138억 년의 우주 역사를 가장 자세히 재현한 컴퓨터 시뮬레이션 영상을 국제 연구팀이 1일(현지시간) 영국 왕립천문학회 월간보고(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)에 공개했다. ‘일루스트리스: 더 넥스트 제네레이션’(IllustrisTNG·Illustris: The Next Generation)으로 명명된 이번 영상은 우주의 형성 과정을 그 어느 것보다 자세히 보여준다. 연구팀은 “이번 영상은 130억 년이 넘는 시간 동안 우주에 은하가 어떻게 형성·진화·성장하고 새로운 별의 탄생을 유도하는지 알 수 있게 해준다”고 설명했다. 이미 연구팀은 이번 시뮬레이션 모델로 블랙홀이 암흑물질의 분포에 어떻게 영향을 주는지, 중원소들이 어떻게 만들어져 분포하는지, 그리고 자기장이 어디에서 비롯되는지 살피고 있다. 연구팀의 샤이 제넬 박사(미국 플랫아이언연구소 전산천체물리학센터)는 “천체 망원경 한 대로는 은하들을 일정량밖에 측정할 수 없지만, 이번 시뮬레이션은 모든 은하의 특성을 추적할 수 있고 현재 모습뿐만 아니라 모든 형성 과정도 살필 수 있다”고 말했다. 이들은 ‘빅뱅’으로 불리는 대폭발 이후 우주 전체로 균일하게 확산해나간 빛 즉 우주배경복사에서 수집한 우주 초장기에 관한 증거를 이용해 이번 시뮬레이션을 제작했다. 이를 통해 우주가 탄생한 지 불과 몇십억 년밖에 안 됐을 때의 조건을 모델링했다. 가상의 우주 공간에 별과 행성 형성에 관여하는 바리온 물질과 은하 구조에 관여하는 암흑물질, 그리고 우주의 가속팽창과 관련한 암흑에너지를 더했다. 그리고 초신성 폭발과 블랙홀에 관한 정보도 추가했다. 또 다른 연구원인 폴커 스프링겔 박사(독일 하이델베르크 이론연구소)는 “이번 모델은 대규모 물질 분포에서 거대질량 블랙홀의 영향을 정확히 예측할 수 있어 특히 매력적”이라면서 “앞으로 나올 관측 연구를 신뢰성 있게 해석하는 데 결정적인 역할을 할 것”이라고 말했다. 연구를 주도한 마크 보겔스버거 박사(미국 매사추세츠공과대)는 이번 시뮬레이션으로 뜨겁고 묽은 가스의 난류 운동이 은하 중심의 자기장을 기하급수적으로 증폭할 수 있는 소규모 자기 발전기를 유도하는 것을 보여줬고 관찰된 자기장의 세기도 정확히 예측했다. 그는 “이번 모델은 정교한 은하 형성 모델과의 결합을 통해 어떤 기존 시뮬레이션보다 자세히 이런 자기장 문제를 탐구하도록 해준다”고 말했다. 시뮬레이션 속 우주는 현재 우리가 관측 가능한 우주인 약 930억 광년의 거리와 비교하면 10억 광년에 불과하다. 하지만 4년 전 제작한 초기 모델 속 우주는 약 3억5000만 광년으로 훨씬 더 작았다. 연구에 참여한 안날리사 필레피치 연구원(막스플랑크 천문학연구소)은 “우리의 예측 모델은 이제 천문학자들에 의해 체계적으로 확인될 수 있다”면서 “이는 계층적 은하 형성이라는 이론적 모델의 결정적인 검사를 이끌어낼 것”이라고 말했다. 사진=IllustrisTNG 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

블랙홀은 무엇이든지 흡수하는 괴물 같은 천체다. 하지만 아무것도 탈출할 수 없다면 이를 관측하는 일은 매우 어렵다. 블랙홀의 존재가 이론적으로 예측되었음에도 한동안 그 존재가 의문시되었던 이유다. 하지만 이제 과학자들은 수많은 블랙홀의 존재를 직접 관측하고 그 안에 숨겨진 비밀을 탐구하고 있다. 그것이 가능한 이유는 블랙홀 자체는 빛을 내지 않지만, 블랙홀에 흡수되는 물질과 제트(jet)의 형태로 방출되는 물질이 막대한 에너지를 내놓기 때문이다. 특히 은하 중심에는 태양 질량의 수백만 배에 달하는 거대 질량 블랙홀(supermassive black hole)이 존재해 많은 연구가 이뤄지고 있다. 하지만 블랙홀에는 거대 질량 블랙홀만 있는 것은 아니다. 블랙홀을 크게 두 가지 형태로 분류하면 은하 중심에 존재하는 거대 질량 블랙홀과 별과 비슷한 질량을 지닌 항성 질량 블랙홀로 나눌 수 있다. 항성 질량 블랙홀은 거대한 질량을 가진 별이 초신성 폭발을 일으키면서 중심부에 있는 물질이 뭉쳐 생성된다고 보고 있다. 별이 최후를 맞이할 때 남은 질량이 많으면 블랙홀이 되고 그보다 작은 경우 중성자별이 되는 것이다. 당연히 은하에 보통 하나뿐인 거대 질량 블랙홀보다 항성 질량 블랙홀이 훨씬 흔할 것이다. 하지만 항성 질량 블랙홀의 경우 동반성에서 흡수하는 물질이 없다면 사실상 알아낼 방법이 없다. 글자 그대로 검은 구멍으로 아무것도 빠져나오지 못하기 때문이다. 그러나 예외적인 경우도 있다. 유럽 남방 천문대(ESO)의 거대 망원경 (VLT)에 설치된 MUSE 장치는 구상성단 NGC 3201에서 숨어 있는 블랙홀의 증거를 발견했다. 구상성단은 수천에서 수만 개의 별이 중력으로 느슨하게 묶인 집단으로 보통 나이가 많은 별들의 모임이다. 우리 은하에만 150개가 넘는 구상성단이 있다. 본래 천문학자들은 블랙홀을 찾기 위해서가 아니라 구상성단의 별을 연구하기 위해 관측을 진행했으나 별 하나가 매우 이상하게 움직이는 것이 관찰됐다. 태양 질량의 0.8배 정도 되는 별이 167일을 주기로 시속 수십만km라는 엄청난 속도로 움직이고 있었던 것이다. 하지만 아무리 관측해도 이 별의 동반성은 관측되지 않았다. 이 현상을 설명할 수 있는 유일한 방법은 관측이 안 될 정도로 어둡지만 태양 질량의 4배 정도 되는 천체가 중력을 행사하고 있다고 가정하는 것이다. 그리고 이 정도 질량을 지닌 천체인데도 아무것도 방출하지 않는다면 물질을 흡수하지 않는 블랙홀일 가능성이 가장 크다. 이런 블랙홀은 주변을 지나는 빛을 흡수하거나 굴절시키긴 하지만 방출하는 에너지가 사실상 없기 때문에 아무리 성능 좋은 망원경으로도 관측이 어렵다. 그래도 중력은 말없이 그 존재를 증명한다. 천문학자들은 숨어 있는 블랙홀의 숫자와 질량에 대해서 많은 궁금증을 가지고 있으나 사실 이렇게 우연한 기회가 아니면 관측이 쉽지 않다. 하지만 아직 모르는 것이 많기에 더 호기심을 불러일으키는 존재라고 할 수 있다. 앞으로도 블랙홀의 숨은 비밀을 찾기 위한 연구가 계속 진행될 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

대상이 무엇이든 사람은 그 나이를 알고 싶어한다. 골동품이라면 얼마나 오래된 건가 묻고, 또래를 만나면 ‘민증 까보기’부터 한다. 지구와 은하, 우주에 대해서도 마찬가지다. 하지만 이들의 나이를 알아내기란 그리 쉬운 일이 아니다. 과학자들의 숱한 땀과 노력을 요구했다. 지구의 나이는 약 46억 년으로 밝혀졌지만, 지질학자들이 1세기에 가까운 노력을 기울인 끝에 겨우 알아낸 사실이다. 지구의 민증을 까는 데는 방사성 연대측정법을 이용했다. 방사성 원소의 붕괴는 오로지 시간에만 관련될 뿐, 주위의 압력이나 온도 등에는 전혀 영향받지 않고 규칙적으로 붕괴한다. 이들 원소가 붕괴되어 반으로 줄어드는 시간을 반감기라 한다. 탄소-14의 반감기는 6,000년이고, 우라늄 235와 238의 반감기는 각각 7억 400만 년, 44억 7천만 년이다. 이 방법을 이용해 지구의 암석에 들어 있는 방사성 원소의 반감기를 정밀 측정해서 얻은 값이 약 46억 년이다. 우주의 나이는 분명 지구 나이보다는 많을 게 뻔하다. 우주의 나이를 어림하는 데 최초로 사용된 것은 늙은 별들의 집단인 구상성단이다. 구상성단 속에서 가장 늙은 별을 조사해본 결과 120억 년에 근접한다는 사실을 알아냈다. 은하계에 있는 구상성단들의 평균 나이가 이 정도였기 때문에 우주의 나이가 적어도 120억 년보다는 많다는 계산이 나온다. 이에 비해 46억 살 가량인 우리 태양계는 우주에서 한참 어린 신참자라는 사실을 알 수 있다. 천문학자들은 이에 만족하지 않고 다른 도구를 찾아나섰다. 은하계를 샅샅이 뒤진 끝에 찾아낸 것은 죽은 별의 시체라 할 수 있는 백색왜성이었다. 크기는 지구만 하지만 질량은 태양 정도여서, 각설탕만 한 크기가 1톤에 이를 만큼 놀라운 밀도를 가진 별이다. 백색왜성은 중간 이하의 질량을 지닌 항성이 핵융합을 마치고 적색거성이 된 다음, 외부 대기는 우주공간으로 방출되며 행성상 성운을 만들고, 별의 중심핵만 남은 천체다. 말하자면, 에너지를 생성하는 별로서는 폐업하고 차츰 식어가는 일만 남은 셈인데, 가장 차가운 백색왜성의 표면온도는 수천 도 가량 된다. ​이 별의 냉각 시간을 계산해본 결과, 이에 이르는 시간은 110~120억 년으로 추산되었다. 이 역시 구상성단의 나이와 비슷하게 맞아떨어지는 것으로 보아 120억 년을 우주 나이의 기준선으로 설정하게 되었다. 우주 나이에 관한 결정적인 물증은 르메트르의 빅뱅과 허블의 우주팽창에서 나왔다. 우주가 한 원시원자에서 출발해서 오늘까지 팽창을 계속하고 있다면, 이 시간을 영화 필름 돌리듯 거꾸로 돌리면 우주 탄생의 시점에 도달할 수 있을 것이 아닌가! 너무나 간단한 방법이었다. 곧, 우주의 팽창속도를 측정하고, 이 값으로부터 거꾸로 우주의 크기가 0이 될 때까지의 시간을 계산함으로써 우주의 나이를 추론할 수 있게 되는 것이다. 우주의 팽창속도는 허블 상수가 말해준다. 허블 상수는 지구로부터 100만 파섹(326만 광년) 거리당 후퇴속도를 나타낸다. 이 허블 상수를 이용해 우주가 지금의 크기로 팽창하는 데 걸리는 시간을 계산할 수 있는데, 허블 상수의 역수를 취하면 바로 그게 허블 시간(Hubble time)이라고 부르는 우주의 나이다. 허블 상수가 50일 때는 우주 나이가 약 200억 살, 100일 때는 약 100억 살이 나온다. 그런데 문제는 허블 상수를 정하는 게 그리 간단치가 않다는 점이다. 허블이 처음 구한 허블 상수는 500이었다. 이 값을 대입하면 우주 나이가 지구 나이보다 적은 것으로 나온다. 그러나 차츰 정밀한 관측으로 허블 상수가 조정되면서 137억 년이란 우주 나이를 얻게 되었다. 2013년 3월, 유럽우주국의 플랑크 위성이 정밀한 우주배경복사 관측으로부터 얻은 데이터로 구한 허블 상수는 약 67.80km/s/Mpc이었다. 이 값으로 다시 계산하면 우주의 나이는 137.98±0.37억 년으로, 이는 오차가 0.268%에 불과한 정확도를 가진 값이다. 그러니 우리는 간단하게 우주의 나이를 138억 년으로 기억하자. 138억 년이란 얼마나 오랜 시간일까? 우리가 100살을 산다고 칠 때, 이를 초 단위로 나타내면 약 30억 초다. 그러니 138억 년이란 시간은 우리 인간에겐 거의 영겁이라 해도 무방하지 않을까? 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

거대한 초질량 블랙홀이 주위 물질을 꿀꺽 삼키고 두 차례나 ‘트림’하는 광경이 사상 처음으로 관측됐다.최근 미국 콜로라도대학 연구팀은 미 항공우주국(NASA)의 허블우주망원경과 찬드라 엑스선 망원경을 통해 블랙홀의 트림 장면을 두 번이나 포착했다고 밝혔다. 공상과학 영화의 배경으로 등장해 우리에게도 친숙한 블랙홀은 모든 것을 흡수하고 파괴하며 절대 헤어나올 수 없는 존재로 인식돼 왔다. 그러나 블랙홀은 주위에 인접한 가스와 먼지, 심지어 별까지 통째로 먹어 치운 뒤 마치 트림하듯 격렬하게 외부로 가스를 분출한다. 이 과정에서 빛조차 흡수해 보이지 않는 블랙홀의 존재가 확인된다. 이번에 연구 대상에 오른 블랙홀은 지구에서 8억 광년 떨어진 은하인 SDSS J1354+1327의 중심부에서 확인됐다. 연구팀이 공개한 사진을 보면 뿌연 붉은빛 가스는 블랙홀이 뿜어낸 최근의 트림, 그리고 아래쪽 녹색빛은 10만년 전 방출된 트림의 잔여물이다. 연구를 이끈 줄리에 코머퍼드 교수는 “블랙홀은 게걸스러운 먹보로 식사 예절이 별로”라면서 “과거에 블랙홀이 한 차례 트림하는 모습은 관측된 바 있으나 두 차례는 처음”이라고 의미를 부여했다. 이어 “두 트림 사이의 시간 차이는 10만년 정도로 3만 광년에 걸쳐 퍼졌다”고 덧붙였다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

대상이 무엇이든 사람은 그 나이를 알고 싶어한다. 골동품이라면 얼마나 오래된 건가 묻고, 또래를 만나면 ‘민증 까보기’부터 한다. 지구와 은하, 우주에 대해서도 마찬가지다. 하지만 이들의 나이를 알아내기란 그리 쉬운 일이 아니다. 과학자들의 숱한 땀과 노력을 요구했다. 지구의 나이는 약 46억 년으로 밝혀졌지만, 지질학자들이 1세기에 가까운 노력을 기울인 끝에 겨우 알아낸 사실이다. 지구의 민증을 까는 데는 방사성 연대측정법을 이용했다. 방사성 원소의 붕괴는 오로지 시간에만 관련될 뿐, 주위의 압력이나 온도 등에는 전혀 영향받지 않고 규칙적으로 붕괴한다. 이들 원소가 붕괴되어 반으로 줄어드는 시간을 반감기라 한다. 탄소-14의 반감기는 6,000년이고, 우라늄 235와 238의 반감기는 각각 7억 400만 년, 44억 7천만 년이다. 이 방법을 이용해 지구의 암석에 들어 있는 방사성 원소의 반감기를 정밀 측정해서 얻은 값이 약 46억 년이다. 우주의 나이는 분명 지구 나이보다는 많을 게 뻔하다. 우주의 나이를 어림하는 데 최초로 사용된 것은 늙은 별들의 집단인 구상성단이다. 구상성단 속에서 가장 늙은 별을 조사해본 결과 120억 년에 근접한다는 사실을 알아냈다. 은하계에 있는 구상성단들의 평균 나이가 이 정도였기 때문에 우주의 나이가 적어도 120억 년보다는 많다는 계산이 나온다. 이에 비해 46억 살 가량인 우리 태양계는 우주에서 한참 어린 신참자라는 사실을 알 수 있다. 천문학자들은 이에 만족하지 않고 다른 도구를 찾아나섰다. 은하계를 샅샅이 뒤진 끝에 찾아낸 것은 죽은 별의 시체라 할 수 있는 백색왜성이었다. 크기는 지구만 하지만 질량은 태양 정도여서, 각설탕만 한 크기가 1톤에 이를 만큼 놀라운 밀도를 가진 별이다. 백색왜성은 중간 이하의 질량을 지닌 항성이 핵융합을 마치고 적색거성이 된 다음, 외부 대기는 우주공간으로 방출되며 행성상 성운을 만들고, 별의 중심핵만 남은 천체다. 말하자면, 에너지를 생성하는 별로서는 폐업하고 차츰 식어가는 일만 남은 셈인데, 가장 차가운 백색왜성의 표면온도는 수천 도 가량 된다. ​이 별의 냉각 시간을 계산해본 결과, 이에 이르는 시간은 110~120억 년으로 추산되었다. 이 역시 구상성단의 나이와 비슷하게 맞아떨어지는 것으로 보아 120억 년을 우주 나이의 기준선으로 설정하게 되었다. 우주 나이에 관한 결정적인 물증은 르메트르의 빅뱅과 허블의 우주팽창에서 나왔다. 우주가 한 원시원자에서 출발해서 오늘까지 팽창을 계속하고 있다면, 이 시간을 영화 필름 돌리듯 거꾸로 돌리면 우주 탄생의 시점에 도달할 수 있을 것이 아닌가! 너무나 간단한 방법이었다. 곧, 우주의 팽창속도를 측정하고, 이 값으로부터 거꾸로 우주의 크기가 0이 될 때까지의 시간을 계산함으로써 우주의 나이를 추론할 수 있게 되는 것이다. 우주의 팽창속도는 허블 상수가 말해준다. 허블 상수는 지구로부터 100만 파섹(326만 광년) 거리당 후퇴속도를 나타낸다. 이 허블 상수를 이용해 우주가 지금의 크기로 팽창하는 데 걸리는 시간을 계산할 수 있는데, 허블 상수의 역수를 취하면 바로 그게 허블 시간(Hubble time)이라고 부르는 우주의 나이다. 허블 상수가 50일 때는 우주 나이가 약 200억 살, 100일 때는 약 100억 살이 나온다. 그런데 문제는 허블 상수를 정하는 게 그리 간단치가 않다는 점이다. 허블이 처음 구한 허블 상수는 500이었다. 이 값을 대입하면 우주 나이가 지구 나이보다 적은 것으로 나온다. 그러나 차츰 정밀한 관측으로 허블 상수가 조정되면서 137억 년이란 우주 나이를 얻게 되었다. 2013년 3월, 유럽우주국의 플랑크 위성이 정밀한 우주배경복사 관측으로부터 얻은 데이터로 구한 허블 상수는 약 67.80km/s/Mpc이었다. 이 값으로 다시 계산하면 우주의 나이는 137.98±0.37억 년으로, 이는 오차가 0.268%에 불과한 정확도를 가진 값이다. 그러니 우리는 간단하게 우주의 나이를 138억 년으로 기억하자. 138억 년이란 얼마나 오랜 시간일까? 우리가 100살을 산다고 칠 때, 이를 초 단위로 나타내면 약 30억 초다. 그러니 138억 년이란 시간은 우리 인간에겐 거의 영겁이라 해도 무방하지 않을까? 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

거대한 초질량 블랙홀이 주위 물질을 꿀꺽 삼키고 두차례나 '트림'하는 광경이 사상 처음으로 관측됐다. 최근 미국 콜로라도 대학 연구팀은 미 항공우주국(NASA)의 허블우주망원경과 찬드라 X선 망원경을 통해 블랙홀의 트림 장면을 두번이나 포착했다고 밝혔다. 공상과학영화의 배경으로 등장해 우리에게도 친숙한 블랙홀은 모든 것을 흡수하고 파괴하며 절대 헤어나올 수 없는 존재로 인식돼왔다. 그러나 블랙홀은 주위에 인접한 가스와 먼지, 심지어 별까지 통째로 먹어치운 후 마치 트림하듯 격렬하게 외부로 가스를 분출한다. 이 과정에서 빛조차 흡수해 보이지 않는 블랙홀이 우리에게 존재가 확인된다. 이번에 연구대상에 오른 블랙홀은 지구에서 8억 광년 떨어진 은하인 'SDSS J1354+1327'의 중심부에서 확인됐다. 연구팀이 공개한 사진을 보면 뿌연 붉은빛 가스는 블랙홀이 뿜어낸 최근의 트림, 그리고 아래쪽 녹색 빛은 10만 년 전 방출된 트림의 잔여물이다. 연구를 이끈 줄리에 코머포드 교수는 "블랙홀은 게걸스러운 먹보로 식사예절이 별로"라면서 "과거에 블랙홀이 한차례 트림하는 모습은 관측된 바 있으나 두차례는 처음"이라고 의미를 부여했다. 이어 "두 트림 사이의 시간 차이는 10만 년 정도로 3만 광년에 걸쳐 퍼졌다"고 덧붙였다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

은하 중심에는 거대 질량 블랙홀이 존재한다. 우리 은하의 경우 태양 질량의 400만 배에 달하는 대형 블랙홀이 있으며 안드로메다은하에는 더 거대한 은하 중심 블랙홀이 존재한다. 보통 블랙홀은 SF 영화에서는 주인공이나 악당이 탄 우주선을 빨아들이는 괴물 정도로 묘사되지만, 과학자들은 거대 질량 블랙홀이 은하의 진화에서 매우 중요한 역할을 하고 있다고 생각한다. 태양 질량의 100만 배 이상의 거대 질량 블랙홀(supermassive black hole)은 물질을 흡수하기만 하는 것이 아니라 주변으로 강력한 에너지와 제트를 내뿜는 존재다. 따라서 은하 전체의 가스 온도를 높여 별의 생성을 억제한다. 은하가 어느 정도 성장한 후에는 별의 생성 속도가 정체된 나이든 은하가 되는 것은 블랙홀의 힘이 큰 것으로 생각된다. 하지만 우주에는 우리 은하 같은 대형 은하보다는 왜소은하(dwarf galaxy)가 50배 더 흔하다. 왜소은하라도 해도 태양 질량의 1억 배에서 수십 억 배의 질량을 지닌 큰 천체지만, 중심에 거대 질량 블랙홀을 만들기에는 질량이 부족하다고 여겨졌다. 따라서 과학자들은 왜소은하가 정적인 은하가 되는 것은 가스를 다른 대형 은하에 빼앗기는 등 다른 기전이 있다고 생각해왔다. 하지만 포츠머스대학 연구팀은 Sloan Digital Sky Survey(SDSS)의 Mapping Nearby Galaxies at Apache Point Observatory(MaNGA) 데이터를 분석해서 작은 은하에서도 활동적인 은하 중심 블랙홀이 있을 뿐 아니라 가스를 가열하고 있다는 증거를 발견했다. (위의 사진에서 작은 사각형 안) 이는 왜소은하에서도 대형 은하와 마찬가지 방식으로 별의 생성이 억제될 수 있다는 점을 보여준다. 왜소은하에서도 거대 질량 블랙홀의 활동이 무시할 수 없을 정도로 크다면 현재의 은하 진화 이론을 다시 검토해야 할 가능성이 커진다. 일반적으로 블랙홀은 무엇이든지 흡수하는 괴물로 우리의 삶과는 동떨어진 존재로 생각된다. 하지만 실제로는 지금 우리가 사는 은하의 모습을 만드는 데 큰 영향을 미친 숨은 재주꾼이다. 또 단순히 물질을 흡수하는 것만 것 아니라 에너지와 물질을 방출해 주변 환경에 큰 영향을 미친다. 과학자들은 블랙홀의 진짜 모습을 이해하기 위해 계속해서 연구를 진행할 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com　 　　

신이 셀 수 없이 많은 보석을 우주에 뿌린다면 이같은 모습으로 빛날까? 지난 12일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 허블우주망원경으로 촬영한 보석같은 은하의 모습으로 홈페이지에 공개했다. 찬란한 보석같은 아름다운 사진 속 대상은 다름아닌 우리가 사는 곳인 '우리은하'(Milky Way Galaxy)다. 지름이 10만 광년에 달하는 우리은하는 나선같은 형태를 하고 있어 나선은하로 분류되지만 그 중심에 별들로 구성된 막대모양의 구조가 있어 막대나선은하에 속한다. 이중 태양계는 우리은하의 중심에서도 3만 광년이나 떨어진 나선팔 부근에 자리잡고 있다. 한마디로 인류는 우리은하의 중심에서도 한참이나 떨어진 '변두리'에 살고있는 셈이다. 우리 은하의 중심부를 담고있는 이 사진에는 이제 운명을 다한 적색으로 보이는 적색거성과 우주적인 관점에서는 막 태어난 푸른색 별들의 모습이 담겨있다. 우리의 태양 역시 사진 속 수많은 별들처럼 100억년 쯤 지나면 적색거성 단계를 거쳐 생을 마감한다. 그러나 별의 최후는 역설적으로 새로운 별의 탄생을 가져온다. 죽어가는 별이 내뿜는 가스는 다시 뭉쳐서 새로운 세대의 별이 되기 때문으로 공개된 이 사진은 어찌보면 우주의 생로병사를 모두 담고있다. 　 사진=NASA, ESA, and T. Brown (STScI) 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

2018년 무술년이 시작된 지도 벌써 일주일이 지났다. 새해에도 연구자들은 새로운 연구성과를 내기 위해 연구에 매진할 것이다. 그렇지만 전 세계 과학계의 큰손이라고 할 수 있는 미국 도널드 트럼프 행정부는 여전히 지구온난화와 백신접종에 부정적인 모습을 보이는 등 과학기술에 대해 불신을 드러내고 있으며 영국의 유럽연합(EU) 탈퇴에 따른 연구비 지원과 과학자들의 이탈 등 정치적 변화가 과학계의 모습을 바꿀 수 있다는 우려도 커지고 있다. 그럼에도 불구하고 세계적인 과학저널인 ‘네이처’와 ‘사이언스’는 ‘올해 기대되는 과학분야 연구성과’들을 선정해 발표했다.올해 기대를 한 몸에 받고 있는 연구는 ‘블랙홀의 실제 모습 공개’이다. 블랙홀이 있다는 사실은 중력파 덕분에 확인됐지만 실제 블랙홀의 모습이 공개된 적은 한 번도 없다. 지난해 4월 남극, 미국 하와이, 칠레, 프랑스 등 전 세계 9곳에 설치된 전파망원경을 하나로 연결해 지구 크기의 거대 망원경처럼 활용해 블랙홀의 모습을 보려는 ‘이벤트 호라이즌 망원경’(EHT) 프로젝트에 나섰다. 한국 천문연구원도 참여한 이 프로젝트는 우리 은하 중심부에 있는 거대 블랙홀인 ‘궁수자리A*’를 관찰했다. 거대 블랙홀은 질량은 크지만 크기는 작기 때문에 국제 연구팀은 관측한 데이터에서 블랙홀과 관련 없는 잡음을 제거하고 서로 다른 지점에서 관측된 데이터를 붙여 분석하는 작업을 거쳐 좀더 명확한 관측영상을 올해 공개할 것으로 예상되고 있다.또 주목받고 있는 것은 ‘DNA고고학’을 통해 인류 기원을 밝혀내는 연구다. DNA고고학은 유물에 대한 DNA 분석을 통해 과거를 추적하는 학문분야다. 지난해 초 독일 막스플랑크 진화인류학연구소는 오래된 유골뿐만 아니라 퇴적물에서도 원시인들의 DNA를 채취할 수 있는 기법을 개발했다고 발표했다. 원시인들이 거주했던 동굴이나 집단군락지가 잘 보존돼 있다면 유골이 아니더라도 다른 유물들로부터 극미량의 유전자를 찾아낼 수 있게 됐다는 것이다. 이런 신기술을 바탕으로 원시 인류 조상의 DNA에서 지금과 알려지지 않은 새로운 인류의 기원을 발견할 수도 있게 될 것이라고 ‘사이언스’는 예측했다.전염병을 예측한다는 것은 사실상 불가능한 일이지만 최근 몇 년 동안 사라진 것으로 간주됐던 과거의 전염병들이 다시 대유행할 조짐이 나타나고 있다는 것을 주목해야 한다는 지적이 나왔다. 아프리카 나이지리아와 브라질 상파울루 지역에서는 모기에 의해 전파되는 황열병이 다시 등장해 주변 지역으로 확산될 조짐을 보이고 있으며, 주로 겨울에 유행하는 전염병으로 최근에는 거의 사라진 것으로 알려진 디프테리아는 더운 방글라데시 지역에서 유행하고 있다. 또 예멘 지역에서는 콜레라가 확산되고 있다. 역학 전문가들은 “콜레라나 황열병, 디프테리아 등은 현재 거의 사라진 전염병이라고 생각해 백신 제조업체들에서 생산을 줄이고 있어서 비축된 백신도 많지 않아 오래된 전염병들이 다시 급속도로 확산될 가능성이 커지고 있다”고 지적했다.한편 지난해 말 미국 도널드 트럼프 대통령이 달에 다시 사람을 보내겠다는 행정명령에 서명함에 따라 유인 달탐사 경쟁이 다시 불붙을 것으로도 예측했다. 유인 달탐사 재개를 선언했지만 미국이 달까지 사람을 보내는 데는 시간이 걸릴 것으로 예상하고 있는 가운데 현재 달탐사에 있어서는 인도와 중국이 앞서 나가고 있는 상황이다. 인도는 오는 3월 인도 사타시 다완 우주센터에서 궤도선과 착륙선, 탐사로봇을 실은 우주선 ‘찬드라얀2’호를 발사할 예정이다. 2008년 찬드라얀1호가 달 궤도 탐사를 한 이후 9년 만에 발사하는 찬드라얀2호는 달 표면탐사를 시도할 계획이다. 중국 국가우주국도 올해 12월쯤 달 착륙선과 탐사로봇을 실은 ‘창허4’호를 발사할 예정이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

마치 우리은하의 모습을 멀리서 지켜보는 것과 같은 환상적인 은하의 모습이 망원경에 포착됐다. 지난 6일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 허블 우주망원경에 장착된 광시야행성카메라2(WFPC2)로 촬영한 은하의 사진을 공개했다. 나선 모양의 팔이 주위를 휘감고 있는 이 은하의 이름은 'UGC 6093'. 지구에서 약 5억 광년 떨어진 사자자리에 위치한 UGC 6093은 그 모습 때문에 나선은하의 한 종류인 막대나선은하(barred spiral galaxy)로 분류된다. 일반적으로 은하는 지구에서 바라본 형태에 따라 둥그런 타원은하와 나선은하, 불규칙 은하 등으로 구분된다. 이중 나선은하는 제대로 그 모습을 갖춘 정상나선은하와 막대나선은하로 나뉜다. UGC 6093의 경우 그 중심에 별들로 구성된 막대 모양의 구조와 여러 개의 나선팔이 있어 막대나선은하에 속한다. 우리은하 역시 모습이 이와 유사한 막대나선은하다. 한가지 더 흥미로운 점은 UGC 6093이 짧은 시간 많은 양의 에너지를 방출하는 '활동은하'(active galaxy)라는 사실. 특히나 활동은하의 에너지원은 그 중심핵에 있는데 전문가들은 이를 '활동은하핵'(AGN)이라 부른다. 그 정체에 대해서는 의견이 다소 엇갈리지만 UGC 6093 중심에는 초질량블랙홀이 주위 물질을 게걸스럽게 잡아먹으며 강력한 자외선을 방출하는 것으로 보인다. 사진=ESA/Hubble & NASA 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

천문학자들이 은하계에서 가장 별이 생기기 어려워 보이는 장소에서 새로 생성된 아기별을 발견했다. 미국 노스웨스턴대학의 파하드 유세프-자데흐가 이끄는 천문학 연구팀은 세계 최대의 전파망원경인 ALMA를 이용해서 우리 은하 중심부의 거대 블랙홀 주변부를 관측했다. 이 블랙홀의 질량은 태양 질량의 400만 배에 달하는 데, 강력한 중력의 힘으로 주변부에 많은 가스와 별을 끌어들이고 있다. 연구팀은 거대 질량 블랙홀 주변 가스의 흐름을 분석하던 중 예기치 않게 ‘아기별’(protostar)의 증거를 발견했다. 새로 생성된 별은 주변에 가스와 먼지의 원반을 형성하며 이 원반에 수직으로 가스와 먼지를 분출하는 특징이 있다. 따라서 양방향으로 가스를 분출하는 천체를 발견하면 (사진) 태어난 지 얼마 되지 않은 별의 존재를 검증할 수 있을 뿐 아니라 질량과 나이 등 상세한 정보를 추정할 수 있다. 이번 연구에서 가장 놀라운 부분은 블랙홀과의 거리다. 연구팀에 의하면 아기별은 블랙홀에서 불과 1파섹(3.26광년) 이내의 가까운 위치에 존재했다. 그것도 하나가 아니라 11개나 되는 아기별이 무더기로 발견됐다. 이들의 평균 나이는 600만 년 정도로 별의 수명을 생각하면 갓 태어난 신생아나 다를 바 없다. 따라서 다른 장소에서 태어난 별이 중력에 이끌려 온 것이 아니라 바로 이 장소에서 생성된 것으로 보인다. 일반적으로 블랙홀에서 이렇게 가까운 장소에서는 중력이 강하고 가스의 흐름이 빠르다. 따라서 가스가 안정적으로 뭉치기 어려워 새로운 별이 생성되기 힘든 것으로 여겨졌다. 따라서 거대 질량 블랙홀에서 가까운 장소에 있는 별은 모두 외부에서 중력에 이끌려 온 것으로 생각했으나 이번 연구는 블랙홀 주변에서도 얼마든지 새로운 별이 생성될 수 있음을 보여주고 있다. 연구팀은 앞으로 이 블랙홀 주변 아기별에 대해서 더 상세한 관측을 진행할 예정이다. 어쩌면 이 아기별 주변에서는 행성이 생성되고 있을지 모른다. 거대 블랙홀 주변 행성은 SF 영화에서는 흔한 소재일지 몰라도 사실 현재까지 입증된 바가 없다. 종종 자연은 인간의 상상보다 더 놀라운 비밀을 간직하고 있기 때문에 앞으로 연구를 통해서 더 놀라운 사실이 밝혀질지도 모른다. 사진=거대 질량 블랙홀(별 표시) 주변에서 발견된 11개의 아기별. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Yusef-Zadeh et al.; B. Saxton (NRAO/AUI/NSF) 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

천문학자 이강환의 에세이집 ‘빅뱅의 메아리’를 읽다가 ‘은하 중심 방향은 성간물질에 의한 소광 현상이 너무 심해서 가시광선으로는 관측할 수 없었다’에서 생각이 다른 데로 빠졌다. ‘소광’이라. 그렇지. 잡다하게 시끌시끌한 소리가 ‘소음’이니까, 그런 빛은 ‘소광’이겠지. 새로이 한 단어를 알게 된 기쁨은 그러나 무지에서 비롯된 오해가 싹 틔운 것이었다. 소음의 ‘소’(騷)와 소광의 ‘소’(消)는 한자가 달랐다. 소광과 같은 뜻의 ‘소’를 쓰는 소음(消音)이란 단어가 따로 있는데, 오디오 기기에서 익히 본 ‘음 소거’, 즉 ‘소리를 거둔다(없앤다)’는 말이다. 그렇다면 더 좋지. 어쩌면 내가 소광(騷光)이란 말을 처음 만드는 사람일지도 몰라. 나는 흐뭇해져서, 그리하여 지름 25m 전파망원경을 건설하게 되는 단락을 마저 읽었다.독일 작가 W G 제발트의 소설을 읽으면서 거기 나오는 이국의 이름도 낯선 고장들을 구글 검색으로 생생히 보며 따라다녔다는 친구가 있다. 그 참 기발한 독서였다. 책 읽을 때의 내 버릇 중 하나는 문득 듣고 싶은 음악이 떠올라 찾아 듣는 것이다. ‘빅뱅의 메아리’의 짝은 나를 우주적 서정으로 담뿍 적시던 독일 그룹 ‘발전소’다. 꽤 오랫동안 듣지 않았던 디스켓인데 기다렸다는 듯 금방 눈에 띄었다. 쿵쿵, 쿵쿵, 심장 뛰는 소리인 듯도 하고 우주선 발동 걸리는 소리인 듯도 한 ‘라디오-액티비티’ 전주에 은하여행을 앞둔 양 가슴이 두근거린다. 아, 역시 좋구나. 소음(騷音)조차 음악으로 만드는 ‘발전소’여라. 광막한 칠흑 어둠 속에서 태풍 속 낙엽처럼 별들이 흩날리며 스쳐가네.인공적인 빛의 발명으로 인류는 깨어 있는 시간을 벌었지만, 그 빛이 넘쳐 밤을 잃었다고, 지구의 밤은 빛으로 오염됐다고 느끼는 사람도 많다. 외딴 바닷가나 산 속에서야 한밤에 깨끗한 어둠을 맛볼 수 있다. 위생적인 어둠! 밤의 어둠은 건강하게 사는 데 필수다. 그 예로 내 거실에 사는 남천이 있다. 이웃집에 놀러갔다가 선물 받은 것이다. 그 집의 발갛게 단풍 든 남천들이 어여뻐서 기대가 컸는데, 어쩐 일인지 우리 남천은 네 해가 지나도록 푸르기만 푸르고 한번도 단풍이 들지 않았다. 내가 거실에 켠 불을 거의 끄지 않고 지내는 게 그 요인이라는 걸 근래 알게 됐다. 남천에게는 밤새 켜진 불빛이 고스란히 소광(騷光)이었을 테다. 불쌍한 남천, 4년여 한시도 눈을 붙이지 못하고 얼마나 피곤했을까. 우리 남천을 생각해서라도 방을 비울 때는 불 끄는 습관을 들이려고 한다. 그럼으로써 내 생활도 작으나마 질서가 생겨서 보다 단정해질 테다. 11월, 북반구의 사람들을 가장 쓸쓸하게 하는 달이다. 문득 전 생애 동안 겪은 슬픈 일들이 하나하나 떠오르며 켜켜이 쌓이는 달. 원초적 페이소스가 해일처럼 밀려드는 달. 신이 있으면 좋겠다고 간절히 바라게 되는, 이계에 홀로 떨어진 존재처럼 속수무책 떨리는 달. 어쩌면 신은 나처럼 아무 힘이 없는지도 모른다. 그런 줄도 모르고 벼랑 끝의 인간들이 어떻게 좀 해달라고 신만 바라보며 칭얼대니 신의 심정(그에게 그런 게 있다면)이 말이 아닐 테다. 요즘 유난히 나를 따르며 뭔가 바라는 게 있는 듯한 삼색고양이가 어제 보니 새끼를 가진 듯 배가 불룩했다. 그에 막막해진 끝에 든 생각이다. 겨울을 앞두고 제 한 몸도 건사하기 힘들 텐데 새끼라니. 영양식을 먹이는 것 말고는 달리 내가 뭘 어떻게 해줄 수 있단 말인가. 두 달 전에 모진 사람이 동네에 이사 오더니 한 주일도 안 돼 그 집 근처에서 밥 먹던 고양이들을 얘 하나 남기고 다 사라지게 만들었다. 중성화 수술을 받고 평화롭게 뒹굴던 그 고양이들을 생각하면 정말 피눈물이 난다. 이제는 혼자 우리 집 앞에 와 밥을 먹는 삼색고양이가 체온을 나누던 친구들이 없어졌는데 겨울을 무사히 날 수 있을까. 지금은 좀 덤덤해졌지만 그가 이사 온 이후 첫 달은 매일, 오늘처럼 인생이 싫었던 날은 없는 듯했다. 그때가 11월이 아니어서 천만 다행이다. 11월의 하늘에는 무슨 별이 뜰까. 인터넷 검색을 해보니 웬 별자리 운세만 주르륵 뜬다. 몇 권 사뒀던 세사르 바예호의 시집 ‘오늘처럼 인생이 싫었던 날은’을 어쩌자고 가을에 태어난 친구 둘에게 선물했다. 쩝, 생일선물 제목하고는…. 부디 정반대여라!

기존의 행성 형성 이론에 '도전장'을 던진 희한한 거대 행성이 발견됐다. 최근 영국 워릭대학 연구팀은 목성만한 크기의 거대한 외계행성을 발견했다는 논문을 발표했다. 지구에서 약 600광년 떨어진 곳에 위치한 이 행성의 이름은 NGTS-1b. 이 행성은 목성같은 가스행성이지만 흥미롭게도 태양 크기의 절반만한 작은 별 NGTS-1의 주위를 돈다. 더욱 놀라운 점은 두 천체사이의 거리다. 지구와 태양 사이 거리와 비교하면 3% 밖에 되지 않을 정도로 바짝 붙어있다. NGTS-1의 공전주기는 지구시간 기준으로 불과 2.5일. NGTS-1b의 존재는 기존의 행성 형성 이론으로는 설명하기가 힘들다. 우리가 사는 태양계는 태초에 우주의 가스물질로 이루어진 성운이 자체 중력에 의해 수축하면서 그 중심에 태양이 형성되고 남은 물질이 뭉쳐져 행성이 됐다고 전문가들은 입을 모은다. 이는 여러 이론 중 학계에서 널리 받아들여지는 이론이지만 물론 증명할 수 없는 가설이다. 논문의 선임저자 다니엘 베일리스 박사는 "NGTS-1b 같은 거대 행성이 이렇게 작은 별 주위에 존재할 것이라 생각치 못했다"면서 "이 두 천체가 어떤 과정을 통해 형성됐는지 논쟁거리가 될 것"이라고 밝혔다. 거대한 행성을 거느린 NGTS-1은 태양 질량의 40% 미만의 작은 별인 적색왜성이다. 크기도 작고 밝기나 표면온도도 낮지만 우리 은하 별 중 80%를 차지할 정도로 흔하디 흔하다. 연구팀은 이번에 칠레 북부 ESO 파라날 천문대에 위치한 차세대 식관측 망원경(NGTS)으로 NGTS-1b의 존재를 확인했다. 일반적으로 행성이 별 앞으로 지날 때 별의 밝기에 변화가 나타나는데 이 현상을 포착해 행성의 존재를 확인한 것. 연구에 참여한 피터 휘틀리 교수는 "NGTS-1b는 거대한 행성이지만 모성이 너무 작고 희미해 발견하기가 매우 어렵다"면서 "우주에 적색왜성이 흔하게 존재하는 만큼 수많은 거대 행성이 속속 발견될 것"이라고 전망했다. 　　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

올해 노벨 물리학상은 중력파 관측 장치를 발명하고 이를 이용해 중력파를 검출하는 데 기여한 세 사람의 과학자에게 돌아갔다.미국 현지시간으로 수상자 발표가 난 다음날 킵 손 박사와 배리 배리시 박사는 기자회견을 가졌다. 기자 중 한 명이 100년쯤 뒤 중력파가 실용화돼 우리 삶을 바꾸어 놓을 수 있겠냐는 질문을 했다. 손 박사는 중력파를 만들어 내려면 어마어마한 질량을 흔들어 댈 수 있어야 하기 때문에 실용화는 불가능할 것이라고 답했다. 보통 연구비를 더 받기 위해 작은 실용성이라도 침소봉대해 장밋빛 미래를 이야기하는 경우가 많은 시대인데 솔직히 간단명료하게 답했다. 우리 은하를 비롯한 큰 은하의 중심에는 태양 질량의 100만~10억배에 이르는 엄청나게 무거운 블랙홀이 있다. 현재 영국 15대 왕실천문학자인 마틴 리즈 남작은 여러 관측을 통해 1974년에 활동성 은하핵 또는 퀘이사의 중앙에 초거대 블랙홀이 있을 것이라고 예측했다. 중력파 검출은 천문학계의 미스터리 중 하나인 이 문제를 해결하는 데도 도움을 줄 것으로 보인다. 대학 시절 손 교수에게 물리학 강의를 들었던 적이 있다. 어느 날 수업이 끝나고 손 교수에게 초거대 블랙홀은 어떻게 만들어지는지 물었다. 그는 “다양한 이론이 있는데 관측 자료가 부족해 어느 것이 맞는지 아직 잘 모른다”고 답했다. 참고로 읽어 볼 만한 논문이 있느냐고 묻자 손 교수는 논문의 필자와 학술지 이름, 페이지 정보까지 포함해 5~6개의 논문을 적어 주었다. 연구실로 돌아가 확인해 보니 학술지 이름, 페이지도 얼추 들어맞았다. 논문 정보들을 외우고 다니는 것도 놀라웠지만 손 교수가 적어 준 목록의 저자가 모두 본인의 학생이었다는 것도 놀라웠다. 본인도 논문 저자에 포함됐지만 공을 학생에게 돌렸던 것이다. 다른 수상자들도 그렇지만 특히 손 교수는 평생을 중력파 연구에 헌신했다. 누구도 검출할 수 있으리라고 믿기 어려워 막막했을 때 신념을 지키며 자신이 좋아하는 일을 계속할 수 있었던 것은 개인적 성품뿐만 아니라 사회적 풍토도 한몫했을 것이다. 노벨상을 받은 분야는 또다시 노벨상을 수상하기 어려울 것이라 생각하는 사람들이 많다. 많은 수상 사례를 보면 한 분야를 선도하는 연구실이 대를 이어 꾸준히 연구를 해 나갈 경우 해당 분야에서 또 노벨상을 받은 적이 많다. 일본의 중성미자 실험실이나 중력파 연구실이 그렇고, 케임브리지대의 여러 실험실들에서 노벨 물리학상을 잇따라 수상하고 있는 것을 봐도 그렇다. 한국은 현대과학을 시작한 지 얼마 되진 않았지만 이렇듯 전통을 만들고 이어 가기 위한 노력과 학문적 풍토는 어떤지 되돌아봐야 할 때다.

매년 10월 31일은 미국의 어린이들에게는 최대 명절인 ‘핼러윈 데이’다. 이날만큼 어린이들은 으스스하면서도 웃기는 괴물 분장을 하고 축제를 즐기며 각계 각층의 어른들 역시 재미있는 이벤트로 동참한다. 과학계도 예외는 아니다. 미국의 주요 과학매체들은 매년 이맘 때가 되면 어린이들에게 꿈과 희망을 주기위해 핼러윈 데이를 기념하는 신기한 천체사진을 공개한다. 물론 이같은 천체사진은 우리의 눈과 뇌가 특정한 모습으로 상상한 것이지만 적어도 어린이들에게 만큼은 무한한 영감을 준다. 서구의 우주전문 매체들이 공개한 으스스한 모습의 천체사진을 정리해왔다. - 핼러윈 데이를 빛내는 태양 핼러윈 데이를 기념하는 최고의 명작으로 꼽히는 사진이다. 지난 2014년 미 항공우주국(NASA)의 태양활동관측위성(SDO)이 촬영한 태양의 모습으로 금빛과 노란빛의 아름다운 에너지를 방출하는 태양의 모습을 담고있다. 이 사진이 화제가 된 것은 잭-오-랜턴과 놀라울 정도로 닮았다는 점 때문이다. 우리에게는 다소 낯선 용어인 잭-오-랜턴(jack-o‘-lantern)은 핼러윈 데이에 등장하는 호박등을 말한다. 호박에 도깨비 얼굴을 새기고 그 안에 초를 넣어 번쩍이게 만드는 핼러윈의 대표적인 상징. - 우주의 고스트라이더 마치 해골이 타는 듯한 재미있는 모습의 성운(星雲·nebula)이다. 현재 은하수를 지나가는 이 성운의 이름은 ‘Sh2-68’로 약 4만 5000년 전 생성된 것으로 죽어가는 별이 만들어 낸 것이다. 이 성운이 눈길을 끄는 것은 바로 기괴한 모습 때문이다. 영화로도 제작돼 현지에서 큰 인기를 끌고 있는 만화 ‘고스트 라이더’(Ghost Rider)의 모습을 닮았다.　　 - 비명을 지르는 우주의 해골 전문가들이 꼽는 또 하나의 핼러윈 데이 최고 명작사진이다. 마치 해골이 비명을 지르는듯한 모습 때문에 매년 단골로 등장하는 사진으로 그 주인공은 페르세우스자리 은하단(Perseus cluster of galaxies)이다. 지구에서 약 2억 4000만 광년 떨어진 곳에 위치한 페르세우스자리에는 두 개의 산개성단이 서로 끌어당기고 있으며 수백 여개의 은하가 모여있다. - ‘사우론의 눈’ HR 4796A 영화 ‘반지의 제왕’에 등장하는 사우론의 눈(Eye of Sauron)과 흡사한 별이다. 지구에서 약 237광년 떨어진 곳에 위치한 ‘HR 4796A’는 ‘사우론의 눈’ 처럼 기괴하게 생긴 모습이 가장 큰 특징이다. 그러나 우주를 노려보는듯 눈처럼 보이는 곳에 위치한 것이 바로 별에서 뿜어내는 빛이며 그 주위의 링은 중력에 끌린 먼지다. - 마녀머리 성운 지구에서 900광년 떨어진 오리온 자리에 위치한 일명 ‘마녀머리 성운’(Witch Head nebula). 마치 마녀의 머리를 닮았다고 해서 특이한 이름이 붙여진 이 성운은 지난 2009년 발사된 지름 40㎝짜리 적외선망원경을 탑재한 NASA의 광역적외선탐사위성(WISE)이 촬영한 것이다. 이 성운의 정식명칭은 1C2118. - 유령 성운 우주에서 가장 추운 곳이라 불리는 ‘부메랑 성운’(Boomerang Nebula)이다. 마치 유령이 떠있는 듯한 이 성운은 으스스한 모습만큼이나 온도가 -272°C에 이를만큼 우주에서 가장 추운 곳이다. 이는 이론적으로 가장 낮은 온도인 절대영도보다 1도 높은 값. 지구에서 센타우르스자리 방향으로 5000광년 떨어진 곳에 위치한 부메랑 성운은 중심에 있는 별에서 분출되는 가스에 의해 생성된 것으로 추정된다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

우주에는 수많은 은하가 있고 은하의 모양이나 구조도 은하의 매우 다양하다. 하지만 지구에서 봤을 때 은하는 나선 은하, 타원 은하, 불규칙 은하 등 몇 개의 범주에 따라 모양을 구분할 수 있다. 문제는 본래는 3차원적인 구조물이지만, 지구에서 망원경으로 볼 때는 2차원 물체로 보인다는 점이다. 따라서 실제로는 서로 다른 모습을 지닌 은하라도 지구에서 봤을 때는 비슷하게 보일 수 있다. 예를 들어 지구에서 관측했을 때는 타원 은하지만, 실제로는 호빵 같은 모양이 아니라 시가 담배 모양으로 생긴 은하(Cigar shaped galaxy)가 존재한다. 이런 방추형(spindle) 은하는 공을 납작하게 만든 타원 은하보다 드물지만, 사실 이 둘을 구분하기가 쉽지 않다. 하지만 한 가지 가능한 방법이 있다. 은하의 자전 방향을 조사하는 것이다. 막스 플랑크 연구소의 과학자들은 600개 은하의 자전 방향을 조사해 이들 가운데 방추형 은하가 얼마나 많은지 검증했다. 겉보기에는 타원 은하처럼 보여도 위의 모식도처럼 사실은 긴 지름을 축으로 자전하고 있다면 방추형 은하라고 볼 수 있다. 반면 일반적인 타원 은하는 짧은 지름을 중심축으로 회전한다. 이 조사에서 연구팀은 8개의 새로운 방추형 은하를 발견했다. 물론 여전히 일반적인 타원 은하가 더 흔하지만, 방추형 은하도 희귀한 건 아닌 셈이다. 이를 근거로 연구팀은 방추형 은하가 생각보다 훨씬 흔하다고 주장했다. 그런데 방추형 은하가 어떻게 생성될 수 있을까? 연구팀의 모델에 따르면 방추형 은하는 은하의 충돌 과정을 통해서 생성된다. 은하는 충돌과 합체를 통해 커지는 데 대부분은 큰 은하가 작은 은하를 흡수하면서 더 커지게 된다. 이 경우 큰 은하의 구조도 변할 수 있지만, 대개는 나선 은하나 타원 은하의 형태를 유지할 수 있다. 하지만 두 개의 나선 은하가 적당한 각도로 충돌하는 경우 디스크 부분에 있던 별이 중심으로 이동하면서 독특하게 긴 축을 중심을 자전하는 은하가 탄생한다. 컴퓨터 시뮬레이션 결과는 방추형 생각보다 쉽게 생성될 수 있음을 보여줬다. 은하의 구조와 형태는 우리의 보는 것보다 훨씬 다양한 셈이다. 우리 우주에 수천억 개의 은하가 존재한다는 사실을 생각하면 아직도 우리가 생각하지 못했던 매우 독특한 형태의 은하가 존재할 가능성은 충분하다. 과학자들은 앞으로 계속해서 연구를 통해 이 비밀을 하나씩 풀어나갈 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

천문학자들이 우리 은하의 크기를 최초로 직접 측정하는 데 성공했다고 우주 전문 사이트 스페이스닷컴이 12일(현지시간) 보도했다. 우리 은하에서 지구가 있는 반대편의 은하 변두리에 있는 극도로 밝은 천체를 이용해 이 같은 측정에 성공했는데, 이 천체는 우리 은하에서 이제껏 측정한 천체들보다 거의 2배 이상 먼 거리에 있다. 연구자들은 미국 뉴멕시코주에 있는 초장기선 전파망원경(Very Long Baseline Array·이하 VLBA) 10기를 사용해 은하 반대편에 있는 높은 광도의 별 형성지역을 잡아냈다. 인류는 지금까지 관측 가능한 우주의 가장 먼 가장자리인 133억 광년(빛이 1년 동안 가는 거리로 약 10조㎞)의 거리까지 측정한 기록을 가지고 있다. 그런데 10만 광년도 채 안 되는 은하 반대편까지의 거리를 지금에야 측정하게 된 것은 무슨 까닭일까? 그 답은 바로 우리 은하 내에 차지하고 있는 지구의 위치에 있다. 태양계는 우리 은하의 나선팔 위에 자리잡고 있는데, 이는 은하 중심으로부터 반지름의 반 정도 되는 거리에 해당한다. 그 위치 또한 납작한 은하 원반면에 가깝기 때문에 우리가 보는 은하수는 은하의 옆모습인 셈이다. 무수한 별들로 중첩된 은하의 옆모습을 보면서 반대편까지의 거리를 측정하는 것은 마치 울창한 숲속에서 숲의 가장자리를 파악하는 것처럼 어려운 일이다. 게다가 중앙에는 밝은 은하 중심이 시선을 가로막고 있는 형국이다. 그리고 지구 또한 은하의 크기에 비해 지극히 느린 속도로 움직일 뿐이다. 별자리가 수천 년이 지나도록 그 형태를 유지하는 것도 이러한 이유 때문이다. 어려움은 이뿐 아니다. 은하 원반의 성간 먼지나 가스, 별 등이 우리의 시선을 가로막고 있다. 연구자들은 시야를 확보하기 위해 긴 파장의 전파를 이용해 대상 천체의 시차(視差)를 측정했다. 시차란 두 관측지점과 대상이 이루는 각도를 말한다. 우리가 손가락을 눈 앞에 두고 왼눈, 오른눈으로 각각 볼 때 손가락의 위치가 달리 보이는데, 이는 두 눈의 거리에 따른 시차 때문이다. 시차의 각도를 알면 삼각법으로 목표물까지의 거리를 구할 수 있다. 천문학에서 천체까지의 거리를 측정하는 데는 대체로 대상 천체의 밝기를 이용해서 추산한다. 예컨대, 1a형 초신성이란 천체는 그 절대광도가 알려져 있어 표준촛불로 불리는데, 해당 초신성의 광도를 측정하면 그 별까지의 거리를 산정해낼 수 있다. 광도는 거리에 역제곱으로, 거리가 2배면 광도는 4분의 1로 떨어진다. 이 방법으로 수십억 광년 거리까지 측정할 수 있지만, 비교적 가까운 거리는 시차를 이용해서 측정한다. 연구진이 은하 반대편에 있는 G007.47+00.05으로 불리는 별 형성 지역까지의 거리를 알아낸 것은 바로 이 시차를 이용한 기법이었다. 두 눈에 해당하는 관측점으로는 공전하는 지구가 6개월 간격으로 태양 궤도의 양끝에 위치해 있는 지점으로, 이때 VLBA를 이용해 해당 천체의 시차를 측정해내는 데 성공한 것이다. 그러나 그 시차는 참으로 작아서, 달 표면에 놓인 야구공의 양끝을 지구에서 보는 격이었다. 이 시차로 계산서를 뽑아보니 6만 6500광년이란 거리가 나왔다. 이제껏 시차로 측정해낸 가장 먼 거리는 3만 6000광년으로, 그 2배의 거리를 측정해낸 쾌거를 이룬 셈이다. 우리 은하는 지름이 10만 광년이니까 이 계산에서 우리 태양계와 가까운 쪽 은하 가장자리까지의 거리는 약 3만 3500광년이란 값이 나온다. 독일 막스 플랑크 연구소 전파천문학부 소속의 알베르토 산나 논문 대표저자는 “이번에 측정된 이 공간 속에 우리 은하의 거의 모든 별들과 성간 가스가 존재한다”면서 “이번 연구로 우리는 VLBA를 이용해 우리 은하의 구조와 나선팔 형태를 더욱 정밀하게 연구할 수 있게 되었다”고 말했다. 새 연구는 ‘사이언스’ 12일자(현지시간)에 발표됐다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

우리 은하 안에서 처음으로 중간급 규모의 블랙홀이 발견됐다. 최근 일본 게이오 대학 등 공동연구팀은 우리 은하 중심부에서 태양 질량의 약 10만 배에 달하는 블랙홀을 발견했다는 연구결과를 발표했다. 지구에서 약 2만 5000광년 떨어진 곳에 위치한 이 블랙홀은 지금까지 분자가스로 이루어진 구름에 가리워져 그 존재가 드러나지 않았다. 이번 발견의 가치를 알기 위해서는 먼저 블랙홀에 대한 이해가 필요하다. 일반적으로 대부분의 은하들은 그 중심부에 우리 태양 질량의 수백 만 배 심지어 수십 억 배가 넘는 거대한 블랙홀을 품고 있다. 우리 은하 역시 예외가 아닌데 실제 중심에는 태양의 400만 배가 넘는 초질량 블랙홀 ‘궁수자리 A*’가 얌전하게 똬리를 틀고 있다. 칠레에 위치한 전파망원경 알마(ALMA)로 감지한 새 블랙홀은 궁수자리 A*에 이은 두번째 크기로 아직까지는 학계의 공식적인 인정을 받지는 않았다. 그러나 연구팀의 주장처럼 중간급 규모 블랙홀이라면 연구 가치가 높다. 블랙홀은 태양 질량과 비교해 '체급'을 나누는데 태양보다 수십 만 배 이상 큰 초질량 블랙홀과 태양보다 3배 이상 큰 항성질량 블랙홀로 구분한다. 이 둘 사이에 존재하는 '미들급'이 바로 중간질량 블랙홀로 블랙홀의 생성과 진화의 비밀을 알 수 있는 단서가 될 수 있다. 연구를 이끈 토모하루 오카 교수는 "중간질량 블랙홀의 기원은 여전히 불분명하며 여러 이론이 존재한다"면서 "한 가지 가설은 젊은 성단(星團)의 융합과정에서 '가출'해 형성됐다는 주장"이라고 설명했다. 이어 "중간질량 블랙홀은 천체 진화의 미싱링크(missing link·진화계열의 중간에 해당되는 존재)이자 초질량 블랙홀 형성의 비밀을 푸는데 도움을 줄 것"이라고 전망했다. 　 이번 연구결과는 세계적 학술지 네이처의 자매지인 ‘네이처 아스트로노미’(Nature Astronomy) 최신호에 발표됐다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

대도시가 대개 그렇듯, 경남 창원 역시 양파와 비슷합니다. 갈 때마다 새로운 곳과 만나고 익숙했던 곳도 어느새 다른 모습으로 변해 있습니다. 도심에 깃든 용지못에선 밤마다 보름달이 뜨고, 솔라타워 같은 거대한 구조물들은 소박한 주변 섬과 어우러져 SF영화 속 미래도시를 보는 듯합니다. 전남 담양‘급’의 메타세쿼이아 가로수길과 마주하는 재미도 쏠쏠했지요. 이 키 큰 나무들은 늦가을에 얼마나 더 서정적인 풍경을 선사할까요. 다소 이른 방문이 아쉬웠지만, 가을옷 입은 나무의 모습을 상상하는 것만으로도 즐거웠습니다. 이번 창원행은 그러니까 변화했거나 새로 발굴한 명소들을 찾아가는 여정입니다.■예쁘다! 달라진 너 변화한 명소부터 꼽자. 먼저 ‘콰이강의 다리’. 1987년 세워진 철교다. 생김새가 옛 영화 ‘콰이강의 다리’ 속의 다리와 닮았다 해서 이런 이름을 얻었다. 옛 마산의 남쪽 끝자락에서 돼지 형상의 저도(猪島)와 육지를 잇고 있다. 그러다 2004년, 바로 옆에 저도연륙교가 놓였다. 새 다리가 놓이면서 콰이강의 다리는 차량 통행이 중지됐고, 사람만 오가는 인도교로 명맥을 이어 왔다. 빨간색 철골 구조의 다리는 예부터 ‘연인의 다리’로 불렸다. 당시엔 콰이강의 다리가 별칭이었다. 지금은 공식 이름이 콰이강의 다리다. 최근 리모델링을 거치면서 비롯된 변화다.창원시는 지난 3월 교량 상판의 콘크리트 바닥을 걷어내고 특수 강화유리를 깔았다. 이른바 ‘스카이 워크’ 구간이다. 딛고 선 발의 13.5m 아래로 바다가 훤히 내려다보인다. 밤에는 발광다이오드(LED) 조명이 빛을 낸다. 이 덕에 신비로운 은하수 길이 연출된다. 사라진 것도 있다. 연인들의 자물쇠다. ‘연인의 다리’로 불리던 시절엔 양쪽 다리 난간에 영원한 사랑을 다짐하는 자물쇠들이 빼곡했다. 지금은 다리 건너기 전 공터에 따로 자물쇠를 걸 수 있는 시설을 조성해 뒀다. 낡은 교량의 안전과 환경 미화를 위해서다. 그렇다 해도 영 제맛이 나지 않는다. 아슬아슬한 다리 위에 자물쇠를 거는 건 어떤 위태로운 환경에서도 사랑을 놓지 않겠다는 의지를 담은 행위일 터다. 그런데 다리와 거리가 있는 평탄한 곳에 자물쇠를 걸어야 하니 강렬한 상징성을 원하는 연인들로서는 맥이 빠질 법하다. 콰이강의 다리는 10월까지 오전 10시~오후 10시, 11월~2월은 오후 9시까지 운영된다. 콰이강의 다리에서 옛 마산 시내 방향으로 돌아 나오면 신촌삼거리에서 길이 두 갈래로 나뉜다. 왼쪽은 해양관광로, 오른쪽은 1002번 지방도다. 둘 다 시내로 향한 길이지만, 다소 돌더라도 해양관광로를 이용하는 편이 낫다. 남해안을 끼고 돌며 아름다운 풍경과 마주할 수 있기 때문이다. 길 끝자락엔 사물놀이섬이 있다. 장구섬과 징섬, 북섬이 장구마을 앞에 있고, 꽹과리섬은 콰이강의 다리 왼쪽에 있다. 이 길에서 놓치지 말아야 할 것이 해거름 풍경이다. 장구섬 등 고만고만한 무인도 너머로 해가 지는데, 제법 장관이다.우도로 넘어간다. 옛 진해 지역에 있는 작은 섬이다. 섬의 해안선 길이는 겨우 2.8㎞다. 천천히 걸어도 30분이면 돌아볼 거리다. 우도로 가려면 창원해양공원에서 다리를 건너가야 한다. 사람만 오갈 수 있는 보도교다. 다리의 형태가 빼어나다. ‘바다를 가로지르며 항해하는 배와 그 뒤로 나타나는 뱃길의 이미지’를 형상화했다. 우도는 ‘나비섬’이라고도 불린다. 섬이 나비를 닮았다고 해서다. 창원해양공원의 솔라타워에 올라 굽어보면 날개를 팔랑대는 나비를 보는 듯한 느낌도 든다. 섬에 들면 예쁜 벽화로 단장한 마을이 객을 맞는다. 2015년 조성된 ‘휴(休) 벽화길’이다. 우도 왼쪽으로는 거대한 방파제가 새로 놓였다. 길이 480m의 ‘명동마리나 방파제’다. 바다 산책로 겸 요트 계류장 등의 용도로 쓰일 예정이다. 우도 오른쪽으로 돌면 뜻밖에 너른 풍경과 만난다. 짙푸른 남해가 시원하게 펼쳐지고 수평선 위로 부산과 거제를 잇는 거가대교가 그림처럼 떠 있다. 저물녘에 찾는 것도 좋겠다. 우도와 맞은편의 솔라타워가 어우러져 멋진 일몰 풍경을 선사한다.우도와 맞닿은 창원해양공원은 창원의 랜드마크로 떠오르는 곳이다. 136m짜리 솔라타워에 오르면 사방을 한눈에 굽어볼 수 있다. 전망대 바닥 일부엔 투명유리를 깔아 모골이 송연한 경험을 할 수 있게 했다. 해양공원 옆 동섬은 초등학교 축구장만 한 크기의 무인도다. 썰물 때 걸어서 들어갈 수 있다. 동섬에서 부산 방향으로 고개를 하나 넘으면 삼포가 나온다. 강은철이 부른 대중가요 ‘삼포로 가는 길’의 배경이 된 포구다. 마을 초입에 노래비가 세워져 있다. 노랫말만큼은 아니지만 도시 속 소박한 갯마을과 만날 수 있다. ■반갑다! 새로운 너 이제 새로 발견한 것들을 말할 차례다. 가장 앞줄에 세울 곳은 용지못이다. 창원시청 앞에 있는 작은 호수다. 둘레는 겨우 1.2㎞ 정도. 크기로만 보면 최근 조성된 것처럼 여겨지지만 연혁을 거슬러 올라가면 뜻밖에 조선시대에 가 닿는다. 용지못은 조선시대 축조된 농업용 저수지다. 당시 이름은 용지제. 그러다 1970년대에 창원이 계획도시로 건설되면서 시민들의 휴식처로 변모했다. 용지못은 밤에 더 멋들어지다. 곳곳에 조성한 설치미술 작품과 이를 밝히는 경관 조명 덕이다. 낮과는 전혀 다른 시간이 흐르는 듯하다. 호수 뒤쪽의 잔디광장에선 다양한 형태의 조각 작품들이 은은한 불빛에 자태를 드러낸다. 이탈리아의 조각가 밈모 팔라디노의 ‘말’ 등 지난해 창원조각비엔날레에 출품됐던 작품들이다. 많은 가족과 연인이 작품 아래 돗자리를 깔고 여름밤의 서정을 즐긴다. 분수쇼도 펼쳐진다. 음악과 조명이 결합된 음악분수쇼다. 용지못의 밤 풍경 가운데 가장 도드라지는 건 보름달이다. 지름 3.8m짜리 등(燈)으로 달을 형상화했다. 등 겉면에 달 표면의 무늬를 그려 넣은 덕에 불이 켜지면 꼭 보름달을 보는 듯하다. 그러니 용지못에선 매일 밤 보름달이 뜨는 셈이다. 용지못 주변은 가로수길이다. 도로 양쪽으로 높지거니 솟은 메타세쿼이아 나무 630여 그루가 이색적인 풍경을 펼쳐낸다. 가로수 길은 장방형으로 총 3.3㎞ 구간에 걸쳐 조성돼 있다. 나무 아래로는 카페촌이 형성돼 있다. 모두 50여개 업소에 달한다. 작은 갤러리 등도 군데군데 들어섰다. 경남도민의 집(옛 경남도지사 관사)과 경남 여성능력개발센터, 창원남산교회 주변의 가로수 풍경이 빼어나다. 마지막으로 삼풍대를 덧붙이자. 못생긴 나무들이 모여 이룬 숲이다. 규모는 작아도 2013년 산림청 등 주최로 열린 ‘아름다운 숲 전국대회’에서 대상을 받았을 만큼 ‘내공’은 만만치 않다. 삼풍대는 인공숲이다. 삼계마을 주민들이 마을의 정기가 역류하는 것을 막기 위해 조성했다. 숲은 북풍을 막는 방풍림 역할도 했다. 마을 사람들은 삼계마을의 삼(三), 마을의 안녕과 풍년을 기원하는 풍(豊) 자를 따서 삼풍대(三豊臺)라 이름 지었다. 하지만 임진왜란을 겪으며 숲은 제 모습을 잃었다. 숲의 곧고 굵은 나무들은 베어져서 통영의 세병관 기둥이나 거북선, 함선 등의 자재로 쓰였다. 그리고 어리고 굽어 쓸 수 없었던 나무들만 남아 현재의 숲을 이루게 됐다. ‘못난 나무가 선산을 지킨’ 셈이다. 마산회원구 내서읍 삼계리에 있다. angler@seoul.co.kr ■여행수첩(지역번호 055) →맛집:옛 마산 일대는 먹거리가 풍성한 곳이다. 중심지는 마산어시장이다. 예서 반경 1㎞ 안에 맛집이 수두룩하다. 마산합포구 오동동에 ‘아귀찜거리’와 ‘복거리’가 조성돼 있다. 옛날우정아구찜(223-3740), 오동동진짜초가집원조아구찜(246-0427), 마산아구찜(222-8916) 등이 이름났다. 복거리 쪽에선 남성식당(246-1856), 고성복집(221-5848), 광포복집(242-3308) 등이 알려졌다. 남성동 수협 어판장 일대엔 장어거리가 조성돼 있다. 운치 있는 마산항 야경은 보너스다. 마산장어구이(242-0992), 신포장어(221-3630), 합포장어구이(224-5206) 등이 이름났다. 옛 진해 쪽에선 석동 제주복집(547-5555), 선학곰탕(543-6969) 등이 알려졌다. →잘 곳:호텔 사보이(247-4455)는 한국관광공사의 호텔 체인인 베니키아 가맹점이다. 온천욕을 겸하고 싶다면 마금산 근처 북면온천 단지를 찾으면 된다. 시내에선 돝섬유람선터미널 주변에 깔끔한 모텔이 많다.

별의 일생은 전적으로 그 별의 질량에 따라 결정된다. 별의 질량은 암흑성운 속에서 얼마만큼 물질이 모이느냐에 따라 결정되고, 거기에는 성운의 밀도나 주변 천체의 영향 등 여러 요인이 작용한다. 일단 별이 되려면 한계체중이 태양의 0.08배를 넘어야 한다. 이에 못 미치면 체중 미달로 불합격되고 영원히 '스타'를 꿈꿀 수 없다. 목성이 조금만 더 컸으면 태양이 될 뻔했다는 이야기를 하는데, 사실 태양질량의 0.001에 지나지 않기 때문에 지금보다 체중이 80배나 나가야 별이 될 수 있는 만큼 크게 억울해할 일은 아닌 듯싶다. 별은 질량이 작을수록 오래 살 수 있다. 무거운 별은 중심핵의 압력이 매우 커서 수소를 작은 별보다 훨씬 빨리 태우기 때문에 질량이 큰 별일수록 수명은 짧다. 가장 질량이 큰 별은 100만 년 정도 사는 반면 적색왜성처럼 질량이 작은 별은 연료를 매우 느리게 태우므로 수백억 년에서 수천억 년까지 산다. 태양과 같은 정도의 질량을 가진 별은 대략 140억 년 정도 살지만, 태양의 5배, 10배 질량인 별은 수명이 대략 1억 년, 3000만 년이다. 질량이 태양의 반이면 500억 년 이상, 10분의 1 정도이면 5000억 년이나 빛날 수 있다. 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 므두셀라(Methuselah)라는 별이다. 천칭자리 방향으로 약 190광년 떨어진 곳에 위치하고 있다. 우주 최고령 별인 이 항성의 정식 명칭은 HD 140283으로, 추정 나이는 136억 6000만 년에서 152억 6000만 년 사이이다. 나이를 하한치로 잡는다면 현재 우주 나이로 추정되는 137억 1300만 년에서 138억 3100만 년의 범위에 들어간다. 표면온도가 5504℃로 태양과 거의 비슷한 이 별은 현재 초속 169km의 속도로 지구 쪽으로 가까워지고 있으며, 동시에 우리은하 속을 초속 361km의 속도로 이동하고 있다. 미 항공우주국(NASA)은 우주 초창기에 형성된 최고령의 이 별에 성경에서 가장 장수한 인물로 나오는 므두셀라를 가져와 ‘므두셀라 별'(Methuselah star)이라는 별명을 붙였다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com