블랙홀은 주변에 물질이 있다면 계속해서 질량을 흡수하면서 점차 커진다. 대표적인 것은 은하 중심 블랙홀이다. 은하 중심부는 은하에서 가장 물질 밀도가 높은 장소이므로 은하 중심에는 태양 질량의 수백만 배에 달하는 거대한 블랙홀이 존재한다. 하지만 은하 중심 이외의 장소에도 동반성에서 물질을 뺏으면서 커지는 항성 질량 블랙홀이 존재한다. 최근 국제 천문학자팀은 나사의 찬드라 X선 망원경과 누스타(NuSTAR) 위성, 그리고 호주의 전파 망원경인 ATCA(Australia Telescope Compact Array)를 통해 지구에서 1만 4800광년 떨어진 X선 천체인 X9를 관측했다. 과학자들은 이전부터 이 천체가 28분 주기로 밝기가 변한다는 사실을 알고 있었지만, 그 이유에 대해서는 몰랐다. 이번 관측에서 밝혀진 바에 의하면 이 밝기 변화의 원인은 블랙홀과 그 동반성의 공전에 의한 것일 가능성이 가장 크다. 블랙홀과 별이 불과 28분 주기로 서로의 주변을 공전하는 것이다. 둘 사이의 거리는 지구-달 거리의 2.5배 수준에 지나지 않는다. 동시에 찬드라 X선 망원경은 여기서 많은 양의 산소를 찾아냈다. 이 관측결과를 종합하면 블랙홀의 동반성은 일반적인 별이 아니라 산소가 풍부한 백색왜성이 가능성이 크다. 연구팀이 생각하는 시나리오는 이렇다. 본래 두 개의 별로 이뤄진 쌍성계가 있었는데, 질량이 큰 쪽이 먼저 초신성 폭발을 일으키고 남은 부분은 블랙홀이 되었다. 그 후 동반성 역시 적색거성이 되었는데, 가까운 거리 때문에 블랙홀이 동반성의 가스를 대거 흡수한 것으로 보인다. 결국, 동반성은 수소를 대부분 빼앗기고 남은 부분이 모여 백색왜성이 된 것으로 추정된다. 이 백색왜성의 운명은 확실치 않지만, 현재 많은 물질을 빼앗기고 있어서 결국 미래에는 완전히 블랙홀에 흡수될 가능성이 크다. 과학자들이 목격한 것은 블랙홀이 동반성을 조금씩 뜯어먹고 있는 장면인 셈이다. 우리 관점에서 보면 블랙홀이 괴물처럼 보일 수 있지만, 사실 모든 것은 중력의 법칙에 따른 자연의 섭리일 뿐이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

블랙홀은 주변에 물질이 있다면 계속해서 질량을 흡수하면서 점차 커진다. 대표적인 것은 은하 중심 블랙홀이다. 은하 중심부는 은하에서 가장 물질 밀도가 높은 장소이므로 은하 중심에는 태양 질량의 수백만 배에 달하는 거대한 블랙홀이 존재한다. 하지만 은하 중심 이외의 장소에도 동반성에서 물질을 뺏으면서 커지는 항성 질량 블랙홀이 존재한다. 최근 국제 천문학자팀은 나사의 찬드라 X선 망원경과 누스타(NuSTAR) 위성, 그리고 호주의 전파 망원경인 ATCA(Australia Telescope Compact Array)를 통해 지구에서 1만 4800광년 떨어진 X선 천체인 X9를 관측했다. 과학자들은 이전부터 이 천체가 28분 주기로 밝기가 변한다는 사실을 알고 있었지만, 그 이유에 대해서는 몰랐다. 이번 관측에서 밝혀진 바에 의하면 이 밝기 변화의 원인은 블랙홀과 그 동반성의 공전에 의한 것일 가능성이 가장 크다. 블랙홀과 별이 불과 28분 주기로 서로의 주변을 공전하는 것이다. 둘 사이의 거리는 지구-달 거리의 2.5배 수준에 지나지 않는다. 동시에 찬드라 X선 망원경은 여기서 많은 양의 산소를 찾아냈다. 이 관측결과를 종합하면 블랙홀의 동반성은 일반적인 별이 아니라 산소가 풍부한 백색왜성이 가능성이 크다. 연구팀이 생각하는 시나리오는 이렇다. 본래 두 개의 별로 이뤄진 쌍성계가 있었는데, 질량이 큰 쪽이 먼저 초신성 폭발을 일으키고 남은 부분은 블랙홀이 되었다. 그 후 동반성 역시 적색거성이 되었는데, 가까운 거리 때문에 블랙홀이 동반성의 가스를 대거 흡수한 것으로 보인다. 결국, 동반성은 수소를 대부분 빼앗기고 남은 부분이 모여 백색왜성이 된 것으로 추정된다. 이 백색왜성의 운명은 확실치 않지만, 현재 많은 물질을 빼앗기고 있어서 결국 미래에는 완전히 블랙홀에 흡수될 가능성이 크다. 과학자들이 목격한 것은 블랙홀이 동반성을 조금씩 뜯어먹고 있는 장면인 셈이다. 우리 관점에서 보면 블랙홀이 괴물처럼 보일 수 있지만, 사실 모든 것은 중력의 법칙에 따른 자연의 섭리일 뿐이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

은하 중심에는 거대 질량 블랙홀이 있다. 태양 질량의 수백만 배 이상 거대한 질량을 지닌 이 블랙홀은 별이라도 그대로 집어삼킬 수 있을 만큼 강력한 중력을 지니고 있다. 블랙홀의 중력에 의해 끌려간 별은 중력에 의해 산산조각이 난 후 블랙홀로 빨려 들어가는 데, 이를 TDE(Tidal Distruption Event)라고 부른다.(개념도 참조) 과학자들은 블랙홀이 갑자기 밝아지는 플레어 현상을 관측해서 이를 알 수 있다. 다행히 블랙홀이 별을 집어삼키는 일은 1만 년이나 10만 년에 한 번 정도로 자주 발생하는 일은 아니다. 따라서 아무리 먹성 좋은 블랙홀도 은하의 있는 모든 별을 집어삼키는 경우는 드물다. 예외적인 경우는 은하가 다른 은하와 충돌할 때다. 이때는 수많은 별이 블랙홀 주변부로 쏟아지면서 블랙홀에 흡수되는 별이 많아진다. 최근 과학자들은 다른 은하 중심 블랙홀보다 100배 이상 빠르게 별을 폭식하는 블랙홀을 발견했다. 셔필드 대학의 클리브 태드헌터 교수와 그 동료들은 15개의 충돌 은하를 관측해서 TDE가 생각보다 훨씬 자주 생긴다는 사실을 발견했다. 특히 지구에서 17억 광년 떨어진 은하인 F01004-2237의 경우 2010년과 2015년에 적어도 두 차례 플레어가 관측되어 아주 짧은 시간에 두 개 이상의 별이 잡아먹혔다는 사실이 밝혀졌다. 이는 통상적인 블랙홀과 비교했을 때 그야말로 별을 폭식하는 수준이다. 흥미로운 사실은 우리 은하 역시 안드로메다 은하와 충돌 코스에 들어섰다는 사실이다. 30억 년 이후에 이 두 은하가 충돌하면 서로의 중심 블랙홀로 많은 별이 접근하면서 흡수될 것으로 생각된다. 태양 역시 가능성이 0%는 아닌데 다행히 이런 일이 발생한다고 해도 빨라야 30억 년 이후이므로 걱정할 필요는 없을 것 같다. 더구나 은하계에 있는 수많은 별을 생각할 때 가능성이 매우 낮아 다음 충돌에서 살아남을 가능성이 훨씬 크다. 물론 어느 쪽이든 우리는 목격할 수 없는 일이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com　　

우리는 머지않아 초질량 블랙홀의 이미지를 최초로 볼 수 있을지도 모른다. 과학자들은 4월 5~14일 사이에 궁수자리 A 블랙홀을 관측하기 위해 가상 망원경(virtual-telescope)을 구축 완료했다. 궁수자리 A는 지금까지 직접적으로 관측된 적은 한번도 없지만, 과학자들은 근처 별들의 움직임을 통해 틀림없이 블랙홀이 있을 것이라 믿고 있다. 만약 블랙홀의 이미지를 직접 관측할 수 있다면 이는 아인슈타인의 중력 이론을 재평가하는 결정적인 사례가 될 것이며, 물리학을 기초부터 다시 써야 하는 상황이 올지도 모른다. 궁수자리 A는 지구로부터 약 2만 6,000광년 떨어진 거리에 있으며, 지름은 2000만km 정도 된다. 과학자들은 수많은 전파수신기의 연결로 이루어진 지구 크기의 가상 망원경으로 이 블랙홀의 사건 지평선 이미지를 최초로 잡아낼 수 있게 되기를 희망하고 있다. 블랙홀의 사건 지평선이란 외부에서는 물질이나 빛이 자유롭게 안쪽으로 들어갈 수 있지만, 내부에서는 블랙홀의 중력에 대한 탈출속도가 빛의 속도보다 커서 원래 있던 곳으로 다시 되돌아 갈 수 없는 경계선을 말한다. 다시 말하면, 블랙홀의 일방통행 구간이다. 가상 망원경은 이런 이유로 해서 ‘사건 지평선 망원경’이란 이름이 붙게 되었다. 프로젝트 리더인 셰퍼드 돌먼 하버드스미소니언 천체물리학연구소 교수는 BBC와의 인터뷰에서 “참으로 흥미진진한 결과가 기대된다”면서 흥분을 감추지 못했다. 이어 “우리는 지난 20년 동안 이 가상 망원경을 구축해왔다. 오는 4월이면 사상 최초로 블랙홀의 사건 지평선 이미지를 망원경 초점에 잡을 수 있을 것으로 기대하고 있다"면서 "가상 망원경은 남극에서 하와이, 아메리카 대륙과 유럽까지, 전 지구적으로 연결된 전파 수신기 네트워크"라고 설명했다. 다시 말하면, 이 가상 망원경의 지름이 지구 크기와 맞먹는 만큼 궁수자리 A 블랙홀의 사건 지평선을 잡아낼 수 있을 만한 해상력을 확보했다는 얘기다. 우리은하 중심에 있는 블랙홀은 1931년 미국 물리학자 칼 잰스키가 은하 중심에서 오는 라디오 파를 발견함으로써 그 존재가 예측되었다. 돌먼 교수는 “아인슈타인의 이론에 대해 내기를 하는 것은 아주 현명치 못한 일이다. 하지만 기대치와 전혀 다른 결과가 나왔다면 아인슈타인의 중력이론도 재평가되어야 한다"면서 "물론 그런 일이 일어날 것으로 보진 않지만, 그렇다고 그 가능성을 제외할 수는 없다. 그게 물리학의 아름다움”이라고 밝혔다. 가상 망원경을 이루는 각 전파 수신기에는 데이터를 저장할 수 있는 대형 하드 드라이브를 갖추고 있으며, 이 데이터들은 모두 미국 메사추세츠 보스턴 근교에 있는 MIT 헤이스텍 천문대로 수집되어 분석에 들어간다. 분석작업에는 오랜 시간이 걸리는데, 금년 말 또는 내년까지 가야 그 결과가 도출될 수도 있다. 어쨌든 우리는 사상 최초로 궁수자리 A 블랙홀의 사건 지평선을 눈으로 볼 수 있게 될 것이며, 혹 아인슈타인 이론에 결함이 있다면 그 사진이 무엇이 진실인지를 보여줄 것이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

지난 수십 년 동안 과학 대중화에 앞장선 사람들이 사용한 가장 강력한 도구는 "사람은 별먼지로 만들어졌다"는 구호였다. 물론 이미 과학적인 근거에서 나온 주장이지만, 이 오랜 구호가 더욱 강력한 증거의 뒷받침을 받게 되었다고 우주전문 사이트 스페이스닷컴이 10일(현지시간) 보도했다. 한 연구팀이 15만개에 이르는 별들을 조사해본 결과, 인체와 은하를 이루는 원소들은 97%가 같은 원소라는 사실이 밝혀졌다. 게다가 생명체를 구성하는 원소들이 은하의 중심부에서 더욱 광범하게 존재한다고 새 연구는 밝혔다. 지구상에 생존하는 생물을 이루는 가장 중요한 원소로, 생명의 기본 요소로 불리는 CHNOPS는 탄소, 수소, 질소, 산소, 인, 황을 일컫는다. 새 연구에 참여한 천문학자들은 방대한 수의 별들을 조사해 이 원소들의 목록을 작성했다. 천문학자들은 이들 각각의 원소량을 분광학을 이용해 산출해냈다. 원소들은 제각기 특정 파장의 복사를 방출한다. 따라서 별이 내는 빛의 스펙트럼을 분광기로 분석하면 그 별에 어떤 원소들이 얼마나 있는지를 알 수 있다. 연구자들은 뉴멕시코에 있는 아파치 포인트 천문대 우주 진화 실험(APOGEE·Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment)의 스펙트럼 사진기를 이용했다. 이 장치는 한 번에 300개 별의 고해상도 스펙트럼을 분석할 수 있는 기기이다. 이 APOGEE는 적외선 파장을 사용하므로 은하 중심부의 먼지대를 뚫고 관측할 수 있다. 슬론 대표는 최근 기자회견을 갖고 "이 기기는 전자기 스펙트럼 중 근적외선 영역의 빛을 모아 프리즘처럼 분산시킨다. 그러면 그 별의 대기에 어떤 원소들이 있는지 알려준다"고 말했다. 그는 "20만 개 가까운 APOGEE의 관측 대상 별들 중 일부분은 제2지구를 탐색하는 NASA 케플러 망원경의 관측 대상과 겹친다"면서 "이번에 예시된 APOGEE의 샘플 별들은 90개의 케플러 별에 초점을 맞춘 것으로 이들은 다 암석 행성들"이라고 덧붙였다. ​ 사람을 이루는 대부분의 원소들이 다 별에서 온 것이라 해도, 그 원소의 비율은 별과 아주 다르다. 예컨대, 인체의 질량 중 65%는 산소가 차지하지만, 우주의 별이나 성운 중에 산소가 차지하는 비율은 1%에 못 미친다. 별을 이루는 원소의 비율은 그 별이 은하의 어느 영역에 있는가에 따라 달라진다. 예컨대 태양은 우리 은하의 나선팔 가장자리에 위치하고 있어 은하 중심부에 비해 산소 등 생명체의 기본 요소들인 중원소 비율이 비교적 적은 편이다. "우리 은하의 수천 억 개 별들과 우리 인체의 원소들을 조사해 주요 원소량에 대한 지도를 만들 수 있다는 것은 우리 인류에게 엄청나게 중요한 사실입니다." SDSS-Ⅲ APOGEE 과학팀 의장인 제니퍼 존슨 오하이오 주립대 교수의 얘기다. 그리고 그는 연구의 의미를 한 번 더 강조했다. "이로써 우리는 언제 어디에서 생명에 필요한 원소들을 얻어 진화를 시작했는가를 가름할 수 있게 된 것입니다." 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

엄청나게 큰 블랙홀도 두꺼운 가스와 먼지 뒤에 있으면 천체 망원경의 눈을 피해 숨을 수 있다. 하지만 이런 상황에서도 미국항공우주국(NASA)의 ‘누스타’(NuSTAR) 망원경은 피하기 어렵다. NASA는 8일(이하 현지시간) 누스타 망원경이 우리 은하와 가까운 은하 중심에서 가스에 둘러싸인 두 초거대 블랙홀을 발견했다고 밝혔다. 이 망원경은 고에너지 X선 자기장 영역을 관측해 블랙홀 관측에 적합하다. 지난 3일부터 7일까지 미국 텍사스주(州)에서 열린 미국천문학회(AAS) 연례회의에서 에디 에뉴아르 영국 더럼대 연구원은 “이들 블랙홀은 우리 은하에 비교적 가깝게 있었지만, 지금까지 숨어 있었다”면서 “침대 밑에 숨은 괴물과 같았다”고 발표했다. 두 블랙홀은 모두 퀘이사나 블레자와 같이 매우 밝은 천체처럼 중심에 ‘엔진’을 갖고 있다. 천문학자들은 블랙홀에 있는 것을 ‘활동성 은하핵’(AGN)이라고 부른다. 활동성 은하핵은 매우 밝은 데 이는 블랙홀 주위의 입자들이 매우 뜨겁게 달궈져 저에너지 전파부터 고에너지 X선에 이르기까지 전자기 스펙트럼 전역에서 방출을 하기 때문이다. 하지만 대부분의 활동성 은하핵은 도넛 형태의 두꺼운 가스와 먼지 영역에 둘러싸여 있는데 그중에서도 방향에 따라 우리 지구에서 봤을 때 가려진 경우가 있다. 이번에 확인된 두 블랙홀의 은하핵 역시 이 때문에 보이지 않는 것으로 여겨진다. 이 말은 우리의 망원경이 중심의 밝은 영역 대신 도넛 형태의 흐릿한 물질에 반사된 X선을 주로 보고 있다는 것이다. 이에 대해 영국 사우샘프턴대학의 피터 버먼 연구원은 “흐린 날 태양을 볼 수 없듯이 중심의 엔진을 둘러싼 모든 가스와 먼지로 인해 이 활동성 은하핵이 실제로 얼마나 밝은지는 직접 확인할 수 없다”고 말했다. 버먼 연구원은 지구에서 약 1억7000만 광년 거리에 있는 활동성 은하 IC 3639의 연구를 이끌었다. 버먼의 연구진은 이 은하의 누스타 자료를 기존 NASA의 찬드라 X선 망원경과 일본의 수자쿠 X선 망원경이 관측한 자료와 비교 분석했다. 누스타의 관측 결과는 기존 두 망원경보다 고에너지 X선에 민감한 것으로 IC 3639의 중심에 활동성 은하핵이 존재한다는 것을 보여줬다. 또한 누스타는 얼마나 많은 물질이 IC 3639의 중심 엔진을 가리고 있는지에 관한 최초의 정밀 측정을 제공한다. 이에 따라 연구진은 이 숨어있는 괴물 블랙홀이 얼마나 많은 빛을 내뿜고 있는지를 앞으로 확인할 수 있다. 더 놀라운 점은 에뉴아르 연구원이 주목한 나선 은하 NGC 1448에 있다. 2009년 발견된 이 은하는 우리 은하에서 가장 가까운 은하 중 하나로 이번에 그 중심에 블랙홀이 있다는 것이 확인됐다. 이 은하는 지구에서 약 3800만 광년밖에 떨어져 있지 않다. 에뉴아르 연구원의 연구는 이 은하 역시 도넛 형태일 수 있는 두꺼운 가스 기둥을 갖고 있어 중심에 블랙홀이 숨어 있다는 것을 발견했다. 누스타와 찬드라에 의해 관측된 NGC 1448에서 방출된 X선은 IC 3639처럼 두꺼운 가스와 먼지층을 갖고 있어 이번 관측 연구에서 처음으로 활동성 블랙홀이 숨어 있다는 것을 제시한다. 연구진은 또 NGC 1449에는 태어난 지 500만 년밖에 안 된 젊은 별들이 많이 있다는 것을 발견했다. 이를 통해 블랙홀은 가스와 먼지를 공급하는 것은 물론 은하에 새로운 별이 생성하는 것을 돕는다는 이론을 제시하고 있다. 연구진은 유럽남방천문대(ESO)의 신기술망원경(NTT)을 사용해 광학 파장에서 NGC 1448을 이미지화하고 이 은하에서 블랙홀이 있는 정확한 위치를 확인했다. 은하의 중심은 별들로 가득 차 있어 블랙홀의 위치를 정확히 지적하기는 어렵다. 천문학자들은 블랙홀 주변의 빛을 감지하는 대형 광학 및 전파 망원경의 도움으로 블랙홀의 위치를 파악하고 그 형성 과정을 예측할 수 있다. NASA 제트추진연구소(JPL)의 누스타 프로젝트 과학자 대니얼 스턴 박사는 “누스타의 힘을 사용해 이런 괴물 블랙홀에 관한 중요한 정보를 얻게 돼 매우 기쁘다”고 말했다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

우주에서 가장 신비스러운 대상인 블랙홀에 대한 연구가 본격화된다. 최근 미 항공우주국(NASA)은 초질량 블랙홀과 중성자별을 관측하기 위한 새 우주망원경을 2020년 내에 발사할 예정이라고 밝혔다. ‘인터스텔라’ 등 여러 SF영화로 우리에게 더 익숙한 블랙홀은 빛까지 모두 흡수해서 검은 구멍처럼 보이는 천체로, 질량이 아주 큰 별이 수명을 다해 초신성으로 폭발한 뒤에 생긴다. 일반적으로 대부분의 은하들은 그 중심부에 우리 태양 질량의 수백 만 배 심지어 수십억 배가 넘는 거대한 블랙홀을 품고 있다. 우리 은하에도 역시 태양 질량의 약 400만 배가 넘는 거대 블랙홀이 조용히 존재하지만 어떤 블랙홀은 주변의 물질까지 게걸스럽게 잡아먹으며 요란을 떨기도 한다. 　 이 때문에 블랙홀은 파괴의 상징으로 여겨지지만 동시에 창조의 존재이기도 하다. 블랙홀은 주위에 인접한 가스와 먼지, 심지어 별까지 통째로 삼킨 후 마치 트림처럼 외부로 가스를 방출하는데 이 과정을 통해 은하 내에 새로운 별들이 태어나고 형성되기 때문. NASA가 주목하는 것은 블랙홀이 방출하는 고에너지 X선이다. 우주망원경을 통해 이 X선을 관측해 블랙홀의 중력 등 신비한 비밀을 밝혀내겠다는 것이 이번 미션의 목표다. NASA 폴 허츠 천체물리학 박사는 “블랙홀은 빛까지 빨아들이기 때문에 직접적인 이미지를 촬영할 수 없다"면서 "그 대신 블랙홀이 방출하는 X선 같은 고에너지를 관측해 연구자료를 얻을 수 있다"고 설명했다. 이어 "이번 미션의 총 예산은 1억 8800만 달러(약 2200억원)"라면서 "우주에 대한 새로운 창을 여는 계기가 될 것"이라고 덧붙였다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

보는 것이 믿는 것이라는 이야기는 과학의 영역에서도 어김없이 진리입니다. 갈릴레오는 자신의 망원경으로 목성의 위성을 발견하고 모든 천체가 지구를 중심으로 공전한다는 천동설이 잘못되었다는 것을 입증했고 로버트 훅은 현미경으로 작은 상자 모양의 세포(cell)를 발견해 생물체를 이루는 기본 단위를 알아냈습니다. 이후 많은 과학자가 더 멀리 볼 수 있는 망원경과 더 작게 볼 수 있는 장치를 개발해 은하단에서 바이러스에 이르는 여러 가지 대상을 연구하고 있습니다. 천문학에서 더 크고 강력한 망원경과 마찬가지로 점점 작은 것을 볼 수 있는 미세 관측 기술의 개발은 생물학의 발전에 크게 기여를 했습니다. 오늘날 과학자들은 광학 현미경의 한계를 뛰어넘을 수 있는 여러 가지 기술을 가지고 있습니다. 2014년, 노벨화학상은 광학 현미경의 한계인 아베 한계(약 200㎚)를 극복한 과학자들에게 돌아갔습니다. 막스 플랑크 연구소의 슈테판 헬은 형광물질과 레이저 빔을 이용한 STED라는 초미세 현미경을 개발했고 에릭 베치그와 윌리엄 머너는 약간 다른 원리의 PALM/STORM이라는 형광물질을 이용한 초고분해능 현미경을 개발했습니다. 이들 덕분에 세포 내부의 작은 소기관과 단백질의 모습을 관측할 수 있게 되었고 이는 생물학의 수준을 한 단계 더 끌어올렸습니다. 흥미로운 사실은 슈테판 헬은 STED의 개발과 노벨상 수상 이후에도 연구를 멈추지 않았다는 것입니다. 슈테판 헬과 막스 플랑크 연구소의 젊은 과학자들은 MINFLUX (MINimal emission FLUXes)이라고 부르는 새로운 방법을 개발해 초고해상도 현미경의 분해능을 1㎚까지 끌어올렸습니다. 여기에 속도까지 100배나 빨라서 이제 과학자들은 세포 소기관과 단백질 내부에서 일어나는 미세한 변화를 더 쉽게 관측할 수 있게 되었습니다. 예를 들어 대장균 세포 안에 있는 30S 리보솜(ribosome) 같은 매우 작은 단백질은 물론 그 내부 구조까지 관측이 가능해진 것이죠. (사진 참조) 비슷한 시기에 노팅엄 대학의 연구자들은 초미세 구조를 확인할 수 있는 일종의 초음파 이미지 기술을 개발했습니다. sub-optical phonon 방식의 신기술을 이용하면 세포에 영향을 주지 않고도 세포 내부를 실시간으로 들여다볼 수 있습니다. 기존의 형광물질을 이용한 기술은 세포에 독성이 있을 뿐 아니라 세포가 손상되는 경우도 있었는데, 이 신기술은 세포 손상 없이 실시간으로 움직이는 모습을 관측할 수 있습니다. 연구팀에 의하면 그 해상도는 기존의 STED 현미경과 경쟁할 수 있는 수준입니다. 나노 스케일 초음파 기술이라고 불러도 손색이 없는 수준입니다. 이와 같은 신기술을 개발은 앞으로 세포와 세포 소기관, 단백질의 기능을 더 상세하게 연구할 수 있도록 도와줄 것입니다. 그리고 과거 현미경의 발견이 그랬듯이 생명 현상에 대한 우리의 이해를 돕고 새로운 질병 치료 방법을 개발하는 데 도움이 될 것입니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

12월 25일 크리스마스는 천문학과 깊은 관련이 있는 날처럼 보인다. 1642년 12월 25일에는 아이작 뉴턴이 태어났고, 올해 크리스마스에는 천문학계의 또 다른 영웅 베라 루빈이 노환으로 세상을 떠났다. 88세. 미국의 여성 천문학자 베라 루빈은 현대 우주론의 한 분야인 암흑물질 연구에 선구적인 업적을 남긴 과학자로, 그의 업적은 30년대 이후 주목받지 못하던 암흑물질 가설을 되살려 이론으로 나아가게 하는 데 중요한 계기가 되었다. 천문학 발달사에 큰 분수령을 이루는 암흑물질에 대한 최초의 예측은 스위스 출신 물리학자인 프리츠 츠비키 칼텍 교수가 1933년에 '정체불명의 물질이 우주의 대부분을 구성하고 있다'고 발표함으로써 세상에 알려지게 되었다. 우주 안에는 우리 눈에 보이는 물질보다 몇 배나 더 많은 암흑물질이 존재한다는 주장이었다. 우주론 역사상 가장 기이한 내용을 담고 있는 이 주장은 간단히 무시되었고, 세월과 함께 묻혀진 채 망각되었다. 오래 잊혀졌던 암흑물질을 다시 무대 위로 올린 주인공이 바로 베라 루빈이었다. 어린 시절부터 아버지의 도움으로 천문학의 매력에 빠진 루빈은 1948년 배서대학을 졸업한 후, 프린스턴대학원에서 천문학을 공부하고자 했다. 하지만 당시 이 대학원은 천문학 과정의 여성 입학을 허용하지 않아 그는 다른 대학원들에서 석·박사 과정을 마쳤다. 코널 대학에서는 리처드 파인만, 한스 베테 같은 거물들에게 배웠다. 츠비키로부터 한 세대가 지난 1962년, 베라 루빈은 1950년대 애리조나에 있는 키트피크 천문대에서 은하 내 별들의 회전 속도를 측정하면서 비정상적인 움직임을 발견했다. 은하 중심부에 가까운 별들이나 멀리 떨어진 별들의 공전속도가 거의 비슷하게 나타나고 있었다. 이것은 케플러의 법칙을 정면으로 거스르는 처사였다. 이 법칙에 따르면, 바깥쪽 별들의 속도가 당연히 한참 느린 것으로 나와야 한다. 태양 둘레를 도는 행성들만 보더라도 그렇다. 초당 공전속도를 보면, 수성은 47km, 지구는 30km, 해왕성은 수성의 10분의 1밖에 안되는 5km다. 만약 해왕성이 수성의 속도로 공전한다면 애시당초 태양계를 탈출하고 말았을 것이다. 그런데 은하는 왜 형태를 유지하고 있는가? 이미 한 세대 전 츠비키가 예언했던 것이었다. 그러나 루빈의 경우도 마찬가지로 학계에서 묵살당하고 말았다. 이번에는 여자라는 성(性)이 문제가 되었다. 당시 남녀차별은 천문학 동네의 뿌리 깊은 관습법이었다. 그러나 전세는 대역전되었다. 암흑물질 이론의 근거가 될 만한 관측 증거들이 잇달아 발견됨에 따라 현재는 암흑물질이 우리 우주의 운명을 결정할 거라는 데 반기를 드는 학자들은 거의 사라지고 말았다. 암흑물질의 존재를 가장 극적으로 증명한 것은 중력렌즈 현상의 발견이었다. 빛이 중력에 의해 휘어져 진행한다는 것은 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 의해 예측되었고, 1919년 영국의 천문학자 에딩턴의 일식 관측으로 증명되었다. 질량이 큰 천체는 주위의 시공간을 구부러지게 해서 빛의 경로를 휘게 함으로써 렌즈와 같은 역할을 하는데, 이를 일컬어 중력렌즈 현상이라 한다. 이 중력렌즈를 통해 보면, 은하 뒤에 숨어 있는 별이나 은하의 상을 볼 수 있다. 결론적으로, 최신 성과가 말해주는 암흑물질의 현황은 다음과 같다. 우주 안에서 우리 눈에 보이는 은하나 별 등의 물질은 단 4%에 불과하고, 나머지 96%는 암흑물질과 암흑 에너지이다. 그중 암흑물질이 23%이고, 암흑 에너지는 73%를 차지한다. 이것은 어찌 보면 허블의 팽창 우주에 버금갈 만한 우주의 놀라운 현황일지도 모른다. 성차별에 시달리긴 했지만 루빈은 츠비키와는 달리 보상을 받았다. 그로부터 30년이 흐른 뒤인 1993년 빌 클린턴 대통령 시절에 ‘국가과학메달’을 받았으며, 이듬해인 1994년에는 암흑물질 연구에 관한 공로로 미국 천문학회가 주는 최고 상인 헨리 노리스 러셀(H-R그림표를 만든 천문학자) 상을 받았다. 그녀는 2000여 명의 과학자들이 모인 앞에서 수상 강연을 한 후, 엉뚱스럽게도 '은하수 히치하이커를 위한 안내서'라는 TV드라마 주제가를 불렀다고 한다. 그런데 재미있는 일은 그 많은 과학자들도 그녀의 노래에 맞춰 합창을 했다는 사실이다. 천문학 동네에서만 볼 수 있는 진풍경이리라. 우주를 바라보는 인류의 시각을 크게 바꾸어놓은 베라 루빈. 그녀가 그토록 사랑했던 우주로 돌아가 평화로이 영면하기를 기원한다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

2016년은 과학계에 풍성한 이야깃거리가 만들어진 한 해였다. 2월에는 ‘중력파’ 검출로 아인슈타인 100년의 수수께끼가 풀렸다는 소식이 들려왔다. 곧이어 바둑 고수와의 대결에서 압승을 거둔 인공지능 부상의 현장을 놀라움과 두려움의 시선으로 지켜보게 됐다. 11월에는 괴짜 기업가 도널드 트럼프가 미국의 제45대 대통령으로 당선되는 이변도 있었다. 전 세계 과학기술 분야의 정책 방향을 직간접적으로 좌지우지하는 미국 대통령이 된 트럼프는 선거운동 기간 내내 과학분야에 대한 무관심과 무지로 일관했다. 그의 당선으로 전 세계 과학계는 ‘시계(視界) 제로(0)’ 상태에 빠졌다. 2017년 전 세계 과학계에는 어떤 일이 일어날까. 세계적 과학학술지 ‘네이처’는 최근 ‘2017년 우리가 주목해야 할 과학 이벤트’를 선정해 발표했다. 네이처는 지난해에 이어 올해도 ‘기후변화’와 관련한 이슈들을 가장 주목해야 할 사건으로 꼽았다. 미국의 차기 대통령 트럼프는 오바마 정부의 지구 온난화 방지 약속을 철회하고 지난해 합의돼 올해 114개국이 발효한 파리기후협정을 탈퇴하겠다는 뜻을 내비쳤다. 미국 기후변화 정책이 중대 기로에 섰다는 이야기가 나오는 이유다. 더군다나 최대 온실가스 배출국으로 지목받고 있는 중국 정부가 내년 하반기부터 탄소배출권 거래제도를 전면 시행하기로 결정하면서 탄소배출량도 감소세로 돌아서게 되면 전 세계 기후변화 정책의 주도권이 중국으로 넘어갈 가능성이 높다고 네이처는 전망하기도 했다. 게다가 트럼프는 대선 운동기간 내내 과학에 대한 ‘무관심’ 아니면 ‘돈 되거나, 안 되거나’라는 이분법적 잣대를 강조하면서 전 세계 과학계의 우려를 증폭시켰다. 실제로 미국 항공우주국(NASA)의 기후 연구나 심우주 탐사처럼 과학적 호기심 차원에서 접근하는 연구 예산은 삭감하고 우주운송 같은 사업분야에 집중해야 한다고 주장하는가 하면 인간배아줄기세포 연구 금지를 시사하기도 했다. 대통령으로 취임하는 2017년이 되면 그의 한 마디, 트윗 한 줄에 전 세계 과학기술계가 요동칠 수 있을 것으로 보인다. ●중국 무인 달탐사선 ‘창어’ 5호 발사 내년은 우주과학 및 천문학계에서 중요한 한 해가 될 것이라고 네이처는 전망했다. 중국 국가항천국(CNSA)은 2017년 상반기 중에 무인 달탐사선 ‘창어’(嫦娥) 5호 발사를 예정하고 있다. 주요 임무는 달에서 2㎏가량의 암석과 토양을 채취해 지구로 귀환하는 것이다. 중국 달 탐사 계획 3단계에 해당하는 창어 5호의 임무 성공은 달의 형성과 진화 과정을 밝혀내는 데 중요한 역할을 하게 될 것이다. 또 1997년 10월 발사돼 2004년 토성 궤도에 진입한 토성 탐사선 ‘카시니호’는 이달 초 토성고리 근접 접근에 성공했고 내년 3, 4월에 토성 상층 대기의 정밀한 정보를 지구로 전송하는 ‘그랜드 파이널’ 임무를 완수한 다음 충돌해 역사 속으로 사라지게 된다. 전 세계 9개의 대형 전파망원경을 하나로 묶어 지구 지름보다 약간 작은 지름 1만㎞의 단일망원경 시스템으로 구성한 ‘이벤트 호라이즌 망원경’(EHT)이 내년 4월 세계 최초로 은하수 중심에 있는 거대질량 블랙홀을 직접 촬영하게 된다. ‘사건의 지평선’이라고 불리는 이벤트 호라이즌은 아인슈타인의 일반상대성이론에서 예측한 존재로 블랙홀의 중력이 빛과 물질의 탈출을 막는 시공간의 경계선을 말한다. 블랙홀 촬영에 성공한다면 일반상대성이론을 실증하고 베일에 싸여 있는 블랙홀의 움직임을 영상으로 보면서 설명이 가능해질 것으로 예상되고 있다. ●‘플래닛 나인’ 연말쯤 정체 드러날 듯 ‘플래닛 나인’으로 불리는 태양계 9번째 행성의 정체도 내년 연말쯤에 드러날 것으로 전망됐다. 올 1월 미국 캘리포니아공대(칼텍) 연구진은 지구 질량의 10배, 크기는 3.7배가 되며 태양을 2만년 주기로 공전하는 9번째 태양계 행성의 가능성을 발표했다. 이 플래닛 나인은 명왕성이 있는 카이퍼벨트 영역에 존재하며 내부는 얼음으로 꽉 찬 ‘얼음 행성’으로 추정되고 있다. 아직 지구에서 관측된 적은 없지만 내년 12월 NASA에서 발사할 예정인 외행성관측위성(TESS) 망원경으로는 관측이 가능할 것으로 보인다. 이 밖에도 최첨단 유전자 교정기술인 크리스퍼 유전자 가위 기술을 둘러싼 특허 소송, 양자컴퓨터 기술의 상용화를 앞당길 수 있는 실험, 면역세포를 이용한 세계 최초의 암치료제 출시 등도 우리가 관심을 가져야 할 과학적 사건으로 꼽혔다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

올 한해에도 인간의 눈을 번쩍 뜨게 만든 신비로운 우주 사진들이 공개됐다. 아름다운 목성의 오로라와 보석처럼 빛나는 별, 푸른 거품 속에 찬란한 별, 광활한 은하 지도, 태양 앞을 지나가는 국제우주정거장(ISS)의 환상적인 모습까지... 최근 미 시사주간지 타임(TIME) 등 해외언론들은 2016년을 결산하는 '올해의 우주사진'(The Best Space Photos of 2016)을 선정해 발표했다. 미 항공우주국(NASA), 유럽우주국(ESA), 일본 우주항공연구개발기구(JAXA)가 촬영한 작품들이 망라된 사진들 중 일부와 국내에서 인기있었던 사진을 가감해 소개한다. - 보석처럼 빛나는 별들의 고향 마치 우주에 보석을 뿌려놓은듯 빛나는 이곳은 겨울철 남쪽 하늘에서 보이는 별자리인 용골자리(Carina)에 위치한 '트럼플러 14'(Trumpler 14)로 지구에서 약 8000광년 떨어져 있다. 사진에서처럼 트럼플러 14가 유독 보석처럼 반짝거리는 것은 약 50만 년 나이를 가진 젊은 별들이 빽빽히 밀집해 빛을 내기 때문이다. 청백색으로 빛나는 이 별들은 주요 성분인 수소를 불태우며 화려하게 빛나다가 결국 수백 만 년 안에 항성 진화의 마지막 단계인 초신성 폭발과 함께 사라진다. 1월 21일 허블우주망원경 촬영. 출처=J. Maíz Apellániz-Institute of Astrophysics of Andalusia, Spain/ESA/NASA　　 - 푸른 거품 속에 찬란하게 빛나는 별 거품처럼 파랗게 부풀어 오른 우주 구름 중심에서 십(十)자 모양으로 찬란하게 빛나는 별 ‘WR 31a'. 지구에서 용골자리 방향으로 3만 광년 떨어진 곳에 위치한 WR 31a는 울프-레이에(Wolf-Rayet) 별이다. 프랑스 천문학자 샤를 울프의 이름을 딴 이 별은 태양 질량의 20배 이상 되는 극대거성으로 자체 ‘연료’를 빠르게 소모하는 탓에 결국 초신성 폭발을 일으키면서 찬란한 최후를 맞는다. 수명이 수십 만년 밖에 되지 않아 우주의 시간에서는 그야말로 굵고 짧게 생을 마감하는 셈. 2월 22일 허블우주망원경 촬영. 출처=ESA/Hubble Space Telescope/NASA　 - 우리의 이웃 화성 지구와 묘하게 닮은듯 닮지 않은 화성. 11년 만에 지구와 화성이 가장 가까웠던 지난 5월 허블우주망원경으로 촬영했다. 화성의 얼음층과 구름의 변화가 엿보이는 역동적인 화성의 계절이 담겨 있다. 출처=NASA/ESA/Hubble Heritage Team (STScI/AURA)/J. Bell (ASU)/M. Wolff (Space Science Institute) 　 - 목성의 오로라 올해 우주사진 중 대표적인 걸작으로 꼽히는 작품이다. 허블우주망원경이 촬영한 것이다. 강력한 자기장과 고에너지 입자가 충돌해 발생하는 목성의 오로라는 지구보다도 큰 규모. 6월 NASA 공개. 출처=NASA/ESA - 태양면 통과하는 수성 그리고 ISS 지난 6월 미국과 서유럽 등 일부 국가의 천문학자와 동호회원들은 망원경을 앞에 두고 10년 만에 일어난 태양과 수성의 ‘우주쇼’를 즐겼다. 바로 2006년 이후 처음 벌어진 수성의 태양면 통과(Transit of Mercury) 현상이다. 이 천문현상은 수성이 태양을 가리는 식(蝕)의 일종으로 100년에 단 13번 일어날 정도의 보기 드문 우주쇼다. 이는 태양과 수성, 지구가 일직선에 놓이면서 관측되는 것으로 수성의 경우 공전궤도면이 지구 궤도면과 정확히 일치하지 않기 때문에 이 같은 현상이 자주 일어나지는 않는다. 환상적인 이 사진은 수성이 태양 품에 안기던 이날, ISS가 태양 앞을 지나치는 순간이 담겨있다. 사진을 자세히 보면 태양을 대각으로 가로지르는 것은 ISS이며 중앙 하단에 작은 검은색 둥근 점이 바로 수성이다. 환상적인 이 사진은 프랑스 출신의 천체 사진작가 티에리 르고가 촬영한 것이다. 출처=Thierry Legault　　 - 달의 숨막히는 뒤태 지난 7월 NASA의 심우주 기상관측위성(DSCOVR)이 촬영한 달의 숨막히는 뒤태. 달은 자전과 공전주기가 같아 지구에서는 달의 앞면 밖에 볼 수 없다. 그러나 지구와 달 너머에 위치한 DSCOVR 덕에 지구 앞으로 스윽 지나가는 '우주적 포토밤’(photobomb)을 포착할 수 있었다. 출처=NASA　 - 은하 3차원 지도 지난 9월 공개된 11억 개가 넘는 별이 담긴 인류역사상 가장 방대하고 정확한 은하 3차원(3D) 지도. ESA는 은하 관찰 위성 ‘가이아’를 이용해 은하에 있는 11억 5000만 개 별의 3D 지도를 만들었다. 무려 11억 개를 관찰했지만 우리 은하에 있는 전체 별의 1% 수준. 최종적으로 완성된 은하 지도는 내년 말 공개된다. 출처=ESA/Gaia/DPAC　 - 달에서 본 지구돋이와 지구넘이 일본의 탐사위성 카구야(Kaguya)가 달을 돌며 촬영한 이 자료들은 지난 2007년 10월부터 2009년 6월까지의 사진과 영상본이다. 과거에도 이 자료들은 일부 공개된 바 있으나 지난 10월 그간 일반에 공개되지 않았던 촬영본도 '창고 대방출' 됐다. 공개된 자료 중 가장 눈길을 끄는 것은 달에서 본 지구돋이(Earth-rise)와 지구넘이(Earth-set)다. 화질이 월등히 뛰어난 HDTV 카메라로 촬영한 덕에 푸른색 지구와 황량한 달표면이 아름다우면서도 신비로운 대조를 이룬다. 출처=JAXA/NHK 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

블랙홀은 이름 그대로 빛조차 흡수하는 검은 구멍이다. 따라서 블랙홀이 단독으로 존재하는 경우 우리는 그 존재를 알아내기 어렵다. 그런데 우주에 존재하는 거대질량 블랙홀의 경우 역설적이지만 우주에서 가장 밝은 천체 가운데 하나다. 거대한 중력으로 주변에서 물질을 흡수하면서 에너지를 내놓기 때문이다. 블랙홀로 흡수되는 물질은 강착원반이라는 거대한 고리를 형성하며 블랙홀로 다가간다. 그런데 블랙홀의 크기에 비해서 들어가는 물질이 너무 많으면 모든 물질이 흡수되지 못하고 상당 부분이 제트의 형태로 분출된다. 따라서 블랙홀이 내놓는 물질과 에너지는 흡수되는 물질의 양과 비례한다. 과학자들은 초고온의 강착원반과 제트를 관측해 블랙홀의 활동성을 파악하고 존재를 증명해왔다. 은하 중심 블랙홀은 태양의 수십만 배에서 수십억 배의 질량을 가지고 있어 강력한 중력으로 많은 물질을 흡수하면서 큰 에너지를 방출한다. 특히 막대한 에너지를 방출하는 경우 이를 활동성 은하핵(Active Galactic Nuclei·AGN)이라고 부른다. 흥미로운 사실은 변광성처럼 밝기가 변하는 활동성 은하핵이 있다는 것이다. 이는 어떤 이유에서인지 블랙홀로 흡수되는 물질이 갑자기 줄어들었다가 많아진 것이다. 마치 굶주렸던 사람이 폭식하는 것과 비슷한 상황이다. 과학자들은 미국항공우주국(NASA)의 찬드라 X선 위성을 비롯한 다수의 관측 장비를 이용해서 활동성 은하핵 가운데 하나인 ‘마카리안 1018’(Markarian 1018)을 관측했다. 이 블랙홀은 천문학적인 관점에서 매우 짧은 시간인 5년 정도에 갑자기 밝아졌다 극도로 어두워졌다. 1980년대 이 사건이 있었을 때는 관측 장비가 부족했지만, 2010년에서 2016년 사이에는 찬드라 X선 위성은 물론 유럽남방천문대(ESO)의 초거대망원경(VLT) 등 다양한 관측 장비들이 마카리안 1018을 정밀 관측할 수 있었다. 관측 결과 이 블랙홀이 갑자기 굶주렸다 폭식한 이유가 근방을 지나던 별을 흡수한 것 때문은 아니라는 사실이 밝혀졌다. 동시에 암흑 성운에 의해 가려서 생긴 현상도 아니었다. 관측 데이터가 지지한 가설은 두 개의 거대 블랙홀이 있어 서로 물질 흡수를 방해했다는 것이다. 은하 간의 충돌과 합체의 과정에서 은하 중심 블랙홀이 두 개가 되는 일이 있는데, 이 경우 은하 중심 물질의 흐름은 두 개의 블랙홀에 의해서 영향을 받게 된다. 그 결과, 물질이 지속적해서 흡수되지 못하고 중간중간 방해를 받게 된다. 과학자들은 이번 관측을 통해서 은하 합체 시 발생하는 은하 중심 블랙홀 간의 상호작용을 더 자세히 규명할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 굶주렸다가 폭식하는 일은 건강에 좋지 않지만, 블랙홀의 경우에는 감춰진 진실을 알아내는 중요한 단서가 될 수 있다. 사진=마카리안 1018의 X선과 광학망원경 영상(NASA/ESO) 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

마치 수많은 보석들이 찬란하게 빛나는듯 보이는 환상적인 성단(星團·별들의 무리)의 모습이 공개됐다. 최근 미 항공우주국(NASA)은 수많은 별들이 태어나는 '별들의 고향' NGC 3603의 모습을 ‘오늘의 천체사진’(APOD)으로 공개했다. 지구에서 약 2만 광년 떨어진 곳에 위치한 NGC 3603은 은하계에서 가장 많은 별들이 탄생하는 지역으로 유명하다. 그 중심에는 우리의 태양보다 질량이 큰 수천 개의 어린 별들이 존재하며 별들이 빽빽이 모여있는 것으로 정평이 나있다. NASA 측은 "NGC 3603는 수많은 어린 별들로 가득찬 보석상자와 같다"면서 "아름다운 모습 뿐 아니라 별들이 태어나는 과정을 지켜볼 수 있는 소중한 성단"이라고 밝혔다.　 사진=NASA, ESA, Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

은하계의 중심에는 거대한 질량을 가진 중심 블랙홀이 존재한다. 은하에서 가장 많은 물질이 모여 있는 장소이기 때문에 가장 큰 블랙홀이 발달하는 것이다. 우리 은하 중심에는 태양 질량의 400만 배에 달하는 블랙홀이 존재하며, 외부 은하에는 이보다 더 큰 블랙홀도 드물지 않다. 이 거대 블랙홀들은 주변에서 가스를 빨아들이면서 많은 에너지와 제트 형태의 물질을 내뿜는 특징을 가지고 있다. 천문학자들은 이를 관측해서 블랙홀의 존재를 알아내지만, 동시에 두꺼운 가스와 밀도가 높은 별 때문에 관측에 많은 어려움이 있다. 최근 천문학자들은 미 국립과학재단의 VLBA(Very Long Baseline Array) 전파 망원경을 이용해서 지구에서 20억 광년 떨어진 은하 B3 1715+425를 관측했다. 연구팀은 이 은하의 중심부가 다른 은하와 매우 다르다는 사실을 밝혀냈다. 이 은하는 지름이 3000광년 정도지만, 매우 큰 질량과 활동성이 강한 중심 블랙홀을 가지고 있다. 연구팀은 이 은하 중심 블랙홀이 거의 벌거벗은 상태라는 사실을 알아냈다. 쉽게 말해 본래 정상적인 형태의 대형 은하가 다른 은하와 마주치면서 그 중력 상호 작용으로 대부분 가스와 별을 잃어버린 상태이다. 본래 은하 중심 블랙홀은 두꺼운 가스와 높은 밀도의 별에 의해 가려진 상태다. 따라서 과학자들은 이 틈을 비집고 나온 강력한 제트와 X선과 같은 고에너지 파장만을 관측할 수 있었다. 그런데 B3 1715+425은 주변의 가스와 별이 거의 없어진 상태로 지구에서의 먼 거리에도 불구하고 아주 세밀한 관측이 가능했다. 연구의 리더인 미 국립전파천문학관측소의 제임스 콘돈(James Condon)은 이와 같은 거대 질량 블랙홀은 처음 관측되는 것이라고 설명했다. 다만 주변의 가스를 대부분 잃어버린 상태이기 때문에 이 거대 질량 블랙홀은 가까운 미래에 흡수하는 물질이 감소하면서 방출되는 에너지 역시 작아질 것으로 보인다. 앞으로 과학자들은 다른 망원경을 통해 속살이 드러난 거대 질량 블랙홀의 내부를 들여 볼 기회를 얻었다. B3 1715+425은 현재 건설 중 이거나 발사가 계획 중인 차세대 망원경의 좋은 관측 목표가 될 것으로 보인다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

5. 우주는 어떻게 끝날까? 많은 이론 물리학자들은 우주가 언젠가 종말에 이를 것이며, 그 과정은 이미 시작되었다고 믿고 있다. 우주가 어떻게 끝날 것인지는 확실히 알 수 없지만, 대략 다음과 같은 3개의 시나리오를 뽑아놓고 있다. 이른바 대함몰(big crunch), 대파열(big rip), 대동결(big freeze) 시나리오다. 그들의 주장에 따르면, 우주는 결국 스스로 붕괴를 일으켜 완전히 소멸하거나, 우주 팽창 속도가 가속됨에 따라 결국엔 은하를 비롯한 천체들과 원자, 아원자 입자 등 모든 물질이 찢겨져 종말을 맞을 것이라 한다. '대파열' 시나리오에 따르면, 강력해진 암흑 에너지가 우주의 구조를 뒤틀어 처음에는 은하들을 갈가리 찢고, 블랙홀과 행성, 별들을 차례로 찢을 것이다. 이러한 대파열은 우주를 팽창시키는 힘이 은하를 결속시키는 중력보다 더 세질 때 일어나는 파국이다. 그 결과 우주는 무엇에도 결합되지 않은 입자들만 캄캄한 우주 공간을 떠도는 적막한 무덤이 될 것이라고 과학자들은 말한다. 또 다른 종말 시나리오는 '대함몰'이다. 이것은 우주가 팽창을 계속하다가 점점 힘이 부쳐 속도가 떨어지면, 어느 순간 팽창하는 힘보다 중력의 힘 쪽으로 무게의 추가 기울어져 우주는 수축으로 되돌아서게 된다. 수축 속도는 시간이 지남에 따라 점점 더 빨라져 은하와 별, 블랙홀들이 충돌하고 마침내 빅뱅의 한 점이었던 태초의 우주로 대함몰하게 된다. 마지막 시나리오는 '열사망'으로도 불리는 '대동결'이다. 이것이 현대 물리학적 지식으로 볼 때 가장 가능성 높은 우주 임종의 모습이다. 대동결설에 따르면, 우주 팽창에 따라 물질이 서서히 복사하여 소멸의 길을 걷게 되는데, 별들은 차츰 빛을 잃어 희미하게 깜빡이다가 하나둘씩 스러지고, 약 1조 년 후면 블랙홀과 은하 등 우주의 모든 물질이 사라지게 된다. 심지어 원자까지도 붕괴를 피할 길이 없다. 그러면 어떠한 에너지도 운동도 존재하지 않게 되어 우주는 하나의 완벽한 무덤이 된다. 이것을 '열사망'이라 한다. 4. 우리가 사는 우주 너머 다른 우주가 있나? 우리가 사는 우주가 수많은 우주 중에서 하나일 뿐일지도 모른다는 가설이 바로 다중 우주론이다. 다중 우주론은 지금 이 순간에도 우주는 빅뱅 이후에 시작된 ‘영구적인 인플레이션(Eternal Inflation)’ 과정에 있다고 본다. 다중 우주론을 배태시킨 인플레이션 우주론은 우주가 밀도가 무한한 한 공간에서 시작됐으며, 초창기에 우주가 기하급수적으로 팽창하는 시기가 있었다고 설명하는 인플레이션 이론을 바탕으로 한다. 이 인플레이션 과정에서 우주 안팎에 각각 다른 물리법칙들이 지배하는 새끼 우주들이 계속 생겨났다는 것이다. 다중우주론자들은 우주의 지평선 너머에 우리 우주와는 또 다른 우주가 밤하늘 별처럼 셀 수 없을 정도로 존재한다는 가설을 내놓고 있다. 그들은 우리 우주도 하나의 거품 형태로 존재한다고 보며, 그런 거품이 수도 없이 많다는 것이다. 그리고 각각의 우주는 따로 분리되어 있기는 하지만 물리법칙은 엇비슷하다고 가정한다. 이 같은 다중우주론은 그동안 수많은 논란을 불러일으켰으며, 아직까지 순전한 가설의 영역을 벗어나지 못하고 있다. 이것을 부정적인 시각으로 보는 사람들은 대부분 우리 우주에 어떤 영향도 주지 않으며, 어떠한 소통과 관측도 불가능한 이상, ‘관측할 수 없는 것이 존재하고 있다’는 것은 합당하지 않다고 주장한다. 다중우주론자들은 우주배경복사에서 우주 충돌의 단서를 열심히 찾고 있고, 또한 찾았다고 주장하지만, 증명까지 성공한 것은 아니다. 다중우주론이 신의 존재 증명처럼 영원히 증명할 수 없는 가설로 끝날지, 아니면 어떤 단서가 밝혀질지 현재로선 아무도 장담할 수 없다. 3. 내가 블랙홀 안으로 떨어지면 어떻게 될까? ​​ 블랙홀이란 엄청난 중력으로 주위의 모든 물질을 집어삼키며, 일단 여기에 한번 끌려들면 빛조차도 탈출할 수 없다는 무시무시한 존재다. 우주 속의 다양한 천체들 중에서 블랙홀만큼 흥미로운 대상도 없을 것이다. 얼마 전 블랙홀의 충돌로 빚어진 중력파를 역사상 최초로 검출하는 데 성공함으로써 블랙홀은 다시 한번 지구 행성인들에게 주목받는 존재가 되었다. 블랙홀에 관해서 사람들이 공통적으로 가장 궁금하게 여기는 점은 만약 내가 블랙홀 안으로 떨어진다면 어떻게 될까 하는 것이다. 무시무시한 상상이긴 하지만, 이 문제는 변함없이 사람들의 가장 큰 관심사다. 먼저 당신의 발이 블랙홀로 접근한다고 상상해보자. 그러면 블랙홀의 가공스러운 중력이 머리보다는 발 쪽에 더 강하게 작용할 것이다. 발끝과 머리에 가해지는 조석력의 차이는 이윽고 지구의 총중력과 동일하게 된다. 이 상황은 마치 두 대의 크레인이 당신의 머리와 발을 잡고 힘껏 끌어당기는 형국이나 비슷하다. 블랙홀 안으로 떨어진 당신은 블랙홀 중심에 이르기 전에 국수가락처럼 한정없이 늘어지다가 마침내는 낱낱의 원자 단위로 분해되고 말 것이다. 이것이 바로 블랙홀의 '스파게티화(spaghettification)'라고 불리는 현상이다. 일단 블랙홀 안으로 떨어지면 외롭겠지만, 당신은 스파게티가 되어 한정없이 블랙홀의 중심, 특이점으로 떨어져내릴 것이다. 그것을 멈출 수 있는 존재는 우주 안 어디에도 없다. 하지만 당신이 블랙홀 안에서 낱낱이 분해되기까지 걸리는 시간이 겨우 10분의 1초밖에 안된다는 사실이 조금은 위안이 될 수 있을지도 모른다. 2. 빅뱅은 왜 일어났는가? 빅뱅은 왜 일어났는가? 빅뱅 이전에는 무엇이 있었나? ​위의 두 질문보다 과학자들을 골치 아프게 하는 것도 없을 것이다. 첫째 질문에 대한 과학자들의 모범 답안은 이렇다. "과학은 '왜'라는 물음에 답하는 것이 아니라, '어떻게'라는 물음에 답하는 학문이다." ​요컨대 빅뱅이 왜 일어났는가에 대한 답을 추구하는 게 아니라, 어떻게 일어났는가를 연구하는 것이 과학이라는 주장이다. 일견 맞는 말인 듯하지만, 그래도 어쩐지 개운치는 않다. ​두번째 질문에 대한 모범 답안은 "빅뱅과 함께 시간과 공간이 창조되었으므로, 그 전이란 말은 의미가 없는 것이다. 그것은 마치 북극점에 서서 북쪽이 어디인가를 묻는 것과 같다." 이 답안은 상상은 잘 안 되지만, 반론을 펴기도 만만찮은 게 사실이다. ​어쨌든 빅뱅이 왜 일어났는가 하는 질문에 대해 보다 진전된 답안을 작성해본다면 다음과 같다. ​우주는 에너지가 무한대의 밀도로 응축된 초고온의 ​극미점(極微點), 곧 특이점에서 시작되었다. 그 특이점 역시 '무(無)'에서 나타났다고 과학자들은 말한다. 그러니까 우주가 무에서 생겨났다는 것이다. ​그런데 극미의 세계를 지배하는 법칙은 양자론인데, 양자론에서 볼 때 '무'의 상태란 있을 수가 없다. 아무리 빈 공간이라 하더라도 거기에는 불확정성 원리에 따른 양자 요동, 곧 가상입자들이 끊임없이 쌍생성과 쌍소멸을 하는 들끓는 곳이다. 실제로 진공 속에 금속판 2장의 마주 보게 두면 진공 에너지를 검출할 수 있다. 이것이 카시미르 효과라는 현상이다. ​또 극미 세계에서는 매우 짧은 시간에 입자가 확률적으로 에너지 벽을 뚫을 수 있는데 이를 터널 효과라 한다. 호킹에 의하면, 유한한 우주가 시간도 공간도, 에너지도 0인 '무'의 상태에서 이 터널 효과로 에너지의 벽을 뚫고서 돌연 태어났다고 한다. 따라서 빅뱅은 왜 일어났는가 하는 질문에 대해 현시점까지 작성된 모범 답안은 이렇다. ​"빅뱅은 무에서 양자 요동과 터널 효과에 의해 돌연 일어났다. 빅뱅은 모든 것의 기원이므로 그 이전의 과거 따위는 없다. 즉 우주가 시작된 방법을 파악할 '원인'이란 건 존재하지 않는다." ​ 1. 우주는 끝이 있을까? 사람들이 우주에 대해 가장 궁금해하는 것이 우주는 과연 끝이 있을까 하는 점이다. 이것은 인류의 두뇌를 아주 오랫동안 괴롭혀온 질문이다. 무릇 끝이란 말은 시작이 있다는 뜻이며, 그 끝에서 또 다른 무엇이 시작된다는 의미를 내포하고 있다. 현실 세계에 존재하는, 그리고 우리가 체험하는 모든 사물에는 시작과 끝이 있다. 즉 유한하다는 말이다. 무한이란 상상 속에 존재하는 관념일 뿐이다. 일찍이 아리스토텔레스는 무한이 실재하지 않은 것임을 이렇게 명쾌히 증명했다. -무한이라 해도 결국 유한한 것들의 집합일 뿐이다. 그런데 유한한 것들은 아무리 모아봐야 유한하다. 고로 무한이란 존재하지 않는다. 그렇다면 우주란 과연 어떤가? 우주는 유한하지 않고 끝이 있을까? 우선 우리의 경험칙으로 볼 때, 우주에 끝이 있다는 것도 모순이요, 끝이 없다는 것도 모순으로 보인다. 또한 끝이 없다는 상태는 상상하기 어렵다. 끝이 있다면 또 그 바깥은 무엇이란 말인가? 이 우주라는 시공간이 시작된 것이 약 138억 년 전이라는 계산서는 이미 나와 있다. 138억 년 전 ‘원시의 알’이 대폭발을 일으켰고, 그것이 팽창을 거듭하여 오늘에 이르고 있다는 이른바 빅뱅 우주론이다. 여기에 딴죽을 거는 과학자들은 거의 없다. 우주의 나이가 138억 년이지만, 초창기에는 빛보다 더욱 빠른 속도로 공간이 팽창했기 때문에 지금 우주의 지름은 약 940억 광년에 이른다. 여기서 당연히 이런 의문이 고개를 들 것이다. 그렇다면 우주도 유한하다는 얘기네. 그렇다. 현대천문학은 우주의 구조에 대해 이렇게 말한다. 우주는 유한하지만, 그 끝은 없다. 이게 무슨 뜻인가? 우주의 지름이 940억 광년으로 유한하지만, 그 경계는 딱히 없다는 뜻이다. 곧, 아무리 가더라도 그 끝에 닿을 수가 없다. 왜? 우주는 거대한 스케일로 휘어져 있어 가장자리란 게 존재하지 않으니까. 이런 얘기를 들으면, 누구나 ‘어찌 그럴 수가?’ 하는 의문을 갖지 않을 수 없다. 현대 우주론자들은 다음과 같이 답한다. 우주는 3차원 공간에 시간 1차원이 더해진 4차원의 시공간으로 휘어져 있어 중심도 경계도 없다. 2차원 구면이 중심이나 경계가 없는 것과 같은 이치다. 뫼비우스 띠만 해도 그렇다. ​종이 띠를 한 바퀴 비튼 후 이어붙이면 뫼비우스의 띠가 된다. 개미가 뫼비우스의 띠를 따라 표면을 이동하면 경계를 넘지 않고도 반대면에 이를 수 있다. 우주는 3차원의 뫼비우스 띠 같은 구조라는 것이다. 이처럼 우주의 시공간은 휘어져 있기 때문에 무한 사정거리의 총을 발사하면 그 총알은 우주를 한 바퀴 돌아 쏜 사람의 뒤통수를 때린다는 것이다. 그 사람이 그때까지 살아 있기만 한다면 말이다. 우주 공간이 평탄하게 보이는 것은 3차원의 존재인 우리가 휘어져 있는 4차원 시공간을 감득치 못해서 그렇다는 얘기다. 이처럼 우주는 중심도 가장자리도 없는 4차원 시공간이다. 내가 있는 이 공간이 우주의 중심이래도 틀린 말은 아닌 셈이다. 공간 속의 모든 지점은 동등하다. 신 앞에 모든 것은 공평하다고 하는 것이 바로 이를 두고 한 말인지도 모른다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

저 멀리 우주를 방랑하는 블랙홀이 있다면 보통은 찾기 쉽지 않을 것이다. 만약 흡수하는 물질이 없다면 완전히 검은 구멍에 지나지 않기 때문이다. 하지만 물질을 흡수하는 블랙홀은 관측할 수 있다. 최근 천문학자들은 나사의 찬드라 X선 관측 위성과 유럽 우주국의 XMM 뉴턴 X선 관측 위성 데이터를 사용해서 지구에서 45억년 떨어진 거리에서 이런 방랑자 은하(wandering black hole)를 찾아내는 데 성공했다. 블랙홀은 질량과 위치에 따라 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 첫 번째는 은하 중심에 존재하는 블랙홀로 그 질량이 태양의 10만 배에서 100억 배에 달하는 매우 거대한 블랙홀이다. 은하 중심부는 은하에서 가장 많은 물질이 모이는 부분이기 때문에 결국 그 질량에 의해 거대한 블랙홀이 형성되는 것이다. 두 번째 형태는 항성 질량 블랙홀로 태양 질량의 3배는 넘지만 은하 중심 블랙홀처럼 거대하지 않은 형태의 작은 블랙홀이다. 이런 블랙홀은 초신성 폭발 후 잔해가 모여 생성된다. 따라서 은하계 곳곳에 이런 항성 질량 블랙홀이 존재한다. 그런데 천문학자들은 이 중간 질량인 태양 질량의 100배에서 10만 배 사이에 달하는 중간 질량 블랙홀이 있음을 알아냈다. 이들의 기원에 대해서는 의견이 다소 엇갈리지만, 가장 유력한 가설은 본래 작은 은하의 중심 블랙홀이었다가 다른 은하에 합병되면서 가스와 별을 잃고 단독으로 존재하는 블랙홀이 되었다는 것이다. 2000년에서 2002년 사이 과학자들은 SDSS J141711.07+522540.8라는 렌즈상 은하에 XJ1417+52라는 매우 강력한 X선 천체가 있음을 발견하고 초고광도 X선원(hyper-luminous X-ray source, HLX)이라고 명명했다. (사진에서 오른쪽 사각형) 거리가 45억 광년에 달하는데도 관측이 가능할 만큼 X선 영역에서 밝게 빛났기 때문이다. 이후 연구를 통해 과학자들은 이 X 선원이 사실은 이런 중간 질량 블랙홀이라고 결론 내렸다. 그 위치는 허블 우주 망원경 관측 결과 (사진에서 왼쪽 사각형)이 은하의 외곽이었다. 따라서 다른 위성 은하나 혹은 이 은하의 중심 블랙홀이 아닌 다른 떠돌이 블랙홀인 셈이다. 더 흥미로운 사실은 이후 관측에서 이 블랙홀이 보이지 않을 만큼 어두워졌다는 점이다. 과학자들은 이 떠돌이 블랙홀이 우연히 근처를 지나던 별을 흡수하면서 순간적으로 물질을 흡수했다고 보고 있다. 이 과정에서 뜨거운 가스에 의한 에너지가 방출되어 X선 영역에서 밝게 보였던 것이다. 이 별에는 불운한 일이지만, 덕분에 우리는 가장 먼 거리에 있는 방랑 블랙홀을 발견할 수 있었다. 우연히 가끔 발견된다는 점을 생각하면 이런 떠돌이 블랙홀은 생각보다 흔할지도 모른다. 앞으로 연구를 통해서 과학자들이 그 비밀을 풀어나갈 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

지구 행성인이 외계인이나 외계문명과 접촉하려는 시도는 아주 신중해야 한다고 경고한 적이 있는 천체물리학자 스티븐 호킹 박사가 또 같은 경고를 반복했다고 우주 전문 사이트 스페이스닷컴이 지난 24일(현지시간) 보도했다. 유명한 천체물리학자인 스티븐 호킹은 지능이 높은 외계인들이 약탈할 대상을 찾기 위해 우주를 돌아다니며 다른 문명을 약탈하고 그 행성을 식민지화할 가능성이 있다고 이미 2010년에도 경고한 바 있다. 그는 16세기 구대륙 유럽인들이 신대륙으로 건너와 한 잉카를 멸망시킨 만행 등을 보면 충분히 그럴 개연성이 있다고 덧붙였다. 호킹 박사는 이러한 주장을 큐리어시티 스트림의 한 다큐 프로에 나와 되풀이했다. 호킹 박사는 "어느 날 우리는 글리제 832c 같은 행성으로부터 어떤 신호를 받을지도 모른다"고 말했다. 글리제 832c은 생명체가 생존 가능한 제2지구 후보로 꼽히고 있는 행성이다. 호킹박사는 "하지만 우리는 응답을 미루어야 한다. 선진문명과의 접촉에 신중해야 한다는 것은 아메리카 신대륙의 사람들이 콜럼버스 일행을 만난 것만 봐도 분명하다. 그 결과가 아주 좋지 않았잖은가"라고 덧붙였다. 이 같은 호킹의 우려에 대해 일부 천문학자들은 지나친 생각이라는 견해를 보이고 있다. 지구인들은 이미 1900년 무렵부터 라디오와 TV전파를 우주로 쏘아보내고 있으므로, 만약 지구까지 올 수 있는 선진문명이 있다면 벌써 지구인의 존재를 잘 파악하고 있을 거라는 게 그들의 논리다. 또한 지구까지 올 수 있는 선진문명이라면 그들의 힘으로 어떤 것이든 해결할 수 있을 텐데 굳이 지구에서 약탈할 만한 무엇이 있겠는가 하는 것이 반대론자들이 생각이다. ​ 외계인 관련 대목은 이 다큐 프로의 일부분에 지나지 않는다. 26분짜리인 이 동영상 프로는 호킹이 'S. S. 호킹'이라는 CGI 우주선을 타고 우주를 누비는 광경을 보여주는 5개의 단락으로 이뤄져 있다. 호킹은 우주선을 타고 우주 탄생의 기원인 빅뱅을 목격하기도 하고, 우리은하 중심에 있는 무시무시한 블랙홀을 방문하기도 한다. 또한 제2지구인 글리제 832c 외계행성으로 여행하며, 우리 태양계에 있는 토성을 관광하기도 한다. 호킹이 탄 S. S. 호킹호의 마지막 종착지는 미국 캘리포니아의 산타바버라다. 호킹은 이곳을 "마치 내 집 같은 곳이야" 하면서 환호한다. "1974년, 칼텍(캘리포니아 공과대학)에서 잠시 일했지" 하고 호킹은 다큐에서 이렇게 말했다. "그땐 정말 좋았어. 캐임브리지의 흐린 하늘 아래서 살다가 햇빛 환한 이곳에서 가족들과 행복했었지. 지구 곳곳을 다녀봤지만 여기보다 더 좋은 곳은 없었어." 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

지구 행성인이 외계인이나 외계문명과 접촉하려는 시도는 아주 신중해야 한다고 경고한 적이 있는 천체물리학자 스티븐 호킹 박사가 또 같은 경고를 반복했다고 우주 전문 사이트 스페이스닷컴이 지난 24일(현지시간) 보도했다. 유명한 천체물리학자인 스티븐 호킹은 지능이 높은 외계인들이 약탈할 대상을 찾기 위해 우주를 돌아다니며 다른 문명을 약탈하고 그 행성을 식민지화할 가능성이 있다고 이미 2010년에도 경고한 바 있다. 그는 16세기 구대륙 유럽인들이 신대륙으로 건너와 한 잉카를 멸망시킨 만행 등을 보면 충분히 그럴 개연성이 있다고 덧붙였다. 호킹 박사는 이러한 주장을 큐리어시티 스트림의 한 다큐 프로에 나와 되풀이했다. 호킹 박사는 "어느 날 우리는 글리제 832c 같은 행성으로부터 어떤 신호를 받을지도 모른다"고 말했다. 글리제 832c은 생명체가 생존 가능한 제2지구 후보로 꼽히고 있는 행성이다. 호킹박사는 "하지만 우리는 응답을 미루어야 한다. 선진문명과의 접촉에 신중해야 한다는 것은 아메리카 신대륙의 사람들이 콜럼버스 일행을 만난 것만 봐도 분명하다. 그 결과가 아주 좋지 않았잖은가"라고 덧붙였다. 이 같은 호킹의 우려에 대해 일부 천문학자들은 지나친 생각이라는 견해를 보이고 있다. 지구인들은 이미 1900년 무렵부터 라디오와 TV전파를 우주로 쏘아보내고 있으므로, 만약 지구까지 올 수 있는 선진문명이 있다면 벌써 지구인의 존재를 잘 파악하고 있을 거라는 게 그들의 논리다. 또한 지구까지 올 수 있는 선진문명이라면 그들의 힘으로 어떤 것이든 해결할 수 있을 텐데 굳이 지구에서 약탈할 만한 무엇이 있겠는가 하는 것이 반대론자들이 생각이다. ​ 외계인 관련 대목은 이 다큐 프로의 일부분에 지나지 않는다. 26분짜리인 이 동영상 프로는 호킹이 'S. S. 호킹'이라는 CGI 우주선을 타고 우주를 누비는 광경을 보여주는 5개의 단락으로 이뤄져 있다. 호킹은 우주선을 타고 우주 탄생의 기원인 빅뱅을 목격하기도 하고, 우리은하 중심에 있는 무시무시한 블랙홀을 방문하기도 한다. 또한 제2지구인 글리제 832c 외계행성으로 여행하며, 우리 태양계에 있는 토성을 관광하기도 한다. 호킹이 탄 S. S. 호킹호의 마지막 종착지는 미국 캘리포니아의 산타바버라다. 호킹은 이곳을 "마치 내 집 같은 곳이야" 하면서 환호한다. "1974년, 칼텍(캘리포니아 공과대학)에서 잠시 일했지" 하고 호킹은 다큐에서 이렇게 말했다. "그땐 정말 좋았어. 캐임브리지의 흐린 하늘 아래서 살다가 햇빛 환한 이곳에서 가족들과 행복했었지. 지구 곳곳을 다녀봤지만 여기보다 더 좋은 곳은 없었어." 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

그가 직접 밝힌 외계인을 피해야 하는 이유 지구 행성인이 외계인이나 외계문명과 접촉하려는 시도는 아주 신중해야 한다고 경고한 적이 있는 천체물리학자 스티븐 호킹 박사가 또 같은 경고를 반복했다고 우주 전문 사이트 스페이스닷컴이 지난 24일(현지시간) 보도했다. 유명한 천체물리학자인 스티븐 호킹은 지능이 높은 외계인들이 약탈할 대상을 찾기 위해 우주를 돌아다니며 다른 문명을 약탈하고 그 행성을 식민지화할 가능성이 있다고 이미 2010년에도 경고한 바 있다. 그는 16세기 구대륙 유럽인들이 신대륙으로 건너와 한 잉카를 멸망시킨 만행 등을 보면 충분히 그럴 개연성이 있다고 덧붙였다. 호킹 박사는 이러한 주장을 큐리어시티 스트림의 한 다큐 프로에 나와 되풀이했다. 호킹 박사는 "어느 날 우리는 글리제 832c 같은 행성으로부터 어떤 신호를 받을지도 모른다"고 말했다. 글리제 832c은 생명체가 생존 가능한 제2지구 후보로 꼽히고 있는 행성이다. 호킹박사는 "하지만 우리는 응답을 미루어야 한다. 선진문명과의 접촉에 신중해야 한다는 것은 아메리카 신대륙의 사람들이 콜럼버스 일행을 만난 것만 봐도 분명하다. 그 결과가 아주 좋지 않았잖은가"라고 덧붙였다. 이 같은 호킹의 우려에 대해 일부 천문학자들은 지나친 생각이라는 견해를 보이고 있다. 지구인들은 이미 1900년 무렵부터 라디오와 TV전파를 우주로 쏘아보내고 있으므로, 만약 지구까지 올 수 있는 선진문명이 있다면 벌써 지구인의 존재를 잘 파악하고 있을 거라는 게 그들의 논리다. 또한 지구까지 올 수 있는 선진문명이라면 그들의 힘으로 어떤 것이든 해결할 수 있을 텐데 굳이 지구에서 약탈할 만한 무엇이 있겠는가 하는 것이 반대론자들이 생각이다. 외계인 관련 대목은 이 다큐 프로의 일부분에 지나지 않는다. 26분짜리인 이 동영상 프로는 호킹이 'S. S. 호킹'이라는 CGI 우주선을 타고 우주를 누비는 광경을 보여주는 5개의 단락으로 이뤄져 있다. 호킹은 우주선을 타고 우주 탄생의 기원인 빅뱅을 목격하기도 하고, 우리은하 중심에 있는 무시무시한 블랙홀을 방문하기도 한다. 또한 제2지구인 글리제 832c 외계행성으로 여행하며, 우리 태양계에 있는 토성을 관광하기도 한다. 호킹이 탄 S. S. 호킹호의 마지막 종착지는 미국 캘리포니아의 산타바버라다. 호킹은 이곳을 "마치 내 집 같은 곳이야" 하면서 환호한다. "1974년, 칼텍(캘리포니아 공과대학)에서 잠시 일했지" 하고 호킹은 다큐에서 이렇게 말했다. "그땐 정말 좋았어. 캐임브리지의 흐린 하늘 아래서 살다가 햇빛 환한 이곳에서 가족들과 행복했었지. 지구 곳곳을 다녀봤지만 여기보다 더 좋은 곳은 없었어." 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

천문학자들은 아주 먼 우주로부터 뜨거운 수소에서 나오는 라이만 알파선(Lyman Alpha)을 방출하는 수수께끼의 거대 가스인 LAB (Lyman Alpha Blob)을 발견했다. 수십만 광년에 이르는 이 거대 가스 구름은 은하의 진화와 연관이 있는 것으로 여겨졌지만, 100억 광년 이상의 먼 거리로 인해서 정확한 정체를 파악하는데 어려움을 겪었다. 최근 국제 천문학팀은 세계 최대의 전파 망원경인 ALMA를 이용해서 115억 광년 떨어진 거대 수소 구름인 LAB-1을 관측했다. 영국 하트퍼드셔 대학의 짐 기치(Jim Geach)와 그의 동료들은 ALMA 관측 데이터는 물론 허블 우주 망원경 데이터, 지상 망원경 관측 데이터를 통합해 나사의 플레이아데스 슈퍼컴퓨터를 이용한 시뮬레이션을 시행했다. 그 결과 이 거대 수소가스가 은하가 탄생하는 장소라는 사실을 밝혀냈다. 이 가스 안에서는 우리 은하계의 100배가 넘는 매우 빠른 속도로 새로운 별이 생성되고 있으며, 그 중심부에는 자라나는 거대 은하가 존재한다. 그리고 그 주변으로 위성은하들이 형성되고 있는 것으로 보인다. 우리 은하에서 가스 성운에서 별이 탄생하듯 아직 별이 거의 없던 우주 초기에는 거대한 수소 구름 속에서 별과 은하가 형성되었던 것으로 보인다. 이런 원시 가스구름(primordial gas clouds)은 이론적으로는 알려졌으나 실제로 관측은 매우 어려웠다. 천문학자들은 매우 멀리 떨어진 천체를 관측해서 우주의 과거를 연구하는데 원시 가스 구름은 너무 멀어서 관측이 힘들었기 때문이다. 115억년 떨어진 가스 구름을 관측하면 빛이 오는 데 걸리는 시간인 115억년 전의 모습을 볼 수 있지만, 대신 매우 희미했다. 더구나 가스 구름 안에서 생성되는 젊은 은하는 가스 때문에 잘 보이지 않는 문제가 있어 ALMA 같은 강력한 전파 망원경이 필요했다. 그러나 인류가 가진 가장 강력한 망원경과 국제 과학자팀의 노력으로 LAB-1 내부의 미스터리는 조금씩 그 모습을 드러냈다. 이번 연구에서는 이 수소가스 내부에서 큰 은하와 주변의 위성 은하가 형성되는 모습이 포착되었다. 이 은하들은 미래에 우리 은하 같은 대형 은하와 위성 은하로 진화하게 될 것이다. 우리 은하의 과거를 보기 위해서는 아주 멀리 떨어진 우주의 모습을 관측해야 한다. 우리 은하 역시 이런 원시 가스구름에서 태어났기 때문이다. 차세대 망원경이 완성되면 우리는 우리의 과거에 대해서 더 많은 것을 알 수 있을 것이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com