대한 이해를 향상시킬 수 있을 것"이라고 덧붙였다.  연구결과는 '네이처' 저널 수요일(3월 30일)자에 온라인으로 자세히 설명되어 있다.

마치 '우주의 역사'를 이끄는듯한 수레바퀴 모양 천체에서 또하나의 '역사'가 기록됐다. 최근 유럽남방천문대(ESO)는 초대형망원경(VLT)과 신기술망원경(NTT)으로 촬영한 ‘수레바퀴 은하’(Cartwheel Galaxy)의 과거와 현재 이미지를 공개했다. 실제 수레바퀴처럼 생긴 수레바퀴 은하는 지구에서 5억 광년 떨어진 남반구 별자리인 조각가 자리에 위치해 있다. 이번에 ESO가 수레바퀴 은하에 주목한 이유는 '우주 최대의 이벤트'로 꼽히는 초신성 폭발의 흔적이 이미지에 담겼기 때문이다. 먼저 지난 2014년 8월 VLT로 본 수레바퀴 은하와 지난해 12월 NTT로 본 수레바퀴 은하는 비슷하지만 결정적으로 큰 차이 하나가 발견된다. 지난해 12월 촬영된 사진에서 은하 왼쪽 하단에 기존에 없던 큰 흰 점(사진 참고)이 보이기 때문이다.전문가들은 이 점을 초신성 폭발로 생긴 II형 초신성(자체의 질량이 커서 스스로 중력붕괴를 일으켜 폭발한 초신성)으로 보고 'SN2021afdx'라는 이름으로 명명했다. 다만 관측상으로 보면 이 초신성은 불과 몇년 만에 생성된 최신이지만 사실 이 또한 5억년 전 벌어진 일이다. 초신성(超新星·supernova)은 이름만 놓고보면 새로 태어난 별 같지만, 사실 종말하는 마지막 순간의 별이다. 과거 망원경이 없던 시대에 갑자기 밝은 별이 나타났기에 붙은 이름으로 신성과는 아무런 상관이 없으며 우리나라에서는 잠시 머물렀다 사라진다는 의미로 '객성'(客星·손님별)이라고 불렸다. 일반적으로 별은 생의 마지막 순간 남은 ‘연료’를 모두 태우며 순간적으로 대폭발을 일으킨다. 이를 초신성 폭발이라고 부르며 이때 자신의 물질을 폭풍처럼 우주공간으로 방출한다. 이 과정을 통해 또다시 수많은 천체들이 탄생하기 때문에 초신성 폭발은 별의 종말이자 또다른 시작이다. 　 　 한편 당초 수레바퀴 은하는 우리은하와 비슷한 모습의 나선은하였다. 그러나 1억 년 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.　  

은하수는 지구에서 시선방향으로 보이는 우리은하의 가장자리 모습이다. 요즘은 빛 공해가 심해져 은하수를 보기 어렵지만, 캄캄한 밤하늘 지역에서 보면 하늘을 가로질러 뻗어있는 뿌연 띠를 볼 수 있는데, 서양에서는 그리스 신화의 여신 헤라가 흘린 젖이라고 여겨서 ‘밀키 웨이'(Milky Way)라 부른다. 이것이 무수히 많은 별들의 집적이라는 것을 최초로 알아낸 사람은 1610년 자작 망원경으로 은하수를 관측한 갈릴레오 갈릴레이였다. 우리가 맨눈으로 볼 수 있는 전천의 별 수는 대략 5~6000개 정도다. 이들은 육안으로 볼 수 있는 한계인 6등성 이상 밝기의 별들인데, 물론 망원경을 사용하면 더 많은 별들을 볼 수 있다. 그렇다면 우리 은하수 은하에는 대체 몇 개의 별들이 있을까? 뉴욕 이타카 칼리지의 조교수 데이비드 콘라이히는 “끔찍할 정도로 대답하기 어려운 질문”이라고 전제하면서 “일반적으로 은하의 별들은 정확히 셀 수가 없을 만큼 엄청 많기 때문”이라고 덧붙였다. 우리은하와 비교적 가까운 230만 광년 거리의 대형 은하 안드로메다 은하의 경우, 우리는 가장 크고 밝은 별만 구별할 수 있다. 태양 크기의 별은 우리가 보기 어려울 것이다. 따라서 천문학자들은 아래 기술 중 일부를 사용하여 은하의 별 개수를 추정한다. 우리은하의 구조 우리은하는 지름이 약 10만 광년인 막대 나선은하이다. 은하 바깥쪽을 보면 4개의 나선팔(2개는 메이저, 2개는 마이너)로 둘러싸인 중앙 팽대부가 드러날 것이다. 은하수의 주요 팔은 페르세우스자리 나선팔과 궁수자리 나선팔로 알려져 있다. 지구의 태양은 오리온 팔이라고 불리는 두 개의 작은 나선팔 중 하나에 있는 별이다.우리은하는 수십만 광년 지름의 거대한 가스 헤일로(halo)로 둘러싸여 있다. 천문학자들은 헤일로의 질량이 우리은하에 있는 모든 별들의 질량과 거의 같을 것으로 추정한다. 그러나 우리은하의 별들 중 많은 부분은 보기 힘들다. 은하 중심에 별, 가스, 먼지로 가득 찬 은하 팽대부와 초거대질량 블랙홀이 우리의 시야를 가리고 있기 때문이다. 이 지역의 물질 밀도는 너무 높아서 가장 강력한 망원경을 들이대도 관측 불가다. 20세기 초까지만 해도 천문학자들은 우리은하가 곧 전체 우주라고 생각하고, 우주의 모든 별들이 우리은하의 일부라고 생각했지만, 이런 상식은 미국의 신출내기 천문학자 에드윈 허블에 의해 여지없이 깨어졌다. 그는 당시 최대였던 윌슨산 천문대의 강력한 망원경으로 관측한 결과, 그때까지 우리은하 내의 ‘성운’으로 알고 있었던 안드로메다 은하가 실은 우리은하 밖에 존재하는 수많은 섬우주인 외부은하임을 증명해냈던 것이다. 별의 개수를 알려면 은하의 무게를 재라 천문학자들이 은하에 있는 별의 수를 추정하는 주된 방법은 은하의 질량을 결정하는 것이다. 이것은 은하의 회전과 방출하는 빛의 스펙트럼을 분석하여 알아낼 수 있다. 같은 질량의 은하라 하더라도 별의 유형과 전체 질량에 차이가 있을 수 있다. 콘라이히는 이에 대해 일반론을 말하기는 매우 어렵다고 경고하는 한편, 한 가지 차이점은 우리은하와 같은 나선은하와 타원은하 사이에서 볼 수 있다고 말한다. 타원은하는 나선은하에 비해 K형과 M형 적색왜성을 더 많이 가지는 경향이 있다. 타원은하는 나선은하보다 오래되었기 때문에 진화하는 동안 많은 가스를 방출하는 바람에 성간 가스가 더 적다. 일단 은하의 질량이 결정되면, 또 다른 까다로운 일은 그 질량의 얼마가 별들로 이루어져 있는지 알아내는 것이다. 은하를 이루는 질량의 대부분은 빛을 방출하지 않는 암흑물질로 구성되어 있기 때문이다. “은하를 모델링하고 별의 질량이 몇 퍼센트를 차지하는지 확인해야 한다”고 말하는 콘라이히는 “일반적인 은하에서 회전 곡률로 질량을 측정하면 그 중 약 90%가 암흑물질”이라고 설명한다. 은하계에 남아 있는 대부분의 물질이 확산 가스와 먼지로 구성되어 있기 때문에 콘라이히는 별의 비중은 전체 은하계 질량의 약 3%를 차지할 것으로 추정하지만 이는 다를 수도 있다. 또한 별 자체의 크기는 우리 태양보다 수십 배 작거나 클 수도 있다. 우리은하에는 대략 몇 개의 별이 있을까?그렇다면 은하수에 몇 개의 별이 있는지 확실히 알 수 있는 방법은 없을까? 우리은하를 맵핑하는 가이아 임무를 수행하는 유럽우주국(ESA)의 과학자 조스 더 브라우너에 따르면, 현재 우리은하 별의 추정치는 1000억에서 4000억 개 사이다. 더 브라우니는 명확한 수치를 알기는 어려울 것이라고 한다. 2013년부터 궤도를 돌고 있는 가이아 탐사선은 326광년 거리까지 태양 주변에 있는 17억 개의 별 위치를 매핑하는 데 성공했다. 천문학자들은 이 수치를 근거로 전체 은하계를 모델링할 수 있지만, 가이아조차도 가장 희미하고 작은 별을 보는 데 어려움을 겪고 있는 만큼 완벽한 수치를 결정하기는 어렵다. 브라우너는 “근본적인 문제는 매우 희미한 적색왜성의 광도(분포)를 측정한 다음, 갈색왜성까지 얼마나 되는지 그 숫자를 추정하는 것”이라고 설명한다. 적색왜성은 우주에서 가장 흔한 별이며 가장 오래 사는 별이기도 하다. 그러나 너무나 어둡기 때문에 식별하기가 어렵다. 갈색왜성은 더 어둡다. 이들은 기본적으로 핵융합을 시작하기에 충분한 물질을 축적하지 못한 실패한 별이다. 따라서 그것들은 별과 행성 사이의 위치하는 중간적인 천체로, 희미한 적색왜성보다 발견하기가 훨씬 더 어렵다. 브라우너는 “전체 이야기에서 두 번째 난관은 이중성인데, 그 빈도가 아직 완벽하게 밝혀지지 않았다”면서 “2025년 가이아의 임무가 끝날 때까지 과학자들이 우리은하의 별 수를 보다 근접하게 알게 되겠지만 상당한 불확실성이 남아 있을 것”이라고 예상했다. 참고로 '코스모스'를 쓴 유명 천문학자 칼 세이건은 4000억 개라는 데 손을 들었다.　　

2019년 초 전 세계 과학자들이 ‘사건의지평선망원경’(EHT)를 이용해 인류 최초로 블랙홀의 모습을 촬영했다. 블랙홀은 크기 뿐만 아니라 형태도 다양한 것으로 알려져 있는데 현재 지구와 가장 가까운 곳에 위치한 블랙홀의 모습은 여전히 미스터리로 남아있었다. 이 같은 상황에서 한국천문연구원 전파천문본부와 스페인 안달루시아 천체물리학연구소(CSIS-IAA)를 비롯한 전 세계 30개 연구기관 67명의 과학자는 우리은하 중심에 위치한 궁수자리A 블랙홀(Sgr A)의 구조가 원형이라는 점을 밝혀냈다. 이번 연구결과는 천문학 분야 국제학술지 ‘천체물리학 저널’ 2월 22일자에 실렸다. 연구팀은 한국의 우주전파관측망(KVN)을 중심으로 한 동아시아 초장기선전파간섭계(VLBI)의 7㎜, 13㎜ 파장대 관측을 실시했다. VLBI는 수백~수천㎞ 떨어져 있는 여러 대의 전파망원경으로 동시에 같은 천체를 관측해 가상의 거대한 망원경을 구현해 분해능을 높이는 기술이다. 동아시아 VLBI는 서울, 울산, 제주에 있는 KVN 3기를 포함해 총 21개의 전파망원경으로 구성돼 있으며 이번 연구에는 13㎜ 파장대 관측에 10기, 7㎜ 파장대 관측에는 8기, KVN 3기는 두 파장 모두에서 관측했다. 궁수자리A 블랙홀은 태양계가 위치한 우리은하의 중심에 있는 지구에서 가장 가까운 초대질량 블랙홀이다. 이 때문에 블랙홀 주변에서 일어나는 현상을 연구하는데 최적의 대상이지만 은해 중심 주변의 가스구름 때문에 빛이 산란돼 관측이 쉽지 않았다.관측 결과, 궁수자리A 블랙홀이 거의 원형이라는 사실을 확인했고 이는 블랙홀이 주변 기체들을 끌어들이면서 형성되는 부착흐름의 회전축이 태양계쪽을 가리키고 있기 때문이라고 연구팀은 설명했다. 부착흐름은 블랙홀 근처 기체들이 중력으로 흡수되면서 빛을 내는 현상으로 블랙홀의 형태로 부착원반이 형성된다. 이번에 관측된 블랙홀의 크기는 부착흐름이 광속에 가까운 속도로 가속된 전자와 자기장으로 갖고 있다. 조일제 스페인 IAA 박사는 “궁수자리A 블랙홀은 인류가 처음 관측한 M87 블랙홀보다 지구와 훨씬 가깝지만 산란을 일으키는 가스구름에 둘러싸여 있어서 관측이 더 어렵다”며 “이번 연구는 동아시아 지역 전파망원경들로 구성된 관측망으로 우리에게 가까운 블랙홀의 본 모습을 보게된 것”이라고 설명했다.

우리은하는 초기에 천문학자들이 생각했던 것보다 더 많은 은하를 잡아먹은 것으로 밝혀졌다. 가이아 탐사선은 우리은하에서 초창기에 일어났던 은하 충돌의 잔해를 발견했다. 지금은 '폰투스'라는 별명을 얻은 이 충돌 은하는 우리은하가 지금의 모습처럼 보이기 훨씬 이전에 우리은하에 충돌해 합병되었다. 가이아 탐사선을 운용하는 유럽우주국(ESA)은 2월 17일 성명을 통해, 폰투스는 우리은하에 너무 가까이 다가오는 바람에 약 80~100억 년 전 우리은하의 중력에 잡혀 합쳐진 은하라고 밝혔다. ESA는 이 은하 합병과 같은 사건이 "오늘날의 우리은하를 만드는 데 영향을 미친 작은 은하들의 '가계도'를 보여주기 때문에 우리은하를 연구하는 데 중요하다"고 덧붙였다. 가이아는 2013년에 우주로 발사되어 이전의 어떤 탐사선보다 정확한 3차원 은하 지도를 작성하는 야심찬 임무를 수행해오고 있다. 가이아 웹사이트에서 임무 관리자들은 우리 태양 근처에 있는 별과 다른 천체의 움직임이 우리은하의 구성과 형성 및 진화에 대한 통찰력을 제공해줄 것이라고 기대한다. 은하 합병에 대한 이 최신 연구는 오래된 별들의 구상성단, 금속성이 적은 별 및 기타 흥미로운 천체로 가득 찬 영역인 우리은하의 헤일로(halo)에 대한 연구를 하다가 건져올린 것이다. 헤일로는 성간물질과 구상성단 구성된 것으로, 은하 전체를 구형으로 감싸듯이 분포하고 있는 구름 같은 것을 가리킨다.ESA는 연구에 대한 보도자료에서 헤일로의 '외부 은하'가 우리은하에 충돌하는 속도에 따라 다른 방식의 충돌 양상을 나타낼 수 있다고 밝혔다. ESA는 이어서 "외부은하가 우리은하의 중력에 잡히면 조석력으로 알려진 거대한 중력이 그것을 끌어당긴다"고 설명하면서 "이 과정이 천천히 진행되면 병합 은하의 별들은 헤일로에서 쉽게 구별할 수 있는 광대한 별 흐름을 형성하게 되고, 이 과정이 빠르게 진행되면 병합 은하의 별들이 헤일로 전체에 넓게 흩어져 명확한 충돌 흔적을 남기지 않게 된다"고 덧붙였다. 그러나 별이 병합하는 은하를 감지할 수 있는 유일한 방법은 아니다. 만약 침입한 은하가 구상성단이나 작은 위성은하를 포함하고 있다면, 이것들도 헤일로에 나타날 수 있다. 새로운 연구는 이 데이터를 찾는 데 초점을 맞췄다. 과학자들은 이 은하충돌의 이름을 그리스 신화의 이름을 따서 명명했는데, 폰투스는 땅의 여신인 가이아의 첫 번째 자녀 중 하나다. 폰투스 충돌 사건을 찾는 것 외에도 팀은 이미 알려진 궁수자리, 고래자리, 가이아-소시지 은하 등 5개의 다른 병합 그룹을 비롯해 데이터에서 확인 가능한 6번째 그룹을 식별했다. ESA는 폰투스와 이러한 다른 대부분의 사건이 80~100억 년 전 같은 시기에 일어났지만, 궁수자리는 50 ~ 60억 년 전으로 더 최근에 발생했다고 언급했다. 또한 궁수자리 사건에 대해 "따라서 우리은하가 아직 완전히 충돌은하를 교란시키지 못했다"고 덧붙였다. 이 연구를 기반으로 한 새로운 연구는 독일 하이델베르크에 있는 막스 플랑크 천문학연구소의 천체물리학자 키야티 말란이 이끌었으며, '아스트로피지컬 저널' 2월 17일자에 발표되었다. 

초신성 폭발이 일어나는 현장이 관측 사상 처음으로 망원경에 잡혔다.  태양보다 10배 이상 큰 별은 생애 마지막에 적색거성으로 진화했다가 대폭발로 별의 일생을 끝내는데, 이를 초신성 폭발이라 한다. 신성이라고는 하지만 사실 늙은 별의 임종이다. 옛날 망원경이 없던 시대에 갑자기 밝은 별이 나타난 것을 보고 신성이라 불렀을 뿐이다.  이런 초신성 폭발이 일어나면 그 밝기는 한 은하를 초월할 정도로 우주에서 일어나는 가장 극적인 드라마라 할 수 있다. 우리은하에서는 100년에 한 번꼴로 나타나는데, 희한하게도 400년 전 연달아 초신성 폭발이 있은 후 이제껏 잠잠했다. 그러다가 마침내 외부은하에서 터지는 초신성을 천문학자들이 발견했다. 관측 연구팀은 하와이에서 망원경을 사용해 2020년 여름 적색 초거성 관측 자료를 수집했다. 그리고 9월 한 적색거성이 ‘SN 2020tlf’로 명명된 초신성 폭발로 별의 생애를 끝냈다. 이 초신성 폭발에 대해 연구팀은 "가장 흥미로운 사례 중 하나"라고 밝혔다. 이번 결과를 보고한 연구 주저자이자 미국 캘리포니아대 버클리캠퍼스(UC 버클리)의 천문학과 대학원생 연구원 윈 제이콥슨-갈란은 관측 자료를 수집한 케크 천문대의 성명에서 “이는 거대한 별이 죽기 직전 어떤 움직임을 보이는지 규명하는 데 있어 획기적인 사건”이라면서 “처음으로 적색 초거성이 폭발하는 것을 목격했다”고 밝혔다. 성명에 따르면, 폭발한 별은 태양 질량의 약 10배에 달하는 적색 초거성으로, 지구에서 약 1억 2000만 광년 떨어진 NGC 5731 은하에 있는 별이었다. 이번 연구에 참가한 천문학자들은 2020년 1월에 시작해 폭발 후 거의 1년 동안 여러 망원경에서 초신성을 포함한 이 지역의 관측 자료를 수집했다. 미 항공우주국(NASA) 우주망원경 닐 게렐스 스위프트 천문대는 별이 폭발한 후 작업에 합류했다. 일부 기록 보관소의 관찰과 함께 이 모든 정보는 과학자들에게 별이 마지막 날에 어떻게 행동했는지, 초신성 폭발이 어떻게 전개되는지에 대한 통찰을 제공했다.천문학자들이 특히 관심을 끈 것은 초신성 이전의 지난 4개월 동안 수집된 별에 대한 관측으로, 초신성 현상에 빛을 던져준 것이었다. 지금까지의 관측에서는 적색 초거성이 폭발하기 전 특이한 동향을 보인다는 예측은 전혀 없었다. SN 2020tlf의 활동은 이러한 별 중 일부가 폭발의 징후를 사전에 나타낼 수 있음을 보여준 것이다. 이번 성과는 적색 초거성의 마지막 과정에 대한 이제까지의 상식을 뒤엎는 것이다. 지금까지 생각했을 때 폭발 전의 적색 초거성은 비교적 온화한 것으로 알려져왔다. 연구의 선임 저자이자 UC 버클리의 천문학자인 라파엘라 마르구티 박사는 같은 성명에서 “이는 마치 시한폭탄을 보는 것과 같다”고 표현하며 “지금까지 우리는 죽어가는 적색 초거성에서 그렇게 극적인 방출과 폭력적인 활동을 확인한 적이 없었다”고 덧붙였다. 천문학자들은 초신성 사건으로 이어지는 마지막 수개월을 더 잘 이해하기 위해 더 많은 적색 초거성 사전 분출을 발견하기를 기대하고 있다. 제이콥슨-갈란 연구원은 “이 발견으로 밝혀진 모든 미지의 사실에 가장 흥분된다”면서 “SN 2020tlf와 같은 사건을 더 많이 감지하면 항성 진화의 마지막 단계를 규명하는 데 큰 진전을 이룰 것이며, 나아가 관측자와 이론가를 결합해 거성이 생애의 마지막 순간을 어떻게 보내는지에 대한 미스터리를 풀 수 있을 것”이라고 말하며 기대를 나타냈다.  연구 성과는 ‘천체물리학 저널’ 1월 6일자에 게재됐다.

최근 작동을 시작한 지 '10억 초'라는 기념비적인 업적을 달성한 허블우주망원경(Hubble Space Telescope)이 아름다운 은하의 모습을 촬영해 공개했다. 지난 10일(현지시간) 유럽우주국(ESA)은 허블우주망원경의 가시광 및 적외선(열) 파장의 빛을 모두 관찰하는 WFC3(광시야 카메라 3)을 사용해 촬영한 나선은하 NGC 976의 모습을 공개했다. 우리은하로부터 약 1억5000만 년 떨어진 양자리에 놓여있는 NGC 976에는 고온의 푸른(젊은) 별들이 특유의 나선팔에 수없이 가득 자리잡고 있다. 특히 NGC 976은 'SN 1999dq'라는 이름의 초신성을 품고있는데 전문가들은 그 밝기를 통해 거리를 측정할 수 있다. 초신성(超新星·supernova)은 이름만 놓고보면 새로 태어난 별 같지만, 사실 종말하는 마지막 순간의 별이다. 과거 망원경이 없던 시대 갑자기 밝은 별이 나타났기에 붙은 이름으로 신성과는 아무런 상관이 없다. 일반적으로 별은 생의 마지막 순간 남은 ‘연료’를 모두 태우며 순간적으로 대폭발을 일으킨다. 이를 초신성 폭발이라고 부르며 이때 자신의 물질을 폭풍처럼 우주공간으로 방출한다. 　앞서 새해 1일 허블우주망원경은 작동을 시작한 지 10억 초를 돌파했다. 1년을 초로 환산하면 31,536,000초로 따라서 10억 초는 무려 31년의 긴 시간이다. 인류 최초로 우주 공간에 보낸 허블우주망원경은 지난 1990년 4월 25일 NASA의 디스커버리호에 실려 힘차게 발사됐다. NASA와 유럽우주국(ESA)이 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. 　　 그러나 오랜 세월에 퇴역을 앞둔 허블우주망원경은 제임스웹 우주망원경(JWST)에게 그 바통을 넘겨줄 예정이다. 관측 능력이 허블 망원경보다 100배 큰 JWST는 지난해 크리스마스에 발사돼 현재 지구에서 150만㎞ 떨어진 근무지 ‘라그랑주 L2’로 날아가고 있다.

우리 은하의 거대질량 블랙홀 주변 환경을 관측 사상 가장 자세히 나타낸 이미지가 공개됐다. 유럽남방천문대(ESO)가 14일(현지시간) 공개한 이미지는 우리 은하 중심 블랙홀 ‘궁수자리 A별’의 주변에서 여러 별이 움직이는 모습을 보여준다. 이미지는 국제연구진이 지난 3월부터 7월 사이 칠레 파라날천문대에 설치된 초거대망원경 간섭계(VLTI)의 ‘그래비티’(GRAVITY) 장비를 사용해 여러 차례 관측한 연구 데이터로 만든 것이다. 이전 보다 20배 더 선명하다.이미지는 또 이번 관측 연구에서 새로 발견된 별 ‘S300’뿐만 아니라 ‘S29’로 명명된 별이 지난 5월 말 궁수자리 A별에 가깝게 접근한 모습을 보여준다. 당시 S29는 블랙홀로부터 태양과 지구 거리의 약 90배인 130억㎞ 거리를 초당 8740㎞라는 놀라운 속도로 통과했다. 지금까지 다른 어떤 별도 궁수자리 A별에 S29만큼 가깝게 다가가거나 그 주위를 빠르게 이동하는 모습은 관측되지 않았다. 연구진은 궁수자리 A별의 질량이 태양의 430만 배라고 추정했다. 연구진은 이번 연구를 통해 궁수자리 A별의 정확한 질량과 회전 주기, 그리고 주위에 있는 별들이 아인슈타인의 일반상대성이론에 맞춰 정확하게 움직이는 지 등 여러 가지 의문에 관한 답을 찾으려 했다. 이에 대해 연구 책임저자인 라인하르트 겐젤 독일 막스플랑크 외계물리학연구소(MPE) 소장은 “이 같은 질문에 답할 가장 좋은 방법은 거대질량 블랙홀에 가까운 별들의 궤도를 추적하는 것”이라면서 “연구를 통해 우리가 그 어느 때보다 정확하게 답을 찾을 수 있다는 것을 입증하게 될 것”고 말했다.궁수자리 A별과 같은 블랙홀은 중력이 매우 강해 빛조차 빠져나오지 못하는 시공간 영역으로, 주변의 먼지와 가스를 빨아들이는 강력한 중력원으로 작용한다. 태양을 포함한 우리 은하의 별들은 궁수자리 A별의 강력한 중력에 의해 그 주위를 돈다. 별들은 블랙홀과 먼 거리에서 그 주위를 돌고 있지만, 너무 가까워지면 삼켜질 수 있다. 다행히도 지구는 궁수자리 A별에서 2만 7000광년 거리에 있다. 1광년 거리는 약 9조 5000억㎞다. 한편 이번 연구 성과는 논문 두 편에 각각 기술돼 국제 학술지 ‘천문학과 천체물리학’(Astronomy & Astrophysics) 14일자에 실렸다.

우리 은하의 거대질량 블랙홀에 ‘누출’이 있다는 증거를 과학자들이 발견했다. 10일(현지시간) 미 항공우주국(NASA) 발표에 따르면, ‘궁수자리 A별’(Sagittarius A*)로 불리는 우리 은하 중심 블랙홀은 이 같은 누출을 통해 몇천 년에 한 번꼴로 ‘탐조등 빛’ 같이 좁은 기둥 모양의 제트를 우주 공간으로 방출한다. 우리 블랙홀은 가스 구름과 같이 무거운 물질을 집어삼킬 때마다 트림하듯 제트를 분출하는 데 이는 거대한 수소 구름에 부딪히는 것으로 여겨진다.제럴드 세실 미 노스캐롤라이나대 채플힐캠퍼스 교수가 주도한 연구진은 허블 우주망원경 등 다양한 망원경의 다파장 관측을 퍼즐처럼 조합해 궁수자리 A별 근처 수소구름이 빛나는 모습을 포착했다. 이는 구름이 불과 2000년 전 블랙홀에서 뿜어져 나온 제트와 부딪히는 것으로 해석된다. 이번 관측은 또 태양 410만 배의 질량을 지닌 우리은하 중심의 블랙홀이 잠들어 있는 것이 아니라 주기적으로 별이나 가스구름을 집어삼키며 제트를 분출하고 있다는 점을 보여주는 또 다른 증거가 된다. 블랙홀은 강력한 중력 때문에 가스와 플라스마, 먼지 등의 물질을 강착원반으로 끌어당긴다. 그런데 이런 강착원반으로 유입되는 물질 중 일부가 블랙홀의 강력한 자기장에 의해 유출되는 제트로 휩쓸려 들어간다고 NASA는 설명했다. NASA는 또 제트를 좁은 ‘탐조등 빛줄기’라고 표현하며 치명적인 전리 방사선의 범람을 동반하다고 덧붙였다.이번 연구에 따르면, 제트는 처음에 연필 모양처럼 가늘고 길었지만, 근처에 있는 수소구름과 부딪히면서 문어의 다리 모양처럼 빛의 산란을 일으켰다.이 연구에서는 또 슈퍼컴퓨터 시뮬레이션을 통해 제트 유출에 관한 관측 결과를 재현하기도 했다. 그 결과 제트는 수소구름을 통과할 때 물질과 부딪히면서 최소 500광년까지 팽창하는 일련의 기포를 만들어냈다. 이 흐름은 우리은하와 같은 나선은하를 둘러싼 크고 먼지가 상대적으로 없는 구형 영역인 은하 헤일로로 계속해서 스며든다. 이에 대해 연구진은 “우리은하 중심 블랙홀은 지난 100만 년 동안 분명히 적어도 100만 배 더 밝아졌다”면서 “이는 제트가 은하 헤일로에 부딪히기에 충분했다는 점을 보여준다”고 설명했다. 궁수자리 A별에서 제트가 뿜어져 나왔다는 증거는 이미 존재한다. 2013년 찬드라 망원경으로 검출한 X선과 VLA 망원경으로 검출한 전파는 블랙홀 근처에서 남쪽으로 짤막한 제트가 분출했다는 증거를 보여주기 때문이다. 허블 우주망원경 등의 고성능 망원경을 사용한 이전 관측에서는 우리은하의 블랙홀이 약 200만 년에서 400만 년 전 사이 분출을 일으켰다는 증거가 발견되기도 했다. 이 사건은 2010년 NASA의 페르미 우주망원경에 의해 처음으로 발견된 감마선으로, 우리은하 위에 높이 솟은 한 쌍의 거대 거품을 만들기에 충분한 에너지를 갖고 있었다. 자세한 연구 성과는 세계적인 학술지 ‘천체물리학저널’(ApJ·Astrophysical Journal) 최신호에 실렸다.

우리 태양계가 속해 있는 은하를 흔히 ‘은하계’ 또는 ‘우리은하’라 부른다. 영어로는 ‘밀키웨이 갤럭시’(Milky Way Galaxy)라 하지만, 우리말로는 ‘미리내’라고 한다. 은하수라는 말은 지구에서 보이는 우리은하의 부분으로, 천구를 가로지르는 밝은 띠를 일컫는 말이다. 이 밝은 띠의 정체를 안 것도 그리 오래되지 않는 일이다. 1610년 갈릴레오 갈릴레이가 자작 망원경으로 은하수를 처음 관측하고는, 그것이 제우스의 아내 헤라 여신이 뿌려놓은 ‘젖의 길’이 아니라 무수히 많은 별들의 집합체라는 사실을 최초로 인류에게 보고했다. 천구상에서 은하면은 북쪽으로 카시오페이아자리까지, 남쪽으로 남십자까지 이른다. 은하가 천구를 거의 똑같이 나누고 있다는 사실은 곧 태양계가 은하면에서 그리 멀리 떨어져 있지 않다는 것을 뜻한다. 약 4000억 개의 항성을 보유한 우리은하의 지름은 약 10만 광년으로, 중심핵은 지름이 약 1만 광년, 전체 디스크의 두께는 약 1만 2000광년이다. 우리가 사는 태양계는 은하 중심에서 약 2만8000광년 떨어진 거리에서 오리온팔 안에 있는데, 은하 전체에서 보면 중심과 가장자리의 중간쯤에 위치하고 있는 셈이다. 태양은 초당 220㎞ 속도로 은하 중심을 공전하고 있는데, 주기는 약 2억5000만 년이다. 이처럼 은하 중심을 1회 도는 시간을 ‘은하년’이라고 한다. 현재 약 20은하년이 지난 셈인데, 앞으로 약 20은하년 뒤면 태양은 종말을 맞게 된다.지구가 바둑돌만 하다면 우리은하 지름은 15억㎞ 우리은하의 크기를 체감해보려면 일단 우리 감각으로 느낄 수 있을 만큼 축소해보는 게 좋다. 지름 1만2700㎞인 지구를 지름 2㎝인 바둑돌이라 친다면(약 6억 배 축소), 태양은 지름 2m가 넘는 트레일러 바퀴만 하고, 마지막 행성인 해왕성까지 거리는 7㎞가 된다. 2단계로, 태양에서 가장 가까운 별인 4.2광년 거리의 프록시마 센타우리는 약 6만3000㎞를 찍는다. 3단계로, 괴물 블랙홀이 똬리를 틀고 있는 2만8000광년 거리의 은하 중심은 4억2000만㎞를 찍는다.마지막으로, 은하 지름 10만 광년은 15억㎞를 찍게 된다. 지구-태양 간 거리의 10배다. 지구를 2㎝ 바둑알로 줄였을 때도 이런 수치가 나오니, 우리은하의 크기가 얼마나 무지막지한가를 알 수 있을 것이다. 보이저 1호가 초속 17㎞의 속도로 40년을 날아가 태양계를 벗어난 지가 얼마 안된다. 만약 보이저가 이 속도로 우리은하의 지름을 가로지른다면 얼마만한 시간이 걸릴까? 무려 18억 년을 날아가야 한다. 이는 우주 나이 138억 년의 1/10이 넘는 장구한 시간이다. 이것이 바로 우리은하의 크기다. 하지만 이런 은하도 대우주 속에서는 조약돌 하나밖엔 안된다는 사실을 잊어서는 안된다.　

우리 은하인 은하수 중심에서 나오는 우주 방사선인 우주선(cosmic rays·宇宙線)을 차단하는 일종의 신비한 장벽이 발견돼 천문학자들이 의아해하고 있다.  영국 과학전문 뉴사이언티스트 등에 따르면, 중국과학원 연구진은 은하수 중심에 가장 가까운 중심 분자 영역(CMZ)이 다른 은하들의 사례보다 낮은 밀도의 우주선을 갖고 있다는 점을 알아냈다. 이는 CMZ라는 영역 속 분자 구름이 우주선을 차단하고 있을 가능성을 시사하는 셈이다. 연구진은 이번 연구를 위해 미국항공우주국(NASA)의 페르미 광역 감마선 우주망원경의 관측 자료를 자세히 분석했다고 밝혔다.분석 결과, 우주선의 밀도는 은하수 중심 바로 밖의 영역에서는 매우 일정한 에너지를 지니고 있지만 은하수 중심에 가장 가까운 중심 분자 영역(CMZ)에서는 에너지가 급격히 감소하는 것으로 나타났다. 이는 무언가가 CMZ에서 우주선을 막고 있다는 점을 시사한다고 연구진은 덧붙였다. 이에 대해 연구 주저자인 황샤오위안 연구원은 “만일 장벽이 없다면 우주선의 바다는 CMZ에도 존재해야 한다”면서 “관측 자료로 볼 때 무언가 장벽이 있다는 방증”이라고 설명했다.대부분 우주선은 하전입자(전하를 띠고 있는 입자)다. 이때문에 강한 자기장이 존재하면 경로가 바뀔 수 있다. 황 연구원은 “외부보다 더 강한 자기장이 CMZ에 존재할 가능성이 크며 이는 우주선이 CMZ로 침투하는 것을 막을 수 있다”면서 “게다가 중심의 초거대 블랙홀인 궁수자리 A별의 활동으로 움직이는 자기장을 띈 바람도 있을 수 있는데, 이런 현상 역시 우주선이 CMZ로 들어가는 것을 막는 것을 돕는다”고 말했다. 자세한 연구 성과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션’(Nature Communications) 최신호에 실렸다.

우리은하 밖에 위치한 젊은 성단 내에서 블랙홀이 새로운 방식으로 발견됐다. 최근 영국 리버풀 존 무어스 대학 등 공동연구팀은 유럽남방천문대(ESO)의 초대형망원경(VLT)에 설치된 광시야 분광 관측기(MUSE)를 통해 처음으로 블랙홀을 관측했다고 밝혔다. 이번에 발견된 블랙홀은 우리은하와 가장 이웃한 대마젤란은하 안에 있는 성단 NGC 1850 속에서 확인됐으며 지구와의 거리는 약 16만 광년이다. 이 블랙홀은 태양의 11배 질량을 가진 소형이며 또한 그 주위에서 태양 질량의 5배 정도인 항성도 발견됐다. SF영화의 소재로 간혹 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.이번에 연구팀은 블랙홀의 강한 중력이 인근 항성의 형상을 왜곡시킬 뿐 아니라 그 궤도에도 영향을 미친다는 사실을 밝혀내 블랙홀의 존재를 추측할 수 있었다. 　 　 연구를 주도한 리버풀 존 무어스 대학 천체물리학 연구소 사라 사라시노 박사는 "우리의 연구는 마치 셜록 홈즈가 범죄의 실수를 추적하는 것과 유사하다"면서 "블랙홀의 존재에 대한 증거를 찾기위해 한 손에 '돋보기'를 들고 성단의 별들을 조사한다"고 설명했다. 　 이어 "대부분의 항성질량 블랙홀은 X선이나 중력파를 통해 존재를 드러내지 않는다"면서 "주변 별의 움직임을 연구해 유령같은 블랙홀의 징후를 찾아냈다는 점에서 의미가 있다"고 덧붙였다.

마치 가슴이 뻥 뚫린듯 중앙에 거대한 구멍이 보이는 아름다운 성운 사진이 공개됐다. 지난 2일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 허블우주망원경으로 촬영한 거대한 발광성운(發光星雲·주위의 열을 받아 스스로 빛을 내는 성운) N44의 새 사진을 공개했다. 매우 복잡하고 미스터리한 성운으로 불리는 N44는 대략 1000광년 길이로 지구로부터 약 17만 광년 떨어진 대마젤란은하에 위치해 있다. 마젤란 은하는 대마젤란은하와 소마젤란은하로 구성돼 있는 불규칙 은하(일정한 모양을 갖추지 않은 은하)로, 사실 우리은하와 가장 가까웃 이웃은하다. N44는 일반적인 성운처럼 수소 가스, 먼지, 다양한 나이를 가진 수많은 별들로 가득차 있는데 흥미롭게도 중앙이 뻥 뚫린듯 보인다. 서구에서는 '슈퍼 버블'(superbubble)이라 부르는 이 공간은 크기가 무려 250광년에 달한다. 이같은 현상에 대한 과학적인 이유는 아직 밝혀지지 않았다. 다만 성운 내부에 있는 거대한 별들이 만든 항성풍이 가스를 몰아냈다는 주장과 초신성 폭발의 영향이라는 전문가들의 의견이 있다.

우리은하 밖에서 처음으로 외계행성의 존재를 보여주는 징후가 포착됐다. 미 하버드·스미스소니언 천체물리학센터(CfA) 등 국제연구진은 미 항공우주국(NASA)의 찬드라 엑스선 관측소(CXO)와 유럽우주국(ESA)의 XMM-뉴턴 망원경을 사용한 관측 데이터에서 지구로부터 약 2800만 광년 떨어진 나선은하 메시에51(M51)에서 행성 후보를 발견했다고 25일 밝혔다. 태양계 밖 외계행성은 1990년대 초 처음 관측된 이래 지금까지 행성 후보를 포함해 5000개 가까이 발견됐지만, 대부분은 3000광년 이내로, 모두 우리은하 안에 존재하는 것이었다. 만일 이번 행성 후보가 실제 행성으로 확인된다면 이 외계행성은 우리은하 안에 있는 다른 외계행성들보다 몇천 배나 멀리 떨어져 있는 것이라고 NASA는 설명한다.연구 주저자로 CfA에서 천문학 강사로 재직 중인 로잰 디스테퍼노 박사는 “우리는 엑스선 파장에서 행성 후보를 탐색해 다른 은하의 행성 세계를 찾는 완전히 새로운 영역을 개척하려고 애쓰고 있다”고 말했다.연구진은 외계행성이 항성 앞을 지나는 이른바 천체면을 통과(트랜짓)할 때 별빛이 줄어드는 현상을 관찰하는 기법을 기반으로 별빛 대신 엑스선의 일시적 감소를 관찰해 우리은하 밖 행성 후보를 확인했다. 엑스선은 일반적으로 중성자별이나 블랙홀이 주변 동반성(짝별)의 물질을 빨아들일 때 초고온 상태가 되면서 강하게 방출되는데 이를 방출하는 영역이 넓지 않아 행성이 천체면을 통과하면 완전히 가려진다. 이에 따라 거리는 훨씬 멀지만 가시광선의 미세한 변화만으로 가까운 거리의 외계행성을 포착하는 것보다 더 쉽다고 연구진은 설명했다.연구진은 이런 관측법을 활용해 M51-ULS-1 쌍성계에서 외계행성 후보를 찾아냈다. 이 쌍성계는 블랙홀이나 중성자별과 태양의 약 20배에 달하는 질량을 지닌 짝별로 이뤄져 있다. 찬드라 망원경으로 포착한 엑스선 관측 데이터상의 천체면 통과는 약 3시간에 걸쳐 진행됐는데 이 시간 동안 엑스선 방출은 완전히 가려져 0까지 떨어졌다. 연구진은 이 같은 정보를 토대로 외계행성이 토성과 비슷한 크기이고 중성자별이나 블랙홀을 태양과 토성의 두 배에 달하는 거리를 두고 공전하고 있는 것으로 추정했다. 하지만 이 외계행성의 존재를 확실하게 확인하려면 추가 데이터가 필요한데 이 행성이 짝별 앞으로 지나려면 약 70년을 더 기다려야 할 수 있어 그때까지 확인을 못할 가능성도 있는 것이다. 이에 대해 연구 공동저자인 니아 이마라 미 캘리포니아대 산타크루즈캠퍼스 천문학과 교수는 “안타깝게도 우리가 관측한 천체가 행성임을 확인하려면 다음 천체면 통과 때까지 몇십 년을 더 기다려야 할 것”이라면서 “게다가 공전 주기가 얼마나 되는지 확실하지 않아 언제 관측해야 하는지도 정확히 모른다”고 지적했다. 또 M51-ULS-1 쌍성계의 일시적 밝기 감소가 가스나 먼지 구름에 의해 발생했을 가능성도 있지만, 데이터를 고려하면 그럴 가능성은 거의 없는 것으로 전해졌다. 연구진은 만일 이 외계행성이 실제로 존재한다면 이미 초신성 폭발을 거친 중성자별이나 블랙홀의 영향을 받았겠지만 앞으로 짝별 역시 이런 초신성 폭발을 거쳐야 해서 영향을 받지 않을 수 없으리라 예측했다. 앞으로 연구진은 M51보다 훨씬 더 가까워 천체면 통과 시간이 더 짧은 외계행성을 찾아낼 수 있는 M31과 M33 은하에 관한 관측 데이터를 다시 분석할 예정이다. 이와 함께 우리은하 안에서도 엑스선을 이용해 태양계 밖 외계행성을 찾아낼 수 있는지도 확인할 계획인 것으로 전해졌다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 천문학’(Nature Astronomy) 최신호에 실렸다.