​무거운 별일수록 수명은 짧아진다 별이 영원의 상징처럼 보이는 것은 그 장대한 수명 때문이다. 인간은 기껏 살아야 100년을 못 넘지만, 태양 같은 별은 100억 년을 거뜬히 산다. 별은 질량이 작을수록 오래 살 수 있다. 무거운 별은 중심핵의 압력이 매우 커서 수소를 작은 별보다 훨씬 빨리 태우기 때문에 질량이 큰 별일수록 수명은 기하급수적으로 짧다. 대략 질량이 태양의 5배, 10배 정도인 별은 수명이 길어야 1억 년, 짧으면 3000만 년이다. 하지만 질량이 태양의 반이면 500억 년 이상, 10분의 1 정도이면 5000억 년이나 빛날 수 있다. 적색왜성처럼 질량이 작은 별은 연료를 매우 느리게 태우므로 수백억 년에서 수천억 년까지 산다. 인간의 척도로 보면 거의 영원이라 할 만하다. 우리은하 내 별들의 나이는 대부분 1억 살에서 100억 살 사이이다. 일부 별은 우주의 나이와 비슷한 137억 살에 근접하기도 한다. 현재까지 우주에서 가장 나이 많은 별로 밝혀진 것은 136억 살이 넘는 7.2등급 므두셀라(Methuselah)라는 별이다. 공식 명칭이 HD 140283으로 불리는 이 별은 처녀자리와 전갈자리 사이에 자리잡은 황도 제7자리인 천칭자리 방향으로 약 190광년 거리에 있다. 표면온도가 약 5500℃로 태양과 거의 비슷한 이 별은 현재 초속 169㎞의 속도로 지구 쪽으로 가까워지고 있으며, 동시에 우리은하 속을 초속 361㎞의 속도로 이동하고 있다. 이 별을 항성에 포함된 금속의 양과 표면온도 수치로 계산한 결과, 미국항공우주국(NASA)은 우주 초창기에 형성된 최고령의 이 별에 성경에서 가장 장수한 인물로 나오는 므두셀라를 가져와 ‘므두셀라 별'(Methuselah star)이라는 별명을 붙였다. 별의 색깔과 구성 원소비 분석으로 나이 측정그렇다면 천문학자들은 이 같은 별의 나이를 대체 어떻게 알아내는 걸까? 과학적으로 별의 나이를 측정하는 방법은 크게 두 가지가 있다. 별의 색을 분석하는 방법과 별빛의 스펙트럼을 분석하는 방법이 그것이다. 별의 색은 붉은색을 띠는 것일수록 온도가 낮으며, 무거운 원소를 많이 포함하고, 나이가 많은 것으로 해석된다. 푸른색은 그 반대다. 별은 태어난 처음에는 청색 계열의 색상을 지니고 있지만, 늙어감에 따라 점차 흰색, 황색, 주황색, 붉은색 순으로 바뀐다. 항성이 태어날 때의 구성비는 대체로 70%의 수소, 28%의 헬륨, 그리고 나머지 2%는 헬륨 이후의 중원소로 되어 있다. 무거운 원소의 비율은 통상적으로 항성 상층부 대기 내에 포함된 철의 함유율로 표시하는데, 이는 철이 상대적으로 흔한 원소이자 스펙트럼상의 흡수선이 강하게 나타나서 측정하기 쉽기 때문이다. ​별의 분류에는 매우 뜨거운 O형부터 상층 대기에 분자가 생성될 수 있을 정도로 차가운 M형까지 스펙트럼에 따라 항성을 나누는 여러 기준이 있다. 가장 많이 쓰이는 분류 기호는 O, B, A, F, G, K, M으로, 표면 온도가 뜨거운 것에서 차가운 순서에 따라 7개로 구별한 것이다. 우리 태양은 G2형의 노란색 별이다. 스펙트럼 분석법은 별의 구성성분을 통해 나이를 분별하는 방법이다. 생성된 후 얼마 지나지 않은 별에는 수소(H) 성분이 많고, 시간이 흐르면 헬륨 성분이 많아진다는 점을 고려한 것이다. 특히 산소나 철, 칼슘, 규소 등 산소보다 무거운 원소들의 존재가 다량 확인된다면 이는 사실상 생명이 거의 다해가는 별이라고 할 수 있다. 별의 최후는 그 질량에 따라 나누어지는데, 태양처럼 작은 별은 백색왜성으로 짜부라드는 반면, 태양보다 10배 이상 무거운 별은 장대한 초신성 폭발로 생을 마감한다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

우리은하의 깊숙한 곳에서 숨겨져 있던 ‘화석 은하’가 발견됐다. 20일(현지시간) 영국 왕립천문학회월간보고(MNRAS)에 게재된 새로운 연구 결과는 우리은하가 오늘날 우리가 보는 모습으로 어떻게 성장했는지에 관한 기존 이론을 뒤흔들 수 있다. 미국 아파치포인트천문대의 은하진화실험(APOGEE) 관측자료를 사용한 국제연구진이 발견한 이 화석 은하는 우리은하가 아직 걸음마 단계였던 약 100억 년 전 우리은하와 충돌했을 가능성이 있다. 이들 연구자는 이 은하에 은하계가 탄생했을 때 불멸을 선물 받았다고 알려진 고대 그리스 신화 영웅의 이름을 따서 헤라클레스로 명명했다.헤라클레스 은하의 잔해는 우리 은하 주위를 둘러싸는 후광(헤일로)의 많은 부분을 차지하지만 우리은하의 안쪽 깊숙한 곳에 있어 지금까지 발견되지 못했다. 이에 대해 연구 공동저자인 영국 리버풀존무어스대(LJMU)의 리카도 시어본 박사는 “이와 같은 화석 은하를 찾으려면 별 몇만 개의 자세한 화학적 구성과 움직임을 살펴봐야 한다. 하지만 우리은하 중심부에 있는 별들은 성간 먼지라는 구름에 가려 보이지 않아 관측하기가 어렵다”면서 “APOGEE는 그런 먼지를 뚫고 우리은하의 중심부를 그 어느 때보다 깊이 들여다볼 수 있게 해준다”고 설명했다. APOGEE는 성간 먼지에 가려지는 가시광선 대신 근적외선에 있는 별의 스펙트럼을 측정한다. 이런 방법으로 지난 10년 동안에 걸쳐 우리은하 전체에서 50만 개가 넘는 별을 관측해온 것이다. 연구 주저자인 LJMU의 대학원생인 대니 호르타 연구원은 “건초더미에서 바늘을 찾는 것과 같은 우리은하의 밀집된 심장부에서 특이한 별을 찾기 위해서는 이렇게 많은 별을 조사할 필요가 있다”고 설명했다. 헤라클레스에 속한 별과 원래 우리은하를 분리하기 위해 연구진은 APOGEE로 측정한 별들의 화학적 구성과 속도를 모두 이용했다. 호르타 연구원은 “우리가 관찰한 몇만 개 별 중에서 몇백 개의 별은 놀랄 만큼 다른 화학적 구성과 속도를 지니고 있다. 이 별들은 너무 달라서 다른 은하에서 왔을 수밖에 없다”면서 “이 별들을 자세히 연구함으로써 우리는 이 화석 은하의 정확한 위치와 역사를 추적할 수 있었다”고 말했다. 은하는 시간이 지남에 따라 작은 은하들의 합병을 통해 만들어지므로, 우리은하를 감싸고 있는 거대하면서도 희미한 성운인 후광(헤일로)에서 오래된 은하의 잔해가 종종 발견됐다. 하지만 우리은하는 내부에서 서서히 쌓여 형성됐기에 가장 오래전에 합쳐진 은하를 알아내려면 중심 부분을 봐야 한다. 원래 헤라클레스 은하에 속했던 별들은 오늘날 우리은하 후광 전체 질량의 약 3분의 1을 차지한다. 이는 새롭게 발견된 고대 충돌이 우리 은하 역사상 중대한 사건임에 틀림없다는 것을 의미한다. 이는 대부분의 비슷한 거대 나선은하가 초기에 훨씬 더 안정됐었기에 우리은하가 특이할 수 있다는 점을 시사한다. 이에 대해 시어본 박사는 “우리의 우주적 본거지로써 우리은하는 이미 우리에게 특별하지만 그 안에 뭍여 있는 이 고대 은하는 우리은하를 더욱더 특별하게 만든다”고 말했다. 사진=대니 호르타(LJMU), NASA/JPL-캘텍, SDSS 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

국립산림과학원이 최근 발간한 ‘2020 산림·임업 전망, 지방분권시대 귀산촌정책’에 따르면 2019년 기준 산촌 466개 읍·면 중 78.1%(364개) 지역이 인구 소멸 고위험지역으로 분류됐다. 소멸 위험지역까지 포함하면 97%(451개)에 달한다. 소멸 고위험지역이 4년 만에 20.5%(62개) 증가하는 등 진행 속도가 농촌에 비해서도 빠르다. 청년(20~39세) 인구 비율이 2000년 27.5%에서 2019년 15.7%로 감소한 반면 65세 이상 고령인구는 17.4%에서 32.2%로 2배 가까이 늘었다. 23일 통계청 자료에 따르면 코로나19 장기화로 신규 채용 감소 등으로 노동시장에 진입하는 청년이 감소한 것으로 나타났다. 구직단념자(61만 7000명)의 52.2%(32만 2000명)를 청년층이 차지했다. 원하는 임금 및 근로조건이 맞는 일자리가 없거나 일거리 부족, 교육·기술·경험 부족, 전공·경력과 맞지 않는 등의 이유로 분석됐다.산림청이 쇠퇴하는 산촌 ‘재생’에 시동을 걸었다. 청년들에게 산촌에서의 도전을 요청하고 있다. 청년 일자리 정책은 “산촌에서 무얼 하며 먹고 살 수 있을까?”라는 문제 제기에서 출발했다. 전통 임업분야의 보조 방식에서 벗어나 아이디어를 실현할 수 있도록 산촌과 임업 현장을 제공한다. 자금이나 시설을 지원하는 것이 아닌 사업화가 가능하도록 사람에게 투자하는 방식이다. 산촌 거주라는 공간적 제한도 폐지해 자유롭게 활동할 수 있도록 규제도 풀었다. 가능성이 있다고 판단한다면 귀촌으로 이어질 수 있고, 최소한 산촌에 대한 관심을 높일 수 있다는 판단이다. 청년 일자리는 산림경영과 연계, 일자리발전소, 창업경진대회 등 ‘3트랙’으로 설계됐다. 최지혜(38·여) ‘궁리 한옥’ 대표는 올해 고향인 강원 춘천으로 귀촌했다. 영어 교사이던 2014년 반대와 우려 속에 평소 하고 싶었던 건축을 배우겠다는 생각에 학교를 그만뒀지만 무모한 일탈만은 아니었다. 최 대표는 “외국인 영어교사들과 접촉하면서 문화에 대한 자부심이 대단하다는 것을 느꼈다”면서 “우리 전통과 건축을 담은 한옥에 관심을 갖게 된 이유”라고 설명했다. 그는 교단을 떠나 5년간 한옥 건축 현장을 다니며 목공일을 배웠다. 독립이 가능하다는 자신감이 생기자 둥지를 마련했다. 춘천 사북의 낡은 정미소를 인수해 공방(나무방앗간)과 복합문화공간(솔바우하우스)을 꾸몄다. 주변에 선도산림경영단지가 있어 목재 공급이 용이할 수 있는, 작업하기 좋은 공간이기 때문이다. 부모님을 위해 연습용으로 한옥(18평) 한 채를 지었다. 사용하고 남은 자투리 나무를 이용해 의자와 식탁을 만들고 솔바우하우스 내부 인테리어에 사용했다. 젊은 귀촌자를 눈여겨보던 주민들이 체험마을 운영을 제안하면서 할 일이 많아졌다. 최 대표는 산림분야의 무한한 가능성을 예의주시하고 있다. 최근 산에서 나오는 부산물을 활용해 친환경 간판 제작 아이디어를 마련했다. 기와처럼 지붕을 만들 때 쓰는 얇은 나뭇조각인 ‘너와’를 외벽이나 장식용, 단열 마감재로 사용가능성도 검토하고 있다. 지인들과 함께 조경과 숲길·목공 체험, 디자인과 임산물을 활용한 음식, 음악과 치유·전통주 등을 연계하는 구상을 밝히기도 했다. 최 대표는 “목수로서 지역에서 생산된 목재로 자재를 만들어 공급하고 지역에 기술을 확산시키는 꿈을 갖고 있다”면서 “직접 생활하면서 지역과 협력이 뒷받침된다면 관광과 레저분야에 경쟁력이 있다는 생각을 하게 됐다”고 말했다.김종근 산림청 산림일자리창업팀장은 “산림은 일자리 잠재력이 풍부하지만 정보와 경험, 사례가 부족하다 보니 청년들이 나서기 어려운 한계가 있다”며 “귀산촌 청년들의 경험을 바탕으로 청년들이 정착에 필요한 지원책을 마련할 계획”이라고 강조했다. 그동안 산림 일자리는 정부 재정을 투입해 인력을 고용하는 직접 일자리 형태가 대부분이었다. 인프라 중심의 재정 투입으로는 지속성 있는 일자리 창출이 어려웠다. 정부 재정에 의존하지 않고 다양한 산림자원을 활용해 지역에서 자생할 수 있는 일자리를 만들어내자는 취지로 2018년 4월 한국임업진흥원에 전담조직으로 ‘산림일자리발전소’를 설치했다. 지역 특성에 맞는 산림분야 사회적경제기업을 발굴 육성해 산촌 문제 해결과 지역일자리 창출을 주도하고 있다. 지역에 ‘그루매니저’가 배치돼 주민사업체(그루경영체) 발굴 및 비지니스 모델 개발 등을 수행한다. 현재 45개 시군에 1명씩이 활동하면서 214개(1820명)의 그루경영체가 구성됐다. 이 중 92개가 사회적협동조합 등으로 창업했다. 유명무실해진 공동체도 있지만 독창성을 인정받아 연착륙 중인 경영체들이 생겨나고 있다. 2018년 8월 서울그루경영체로 출발한 ‘여기공협동조합’은 내(여성) 삶에서 필요한 것을 스스로 만드는 적정기술을 표방한다. 증가하는 1인 여성 가구원들이 일상에서 많이 사용하는 도구 사용법 등에 대한 교육 사업을 진행하고 있다. 2019년 적정기술, 체험교육, 여성기술교육 등을 주요 사업으로 협동조합 설립으로 이어졌다. 입소문을 타고 기업들의 요청으로 주택 여성 수리기사 양성 워크숍을 진행하는가 하면 고용 성과도 이뤄냈다. 여~기는 교육 확대를 넘어 여성에게 맞는 공구와 안전장비 등의 제작도 추진하고 있다. 도시 정원 교육 및 조성, 정원설계교구 등을 제작하는 ‘어반정글’의 모토는 “삽질로 도시를 바꾸자”다. 최근 지방의 시민 정원사 교육이 활발해지면서 지역의 정원 시공에 시민 정원사를 참여시키는가 하면 축제 진행까지 진행하며 활동 영역을 넓히고 있다. 이인세 산림일자리발전소장은 “그루매니저가 산을 지키는 길잡이로서 역할을 할 수 있도록 산림자원이 많은 지역에 우선 배치하고 있다”면서 “청년들과 소통 강화를 위해 20~30대 매니저, 경력 단절 여성 등을 적극적으로 발굴할 계획”이라고 밝혔다. 다만 현장에서는 청년 창업 아이템이 실현가능성과 실효성을 갖추는 데 많은 시간이 필요하고 사업화 과정 중에서 아이템 등 수정이 유연한 접근 필요성을 지적한다. 특히 원료 생산부터 판매까지 전 분야를 다루면서 혼란과 무리가 뒤따른다는 점에서 생산·제작·판로 등을 연계할 수 있는 플랫폼 구축 필요성이 제기됐다.지난 20일 대전 KW컨벤션 컨벤션홀에서는 ‘제1회 산림분야 청년 창업 경진대회’가 열렸다. 산림청이 청년들의 산림분야 아이디어를 발굴해 모의 창업을 거쳐 창업가능성 검증 및 창업으로 이어간다는 취지로 올해 시범실시한 청년 창업 캠프의 최종 단계다. 5월 공모한 34개 팀 중 최종 9개 팀을 선발해 7개월간 창업 캠프를 진행했다. 9월에는 사업계획서를 바탕으로 모의 창업과 투자 유치 등 전문가 검증까지 마쳤다. 최고상(최우수상)은 이끼의 씨앗인 포자를 인공 배양·증식한 뒤 성장액과 액체형태로 보관하다가 복구 시 활용할 수 있는 부산대 ‘코드오브네이처’가 수상했다. 우수상은 반려동물이 죽은 뒤 상실감과 우울 증상을 겪는 ‘펫로스’ 증후군 극복을 위해 반려동물 전문 화분장을 제안한 국민대 ‘은하수’가 선정됐다. 수상작 등에 대해서는 2021년 정부 부처 등에서 진행하는 각종 창업 경진대회 참여를 지원한다. 박종호 산림청장은 “산림은 일자리 수용성도 크고 1~3차 산업까지 실현할 수 있는 공간”이라며 “코로나19가 몰고올 변화 속에 위험을 감수하고 항해를 떠나는 배처럼 청년들의 적극적인 도전을 기대한다”고 강조했다. 대전·춘천 박승기 기자 skpark@seoul.co.kr

암흑물질의 정체는 원시 블랙홀일까? 우주의 질량 대부분(85%)을 차지하는 암흑물질의 정체는 수수께끼다. 최근 논문에 따르면 우주가 태어난 직후 생겨난 원시 블랙홀 집단이다. 암흑물질이란 스스로 전자파를 방출하지도 남의 빛을 반사하지도 않는 미지의 물질이다. 이것이 존재하는 것은 분명하다. 은하를 이루는 별들의 회전속도에서 계산되는 질량은 은하 내의 별이나 성간물질을 합친 것보다 훨씬 더 크다. 또한 은하나 은하단의 중력은 그 주변을 지나가는 빛을 휘게 만드는데(중력 렌즈 효과) 이를 통해 계산된 질량은 실제 관측된 질량을 크게 넘어선다. 블랙홀이란 자체 중력이 너무나 강해서 어떤 입자나 복사파도 그로부터 빠져나올 수 없는 시공간의 영역을 의미한다. 일반상대성이론에 따르면 충분히 밀도가 높은 물체는 시공간을 왜곡해 블랙홀을 만들 수 있다. 올해 노벨 물리학상은 이런 사실을 수학적으로 증명한 영국의 로저 펜로즈에게 주어졌다. 나머지 공동 수상자 두 명은 우리 은하의 중심에 태양 질량 430만배 규모의 초대질량 블랙홀이 있다는 사실을 발견한 공로를 인정받았다. 별 규모의 블랙홀은 무거운 별이 타고 남은 잔해가 태양 질량의 3~4배가 되면 스스로 수축해서 만들어진다. 여기에 빨려 들어가는 외부 물질이 뿜어내는 입자나 빛, 다른 별이나 행성의 운동에 미치는 영향, 주변을 지나가는 광선이 휘는 렌즈 효과를 통해 간접적으로 관측할 수 있다. 원시 블랙홀이란 우주 탄생 직후인 138억년 전에 만들어진 것을 말한다. 기본 입자들이 뭉쳐 무거운 입자가 되면서 우주의 압력이 낮아졌고 이 덕분에 원시 블랙홀도 많이 생겨날 수 있었을 것이다. 시간이 흐르면서 주위의 블랙홀이나 물질을 흡수해 점점 커질 수 있다. 1970년대 스티븐 호킹이 존재를 추론했으나 아직 관측되지는 않고 있다. 여기에 대한 관심은 2015년 레이저 간섭계 중력파 관측소(Laser Interferometer Gravitational-Wave ObservatoryㆍLIGO)가 작동하면서 급증했다. 서로의 주위를 돌던 블랙홀들이 합쳐지는 현상이 속속 관측되기 시작한 것이다. 우주에 예상보다 훨씬 더 많은 블랙홀이 있다면 원시 블랙홀도 많이 존재할지 모른다. 이것이 수십년간 탐구해도 전혀 발견되지 않는 암흑물질의 정체일 수도 있다. 약한 상호작용을 하는 무거운 입자, 초대칭입자인 뉴트랄리노 등에 이어 후보군이 하나 늘어난 것이다. 하지만 2017년 여기에 찬물을 끼얹는 계산 결과가 나왔다. 초기 우주에 지금의 암흑물질을 설명할 만큼 많은 블랙홀이 있었다면 지금쯤 어떻게 됐을까. ‘대부분 서로 주위를 도는 쌍성이 됐다가 합쳐졌을 것이다. 그러면 라이고에서 실제 관측된 것보다 수천 배 많은 합체 현상이 일어났어야 한다.’ 그러나 이런 난점은 극복이 가능하다. 지난 9월 ‘우주론과 천체입자물리학 저널’(Journal of Cosmology and Astroparticle Physics)에 실린 논문에 따르면 그렇다. 프랑스 몽펠리에대학의 카르스텐 제담지크가 발표했다. 태초 대량의 원시 블랙홀이 만들어졌지만 라이고의 관측과 일치하는 결과를 낳을 수도 있다. 이는 수치 시뮬레이션 결과다. 원시 블랙홀은 실제로 쌍성이 되겠지만 블랙홀이 넘쳐나는 우주에서는 세 번째 블랙홀이 다가와 둘 중 하나와 자리를 바꾸게 된다고 한다. 이렇게 파트너를 바꾸는 과정은 수없이 되풀이되고, 쌍성은 거의 원형 궤도를 돌게 된다. 원시 블랙홀이 엄청 많다고 할지라도 이것들이 합체하는 경우는 극히 드물 것이다. 그의 계산에 따르면 원시 블랙홀들은 2~3광년 정도의 지름을 가진 무리를 이루어 우주 도처에 자리잡고 있다. 태양 30배 질량의 괴물을 중심으로 이보다 작은 블랙홀 1000개 정도가 나머지 공간을 채우고 있을 터이다. 하지만 대부분의 물리학자는 암흑물질을 구성하는 것이 탐지가 극도로 어려운 모종의 기본 입자일 것이라고 믿고 있다. 결론은 관측이 말해 줄 것이다. 태양보다 작은 질량을 가진 블랙홀이 하나만 발견돼도 상황 전체가 달라질 것이다. 이런 물체는 원시 블랙홀 시나리오에 따르면 매우 흔할 것이고 별을 통해서는 만들어질 수 없기 때문이다. 2020년대 중반에 미항공우주국이 발사할 로만우주망원경에 대한 기대가 큰 또 하나의 이유다.

한 쪽에서는 출산율 저하를 걱정하고 있지만 지구 전체로 본다면 인구는 점점 늘어나고 있는 상황이다. 인간의 욕심으로 지구 생태계와 환경은 점점 망가지고 있어 SF영화 ‘인터스텔라’처럼 인류가 이주가능한 외계천체가 필요한 시기가 오는 것 아니냐는 목소리가 높아지고 있다. 과학자들도 ‘호기심 반, 실현가능성 반’으로 외계 이주 가능 행성을 찾고 있다. 그런데 최근 우주과학자들이 우리 은하계 내에 인간이 잠재적으로 거주가능한 행성이 상당히 많다는 연구결과를 내놔 주목받고 있다. 미국 항공우주국(NASA) 에임스연구센터, 고다드우주비행센터, 외계지적생명체탐사(SETI) 연구소, 캐나다 브리티시컬럼비아대 물리천문학부를 중심으로 미국, 캐나다, 덴마크, 영국, 브라질 5개국 44개 연구기관 연구자로 구성된 국제공동연구팀은 나사에서 운용하고 있는 케플러 우주망원경에서 수집한 데이터를 분석한 결과 우리 은하 내에 인간이 잠재적으로 거주할 수 있는 행성이 약 3억개에 이르며 일부는 태양계에서 30광년 이내에도 있다고 31일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 미국 코넬대에서 운영하는 출판 전 논문공개 사이트인 아카이브(arXiv.org) 29일자에 실렸으며 곧 천문학 분야 국제학술지 ‘천문학 저널’에 실릴 예정이다. 케플러 우주망원경은 지구와 유사한 환경을 가진 외계행성을 찾기 위해 2009년 발사돼 2018년 11월 15일 임무를 종료했다. 케플러 우주망원경은 9년 동안 2662개의 행성을 발견했고 항성(별) 53만 506개, 초신성 61개를 찾아냈다. 케플러 우주망원경으로 탐사한 행성들은 아직도 분석 중에 있다.연구팀은 합리적 추정을 위해 우선 지구와 비슷한 크기이면서 암석 행성일 가능성이 높은 것들을 골라냈다. 그 다음 태양과 비슷한 생성시기를 갖고, 비슷한 온도를 갖고 있는 것들을 추려냈다. 사람이 살기 위해 중요한 조건 중 하나인 액체 상태의 물이 존재하기 위해서는 태양과 지구와 관계처럼 항성과 적당한 거리를 두고 암석형태의 행성이어야 하기 때문이다. 이를 근거로 추정한 결과 우리 은하 내에 생명체가 생존가능한 행성은 약 3억개 정도이며 태양으로부터 30광년 떨어져 있는 가까운 곳에도 10개 이내의 거주 가능한 행성이 존재한다고 연구팀은 주장했다. 이번 연구에 공동저자로 참여한 제프리 코린 SETI 연구소 외계행성연구원 겸 나사 케플러 과학국장은 “은하계에 잠재적으로 거주할 수 있는 행성의 숫자를 신뢰성 있게 측정하기 위해 그동안 연구됐던 모든 조각들을 찾아 합친 것”이라며 “거주 가능성 뿐만 아니라 의사소통이 가능한 우주 외계문명의 숫자를 추정하는데도 도움을 줄 수 있을 것으로 기대하고 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

심연의 우주 속에서 마치 흐뭇하게 미소짓는 듯한 모습을 연상시키는 신기한 은하의 모습이 공개됐다.　 지난 29일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 허블우주망원경으로 촬영한 은하의 모습을 핼러윈데이를 기념해 공개했다. NASA가 '그레이트 펌프킨'(Greater Pumpkin)이라고 별칭을 붙인 이 은하는 실제로도 핼러윈데이의 상징인 호박등을 떠올리게 한다. 전체적으로 동그란 외형에 두 눈, 살짝 미소를 짓는듯한 모습이 연상되기 때문. 물론 여기까지는 인간의 상상이다. 과학적으로 풀어보면 이 은하는 사실 두 개로 이루어져있으며 각각의 이름은 NGC 2292와 NCG 2293이다. 지구에서 약 1억2000만 광년 떨어진 곳에 위치한 두 은하는 현재 서서히 충돌하고 있는 중으로 영겁의 시간이 지나면 거대한 나선은하가 될 수 있다. 사진 속에서 눈처럼 보이는 곳의 중심에는 초질량블랙홀이 자리잡고 있으며 주변에는 수많은 별들이 모여있어 반짝거리며 빛난다. 또한 두 은하는 무려 10만9000년 광년에 걸쳐 퍼져있어 대략 우리은하의 지름과 비슷하다. NASA 측은 "우주 전역에서 벌어지는 은하충돌은 마치 달걀프라이 두 개를 섞어놓은 스크램블드에그와 비슷하다"면서 "우리은하도 60억 년 후에는 안드로메다와 충돌할 것인데 아마 이처럼 으스스한 모습을 보일 것"이라고 전망했다. 천문학자들은 태어나지도 않은 이 은하에 이미 ‘밀코메다‘(Milkomeda)라는 이름을 만들어 놓았다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

전 세계인과 과학자들이 주목했던 2020년 노벨과학상 수상자 발표가 지난주 끝났다. 올해 노벨과학상 수상자와 업적은 여러모로 관심을 끌었다. 예년 같으면 일반인들은 아무리 여러 번 듣고 뜯어봐도 이해가 되지 않는 난해한 업적들이 수상되는 경우가 대부분이었지만 올해는 누구나 한 번쯤은 보고 들은 연구 성과들이다. 키워드로만 본다면 올해 노벨생리의학상은 ‘C형간염 바이러스’, 물리학상은 ‘블랙홀’, 화학상은 ‘유전자 가위’로 요약할 수 있을 것이다. 또 노벨과학상 수상자 8명 중 3명이 여성 과학자였으며 특히 화학상은 노벨상 120년 역사상 처음으로 여성 과학자 2명만이 수상자로 선정됐다. 로저 펜로즈 영국 옥스퍼드대 교수의 노벨물리학상 수상은 2018년 타계한 스티븐 호킹 박사를 다시 대중 앞으로 불러냈다. 펜로즈 교수는 호킹 박사와 함께 1965년 ‘특이점 정리’를 발표하면서 아인슈타인의 일반상대성이론이 맞다면 우주에는 반드시 빅뱅과 블랙홀이라는 ‘특이점’이 존재한다는 것을 수학적으로 증명했다. 이 때문에 호킹 박사가 살아 있었다면 공동 수상을 했을 것이라는 말이 나오기도 했다. 사실 호킹 박사는 유독 노벨상과 인연이 없었던 것으로도 잘 알려져 있었다. 이에 대해 ‘이론은 걸출하지만 실증이 뒷받침되지 않았기 때문’이라는 지적들이 있었는데 이번 펜로즈 교수의 수상으로 이런 평가들이 머쓱해지게 됐다. 어쨌든 펜로즈와 호킹의 연구 덕분에 노벨위원회에서 이야기한 것처럼 ‘우리 우주에서 가장 독특한 현상’인 블랙홀 연구가 활발해진 것은 사실이다. 이 같은 상황에서 영국 버밍엄대 중력파천문학연구소, 에든버러대 천문학연구소를 중심으로 16개국 31개 연구기관으로 구성된 국제공동연구팀은 블랙홀에 빨려 들어가는 별(항성)의 마지막 순간을 관측하는 데 성공했다고 14일 밝혔다. 이 같은 연구 결과는 천문학 분야 국제학술지 ‘영국왕립천문학회 월간회보’ 10월 13일자에 실렸다. 연구팀은 유럽남방천문대(ESO)에서 운용하고 있는 초거대망원경(VLT), 신기술망원경(NTT), 미국 캘리포니아에 있는 라스 쿰브레스 천문대(LCO)의 국제망원경네트워크, 미국항공우주국(NASA)의 감마선 폭발감시 스위프트 위성을 이용해 지구에서 2억 1500만 광년 떨어져 있는 에리다누스좌(座)를 6개월 동안 관측한 결과 ‘조석파괴 현상’(tidal disruption event)을 발견했다. 연구팀은 이번에 발견된 조석파괴 현상을 ‘AT2019qiz’라고 이름 붙였다. 조석파괴는 은하 중심의 초거대 블랙홀에 별이 빨려 들어가면서 극한 중력 때문에 얇고 길게 찢겨져 파괴되는 현상이다. 사람의 몸이나 물체가 블랙홀과 근접하게 되면 블랙홀과 가까운 쪽과 먼 쪽에 작용하는 중력 크기가 다르게 작용하면서 마치 국수가락처럼 가늘고 길게 늘어나게 돼 조석파괴는 블랙홀의 ‘스파게티화’(spaghettification)라고도 불린다. 그러면 블랙홀은 면을 후루룩 흡입하는 ‘면치기’하는 것처럼 물체를 삼키게 된다. 조석파괴 현상은 블랙홀이 별을 흡수하는 동시에 초속 1만㎞ 속도로 먼지와 파편을 내뿜어 블랙홀 주변에 어두운 장막을 형성한다는 사실을 연구팀은 처음 밝혀냈다. 블랙홀이 가시광선과 전파를 방출한다는 점에 대해서도 논란이 있어 왔지만 이번 연구로 물질을 흡수와 분출, 강착이 하나의 과정으로 연결돼 있다는 것을 밝혀낸 것이다. 연구를 주도한 맷 니콜 버밍엄대 천체물리학부 교수는 “이번 연구 결과는 초거대질량 블랙홀과 주변의 극한 중력 환경에서 물질이 어떻게 작용하는지 더 잘 이해할 수 있게 돕는 일종의 ‘로제타석’이 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

미국항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)이 공동으로 운영하는 허블 우주망원경이 남쪽 하늘 별자리인 화로자리 방향으로 약 5600만 광년 떨어진 막대 나선은하 NGC 1365의 중심 부근을 선명하게 포착했다. 이 중심 부근은 이제 막 별들이 태어나거나 미래에 또 다른 별들이 태어날 먼지가 풍부한 영역으로, 파랗거나 불타는 듯한 주황빛의 불꽃들이 소용돌이치는 것처럼 보인다. 이미지의 바깥쪽 가장자리에는 이 은하 내부의 거대한 항성 형성 영역을 곳곳에서 볼 수 있다. 밝고 푸른색 영역은 이 은하의 외각 팔들 안의 가스와 먼지가 합쳐져 탄생한 아기별 몇백 개의 존재를 보여준다. 빗장 나선은하로도 불리는 이 은하는 은하 중심핵을 통과하는 두드러진 막대와 막대 끝에서 솟아나는 나선 팔 등을 잘 보여준다. 이 은하는 또 세이퍼트은하로도 분류되는 데 이는 격렬한 활동은하핵을 가진 은하를 말한다. 즉 그 중심에는 빠르게 회전하는 거대질량 블랙홀이 존재한다. 이번 이미지는 허블 망원경의 ‘광시야 카메라 3’(WFC 3)에 의한 가시광선과 자외선의 파장을 사용한 관측 자료로부터 생성한 것으로, 지난 5일 허블 망원경 홈페이지(spacetelescope.org)에서 ‘이번 주 사진’(PICTURE OF THE WEEK)으로 공개됐다. 이미지화는 칠레에 있는 알마(ALMA) 망원경과 유럽남천문대(ESO)의 초대형망원경(VLT)과의 공동 연구 프로젝트 ‘펑스’(PHANGS)의 일부분으로 진행됐다. 펑스 프로젝트는 우리 은하 밖에 있는 10만 개가 넘는 가스 구름이나 항성 형성 영역을 이미지화해서 차가운 가스 구름이나 별 형성 메커니즘 또는 은하들의 전체적 형태에 관한 많은 연관성을 밝혀내고 규명할 것으로 기대되고 있다.사진=ESA/Hubble & NASA, J. Lee and the PHANGS-HST Team 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

올해의 노벨 물리학상은 블랙홀을 수학적으로 증명하고 관측으로 발견한 두 팀, 영국과 독일, 미국 과학자 3명에게 돌아갔다. 스웨덴 왕립과학아카데미 노벨위원회는 6일(현지시간) 올해 노벨 물리학상 수상자로 로저 펜로즈(84) 영국 옥스퍼드대 교수와 라인하르트 겐젤(68) 독일 막스플랑크 외계물리학연구소 소장이자 미국 캘리포니아 버클리대 교수, 안드레아 게츠(55) 미국 캘리포니아 로스앤젤레스대(UCLA) 교수가 선정됐다고 밝혔다. 이들의 블랙홀 연구 성과에 대해 데이비드 하빌랜드 노벨물리위원회 위원장은 “올해 수상자들의 발견은 초거대 압축 물체(블랙홀) 연구에 새로운 지평을 열었다”고 평가했다. 노벨위원회는 또한 “펜로즈 교수는 일반상대성이론을 바탕으로 명확히 블랙홀의 존재를 예측했으며 겐젤 교수와 게츠 교수는 우리은하 중심에 초거대 고밀도 천체가 있음을 입증함으로써 우주의 가장 독특한 현상인 블랙홀에 대한 이해를 높이고 우주에 대한 시각을 확장시켰다”고 평가했다. 펜로즈 교수는 2018년 타계한 스티븐 호킹 박사와 함께 1965년에 ‘펜로즈-호킹 블랙홀 특이점 정리’를 발표해 우주 곳곳에 블랙홀이 존재한다는 것을 보여주었다. 아인슈타인의 일반상대성이론이 맞는다면 우주에는 반드시 ‘특이점’이 존재한다는 것을 수학적으로 증명했한 것이다. 이들이 증명해 낸 특이점이 바로 빅뱅과 블랙홀이다. 노벨위원회는 펜로즈 교수의 수상을 발표하며 “펜로즈 교수가 상대성 이론을 바탕으로 실제 블랙홀이 어떤 모습을 가져야 하는가, 우주에서 어떤 모습으로 존재하는가를 상세히 기술한 업적을 세웠다”고 소개했다. 이 ‘특이점’ 연구는 호킹 박사와 함께 연구한 것으로, 만약 호킹이 살아 있었다면 공동수상했을 거라는 관측이 유력하다.이런 점에 비추어 볼 때 노벨상 수상은 장수가 필수조건임을 다시한번 증명한 셈이라 하겠다. 겐젤 교수와 게츠 교수는 펜로즈 교수의 수학적 증명에 따르면 우주 곳곳에는 태양 질량의 수 백만 배에 해당하는 ‘초거대 고밀도 천체(블랙홀)’가 있을 것이라 보고 은하계 중심에 위치한 별들의 운동을 오랜 시간 관측함으로써 블랙홀 존재를 실질적으로 입증해냈다. 이들은 1990년대부터 세계 최대 망원경 사용하여 우리은하의 중심부를 관측한 결과, 궁수자리 A*(A별)에 보이지 않는 거대한 블랙홀이 있으며 이것이 별들의 궤도를 통제한다는 것을 발견했다. 이 블랙홀의 질량은 태양의 400만 배이지만, 태양계보다 크지 않은 공간에 압축돼 있다.블랙홀의 존재를 이론적으로 증명하고 가장 확실한 관측 조건을 밝혀낸 이들 3명의 과학자 덕분에 덕분에 오늘날 수천억 개로 추정되는 거대은하의 중심에는 블랙홀이 있다는 사실이 밝혀졌다. 지난해 전세계 과학자 200여명이 참여한 ‘사건의 지평선 망원경’(EHT)로 인류 최초로 블랙홀이 관측할 수 있었던 것도 이번 수상자들의 연구 때문이라고 할 수 있다. 올해 노벨물리학상은 지난해 우주배경복사에 이어 연이어 우주론 분야에서 수상자를 배출하면서 이례적이라는 평가를 받고 있다. 또 게츠 교수는 1901년 이후 215명의 노벨물리학상 수상자 중 4번째 여성 수상자로 기록됐다. 2018년 도나 스트릭랜드 캐나다 워털루대 교수가 3번째 여성 노벨물리학상 수상자로 이름을 올린 지 2년 만이다. 이번 물리학상 수상자들에게는 지난해보다 100만 스웨덴크로나가 늘어난 상금 1000만 스웨덴크로나(13억 510만원)가 주어지는데, 펜로즈 교수가 절반인 500만 스웨덴크로나를 받고, 겐젤 교수와 게츠 교수가 각각 250만 스웨덴크로나를 받게 된다. 하지만 매년 12월 10일 노벨의 기일에 스웨덴 스톡홀름과 노르웨이 오슬로에서 성대하게 열리던 시상식은 올해는 코로나19의 여파로 인해 각국 대사관과 대학에서 상패와 상금을 전달하는 모습을 TV로 중계할 예정이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

2020년 노벨물리학상은 블랙홀을 발견한 영국, 독일, 미국 과학자들에게 돌아갔다. 스웨덴 왕립과학아카데미 노벨위원회는 6일(현지시간) 올해 노벨물리학상 수상자로 로저 펜로즈(84) 영국 옥스퍼드대 교수와 라인하르트 겐첼(68) 독일 막스플랑크 외계물리학연구소장이자 미국 캘리포니아 버클리대 교수, 앤드리아 게즈(오른쪽·55) 미국 캘리포니아 로스앤젤레스대(UCLA) 교수가 선정됐다고 밝혔다. 노벨위원회는 “펜로즈 교수는 일반상대성이론을 바탕으로 블랙홀의 존재를 예측했으며, 겐첼 교수와 게즈 교수는 우리 은하 중심에 초거대 고밀도 천체가 있음을 입증함으로써 우주의 가장 독특한 현상인 블랙홀에 대한 이해를 높이고 우주에 대한 시각을 확장시켰다”고 평가했다. 펜로즈 교수는 2018년 타계한 스티븐 호킹 박사와 함께 1965년에 ‘특이점 정리’를 발표함으로써 우주 곳곳에 블랙홀이 존재한다는 것을 보였다. 펜로즈 교수는 호킹 박사와 함께 아인슈타인의 일반상대성이론이 맞는다면 우주에는 반드시 ‘특이점’이 존재한다는 것을 수학적으로 증명했다. 이들이 증명해 낸 특이점이 바로 빅뱅과 블랙홀이다. 겐첼 교수와 게즈 교수는 펜로즈 교수의 수학적 증명에 따르면 우주 곳곳에는 태양 질량의 수백만 배에 해당하는 ‘초거대 고밀도 천체’가 있을 것이라 보고 은하계 중심에 위치한 별들의 운동을 오랜 시간 관측함으로써 블랙홀의 존재를 실질적으로 입증해 냈다. 이번 물리학상 수상자들에게는 지난해보다 100만 스웨덴크로나가 늘어난 상금 1000만 스웨덴크로나(약 13억 510만원)가 주어지는데 펜로즈 교수가 절반인 500만 스웨덴크로나를 받고 겐첼 교수와 게즈 교수가 각각 250만 스웨덴크로나를 받게 된다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

게즈 교수, 120년 노벨상 역사상 215명 물리학상 수상자 중 4번째 여성 수상자 2020년 노벨 물리학상은 블랙홀을 발견한 영국과 독일, 미국 과학자들에게 돌아갔다. 스웨덴 왕립과학아카데미 노벨위원회는 6일(현지시간) 올해 노벨 물리학상 수상자로 로저 펜로즈(84) 영국 옥스포드대 교수와 라인하르트 겐첼(68) 독일 막스플랑크 외계물리학연구소 소장이자 미국 캘리포니아 버클리대 교수, 안드레아 게즈(55) 미국 캘리포니아 로스앤젤레스대(UCLA) 교수가 선정됐다고 밝혔다. 노벨위원회는 “펜로즈 교수는 일반상대성이론을 바탕으로 명확히 블랙홀의 존재를 예측했으며 겐첼 교수와 게즈 교수는 우리은하 중심에 초거대 고밀도 천체가 있음을 입증함으로써 우주의 가장 독특한 현상인 블랙홀에 대한 이해를 높이고 우주에 대한 시각을 확장시켰다”고 평가했다. 펜로즈 교수는 2018년 타계한 스티븐 호킹 박사와 함께 1965년에 ‘특이점 정리’를 발표함으로써 우주 곳곳에 블랙홀이 존재한다는 것을 보였다. 펜로즈 교수는 호킹 박사와 함께 아인슈타인의 일반상대성이론이 맞는다면 우주에는 반드시 ‘특이점’이 존재한다는 것을 수학적으로 증명했다. 이들이 증명해 낸 특이점이 바로 빅뱅과 블랙홀이다. 남순건 경희대 물리학과 교수는 “펜로즈 교수가 이번에 물리학상을 받게된 중요한 공로는 호킹 박사와 함께 연구한 특이점, 즉 블랙홀 연구”라면서 “호킹 박사가 아직 살아있었다면 이번에 공동수상을 하게 됐을 것”이라고 말했다.겐첼 교수와 게즈 교수는 펜로즈 교수의 수학적 증명에 따르면 우주 곳곳에는 태양 질량의 수 백만 배에 해당하는 ‘초거대 고밀도 천체’가 있을 것이라 보고 은하계 중심에 위치한 별들의 운동을 오랜 시간 관측함으로써 블랙홀 존재를 실질적으로 입증해 냈다. 블랙홀의 존재를 이론적으로 증명하고 가장 확실한 관측 조건을 밝혀낸 이들 3명의 과학자 덕분에 덕분에 오늘날 수천억 개로 추정되는 거대은하의 중심에는 블랙홀이 있다는 사실이 밝혀졌다. 지난해 전세계 과학자 200여명이 참여한 ‘사건의 지평선 망원경’(EHT)로 인류 최초로 블랙홀이 관측할 수 있었던 것도 이번 수상자들의 연구 때문이라고 할 수 있다. 올해 노벨물리학상은 지난해 우주배경복사에 이어 연이어 우주론 분야에서 수상자를 배출하면서 이례적이라는 평가를 받고 있다. 또 게즈 교수는 1901년 이후 215명의 노벨물리학상 수상자 중 4번째 여성 수상자로 기록됐다. 2018년 도나 스트릭랜드 캐나다 워털루대 교수가 3번째 여성 노벨물리학상 수상자로 이름을 올린지 2년 만이다.이번 물리학상 수상자들에게는 지난해보다 100만 스웨덴크로나가 늘어난 상금 1000만 스웨덴크로나(13억 510만원)가 주어지는데 펜로즈 교수가 절반인 500만 스웨덴크로나를 받고 겐첼 교수와 게즈 교수가 각각 250만 스웨덴크로나를 받게 된다. 한편 노벨위원회는 7일 화학상, 8일 문학상, 9일 평화상, 12일 경제학상 수상자를 발표한다. 시상식은 매년 12월 10일 노벨의 기일에 스웨덴 스톡홀름과 노르웨이 오슬로에서 성대하게 열렸지만 올해는 코로나19의 여파로 인해 각국 대사관과 대학에서 상패와 상금을 전달하는 모습을 TV로 중계할 예정이다. 노르웨이 오슬로에서 열리는 노벨 평화상 시상식도 참석 인원을 최소화해 개최할 것으로 알려졌다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

이른바 빅뱅으로 불리는 대폭발이 일어나 우주가 형성된 지 불과 10억 년도 채 지나지 않은 초기 우주에서 한 초질량 블랙홀의 중력 그물에 얽힌 은하 여섯 개가 발견됐다. 이탈리아 국립천체물리연구소(INAF) 등 국제연구진은 우주가 시작된 직후 하나의 초질량 블랙홀 주위에 이렇게 많은 은하가 밀집한 사례는 이번이 처음이라고 밝혔다. 우주 초기에 발생한 블랙홀들은 최초의 별들의 붕괴로부터 형성한 것으로 여겨지지만, 천문학자들은 지금까지 이들 블랙홀이 어떤 방법으로 빠르게 태양의 10억 배에 달하는 질량으로 거대하게 성장할 수 있었는지는 잘 알지 못했다. 그런데 이번 연구에서는 유럽남방천문대(ESO)의 초거대망원경(VLT) 등을 사용해 초질량 블랙홀을 둘러싸고 있는 여섯 은하가 그물처럼 얽히고설켜 있는 모습이 발견돼 이들 은하가 블랙홀의 연료로 쓰일 많은 가스를 포함한 그물망 같은 구조 안에서 성장하고 있음을 시사한다. 초질량 블랙홀은 비교적 흔한 우주의 현상으로, 우리 은하를 포함한 대부분 은하의 중심에 출현한다. 연구 주저자로 INAF의 천문학자 마르코 미뇰리 박사는 “이 연구는 우주 초기의 초질량 블랙홀을 이해하려는 열망 덕분에 추진됐다”면서 “이는 극단적인 은하 시스템으로 우리는 지금까지 초기 초질량 블랙홀의 존재에 대해 적절하게 설명하지 못했다”고 지적했다.이 초질량 블랙홀을 둘러싸고 있는 여섯 은하는 모두 우리 은하의 300배 이상 크기에 달하는 거미줄 같은 우주 가스 속에 얽혀 있다. 미뇰리 박사는 “우주의 그물 가닥(웹 필라멘트)은 거미줄과 같다”면서 “은하들은 그 가닥들이 교차하는 곳에 멈춰 성장한다”면서 “은하들과 그 중심의 초질량 블랙홀에 연료를 공급하기 위해 사용할 수 있는 가스의 흐름은 그 가닥들을 따라 흐를 수 있다”고 설명했다. 태양 10억 개의 질량을 지닌 이 초질량 블랙홀로부터 얽혀 있는 커다란 거미줄 같은 구조에서 나오는 빛은 우주가 탄생한 지 9억 년쯤 됐을 때부터 지구에 날아오기 시작했다. 이 발견은 빅뱅 이후 비교적 풍부하지만 이처럼 극단적인 초질량 블랙홀들이 어떻게 그렇게 빨리 형성했는지에 관한 퍼즐의 일부 조각을 채우는 데 도움이 됐다고 연구진은 말했다. 최초의 블랙홀들은 우주가 태어난 지 처음 9억 년 안에 질량이 10억 배까지 도달하려면 매우 빠르게 성장했던 것으로 추정된다. 이번 연구에서는 초기 우주의 초질량 블랙홀이 빠르게 성장할 수 있었던 이유가 암흑물질 헤일로 때문일 수 있다고 예측한다. 암흑물질 헤일로는 암흑물질로 구성된 은하의 가상적 구성 요소를 말한다. 연구에 공동저자로 참여한 미국 존스홉킨스대 교수인 콜린 노먼 박사는 “이번 발견은 거대한 거미줄 모양의 구조들에 있는 암흑물질 헤일로 안에서 초질량 블랙홀들이 형성하고 성장한다는 이론을 지지한다”고 말했다. 이처럼 암흑물질로 이뤄져 보이지 않는 넓은 영역은 초기 우주에서 엄청난 양의 가스를 끌어들인 것으로 여겨진다. 그 가스와 보이지 않는 암흑물질이 함께 은하와 블랙홀이 진화할 수 있는 거미줄 같은 구조를 형성해 블랙홀들이 초질량이 되도록 했다는 것이다.이번에 발견된 여섯 은하는 현재 지구나 우주에 기반을 둔 망원경을 사용한 관측 연구에서 발견된 일부분에 지나지 않을 수 있다. 이들 은하보다 덜 밝은 은하들을 찾으려면 더 큰 망원경이 필요하다. 이에 대해 또 다른 공동저자인 INAF의 천문학자 바르바라 발마베르데 박사는 “우리는 이제 빙산의 일각을 발견했으며 이 초질량 블랙홀 주변에서 지금까지 발견한 몇몇 은하는 단지 가장 밝을 뿐”이라고 설명했다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘천문학과 천체물리학’(Astronomy & Astrophysics) 10월호에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

세계는 원자로 이루어져 있다. 일찍이 플라톤은 "우주는 왜 텅 비어 있지 않고 무언가가 존재하는가?" 하고 물었다. 물질의 기원에 관한 가장 원초적인 질문이었다. 물론 그러한 질문에 제대로 답할 만한 과학이 당시엔 없었다. 그러나 물질에 대해 가장 독창적이고 놀라운 주장을 한 사람이 나타났다. 기원전 4세기 그리스의 데모크리토스(BC 460 ~380)였다. 지식을 얻는 방법에 대해 “지식은 두 가지 방법으로 얻을 수 있다. 지성에 의해 타당한 추론을 얻을 수 있고, 다른 방법은 모든 감각을 정교하게 동원해서 얻어낸 자료를 통해 추론하는 것이다”라고 말한 데모크리토스는 물질의 본성에 대해 다음과 같이 갈파했다.“모든 물질이 더 이상 나눌 수 없는 작은 것, 곧 원자(atomon)로 이루어져 있으며, 이것이 바로 물질의 보이지 않는 가장 작은 구성요소로서, 세계는 무수한 원자와 공(空) 외에는 아무것도 존재하지 않는다.” 그는 또 원자를 설명하면서, 원자는 영원불변하며, 절대적인 의미에서 새로 생겨나거나 사라지는 것은 아무것도 없으며, 사물들이 안정되어 있고 시간이 흘러도 변하지 않는 까닭은 모든 원자들이 똑같은 크기를 갖고 자기가 차지하고 있는 공간을 꽉 메우고 있기 때문이라고 했다. 물론 오늘날 우리는 원자가 더 작은 입자들로 이루어진 보따리 구조라는 사실을 알고 있다. 따라서 데모크리토스가 말한 원자는 입자로 바꿔 생각해야 할 것이다. 어쨌든 데모크리토스가 말한 대로 물질을 계속 쪼개나가다 보면, 그 이름이 무엇이든 간에 물질의 최소 단위에 이르게 된다. 왜냐하면 물질을 무한히 쪼개나갈 수는 없기 때문이다. 양자론 개척자의 한 사람인 베르너 하이젠베르크는 그 최소 단위에 대해 이렇게 말했다. “우리는 여전히 옛 데모크리토스의 표상을 믿고 있었다. 한 마디로 ‘맨 처음 입자가 있었다’는 표상이었다. (...) 그러나 이런 표상이 틀린 것인지도 모른다. 물질을 계속 쪼개가다 보면 맨 나중에는 더이상 부분이 남지 않고 물질 속의 에너지가 변환될 것이며, 부분은 쪼개지기 전보다 작지 않을 것이다.” 현대 물리학은 물질의 최소 단위에 착상한 데모크리토스의 원자론에서부터 출발했다고 해도 과언이 아니다. 그래서 양자역학의 확립에 기여해 노벨 물리학상을 받은 리처드 파인만은 원자에 대해 이렇게 한 마디로 규정했다. “다음 세대에 물려줄 과학지식을 단 한 문장으로 요약한다면, ‘모든 물질은 원자로 이루어져 있다’는 것이다.” 이처럼 원자는 물질세계의 가장 기본적인 질료이자 현대 물리학의 화두이다. 현대문명의 총화인 컴퓨터, TV, 휴대폰 등 모든 전자기기들은 원자의 과학인 양자론 위에 서 있는 것들이다. 물리는 원자에서 시작하여 원자로 끝난다고 할 수 있다. 원자는 얼마나 클까? 원자의 크기는 대체 얼마나 될까? 전형적인 원자의 크기는 10^-10m다. 1억분의 1㎝란 얘기다. 상상이 안 가는 크기다. 중국 인구와 맞먹는 10억 개를 한 줄로 늘어놓아야 가운데 손가락 길이만한 10㎝가 된다. 각설탕만한 1㎝^3의 고체 속에는 이런 원자가 10^23개쯤이 들어 있다. 얼마만한 숫자인가? 지구의 모든 바다에 있는 모래알 수와 맞먹는 숫자이다. 그럼 원자핵의 크기는 얼마나 될까? 약 10^-15m다. 원자의 100,000분의 1 정도다. 그렇다면 원자의 크기는 무엇으로 결정되는가? 원자핵을 중심으로 돌고 있는 전자 궤도가 결정한다. 결론적으로 말하면, 원자는 그 부피의 10^-15(부피는 세제곱), 곧 1천조 분의 1을 원자핵이 차지하고, 그 나머지는 모두 빈 공간이라는 말이다. 이게 대체 얼마만한 공간일까? 원자가 잠실 야구장만하다면 원자핵은 그 한가운데 있는 콩알보다도 더 작다. 지구상의 모든 물질을 원자핵과 전자의 빈틈없는 덩어리로 압축한다면 지름 200m의 공을 얻을 수 있다. 자연은 원자를 제조하는 데 너무나 많은 공간을 남용했다고 해도 할 말이 없을 것 같다. 결국 물질의 크기는 원자핵의 둘레를 돌고 있는 전자에 달린 문제이지만, 원자의 구조에 대한 자세한 얘기는 또 다른 얘기이므로, 여기서는 이런 원자가 온 우주에 얼마나 있는가 하는 문제만 짚어보도록 하자. 자연에는 원소의 종류가 92가지 있고, 그중 수소가 양성자와 전자 하나씩으로 이루어진 가장 단순한 원소다. 그 다음 단순한 원소로 헬륨이 있다. 우주에서 가장 많은 원소는 수소인데 그냥 많은 것이 아니라 다른 모든 원소보다 압도적으로 많다. 질량으로 보면 70%, 원소의 양으로 보면 90%가 넘는다. 그 다음으로 많은 원소는 헬륨이다. 질량으로 28%, 원소의 양으로는 9%를 차지한다. 다른 원소는 모두 합해도 질량으로 2%, 원소의 양으로 0.1%에 지나지 않는다.수소와 헬륨을 합치면 우주 내 물질의 약 99%를 차지한다. 나머지 90종은 1% 미만이다. 그런데 지구는 사정이 좀 다르다. 지구 중심에는 철과 니켈이 풍부하지만 지각에는 산소‧규소‧알루미늄과 같은 원소들이 많다. 바다에는 수소와 산소가 풍부하고 대기는 질소와 산소가 대부분을 차지한다. 이는 철 이하의 원소들이 별 속에서 만들어지고 나머지 중원소들은 초신성이 폭발할 때 만들어져서 지구라는 행성을 형성했기 때문이다. 자연계에 존재하는 92개의 원소들의 이 같은 출생의 비밀을 갖고 있다. 수소와 헬륨 외의 모든 원소는 뜨거운 별 속에서 제조되어 초신성 폭발과 함께 우주 공간으로 흩뿌려지고, 그것들이 지구와 인간 등 뭇 생명체를 빚어냈던 것이다. 별이 우주의 주방인 셈이다. 지구를 벗어나 태양계로 나가면 우주와 비슷한 상황을 볼 수 있다. 태양은 태양계 전체 질량의 99.86%를 차지하는데, 그 대부분이 수소와 헬륨이다. 따라서 태양계 전체로 볼 때 가장 풍부한 원소는 수소와 헬륨이다. 그 다음으로 많은 원소는 산소이고 그 다음은 탄소이다. 우주 전체 원소들의 존재량 비와 비슷한 셈이다. 우주를 이루는 원자의 개수 그렇다면 이 우주에 원자의 개수가 얼마나 되는지 알아보기로 하자. 뜻밖에 간단한 방법으로 알 수 있다. 원자번호 1인 수소 원자의 경우, 1억 개를 한 줄로 늘어세워도, 그 길이는 1㎝를 넘지 않는다. 1억이라면 어느 정도의 숫자일까? 사과 한 알을 1억 배 확대한다면 그 크기가 지구와 같아질 만큼 큰 숫자다. 그러니 원자가 얼마나 작은지는 상상력을 아무리 동원해도 이해하기 힘들다. 도대체 누가 이런 크기를 쟀단 말인가, 하고 짜증이 날 정도다. 그렇다면 또, 그 원자의 무게는 그럼 얼마나 되는가? 아보가드로 수인 6*10^23개만큼 수소를 수소 1몰이라 하는데, 저울에 달면 1g이 나온다. 저 1g 수소의 개수는 지구상의 모든 모래알 수보다 많은 것이다.빅뱅 이후 태초의 우주공간을 가득 채운 물질이 바로 그런 수소다. 캄캄한 공간 속을 수소 구름들이 흘러다니는 풍경을 상상해보라. 그 수소 구름들이 중력으로 뭉치고 뭉친 끝에 마침내 태양과 같은 별을 탄생시킨 것이다. 오늘도 당신 머리 위에서 눈부시게 빛나는 저 태양 같은 별을 만들려면 수소 원자가 몇 개나 있어야 할까? 지수 법칙을 아는 중학생 수학 실력만 있어도 간단히 그 계산서를 뽑아볼 수 있다. 태양 질량 ÷ 수소 원자 질량 =수소 원자 개수 그 답은 약 10⁵⁷개이다. 이 숫자는 옛 인도 사람들이 갠지스 강의 모래알 수라고 말한 1항하사(10^52)보다 10만 배나 많은 수이다. 그러니까 이 숫자만큼의 수소 원자 알갱이들이 모이면 저런 엄청난 태양이 만들어지는 것이다. 그리고 저 태양이 없다면 이 너른 태양계 속에 인간은커녕 아메바 한 마리도 살아갈 수 없다. 물질의 오묘함이 아닐 수 없다. 우리 역시 저 별먼지에서 나온 물질의 조합체가 아닌가? 저런 태양이 각 은하마다 평균 2000억 개가 있고, 그런 은하가 관측 가능한 우주에 또 2조 개 정도 있는 걸로 알려져 있다. 그렇다면 이것들을 다 곱하면 온 우주에 있는 천체들의 원자 수가 나온다. 계산해보면 4*10^80이란 숫자가 나온다. 이것이 우주의 일반물질을 이루고 있는 원자의 개수이다. 그런데 우주는 일반물질이 차지하고 있는 비율이 4%밖에 안된다. 그 나머지는 이른바 암흑물질과 암흑 에너지가 차지한다. 에너지는 아인슈타인의 E=mc^2 방정식에 따라 물질로 치환할 수 있으니까, 여기에 다시 25를 곱하면 대략 온 우주의 원자 개수가 나오는 것이다. 그래서 나온 우주의 모든 원자 개수는 10^82승 개이다. 10^100승인 구골에는 한참 못 미치는 수다. 10^82승 개 원자들이 만드는 우주는 얼마나 물질로 충만해 있을까? 우주 공간의 1조분의 1 정도를 채우고 있을 뿐이라고 한다. 그래서 물리학자는 제임스 진스는 우주의 물질 밀도에 대해 “큰 성당 안에 모래 세 알을 던져넣으면 성당 공간의 밀도는 수많은 별을 포함하고 있는 우주의 밀도보다 높게 된다”고 말했다. 그러니 우주는 사실 텅 빈 공간이나 다를 바가 없다. 우리는 그야말로 색즉시공(色卽是空)의 세계 속에서 살고 있는 것이다. 참고로 우리 몸을 구성하는 원자의 종류는 약 60종이고, 그 개수는 약 10^28승 개이다. 그중 수소가 3분의 2(질량비는 10%)를 차지한다. 그리고 그 수소는 모두 빅뱅 공간에서 탄생한 것이다. 온 우주에서 수소를 만들 수 있었던 환경은 빅뱅 공간이 유일하기 때문이다. 그러므로 여러분은 138억 년 전 빅뱅의 유물을 몸으로 갖고 있다는 뜻이니, 우리 모두는 우주의 역사를 지닌 참으로 유구한 존재라 할 수 있다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

안드로메다 은하는 우리은하에서 가장 가까운 대형 은하로 망원경 없이 눈으로 볼 수 있는 몇 안 되는 은하 중 하나다. 과학자들은 안드로메다 은하가 우리은하와 점점 가까워지고 있으며 결국 수십 억 년 후에는 서로 충돌해 새로운 거대 은하를 만들 것으로 예상한다. 그런데 사실 우리은하와 안드로메다 은하의 합체는 이미 시작된 상태다. 은하 본체의 충돌은 아직 먼 미래의 일이지만, 은하를 둘러싼 가스와 암흑물질의 모임인 은하 헤일로(halo)의 충돌은 그 전에 일어날 수 있기 때문이다. 미국 노터데임 대학의 니콜라스 레너와 그 동료들은 허블우주망원경과 퀘이사를 통해 안드로메다 은하 헤일로가 은하에서 130만 광년 떨어진 곳까지 넓게 분포한다는 사실을 확인했다. 퀘이사는 먼 우주에 존재하는 강력한 은하 중심 블랙홀로 100억 광년 밖에서도 관측이 가능한 에너지를 뿜어낸다. 연구팀은 허블망원경에 설치된 우주 기원 분광기 (Cosmic Origins Spectrograph·COS)를 이용해 안드로메다 은하 주변 퀘이사 43개를 조사했다. 은하 헤일로는 워낙 희박한 가스의 모임이기 때문에 허블망원경으로도 직접 관측이 어렵다. 대신 퀘이사에서 나온 강한 빛이 퀘이사를 통과하면서 흡수되는 정도를 분석하면 퀘이사의 분포는 물론 구성 물질까지 파악할 수 있다. 연구 결과 안드로메다 은하 헤일로는 과거 생각보다 더 먼 130만 광년까지 뻗어 있는 것으로 밝혀졌다. 만약 사람 눈에 헤일로가 보인다면 안드로메다 은하 헤일로의 크기는 보름달보다 훨씬 클 것이다.(사진) 연구팀은 2015년에도 같은 방법으로 안드로메다 은하 헤일로의 반지름을 100만 광년으로 추정했으나 당시에는 퀘이사를 6개 밖에 관측하지 못해 신뢰도가 떨어졌다. 이번 연구에서는 훨씬 많은 수의 퀘이사를 포함해 헤일로의 범위를 정확히 측정했을 뿐 아니라 내부 구조까지 밝힐 수 있었다. 이번 연구에서 밝혀진 의외의 사실은 헤일로가 순수한 수소나 헬륨이 아니라 산소, 탄소, 실리콘처럼 무거운 원소도 포함하고 있다는 것이다. 이는 초신성 폭발이나 은하 합체 등을 통해 별 내부에서 생성된 무거운 원소가 헤일로에 흘러 들어갔다는 것을 의미한다. 헤일로가 단순히 은하 주변의 희박한 가스가 아니라 은하와 여러 가지 영향을 주고받는 역동적인 구조라는 것을 보여주는 결과다. 우리은하 헤일로는 같은 방법으로 관측이 어렵지만, 우리은하가 안드로메다 은하와 비슷하거나 좀 더 작은 크기라는 점을 생각하면 거의 비슷한 크기의 은하 헤일로를 지니고 있을 것으로 추정된다. 따라서 이미 두 은하의 헤일로는 접촉을 시작했을 가능성이 크다. 은하 헤일로는 크기도 크지만, 질량 역시 무시할 수 없기 때문에 은하의 합체와 진화에 결정적인 영향을 미친다. 따라서 은하 헤일로에 대한 이해는 우리은하와 안드로메다 은하의 미래를 예측하는 데 중요하다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com　　

“남은 임기 2년 동안 ‘호국평화의 도시’ 칠곡의 기반을 더욱 확고히 다지겠습니다.” 백선기 경북 칠곡군수는 연휴를 앞둔 지난 14일 집무실에서 가진 서울신문과의 인터뷰에서 “지난 9년여간 ‘칠곡(왜관)=미군부대’라는 부정적인 지역 이미지를 ‘칠곡=호국평화 도시’로 탈바꿈시켰으며, 앞으로 칠곡이 대한민국 제일의 호국평화 도시로 자리매김하도록 하겠다”며 이렇게 밝혔다. 또 백 시장은 “6·25전쟁 최대 격전지로서 절체절명 위기에서 대한민국을 구한 칠곡군의 정체성과 도시브랜드 ‘호국평화의 도시’ 가치를 한층 높여 도시경쟁력을 강화하겠다”면서 “앞으로도 낙동강세계평화 문화대축전 개최와 6·25전쟁 아프리카 유일의 참전국인 에티오피아에 제2칠곡평화마을을 조성하는 등 호국·평화 관련 사업을 지속적으로 펼쳐 나가겠다”고 말했다.민선 5기에서 민선 7기까지 오면서 칠곡군에서 3선 연임을 하는 최초의 군수가 된 백 군수는 나눔과 배려 문화의 정착, 관광산업 육성을 통한 도시경쟁력 강화, 생활기반 시설과 도시인프라 구축 등 시 승격 대비에 전력을 다하고 있다. 다음은 백 시장과의 일문일답. ●“낙동강세계평화 문화 대축전 무산 아쉬워” -칠곡군이 올해 6·25전쟁 발발 70주년을 맞아 다양한 기념사업을 하고 있다. 자치단체로서는 이례적이다. “칠곡은 6·25전쟁 당시 55일간의 낙동강 방어선 전투를 승리로 이끌면서 오늘의 대한민국을 있게 한 최후의 보루다. 이런 자랑스러운 호국평화의 도시에서 호국영령을 추모하고 참전용사의 희생과 용기를 기리는 사업을 벌이는 것은 매우 뜻깊은 일이다. 더욱이 정부에 의존하지 않고 자발적으로 추진해 큰 보람을 느낀다. 하지만 올해는 코로나19 확산 우려 때문에 칠곡군의 대표 축제인 낙동강세계평화 문화대축전이 취소돼 매우 아쉽다.” -특히 기념사업 가운데 ‘호국 영웅 초청 사업’과 ‘에티오피아 6037 캠페인’이 눈길을 끌었다. 먼저 호국 영웅 초청 사업을 소개하면. “지난 6월 대한민국을 대표하는 호국 영웅 8명을 초청해 배지를 달아 주고 희생과 헌신에 감사했다. ‘아덴만의 영웅’ 석해균 선장을 비롯해 조석희(6·25전쟁)·권기형(제2연평해전)·전준영(천안함 폭침)·권준환(연평도 포격)·하재헌(DMZ 수색작전)·이길수(월남전)·강문호(이라크 파병)씨다. 칠곡군은 청소년과의 호국을 주제로 한 대화 시간을 마련했으며, 6·25전쟁 낙동강전투에서 순국한 호국영령들에게 헌화하고 묵념했다.”-에티오피아 6037 캠페인은 뭔가. “6·25전쟁 때 에티오피아 젊은이 6037명이 참전해 122명이 전사하고 500여명이 상처를 입었다. 이들의 희생이 대한민국 자유와 평화를 지키는 데 큰 도움이 됐다. 하지만 에티오피아 참전용사들이 코로나19 기승에도 마스크가 없어 스카프와 수건, 목도리 등으로 견디고 있다는 사실을 접하고 매우 가슴이 아팠다. 제가 6037명의 헌신에 결초보은하는 의미로 ‘6037 캠페인’을 주창했고 여기에 주민들이 적극 참여했다. 지난 6월 주한 에티오피아대사관을 방문해 마스크 3만장 및 손소독제 250병 등 코로나19 방역물품과 손편지 700여통을 전달했다.” -그동안 자연재해 및 내전으로 세계 최빈국으로 전락된 에티오피아 지원 사업도 꾸준히 펼쳐 왔는데. “2014년부터 에티오피아 티조 지역을 ‘칠곡평화마을’이라 명명한 뒤 환경개선 및 주민 소득증대 지원사업을 해 왔다. 초등학교 2곳 신축, 식수 저장소 4기 및 식수대 11기 건설, 새마을회관 건립 등이 바로 그것이다. 이런 노력으로 칠곡군은 2016년 열린 ‘제1회 대한민국 지방자치 정책대상 시상식’에서 대상을 받았다. 앞으로도 에티오피아에 칠곡평화마을을 추가 조성하는 등 지원을 계속 이어 나갈 계획이다.” -호국과 평화를 테마로 한 관광인프라 확충에 적극 나서고 있다. “지금까지 지역 정체성 확립에 주력했다면 앞으로는 호국과 관련한 지역의 다양한 인프라와 스토리를 연계해 관광산업화하는 데 집중하겠다. 특히 2022년 완공을 목표로 추진 중인 ‘U자형 칠곡관광벨트’ 사업을 성공적으로 마무리짓겠다. 이 사업은 칠곡 왜관읍에 자리한 ‘호국의 다리’를 중심으로 좌우 낙동강변으로 이어지는 자연·생태·호국과 평화·역사, 문화·예술 관람과 체험을 한곳에서 할 수 있는 매머드급 복합관광단지를 조성하는 것이다. 전체 면적은 약 3㎢, 총사업비는 2000억원가량이다. 이와 함께 대구·구미·김천 사이에 있는 지역의 장점을 살리고 체험관광 특화로 관광산업 경쟁력을 높이는 방안을 적극 강구하겠다.”-구체적인 사업 내용은. “지금까지 6·25전쟁 당시 공산군의 남침을 저지하기 위해 폭파했던 ‘호국의 다리’를 중심으로 호국평화기념관과 칠곡보 생태공원·오토캠핑장·야외물놀이장, 꿀벌나라 테마공원, 사계절 눈썰매장 등 호국평화관광벨트 조성 사업을 추진했으며 2022년까지 한미 우정의 공원, 호국문화체험테마공원. 애국동산 다목적광장을 마무리할 계획이다.” -평소 호국과 보훈을 유달리 강조하는데. “정부는 6월을 ‘호국 보훈의 달’로 지정해 운영하고 있다. 그만큼 호국과 보훈은 떼려야 뗄 수 없는 불가분의 관계다. 어느 한쪽을 포기할 수도 없다. 그러나 호국영령과 순국선열의 희생정신, 보훈가족의 나라사랑 정신이 자꾸만 잊혀 가는 현실이 매우 안타깝다. 특히 우리나라는 아직도 전쟁이 끝나지 않은 만큼 호국정신 함양과 안보의식 고취가 중요하다. 호국영령들의 숨결이 깃든 역사의 현장인 칠곡군은 앞으로 현충일을 365일 생활해 일상의 보훈 문화를 확립하고 호국과 보훈의 가치를 체험할 수 있는 곳이 되도록 하겠다.” ●재정건전성 확보로 대규모 사업·복지 큰 도움 -칠곡군의 발 빠른 재정 건전성 확보가 원활한 군정 운영에 큰 도움이 되고 있다. “2011년 군수 취임 당시 칠곡군의 예산 대비 채무 비율은 21.1%로 전국 82개 군 가운데 1위였다. 군 평균인 5.8%보다 무려 3.6배나 높았다. 이 때문에 군은 전국 1위의 채무도시라는 오명을 뒤집어쓰며 군민의 자존심에 상처를 안겨 줬다. 채무 굴레의 악순환을 끊기 위해 군수부터 허리띠를 졸라맸다. 관사 매각을 시작으로 고질 체납세 징수, 낭비성 예산 감축, 행사 경비 절감, 선심성 보조금 관리 강화 등을 통해 부채 상환을 위한 재원을 마련했다. 자산을 매각하거나 꼭 필요한 사업 등을 없애 무리하게 빚을 청산하는 식의 쉬운 길은 선택하지 않았다. 마침내 2018년 1월 재정 파탄 위기를 극복하고 ‘채무 제로 시대’를 선포했다. 재정건전성이 확보되면서 각종 대규모 사업의 원활한 추진과 복지 및 코로나19 예산의 급격한 증가에도 잘 극복하고 있다.” 칠곡 김상화 기자 shkim@seoul.co.kr ■ 백선기 군수는 백선기(65) 칠곡군수는 9급 공무원으로 출발해 군수 자리에 오른 입지전적 인물이다. 고향인 칠곡 약목면에서 공직생활을 시작해 경북도 감사계장, 자치행정과장과 청도군 부군수까지 36년 동안의 공직을 거쳤다. 덕분에 지방행정에 정통해 ‘지방자치 행정의 달인’이라는 말을 자주 듣는다. 지난 6월 경북도시장군수협의회장에 선출된 그는 높은 청렴성과 도덕성, 추진력을 두루 겸비했다는 평가도 받는다. 2011년 10·26 재보선에서 한나라당 공천을 받아 처음 군수에 당선된 뒤 내리 3번 당선됐다.

-수백조 년 후 첫번째 흑색왜성 폭발이 우주 종말의 신호탄​ 우주가 차갑게 식은 끝에 '죽은' 후에도 별들은 오랫동안 계속해서 폭발할 것이다. 한 과학자가 우주의 종말에 최후로 폭발할 초신성을 찾기 위해 '토끼굴' 속으로 뛰어들기로 결정했다. 우리가 알고 있듯이 우주가 종말을 맞으면 '조금 슬프고 외롭고 추운 곳'이 될 것이라고 일리노이 주립대학 물리학 조교수인 이론 물리학자 매트 캐플란은 성명에서 말했다. 새로운 연구에서 캐플란은 죽은 별이 시간이 지남에 따라 어떤 변화의 길을 걸을 것인지를 계산하고, 우주의 먼 미래에 마지막 초신성이 언제 폭발할 것인지 그 시점을 결정했다. 우주의 종말은 '열 사망(heat death)'으로 알려져 있으며, 우주는 대부분 블랙홀과 타버린 별의 시체만이 남게 될 것이라고 성명서에서 밝히면서 캐플란은 이렇게 덧붙였다. "나는 한 가지 이유로 물리학자가 되었습니다. 나는 그 '큰 질문'에 대해 생각하고 싶었습니다. 우주는 왜 여기에 존재하며 어떻게 끝날까?" 새로운 연구에서 캐플란은 항성 진화의 마지막 단계인 폭발의 미래를 주시했다. 거성의 경우, 철이 별의 중심부에 축적되면 마침내 초신성 폭발을 일으켜 붕괴된다. 그러나 백색왜성(태양 같은 질량의 별이 핵연료를 모두 소모할 때 형성되는 초밀도의 별)과 같은 작은 별은 이 철을 생산할 수 있는 중력과 밀도가 없다. 그러나 캐플란은 시간이 지남에 따라 백색왜성이 더욱 조밀해지고 이윽고 철을 생성할 수있는 '흑색왜성'이 될 수 있음을 발견했다. "백색왜성이 향후 몇조 년 동안 식으면서 점점 어두워지고 차갑게 얼어붙어 마침내 더 이상 빛을 내지 않는 '흑색왜성'이 될 것"이라고 설명하는 캐플란은 “별은 핵융합으로 인해 빛나는데, 작은 핵을 부수어 더 큰 핵을 만들어 에너지를 방출할 만큼 뜨겁다. 백색왜성은 타고 남은 별의 시체지만 양자 터널 효과로 인해 훨씬 느리기는 하지만 여전히 핵융합이 일어날 수 있다"고 주장한다. 양자 터널 효과란 고전 물리학적으로는 통과하지 못하는 에너지 장벽 이쪽에 있던 전자 같은 아원자 입자가 갑자기 사라졌다가 에너지 장벽 다른 쪽에 나타나는 현상을 말한다. 캐플란은 이러한 핵융합이 흑색왜성 내에서 철을 생성하고 이 같은 유형의 초신성을 촉발시키는 핵심이라고 주장한다. 새로운 연구는 폭발을 일으키기 위해 크기가 다른 흑색왜성을 얼마나 많이 만들어야 하는지 보여준다. 캐플란은 이 '흑색왜성 초신성' 중 첫 번째가 수백조 년 후에 나타날 것이라는 계산서를 내놓았다. 이는 거의 상상할 수 없을 정도로 장구한 시간이다. "그것은 참으로 놀라울 정도로 까마득히 먼 미래의 시간이다"라고 캐플란은 덧붙였다. 그는 가장 거대한 흑색왜성이 먼저 폭발할 것이고, 그 다음에는 덜 무거운 별들이 차례대로 폭발하여 모든 흑색왜성들이 남김없이 폭발할 것이라는 사실을 발견했다. "그 시간은 약 10 ^ 32000제곱 년 후로 예상되는데, 그 이후에 어떤 일이 일어날지 상상하기는 어렵다"고 밝히는 캐플란은 "흑색왜성 초신성은 우주에서 마지막으로 일어나는 흥미로운 사건이 될 수 있으며, 그들은 아마도 마지막 초신성일지도 모른다"고 덧붙였다. 그렇다면 마지막 초신성이 폭발한 시점에서 '슬프고 외로운' 우리 우주는 어떻게 될까? 캐플란에 따르면, "은하가 흩어지고 블랙홀이 증발할 것이지만, 우주의 팽창으로 인해 남아 있는 모든 물체들이 서로 멀리 떨어져서 다른 물체가 폭발하는 것을 볼 수는 없을 것이다. 빛이 그처럼 멀리까지 이동한다는 것은 물리적으로도 불가능할 것이기 때문"이라고 설명한다. 이 연구는 8월 7일 영국 천문학 저널인 '왕립천문학회 월보' 게재되었다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

우리은하 중심에는 태양 질량의 약 400만 배에 달하는 초질량 블랙홀 ‘궁수자리A별’이 있으며 그 주위를 여러 항성이 공전하고 있는 것은 지금까지 여러 관측 연구에서 확인된 사실이다. 그런데 최근 독일 쾰른대 천문학자 플로리안 파이스커 연구원은 그중에서 현재 가장 빠르게 궁수자리A별을 공전하고 있는 별 S4714를 발견했다고 지난 11일 오후 4시(협정세계시 기준) 천문사이트 ‘천문학자의 전보’(ATel·The Astronomer‘s Telegram)에 긴급 게시글로 발표했다. 이에 따르면, 항성 S4714의 이동 속도는 초속 2만4000㎞에 달한다. 빛의 속도(이하 광속)가 초속 약 30만㎞이므로, 이 항성은 광속의 약 8% 속도로 이동하고 있는 셈이다. 지금까지 우리 은하에서 가장 빠르게 블랙홀을 공전하는 별은 ‘S62’로 그 속도는 광속의 약 10%로 알려졌지만, 이번 관측에서는 그 속도가 광속의 약 6.7%인 초속 2만㎞인 것으로 확인돼 현재 우리 은하의 블랙홀을 공전하는 가장 빠른 별은 S4714라는 것이다. 연구자에 따르면, 이런 항성이 고속으로 공전하고 있는 이유는 블랙홀의 강한 중력 때문이다. 블랙홀 주위의 항성은 끊임없이 안쪽으로 잡아당겨지는 데 이에 대응하는 힘이 공전을 통해 형성된다. 공전 속도가 클수록 바깥으로 나아가려는 원심력이 커져 이들 항성은 항상 균형을 유지할 수 있다는 것이다. 이런 구조 덕분에 궁수자리 A별 주위 항성들은 광속과 비교할 수 있을 정도로 빠른 속도를 지닌다. 게다가 공전 궤도는 타원형이고 중심도 치우쳐 있어 궁수자리 A별과의 거리는 일정하지 않다. 이는 항성의 이동 속도에도 영향을 줘 항성의 위치와 궤도 그리고 속도에 관한 정보는 천문학자들에게 관심의 대상이 된다. 사실 이번 관측에서는 이 항성을 포함해 총 5개의 항성(S4711~S4715)이 발견됐는데 그중 S4711은 지금까지 블랙홀에서 가장 가까운 별로 알려진 ‘S2’보다 블랙홀에서 가까운 궤도를 돌고 있는 항성인 것으로도 확인됐다.이에 대해 연구진은 “S4711은 궁수자리 A별의 주위를 7.6년에 1번 돌고 있는데 이는 가장 짧은 공전 궤도 주기에 해당한다”고 설명했다. 이들 연구자는 또 앞으로 데이터 분석의 개선을 통해 궁수자리 A별의 주위를 지금보다 더욱더 자세히 관측할 수 있다고 밝혔다. 따라서 가까운 미래에는 더 짧은 궤도 주기를 지닌 별이나 더 빠른 별을 발견할 수 있으리라 예상된다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

양털 구름처럼 생긴 은하가 허블 우주망원경에 포착됐다. 미국항공우주국(NASA)은 2일(현지시간) 지구에서 게자리 방향으로 약 6700만 광년 거리에 있는 나선은하를 허블 망원경으로 선명하게 포착한 최신 이미지를 공개했다. ‘NGC 2275’라는 공식 명칭을 지닌 이 나선은하는 양털이나 솜털과 같은 밝은 알갱이들이 뿌려진 것처럼 나선팔이 뚜렷하지 않아 양털 나선은하(flocculent spiral galaxy)로 분류된다. 나선은하 중 약 30%가 여기에 속한다. 양털 나선은하의 뚜렷하지 못한 나선팔에서는 몇백만 개의 밝고 푸른 젊은 별이 성간 물질들을 사이에 두고 빛을 내면서 이런 형태를 띤다. 그리고 이런 나선팔에서는 밀도가 커 물질과 기체가 압축돼 새로운 별이 태어나기도 한다. 반면 나선팔이 뚜렷한 나선은하는 거대구조 나선은하(grand design spiral galaxy)로 불리는 데 사실 이런 은하는 모든 나선은하 가운데 약 10%밖에 되지 않는다. 나머지 나선은하는 모두 중간 형태의 나선은하에 속한다. 나선은하는 일반적으로 은하 팽대부를 중심으로 별과 성간 물질이 회전하면서 원반 모양을 이룬다. 이 팽대부에서 바깥쪽으로 뻗어나오는 부분을 나선팔이라고 하며, 이런 나선팔이 꼬인 정도와 팽대부의 크기에 따라 세 형태(SAa, SAb, SAc)로 분류된다. 반면 우리 은하가 속한 막대 나선은하는 팽대부에서 시작해 바깥쪽의 나선팔과 연결되는 구조를 갖는다. 이 은하 역시 일반 나선은하처런 나선팔의 감긴 정도에 따라 세 형태(SBa, SBb, SBc)로 분류된다. 한편 이번에 양털 나선은하의 선명한 이미지를 포착한 허블 망원경은 NASA와 유럽우주국(ESA)이 공동으로 개발해 운영하고 있는 현재 가장 강력한 우주망원경으로, 1990년부터 활동을 시작했다. 허블 망원경은 주경 지름 2.4m, 무게 12.2t, 전체 길이 13m로, 지금도 고도 559㎞ 저궤도에서 시속 약 2만7300㎞의 속도로 97분마다 지구를 돌며 먼 우주를 관측하고 있지만, 오는 2021년 6월 은퇴를 앞두고 있다. 후임은 내년 중 우주로 올라갈 제임스 웹 우주망원경으로, 성능은 허블 망원경보다 100배 더 뛰어난 것으로 알려졌다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

‘과속 성장’하는 거대한 블랙홀의 크기가 공개돼 학계의 관심이 쏠리고 있다. 호주국립대학과 유럽남방천문대(ESO) 등 국제 공동연구진에 따르면 2018년에 발견된 블랙홀 ‘ SMSSJ2157–3602’(이하 J2157)는 발견 당시부터 성장 속도가 매우 빨라 과학자들의 눈길을 사로잡았다. 이후 연구진은 이 블랙홀이 얼마나 빠르게 규모를 확장하는지, 현재 ‘몸집’의 규모는 어떤지, 동시에 얼마나 많은 주위의 별을 집어삼키며 현재의 질량을 유지하는지 등을 알아내기 위한 연구를 진행해왔다. 연구진이 칠레에 있는 유럽남방천문대의 거대망원경을 이용해 관찰한 결과, 블랙홀 J2157의 현재 질량은 태양의 340억 배, 크기는 태양의 400만 배에 달한다는 사실이 확인됐다. 우리 은하 중심에 있는 초대질량블랙홀(SMBH) 질량의 8000배에 달하는 규모다. 또 지금까지 발견된 것 중 가장 밝은 빛을 띠는 블랙홀이라는 사실도 밝혀졌다. 연구진은 블랙홀의 밝기를 통해 크기를 유추했으며, 날마다 태양 질량 1개에 맞먹는 주변 물질을 빨아들인다는 사실도 확인됐다. 연구진은 현재까지의 결과로 보아, 이 블랙홀이 관측 역사상 가장 거대한 블랙홀의 타이틀을 차지할 수 있을 것으로 보인다고 예측했다. 다만 빅뱅 뒤 약 12억 년 밖에 되지 않은 초기 우주에서 발견된 만큼, 초기 우주에서 어떻게 이런 거대한 블랙홀이 성장하고 등장할 수 있었는지는 아직 미스터리라고 밝혔다. 연구를 이끈 호주국립대학의 크리스토퍼 온켄 박사는 “이 블랙홀이 주위의 에너지를 얼마나 많이 빨아들이는지는 이미 가지고 있는 질량에 달려있다”면서 “이 블랙홀이 초기 우주의 거대한 형태 중 하나인지, 주위의 에너지를 얼마나 집어삼키는지를 확인하기 위한 연구가 이어질 것”이라고 설명했다.이번에 발견된 블랙홀은 엄청난 성장세를 보이며 몸집을 불려가고 있지만, 관측 역사상 가장 큰 블랙홀은 아니다. 지난해 독일 막스 플랑크 외계물리학 연구소는 지구에서 약 7억 광년 떨어진 ‘아벨(Abell) 85’ 은하단 중심에 있는 타원은하에서 태양 질량의 400억 배에 달하는 최대 블랙홀을 확인했다. ‘과속 성장’으로 엄청난 에너지를 뿜어내는 블랙홀 ‘J2157’에 대한 연구결과는 영국 천문학 저널인 왕립천문학회 월보(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

우주의 실제 팽창 속도가 기존의 이론 모델로 계산한 값보다 상당히 빠른 것으로 다시 한번 확인됐다. 지난 2월 천체물리학저널레터에 미국국립전파천문대가 이끄는 연구팀이 발표한 내용이다. 기존과는 전혀 다른 방식으로 측정했다는 사실에 의미가 있다. 연구팀의 제임스 브라츠 박사는 다음과 같이 말했다. “우리는 다른 은하들이 표준 우주론 모델에서 제시하는 것보다 더욱 가깝다는 사실을 알아냈다. 이것이 측정의 문제인지 모델의 문제인지 토론했다. 결론은 표준모형에 결함이 있을 가능성이 매우 높다(likely)는 것이다.” 우주 팽창 속도에 관한 이론과 관측의 불일치는 오랫동안 문제가 돼 왔다. 이를 두고 연구자들은 이론이 틀렸는지, 관측에 오류가 있는지를 두고 부심해 왔다. 이번 논문은 관측 쪽 손을 들어 준 것이다. 우주의 기원에 대한 빅뱅 이론에 따르면 우주는 137억년 전 하나의 특이점에서 시작해 급속도로 팽창했다. 현재 크기는 지구를 중심으로 본다면 반지름 480억 광년 정도다. 그 바깥은 빛보다 빠른 속도로 팽창 중이다. 우주는 계속 커지고 있으며 그 속도는 먼 곳에 있는 은하일수록 더욱 크다. 기존의 이론은 우주배경복사에 대한 플랑크 위성의 측정값을 바탕으로 팽창 속도를 제시한다. 우주배경복사란 빅뱅 38만년 후에 퍼져나간 빛, 즉 전자기파가 우주의 모든 곳에 균일하게 퍼져 있는 것을 말한다. 팽창 속도는 거리 326만 광년(1메가파섹)당 초속 67.4㎞다. 이를 ‘허블상수’라고 부른다. 우주에서의 거리는 어떻게 측정하는가. 대표적인 것이 밝기가 일정한 표준 촛불, 그중에서도 초신성을 이용하는 방법이다. 초신성이란 수명이 다한 별이 마지막 단계에서 태양의 수백만 배에 해당하는 에너지를 일시에 내뿜으며 폭발하는 현상을 말한다. 그중에서도 특정한 유형(1a형)은 밝기가 일정하므로 빛이 어두워진 정도를 보면 얼마나 멀리 떨어져 있는지를 알 수 있다. 일정한 주기로 밝기가 달라지는 세페이드 변광성도 표준 촛불로 사용된다. 또 다른 방법은 멀리 있는 퀘이사를 이용하는 것이다. 퀘이사란 강력한 전자파를 발산하는 활동은하의 중심 핵을 말한다. 그 빛이 우리 앞에 있는 다른 은하 주위를 통과하면서 중력에 이끌려 휘어지는 정도를 측정한다. 표준 촛불과 퀘이사의 중력렌즈 효과로 측정한 기존의 허블상수는 73~74였다. 이번의 새로운 관측에서 얻은 허블상수는 이 범위 내인 73.9다. 이론 모델과는 초속 7㎞ 이상의 차이가 난다. 이번 프로젝트는 은하 중심부의 초거대질량 블랙홀 주변을 회전하는 가스 원반에 초점을 맞췄다. 원반이 지구에서 볼 때 수평에 가깝게 누워 있을 경우 라디오파(마이크로파)가 분출되는 밝은 구역들을 관측할 수 있다. 이를 통해 원반의 물리적 크기와 기울어진 정도를 파악할 수 있다. 그러면 기하학적으로 거리를 결정할 수 있다. 프로젝트팀은 전 세계의 전파 망원경을 동원했다. 대상은 1억 6800만~4억 3100만 광년 거리의 은하 4개다. 기존에 측정된 은하 두 개의 거리도 계산에 포함했다. 우주의 구성과 진화를 다루는 현재의 표준모델은 ‘람다 차가운 암흑 물질’(Lambda CDM)이라 불린다. 람다란 우주를 점점 더 빨리 팽창시키는 암흑 에너지를 나타내는 ‘우주 상수’다. 여기서 암흑이란 ‘어둡다’가 아니라 ‘모른다’는 뜻이다. 이 모델에 따르면 우주는 보통 물질(약 4%), 암흑 물질(약 23%), 암흑 에너지(약 73%)로 구성돼 있다. 암흑 물질이란 중력 이외의 다른 힘과는 상호작용하지 않아서 관측이 되지 않는 ‘어두운’ 물질을 말한다. 연구자들은 모델의 결함을 관측에 맞게 보정하는 방법들을 검토 중이다. 아인슈타인의 우주상수에서 벗어나 암흑 에너지의 성질에 대한 가정을 바꾸자는 발상도 있다. 또한 입자물리학에서 중성미자의 숫자나 유형, 상호작용에 변경을 가하는 방법도 검토 중이다. 중성미자란 전기를 띠지 않은(중성) 미세한 입자(미자)를 말한다. 이보다 이상한 방법도 연구되고 있다. 어느 쪽이 나은 방법인지를 판별할 방법은 아직 없다. 우리가 알고 있는 우주는 4%의 보통 물질뿐이다.