인간의 머리로는 상상조차 할 수 없는 '우주의 스케일'을 엿볼 수 있는 영상이 공개됐다.최근 미 항공우주국(NASA)은 허블우주망원경이 포착한 우리은하의 중심부 모습을 담은 영상을 공개했다. 약 30여 초에 불과한 이 영상 속에 담긴 여행의 거리는 무려 2만 7000광년. 곧 우리은하 한 귀퉁이에 사는 우리가 광속의 우주선을 타고 2만 7000년을 가야 중심부를 구경할 수 있는 셈이다. 우리은하의 중심에는 태양 질량의 약 400만배 쯤 되는 초질량 블랙홀이 존재하며 그 주위를 수많은 별들이 둘러싸고 있다. 특히 우리은하 중심부의 별들은 숲의 나무처럼 매우 빽빽히 모여있는 것이 특징이다. 이를 쉽게(?) 비유하면 지구와 가장 가까운 항성계인 4.3광년 떨어진 '알파 센타우리'(α Centauri) 사이 공간에 100만 개의 태양이 들어차있는 것과 비슷한 수치. 삼성계인 알파 센타우리는 태양보다 조금 큰 알파 센타우리 A, 조금 작은 알파 센타우리 B, 가장 작은 알파 센타우리 C(프록시마)로 이루어져 있다. 우주적인 관점에서 보면 가까운 4.3광년이라는 거리는 지난해 7월 명왕성을 근접통과한 뉴호라이즌스호와 비교해보면 그 스케일이 가늠된다. 초속 16km 속도로 발사된 뉴호라이즌스는 가는 도중 목성 중력의 도움을 받아 그 속도를 초속 23km까지 끌어올렸다. 만약 이 속도로 뉴호라이즌스가 알파 센타우리를 찾아간다면 앞으로 5만 5000년은 날아가야 한다. 곧 이것이 태양과 알파 센타우리의 ‘인터스텔라’(interstellar)다. 곧 이번에 NASA가 공개한 영상은 적어도 1000억개 이상의 별들이 모여있는 10만 광년 크기 우리은하의 중심부를 30여 초만에 구경한 셈이다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

마션과 중국 우주선 　“한국과 중국의 기술격차는 1년 정도로 알려져 있는데 이미 추월당했다고 봅니다.” 작년 대한민국 과학발전 대토론회에서 나온 이야기다. 기업들이 현장에서 느끼는 위기감도 이와 크게 다르지 않다. 2015년 5월, 미래창조과학부는 ‘2014년 기술수준 평가’ 결과를 발표하였다. 120개 국가전략 기술에 대해 3900여 명의 전문가 의견과 논문, 특허를 분석한 700쪽이 넘는 방대한 보고서다. 기술 격차는 1위인 미국을 기준으로 유럽연합(EU) 1.1년, 일본 1.6년, 한국 4.4년, 중국 5.8년으로 나왔다. 한국과 중국의 격차는 2012년 1.9년이었는데 0.5년이 줄어 1.4년으로 아직은 앞선 것으로 조사되었다. 한편 작년 9월에는 한국과학기술평가원이 일반인을 대상으로 ‘과학기술 국민의식 통계조사’를 실시하였다. 일반 국민이 생각하는 기술 수준의 순서는 미국, EU, 일본, 중국, 한국 순이었다. 10년 뒤에는 중국과의 격차가 더 벌어지면서 과학기술 약소국으로 전락할 것이라는 응답도 많았다. 일반인이 전문가보다 더 정확하게 상황을 보고 있는 것은 아닐까. 신문에는 연일 대륙 시리즈 기사가 넘쳐난다. ‘대륙의 실수’, ‘대륙의 작품’, ‘대륙의 역습’, ‘대륙의 기적’ 등 헤드라인도 기발하다. 과연 그중 어느 것이 중국의 민낯에 가까울까? 중국에 대해서는 누가 이야기를 해도 장님이 코끼리 만지는 격이니 필자도 한마디 거들어 본다.　한 나라의 과학 기술 수준을 이야기할 때 우주선과 슈퍼컴 실력을 자주 비교한다. 우주 분야는 유인 우주선, 우주 정거장 그리고 달 탐사선 정도를 보면 알 수 있다. 중국은 2003년 미국과 러시아에 이어 세계 3번째로 유인 우주선인 ‘선저우 5호’를 발사하였다. 그로부터 10년 뒤 ‘선저우 10호’를 보내 400km 상공에서 우주정거장과 도킹에 성공하였다. 이미 실험용 우주 정거장 ‘톈궁(天宮) 1호’를 쏘아 올린 중국은 올해 ’톈궁 2호‘를 우주로 보낼 준비를 하고 있다. 2020년까지 국제우주정거장(ISS) 수준의 독자 유인 우주정거장을 건설할 계획이다. 미국과 러시아가 운영 중인 것이 수명을 다하는 2024년 이후에는 중국이 유일한 우주정거장 보유국이 된다. 화성판 ‘삼시 세끼’로 불리면서 관심을 모았던 영화 ‘마션’에 중국 우주선 이야기가 나오는 것도 결코 우연이 아니다. 달 탐사는 2013년 ‘창어 3호’가 무인 탐사 차량 ‘옥토끼호’를 싣고 달에 착륙하면서 본격화되었다. 창어 3호는 예상 수명의 두 배가 넘는 2년 이상 활동을 하여 달 탐사선 최장 활동 기록을 세우고 있다. 2018년에는 ‘창어 4호’를 보내 지구에서 볼 수 없었던 달 뒷면을 최초로 탐사할 계획이다. 중국은 우주 3관왕에 등극하는 놀라운 저력을 보여 주고 있다. 　은하수를 뜻하는 톈허(天河) 슈퍼컴퓨터의 성능은 이미 2013년 이후 3년째 미국의 타이탄을 제치고 1위를 지키고 있다. 미국의 견제 속에도 자체적으로 핵심부품인 프로세서까지 개발하고 있다. 우리가 보고서를 만들고 타당성을 분석할 때 중국은 4만8000개의 프로세서를 연결하여 세계 최고의 슈퍼컴퓨터를 만들었다.　　대륙 굴기의 원동력, IT 기업 아직도 길거리에 루이뷔통, 샤넬, 구찌의 짝퉁이 판을 치는 곳에서 어떻게 이런 일이 가능할까? 답은 간단하다. 중국은 과학기술을 강대국으로 가는 대국굴기의 원동력으로 생각한다. 그 핵심을 인재로 여기고 1990년대부터 ‘백인 계획’, ‘천인 계획’ 등을 통해 스타급 해외 과학기술자를 유치했다. 대외경제정책연구원에서 발간한 ‘중국 천인계획 연구’에 소개된 국가 차원의 인재 유치 프로그램만도 18개다. 이들이 학계, 기업, 연구소에서 ‘대륙의 실수’가 아닌 ‘대륙의 기적’을 만들어 가고 있는 것이다. 바이두의 리옌홍 회장, 샤오미의 공동 창업자 린빈 사장, 칭화대 생명과학원 스이궁 원장, 천스이 베이징대학 공학원 원장도 천인계획을 통해 해외에서 돌아온 인재 ‘하이구이(海龜)’파다.　IT 기업 쪽을 잠시 살펴보자. 중국 기업은 거대한 내수시장과 값싼 노동력을 바탕으로 성장하였다고 말한다. 그런데 여기에 하나가 빠졌다. 바로 초인적인 노력과 승부사의 기질을 갖춘 경영자들이다. 간단히 살펴보고 지나가자. 먼저 중국의 삼성으로 불리는 화웨이의 설립자 런정페이(任正非)를 꼽고 싶다. 1987년 선전(深圳)에서 단돈 2만 위안으로 5명의 직원과 함께 통신장비 대리점으로 시작했다. 30년도 되지 않아 170개국에 진출해 한해 매출이 50조 원이 넘는 글로벌 기업이 되었다. 그는 지금도 “화웨이는 아직 성공한 것이 아니라 성장하고 있는 것일 뿐”이라고 말한다. 잠시 반짝하는 짝퉁 기업과는 격이 다르다. 　올해 ‘중국 최고 여성 부호’와 ‘세계 자수성가 여성 부호’ 두 부문에서 모두 1위를 차지한 기업인이 나왔다. 중국의 ‘유리 여왕’으로 불리는 란쓰커지(藍思科技)의 저우췬페이(周群飛) 회장이다. 일당 1000원을 받던 시계 유리 공장 여공이 시가총액 10조, 종업원 6만 명의 회사를 일구어냈다. 스마트폰과 컴퓨터의 강화유리를 만드는 이 회사의 고객은 애플, 삼성전자, 마이크로소프트, 화웨이 같은 거물들이다. 중국의 ‘살아있는 전설’ 레노버의 창업자 류촨즈(柳傳志)를 빼놓을 수가 없다. 1984년 41세의 나이에 중국과학원의 창업 지원금 20만 위안으로 연구소의 경비초소 건물에서 레노버의 전신인 롄상(聯想)을 설립하였다. 그로부터 20년 후, 2005년 17억 5000만 달러에 IBM의 PC 부문을 인수하여 세상을 놀라게 하였다. 작년에는 구글이 사들인 모토로라 모빌리티를 인수하면서 또 한 번 화제가 되었다. 레노버의 지주회사인 레전드홀딩스의 주식 65%는 창업 자금을 지원한 중국과학원이 가지고 있고 나머지는 종업원에게 나누어 주었다. 그는 아직도 소매가 다 닳은 옷을 입고 다닌다고 한다.　샤오미의 레이쥔(雷軍)은 “천하의 무공 중 빠른 것은 절대 당해낼 수 없다. 느리다는 것은 곧 죽음을 뜻한다”라며 샤오미제이션(Xiaomization, 샤오미化) 바람을 일으키고 있다. 한 수 높은 고수 알리바바의 마윈(馬雲)은 “빠른 성장도 필요하지만 오래 살아남는 게 가장 어렵다. 얼마나 오래 건강하게 살아남는가가 중요하다”라고 말한다. 그 밖에도 가전 황제를 꿈꾸는 하이얼의 장루이민(張瑞敏), 중국의 구글 바이두의 리예홍(李彦宏), 대륙의 여장부 Gree의 동밍주(董明珠) 등 수많은 기업가들의 땀으로 일구어낸 기업들은 대륙의 작품이라고 해도 좋겠다. 부흥의 길　세계은행은 2020년에 중국 경제가 미국을 추월할 것으로 전망했다. 한쪽에서는 아직 멀었다며 ‘버블 차이나’를 이야기한다. 넘어야 할 산이 많고 중국 기업들의 고민이 깊은 것도 사실이다. 치솟는 임금과 낮아지는 수익률 속에서 무한 경쟁은 기업의 생존을 위협하고 있다. 그동안 가격 경쟁력을 지탱해주던 생산 기반은 동남아로 빠져나가고 있다. 최근 경제 성장률이 낮아지면서 중진국 함정 문제도 이슈가 되고 있다. 그러나 중국은 다시 한번 도약을 준비하고 있다. 대외적으로는 유라시아를 하나로 묶는 신(新)실크로드인 ‘일대일로(一帶一路, One Belt One Road)’ 전략으로 글로벌 경제의 판을 새로 짜고 있다. 실크로드가 지나가는 나라의 인구만도 44억 명이고, 경제 규모는 21조 달러로 세계 경제의 30%에 이르는 빅 픽처를 그리는 중이다. 세계를 호령하는 강대국으로 등극하는 대국굴기의 10번째 주인공이 되기 위한 부흥의 길(復興之路)을 닦기 시작한 것이다. 　그 중심에는 흔들림 없는 과학기술 정책이 자리 잡고 있다. 원천 기술 확보는 정부가 주도한다. 첨단기술 분야의 ‘863계획’, 기초과학 분야 ‘973계획’, 자연과학 분야 ‘NSFC’는 대표적인 중장기 국가 과제이다. 과학 기술 분야의 지표도 이미 미국과 어깨를 나란히 하고 있다. 특허는 2012년 52만 건으로 세계 1위 출원국이 되었다. 미국과학재단에 따르면 2013년 논문 출판 건수는 미국이 41만 편, 중국이 40만 편으로 비슷한 수준이지만 증가율은 각각 3.2%, 18.9%로 중국의 성장세가 압도적이다. 구체적인 실행 전략도 탄력을 받고 있다. 제조 대국에서 제조 강국으로 나아가기 위한 ‘중국제조 2025’의 목표는 세계 제조업 제1강국이 되는 것이다. 또한 ‘인터넷 플러스’ 전략을 통해 전통 산업과 인터넷을 결합하여 산업구조를 업그레이드하겠다는 야심 찬 계획도 추진 중이다.한정된 지면에 주마간산 격으로 살펴보았지만 정부나 전문가보다 일반 국민들의 생각이 현실에 가까워 보인다. 과학기술 약소국으로 전락하지 않기 위한 특단의 대책이 필요한 때이다.김지연 R&D경영연구소 소장 　　<지난 칼럼은 아래 링크로 들어가면 보실 수 있습니다.>　 http://www.seoul.co.kr/news/newsList.php?section=kimjy_it

지구로부터 약 18억 광년 거리에 있는 한 은하에서 우리 태양보다 질량이 38억 배나 큰 ‘괴물 블랙홀’이 발견됐다고 천문학자들이 밝혔다. 우리 은하 중심에 있는 거대 블랙홀이 태양보다 430만 배 무거운 것을 고려하면 이 블랙홀이 얼마나 큰지 예측할 수 있다. 호주연방과학원(CSIRO)의 리사 하비-스미스 박사가 이끈 천문 연구팀은 세 개의 나선 은하가 충돌하고 있는 합병 은하(IRAS 20100-4156) 중심에서 이번 초질량 블랙홀을 우연히 발견할 수 있었다. 이들은 CSIRO의 새로운 망원경 ‘호주 SKA 패스파인더’(ASKAP)를 시험하기 위한 관측 연구에서 블랙홀의 흔적을 발견했다. 또 이들은 CSIRO의 또다른 망원경인 ‘호주 망원경 콤팩트 어레이’(ATCA)로 측정한 데이터를 사용한 보정으로, 은하 중심에서 가스가 엄청난 속도로 확산하고 있는 것을 알아낼 수 있었다. 이 가스의 이동 속도는 원래 예측보다 두 배 이상 빠른 초당 약 600km나 되는 것으로 확인돼 병합 은하 중심에 초질량 블랙홀이 존재한다는 단서를 찾아냈다. 연구팀은 이번 발견으로 은하와 초질량 블랙홀의 형성은 물론 은하 충돌에 관한 더 많은 단서를 찾을 것으로 기대하고 있다. 한편 이번 연구성과는 ‘영국 왕립천문학회 월간보고’(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) 최신호에 소개됐다. 사진=은하 충돌(NASA/ESA/Hubble Heritage Team/AURA/B. Whitmore et al.) 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

은하계에 존재하는 수많은 뜨거운 별들은 사실 차가운 가스 속에서 태어난다. 육안으로는 잘 보이지 않지만, 이런 가스가 중력에 의해 쉽게 뭉쳐서 별의 씨앗을 형성하는 것이다. 주로 수소와 헬륨으로 이뤄진 가스가 뭉쳐서 중심부의 압력과 열이 임계점을 넘으면, 핵융합 반응이 발생하고 우리가 항성이라 부르는 빛나는 별이 된다. 유럽우주국(ESA)의 허셜 우주 망원경은 적외선 영역에서 별의 재료가 되는 성간 가스를 관측했다. 차가운 가스는 우리가 볼 수 있는 가시광 영역에서는 관측이 어렵지만, 적외선 영역에서는 쉽게 관측할 수 있기 때문이다. ESA의 과학자들은 허셜 우주 망원경을 이용해서 2009년에서 2013년에 걸쳐 관측이 가능한 우리 은하계 전체의 적외선 지도를 작성했다. 허셜 적외선 은하 평면 조사(Herschel infrared Galactic Plane Survey·Hi-GAL)라는 이름의 이 프로젝트는 총 900시간에 걸친 관측 데이터를 모은 것으로 우리 은하의 성간 가스의 모습을 상세하게 기록한 것이다. 70, 160, 250, 350, 500μm 파장에서 관측한 우리 은하계는 신비로운 구름 같은 모습을 하고 있다. 이런 성간 가스는 우리 은하계 전체에 퍼져있다. 연구팀은 160μm 파장에서만 30만 개 이상의 목록을 작성했는데, 이들 중 일부는 물론 미래에 별이 될 재료들이다. 우리가 보는 은하수는 사실 가시광 영역에서 빛나는 별의 모습이다. 하지만 눈에는 보이지 않더라도 성간 가스는 우리 은하계의 진화와 성장에 매우 중요한 역할을 하고 있다. 우리는 망원경의 힘을 빌려 본래는 눈으로 보이지 않는 은하계의 다른 모습을 볼 수 있다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com　

'태초에 하나님 말씀'은 바로 '수소'였다! 17세기의 독일 철학자 라이프니츠는 "세상에는 왜 아무것도 없지 않고 무엇인가가 있는가?"라는 원초적인 질문을 던졌다. 인류가 지구상에 나타나 5000년 넘게 문명을 일구어왔지만, 그때까지 이에 대한 답은 누구도 알지 못했다는 얘기다. 그런데 현대를 사는 우리는 과학에 힘입어 그 답을 알아냈다. 지금으로부터 138억 년 전에 '원시의 알'이 대폭발을 일으킨 빅뱅에서 우주가 탄생했고, 그 빅뱅 공간을 가득 채웠던 태초의 물질은 수소였으며, 이 수소로부터 세상 만물은 비롯되었다는 것이 그 답이다. 알다시피 수소는 양성자 하나와 전자 하나로 이루어진 가장 단순한 원자다. 그래서 천문학자들은 성서에 나오는 "태초에 하나님이 '말씀(logos)'으로 천지를 창조하셨다"는 성구의 그 '말씀'이 바로 수소였다고 주장한다. 수소가 중력으로 뭉쳐져 별을 만들고 은하를 만들어 오늘에 이르고 있는 것이다. 따라서 삼라만상은 이 수소란 물질의 소동에 지나지 않으며, 우주의 역사 역시 수소라는 물질의 진화의 역사라 해도 틀린 말은 아니다. 물론 인간인 우리도 예외는 아니다. 그러므로 우주를 아는 것은 곧 우리 자신을 아는 것이고, 우리 자신을 찾아가는 길이기도 하다. 우리가 별과 다른 천체들을 보면서 아련히 그리움과 신비를 느끼는 것은 우리 몸속의 DNA에 그러한 기억이 깊이 박혀 있기 때문이라고 믿는 천문학자들도 있다. 어쨌든 우리 인류는 지구 밤하늘 아득한 곳에서 빛나는 그런 별과 은하들을 관측하면서 우주의 기원을 생각하고 우주론을 만들면서 여기에까지 이르렀다. 그런데 별과 은하들이란 우리가 상상할 수 없을 정도로 먼 거리에 있다. 대체 우리에게 얼마나 멀리 떨어져 있는 것일까? 한마디로 어마어마하게 멀리 떨어져 있다. 우리가 가진 모든 상상력을 동원해도 실감하기 어려울 정도다. 흔히 천무학은 상상의 과학이라고 한다. 상상력이 없었더라면 지동설이든 빅뱅 이론이든 어떤 천문학적 이론도 태어나지 못했을 것이다. 그래서 아이뉴타인은 상상력은 지식보다 위대하다고 말했다. 우주 거리 실감하기​ '사고실험' 과학에는 '사고실험'이란 게 있다. 현실에서는 하기 힘든 실험을 상상력으로 하는 것을 말한다. 이 사고실험에 가장 능한 과학자가 바로 아인슈타이이었다. 그의 상대성 이론은 모두 그의 사고실험에서 나온 것들이다. 우리도 아인슈타인을 본받아 사고실험으로 우주의 거리를 실감해보도록 하자. 먼저, 가장 가까운 천체인 달까지의 거리는 약 38만km다. 지구의 지름이 약 1만 3000km이니까, 지구를 30개쯤 늘어놓는다면 얼추 달까지 이어지는 셈이다. 상상이 되는가? 빛으로는 1초 남짓 걸리지만, 시속 100km의 차를 타고 달린다면 158일, 다섯 달 남짓 걸린다. 그 다음 가까운 천체인 태양까지의 거리는 약 1억 5000만km다. 이건 꽤 멀다. 빛으로는 8분이면 주파하지만, 시속 100km의 차로 달리면 무려 170년이 더 걸린다. 그 먼 거리에서 내뿜는 별빛이 이리도 뜨겁다니 참 믿기지 않는 일이지만, 이것이 태양 표면온도 6000도의 위력이다. 태양이 만약 10%만 지구 가까이에 위치했다면 지구상에는 어떤 생명체도 살지 못했을 것이다. 우리는 부디 태양이 그 자리를 지켜주기를 기도해야 한다. 그 다음으로는 훌쩍 건너뛰어 태양계 끝자락에 있는 명왕성 께로 가보자. 여기에는 맞춤한 자료가 하나 있다. 바로 NASA 탐사선 보이저 1호가 1990년 2월 14일 지구로부터 61억km 떨어진 우주공간에서 찍은 지구 사진이다. 이 아이디어를 낸 칼 세이건이 '창백한 푸른 점(The Pale Blue Dot)'이라고 이름한 사진이다. 사진을 보면 황도대의 희미한 빛줄기 위에 떠 있는 한 점 티끌이 바로 지구다. 아침 햇살 속에 떠도는 창 앞의 먼지 한 점과 다를 게 없이 보인다. 그 티끌 표면적 위에 70억 인류와 수백만 종의 생물들이 살아가고 있는 것이다. 이 정도의 거리만 나가도 지구는 거의 존재를 찾아보기 힘든 것이다. 지금 40년째 비행을 계속하고 있는 보이저 1호는 2년 전 태양계를 벗어나 성간 공간으로 진입했다. 그야말로 태양과 다른 별 사이의 우주공간을 날고 있다는 얘기다. 인간의 모든 신화와 문명에서 절대적 중심이었던 태양, 그 영향권으로부터 최초로 벗어난 722kg짜리 인간의 피조물이 지금 호수와도 같이 고요한 성간공간을 주행하고 있다. 총알 속도의 17배인 초속 17km의 속도로 날아가고 있는 보이저 1호는 인간이 만든 물건으로는 가장 우주 멀리 날아가는 기록을 세우고 있는 중이다. 거리로는 지구에서 약 210억 km. 이제 고성능 카메라로 지구를 찍어봐도 티끌 한 점 나타나지 않는 거리다. 이 거리는 초속 30만km인 빛이 달리더라도 20시간이 걸리며, 지구-태양 간 거리의 140배(140AU)가 넘는다. 자, 그럼 시속 100km인 차로 달린다면 얼마나 걸릴까? 놀라지 마시라. 무려 2만 4000년이 걸리는 거리다. 하지만 이처럼 광대한 태양계도 은하 규모에 갖다대면, 조그만 물 웅덩이에 지나지 않는다. ​가장 가까운 별까지 가려면 6만 년​ 걸린다 은하까지 가기 이전에 태양에서 가장 가까운 별인 센타우리 프록시마란 별부터 방문해보도록 하자. 거리가 4.2광년이다. 가장 가까운 이웃 별인 이 별까지 빛이 마실갔다 온다면 8년이 넘게 걸린다. 그 빠른 빛도 우주 크기에 비한다면 달팽이 걸음에 지나지 않는 셈이다. 그렇다면 인간이 가장 빠른 로켓을 타고 간다면 얼마나 걸릴까. 현재 인류가 끌어낼 수 있는 최대 속도는 초속 23km다. 이는 2015년 명왕성을 근접비행한 NASA 탐험선 뉴호라이즌스가 목성의 중력보조를 받아 만들어낸 속도로 지구 탈출속도의 2배가 넘는다. 대략 총알보다 23배가 빠르다고 생각하면 된다. 뉴호라이즌스에 올라타 프록시마 별까지 신나게 달려보기로 하자. 얼마나 달려야 할까? 1광년이 약 10조km니까, 4.2광년은 약 42조km다. 이 거리를 뉴호라이즌스가 밤낮없이 달린다 해도 무려 6만 년을 달려야 한다. 왕복이면 12만 년이다. 가장 가까운 별까지 가는 데도 이렇게 걸린다는 얘기다. 이것이 바로 인류가 외계행성으로 진출할 수 없는 가장 큰 이유다. 우리는 이처럼 우주 속에서 엄청난 공간이란 장벽으로 차단되어 있는 것이다. 남은 과제가 하나 더 있다. 뉴호라이즌스를 타고 우리 은하 끝에서 끝까지 한번 가보는 거다. 우리 은하는 지름이 약 10만 광년이다. 자, 얼마나 걸릴까? 프록시마까지 간 자료가 있으니까 비례계산을 하면 답은 금방 나온다. 14억 년! 우주 역사의 약 10분의 1에 해당하는 시간이다. 이는 인류에게 거의 영겁이라 할 만하다. 이런 은하가 우주공간에 약 2000억 개가 있고, 은하간 공간의 평균거리는 수백만 광년이다. 그리고 우주의 크기는 약 940억 광년이라는 계산서가 나와 있다. 940억 광년이란 인간의 모든 상상력을 동원해도 실감하기 어려운 크기다. 빛의 속도로 지금도 팽창하고 있는 우주는 앞으로도 얼마나 더 커질지는 아무도 모른다. 이처럼 우주는 광대하다. 터무니없이 광대하다. 광대무변한 우주의 거리, 조금 실감이 됐을까? 여전히 안됐을 수도 있다. 그래서 어떤 천문학자는 이런 푸념을 하기도 했다. "신이 만약 인간만을 위해 우주를 창조했다면 엄청난 공간을 낭비한 것이다." 이광식 통신원 joand999@naver.com

우주에 있는 무수한 별들은 각기 제 각자의 속도로 움직이고 있다. 천문학자들은 수백 년 전부터 이 사실을 알고 있었다. 그런데 비교적 최근에 다른 별보다 특별히 더 빠른 속도로 움직이는 별이 있다는 사실이 밝혀졌다. HVS(HyperVelocity Star)라고 알려진 이 고속 별은 보통의 별이 은하계 중심을 기준으로 초속 100km 정도로 움직인다면, 10배나 빠른 속도인 초속 1000km로 이동한다. 심지어 일부는 너무 빨라서 은하계를 탈출하는 데 필요한 충분한 속도를 가진 것들도 있다. 천문학자들은 이런 고속별이 탄생한 이유가 별이 은하 중심 블랙홀에 중력에 의해 빨려 들어갔다가 구사일생으로 탈출하면서 중력 도움을 얻거나 혹은 초신성 폭발 같은 극적인 사건에 의한다고 보고 있다. 최근 독일 프리히드리 알렉산더 대학과 미국 캘리포니아 대학의 천문학자들은 우리 은하계 가장자리에서 PB3877이라고 명명된 HVS를 관측했다. 이 별은 2011년 SDSS 데이터를 통해서 처음 그 존재가 증명된 고속별로 10m 구경 켁 망원경 및 8.2m 구경의 VLT를 통해 정밀한 관측이 이뤄졌다. 그 결과 이 별은 각각 태양질량의 70%와 50% 정도 되는 질량을 가진 두 개의 별이 이룬 쌍성계로 지구에서 대략 1만8000광년 정도 떨어진 위치에서 은하계 가장자리를 질주하고 있었다. 과학자들은 이 별의 이동 방향, 위치 및 속도를 생각할 때 아마도 우리 은하계가 아닌 다른 은하계에서 기원한 별일 가능성이 큰 것으로 보고 있다. 앞서 이야기했듯이 일부 고속별은 너무 빨라 은하계의 중력을 이기고 탈출해 은하 사이 공간으로 뛰쳐나갈 수 있다. 이렇게 은하계 사이 공간을 방랑하는 별 가운데는 다시 다른 은하의 중력에 포획되어 새로운 보금자리를 찾기도 한다. 이와 같은 일은 이론적으로는 예측되었으나 실제로 관측이 된 경우는 지금까지 매우 드물었다. PB3877은 은하계의 별 사이에도 이민자가 있을 수 있다는 사실을 시사하고 있다. 동시에 이 별의 이동 경로는 망원경으로는 존재를 발견할 수 없으나 중력을 행사하는 물질인 암흑 물질의 분포를 아는 데 도움을 줄 수 있다. 사실 은하계 중력의 대부분은 우리가 아직 그 정체를 알지 못하는 암흑 물질에 의한 것이다. 과학자들은 이 고속별이 은하계의 물질 분포 및 암흑 물질 이론에 대한 중요한 단서를 제공할 것으로 기대하고 연구를 계속하고 있다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

태양계 너머의 외계행성을 찾는 데 기념비적인 성과를 거둔 미국항공우주국(NASA)의 케플러 우주망원경이 이번 주부터 떠돌이 행성 찾기 미션에 들어간다고 우주전문 사이트 스페이스닷컴이 9일(현지시간) 보도했다. 떠돌이 행성이란 우리 지구의 태양 같은 모항성이 없이 우주공간이 떠돌아다니는 행성을 말한다. 성간행성, 유목민행성, 자유부동행성, 또는 고아행성으로도 불리는 이 떠돌이 행성이 우주공간에 얼마나 많이 있는가 알아내라는 것이 케플러 망원경이 부여받은 새 미션이다. 모항성의 중력권 내에서 공전하지 않는 이들 떠돌이 행성은 그렇다고 제멋대로 떠돌아다니는 것은 아니다. 홀로 외로이 은하 중심에 대하여 공전하고 있는 것이다. 과학자들이 떠돌이 행성이 원래는 모항성 둘레를 돌다가 어떤 이유로 중력 균형을 잃어버려 튕겨져나왔거나, 애초에 성간물질들이 중력으로 뭉쳐져 항성이나 갈색왜성처럼 홀로 태어났을 것으로 믿고 있다. 그런데 이런 떠돌이 행성이 우주공간에 얼마나 있는지는 아직까지 알려져 있지 않은 상태다. 천문학자들이 떠돌이 행성을 발견하기 위해 사용하는 방법은 미세중력렌즈(microlensing) 기법이다. 망원경 쪽으로 진행하는 별빛이 중간에 보이지 않는 천체를 지나칠 때 빛이 해당 천체의 중력으로 굴절되는 현상을 미세중력 렌즈 효과라 한다. NASA 제트추진연구소(JPL)의 천문학자 캘런 핸더슨 박사는 “이 같은 별빛의 렌즈 효과는 빛이 경과하는 천체의 질량에 따라 달라진다”면서 “일반적으로 빛의 굴절이 짧은 시간 동안 일어나면 그 천체의 질량은 가볍다는 뜻”이라고 설명했다. 또 “떠돌이 행성에 의해 일어나는 렌즈 효과 시간은 몇 시간 또는 며칠 지속되기도 한다”면서 “만약 당신이 한 천체를 모니터링한다면, 그러한 렌즈 효과를 정말 아주 드물게밖에는 발견할 수 없을 것”이라고 말했다. 이어 “한 개의 항성에서 이러한 렌즈 효과를 발견할 비율은 평균 30만 년에서 한 번 꼴”이라고 덧붙였다.​ 이처럼 미세중력 렌즈 효과를 찾기란 사막에서 바늘찾기처럼 어려운 일이라 지난 몇십 년간 이 기법의 개발은 거의 숫자 놀음 수준에서 벗어나지 못했다. 그러나 지상 망원경으로 수천만 혹은 수억 개의 별에 초점을 맞추어 탐색을 해본 결과 짧은 시간의 렌즈 효과를 찾을 수 있는 확률을 지속적으로 높여나갈 수 있었다. 별의 광도 변화에는 여러 원인이 있을 수 있는데, 예컨대 별 자체의 플레어 폭발이나 주기적이 대격동에 의해 별빛의 밝기가 변하는 경우가 있는 반면, 별의 앞으로 어떤 천체가 지나가면서 별빛을 가리는 경우에도 별빛을 휘게 하며 별의 광도에 변화가 나타난다. 핸더슨 박사는 “우리가 앞으로 K2팀으로 하고자 하는 일은 떠돌이 행성으로 인해 일어나는 이러한 렌즈 효과를 찾아내는 것”이라면서 “우리는 지상 관측과 연계하여 렌즈 효과를 찾아내고, 그에 근거해 렌즈 효과를 일으키는 천체의 질량을 계산해낼 것”이라고 말했다. 또 “이것은 실제적으로 이러한 천체들의 질량을 측정하는 최초의 기회이자, 해당 외계행성이 모항성에 중력적으로 묶여 있는가의 여부를 밝혀내는 최초의 기회가 될 것”이라고 설명했다. 어쨌든 이 렌즈 효과 기법을 사용하면 토성 크기나 혹은 그보다 더 큰 떠돌이 행성을 찾아내기란 그리 어렵지 않을 것으로 과학자들은 믿고 있다. K2의 떠돌이 행성 사냥은 오는 14일부터 시작되어 7월1일까지 계속될 예정이다. 한편 이번 프로젝트에 관한 공식 보고서는 지난 1월에 있었던 미국천문학회 올란도 회의에서 발표되었다. 사진=NASA/JPL-Caltech 이광식 통신원 joand999@naver.com

과학자들은 오랜 세월 무거운 원소들이 어디서 기원했는지를 두고 논쟁을 벌여왔습니다. 우주가 생성되었을 초기에는 주로 수소와 헬륨밖에 없었지만, 현재 우주에는 다양한 원소들이 존재하기 때문이죠. 수소와 헬륨보다 무거운 원소는 별의 중심에서 핵융합 반응을 통해서 생성됩니다. 철 이상의 무거운 원소는 초신성 폭발 같은 더 극적인 환경에서 생성되었지만 금처럼 매우 무거운 원소의 생성에 대해서는 다소 의견이 갈렸습니다. 일부 과학자는 일반적인 초신성 폭발이 그 기원이라고 주장했고 일부에는 중성자별의 충돌 같은 더 격렬한 상황에서 주로 생성되었다는 주장을 내놓았습니다. 사실 두 반응 모두 가능하나 어디서 주로 생성되었느냐의 문제였죠. 그런데 최근 중성자별의 충돌이 더 가능성이 크다는 연구 결과가 발표되었습니다. 중성자별은 초신성 폭발 후 별의 남은 잔해가 강한 중력으로 뭉쳐서 생성됩니다. 극도로 높은 밀도를 가지고 있어 태양보다 질량이 크지만, 그 지름은 수십km 이내로 압축되어 있습니다. 쌍성계를 이룬 중성자별은 드물기는 하지만, 서로 충돌할 경우 매우 격렬한 폭발을 일으킵니다. 초고밀도로 뭉친 두 개의 천체가 충돌하기 때문이죠. 따라서 중성자별 충돌 시에는 상당량의 물질이 광속의 10~50% 정도의 속도로 사방으로 흩어지게 됩니다. 이때 나오는 강력한 에너지는 무거운 원소를 합성하는데 충분한 에너지를 제공합니다. 미국 메사추세츠공과대(MIT)의 알렉산더 지 박사과정 연구원을 비롯한 여러 연구기관의 과학자들은 오래된 왜소은하의 화학적 구성을 연구해 중성자별 충돌이 원인일 가능성이 더 크다는 내용을 ‘네이처’(Nature)지에 발표했습니다. 연구팀은 다른 은하와의 충돌 없이 보존된 왜소은하에서 정확한 원소비율을 측정해 이와 같은 결론을 내렸습니다. 이 연구가 옳다면 우리가 끼는 금반지의 금은 중성자별이 그 기원인 셈입니다. 이는 놀라운 사실 같지만, 사실 앞서 언급했듯이 수소와 헬륨보다 더 무거운 원소는 핵융합 반응의 결과물이죠. 따라서 우리 몸을 구성하는 원자 중 수소를 제외한 원자 역시 별의 중심부에서 기원한 것입니다. 우리와 우리가 사는 지구는 사실 ‘별 중심에서 온 그대’라고 할 수 있습니다. 그리고 어쩌면 일부는 중상자별에서 기원한 것일지도 모릅니다. 사진=NASA 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

지구를 포함해 대다수의 행성은 특정한 궤도를 가지고 있으며, 이 궤도를 벗어나지 않는 범위에서 이동한다. 이와 반대로 궤도를 가지지 않고, 마치 유목민처럼 우주를 떠도는 외로운 행성이 발견돼 학계의 관심이 쏠리고 있다. 캐나다 웨스턴온타리오대학교 연구진이 발견한 이 행성의 이름은 ‘2MASS J1119–1137’로, 목성의 4~8배의 질량을 가졌으며, 약 1000만 년 전 생성된 것으로 추정된다. 지구로부터 약 95광년 떨어진 곳에 떠 있는 이 행성은 우리 태양계 외부에서 관찰된 매우 흥미로운 행성 중 하나로 꼽힌다. 생성 시기가 그다지 오래되지 않은 이 ‘아기 행성’은 궤도의 중심이 되는 별을 가지지 않았다는 것이 특징이다. 이러한 특징 때문에 일정한 궤도를 따라 돌지 않는 대신 우주 공간에 둥둥 떠있거나 정처 없이 이곳저곳으로 이동할 수 있다. 때문에 ‘외로운 유목 행성’이라는 수식어가 붙었다. 웨스턴온타리오대학 연구진은 미국항공우주국(NASA)의 와이즈(WISE, Wide-field Infrared Survey Explorer) 망원경으로 포착한 이미지를 분석하던 중 이 행성을 발견하는데 성공했다. 연구진은 “행성의 스펙트럼 내에서 자외선 부분을 확인한 결과 이 행성의 표면온도가 비교적 낮고 생성된지 얼마 되지 않았다는 것을 알 수 있었다”면서 “멀지 않은 우리 은하의 ‘이웃’에 떠 있는 이 행성은 우리 은하의 가장자리에서 주로 발견되는 적색왜성(표면온도가 낮은 붉은 별)과 비슷한 측면이 있다”고 설명했다. 이어 “특별한 궤도를 가지지 않고 우주 공간에 둥둥 떠다니는 이 ‘외로운 행성’을 세심히 연구하면 태양계 밖의 행성이나 별의 정보를 알아내는데 도움이 될 것”이라고 덧붙였다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

과학자들은 오랜 세월 무거운 원소들이 어디서 기원했는지를 두고 논쟁을 벌여왔다. 우주가 생성되었을 초기에는 주로 수소와 헬륨밖에 없었지만, 현재 우주에는 다양한 원소들이 존재하기 때문이다. 수소와 헬륨보다 무거운 원소는 별의 중심에서 핵융합 반응을 통해서 생성된다. 철 이상의 무거운 원소는 초신성 폭발 같은 더 극적인 환경에서 생성된다. 하지만 금처럼 매우 무거운 원소의 생성에 대해서는 다소 의견이 갈렸다. 일부 과학자는 일반적인 초신성 폭발이 그 기원이라고 주장했고 일부에는 중성자별의 충돌 같은 더 격렬한 상황에서 주로 생성되었다는 주장을 내놓았다. 사실 두 반응 모두 가능하나 어디서 주로 생성되었느냐의 문제였다. 그런데 최근 중성자별의 충돌이 더 가능성이 크다는 연구 결과가 발표되었다. 중성자별은 초신성 폭발 후 별의 남은 잔해가 강한 중력으로 뭉쳐서 생성된다. 극도로 높은 밀도를 가지고 있어 태양보다 질량이 크지만, 그 지름은 수십km 이내로 압축되어 있다. 쌍성계를 이룬 중성자별은 드물기는 하지만, 서로 충돌할 경우 매우 격렬한 폭발을 일으킨다. 초고밀도로 뭉친 두 개의 천체가 충돌하기 때문이다. 따라서 중성자별 충돌 시에는 상당량의 물질이 광속의 10-50% 정도의 속도로 사방으로 흩어지게 된다. 이때 나오는 강력한 에너지는 무거운 원소를 합성하는데 충분한 에너지를 제공한다. MIT의 알렉산더 지(Alexander Ji)를 비롯한 여러 연구기관의 과학자들은 오래된 왜소은하의 화학적 구성을 연구해 중성자별 충돌이 원인일 가능성이 더 크다는 내용을 네이처지에 발표했다. 연구팀은 다른 은하와의 충돌 없이 보존된 왜소은하에서 정확한 원소비율을 측정해 이와 같은 결론을 내렸다. 이 연구가 옳다면 우리가 끼는 금반지의 금은 중성자별이 그 기원인 셈이다. 이는 놀라운 사실 같지만, 사실 앞서 언급했듯이 수소와 헬륨보다 더 무거운 원소는 핵융합 반응의 결과물이다. 따라서 우리 몸을 구성하는 원자 중 수소를 제외한 원자 역시 별의 중심부에서 기원한 것이다. 우리와 우리가 사는 지구는 사실 별 중심에서 온 그대라고 할 수 있다. 그리고 어쩌면 일부는 중상자별에서 기원한 것일지도 모른다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

우리의 실종된 개념이 모두 모여있다는 그 곳, '안드로메다 은하'에서 처음으로 중성자별이 포착됐다.최근 이탈리아 국립천문학연구소(INAF)등 국제공동연구팀은 안드로메다 은하에서 1.2초의 속도로 회전하는 중성자별을 발견했다는 연구결과를 발표했다. 유럽우주국(ESA)의 XMM-뉴턴(XMM-Newton)망원경을 동원해 찾아낸 이 중성자별은 은하 중심부 부근에 위치해 있으며 빠른 속도로 회전한다. 다소 낯선 이름의 중성자별(neutron star)은 우주에 존재하는 천체 중 가장 고밀도다. 일반적으로 별은 초신성 폭발을 일으키며 찬란한 죽음을 맞이하는데 이때 별의 바깥 부분은 사방팔방으로 흩어지고 그 중심부는 중력으로 압축돼 중성자별이 되거나 혹은 블랙홀이 된다. 이 때문에 중성자별은 크기가 100㎞ 정도만 돼도 우리 태양보다 질량이 무겁다. INAF 연구팀은 XMM-뉴턴 망원경을 통해 오랜시간 안드로메다를 관측하면서 정기적으로 깜빡깜빡 빛나는 시그널을 확인했다. 곧 주기적으로 빠른 전파나 방사선을 방출하는 펄사(Pulsars)로 이는 고속으로 회전하는 중성자별을 의미한다. 연구를 이끈 지안 루카 이스라엘 박사는 "지난 10년 간 우리 은하에서 중성자별을 발견한 적은 있지만 이웃한 안드로메다에서 발견한 것은 처음"이라고 의미를 부여했다. 이어 "이 중성자별은 우리 태양보다 질량이 조금 작은 별을 맞돌며 쌍성계를 이루고 있다"면서 "안드로메다 안에 더 많은 중성자별이 있는지는 확신할 수 없다"고 밝혔다. 　 한편 ‘M31’로도 불리는 안드로메다 은하는 나선팔 구조를 가진 모습이 우리 은하와 거의 비슷하지만 질량은 2배 이상이다. 우리은하와 이웃한 은하에 속하지만 그 거리만 무려 250만 광년. 그러나 맑은 날 밤하늘을 올려다보면 맨 눈으로도 뿌옇게 보일 만큼 우리에게 친숙하기도 하다. 최소 1억 개 부터 1조 개 까지 정확한 별의 숫자도 모를 만큼 연구할 것이 많은 안드로메다 은하는 영겁의 시간이 지나면 흥미롭게도 우리 곁으로 다가온다. 전문가들에 따르면 현재 두 은하당 시간당 40만 km 속도로 접근하고 있는 중이다. 결과적으로 37억 년 정도 후면 두 은하가 충돌하고 65억 년 뒤면 완전히 합체해 거대한 타원은하가 된다. 천문학자들이 태어나지도 않은 이 은하에 붙여놓은 이름은 두 은하의 이름을 합친 ‘밀코메다‘(Milkomeda)다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

우리의 실종된 개념이 모두 모여있다는 그 곳, '안드로메다 은하'에서 처음으로 중성자별이 포착됐다.최근 이탈리아 국립천문학연구소(INAF)등 국제공동연구팀은 안드로메다 은하에서 1.2초의 속도로 회전하는 중성자별을 발견했다는 연구결과를 발표했다. 유럽우주국(ESA)의 XMM-뉴턴(XMM-Newton)망원경을 동원해 찾아낸 이 중성자별은 은하 중심부 부근에 위치해 있으며 빠른 속도로 회전한다. 다소 낯선 이름의 중성자별(neutron star)은 우주에 존재하는 천체 중 가장 고밀도다. 일반적으로 별은 초신성 폭발을 일으키며 찬란한 죽음을 맞이하는데 이때 별의 바깥 부분은 사방팔방으로 흩어지고 그 중심부는 중력으로 압축돼 중성자별이 되거나 혹은 블랙홀이 된다. 이 때문에 중성자별은 크기가 100㎞ 정도만 돼도 우리 태양보다 질량이 무겁다. INAF 연구팀은 XMM-뉴턴 망원경을 통해 오랜시간 안드로메다를 관측하면서 정기적으로 깜빡깜빡 빛나는 시그널을 확인했다. 곧 주기적으로 빠른 전파나 방사선을 방출하는 펄사(Pulsars)로 이는 고속으로 회전하는 중성자별을 의미한다. 연구를 이끈 지안 루카 이스라엘 박사는 "지난 10년 간 우리 은하에서 중성자별을 발견한 적은 있지만 이웃한 안드로메다에서 발견한 것은 처음"이라고 의미를 부여했다. 이어 "이 중성자별은 우리 태양보다 질량이 조금 작은 별을 맞돌며 쌍성계를 이루고 있다"면서 "안드로메다 안에 더 많은 중성자별이 있는지는 확신할 수 없다"고 밝혔다. 　 한편 ‘M31’로도 불리는 안드로메다 은하는 나선팔 구조를 가진 모습이 우리 은하와 거의 비슷하지만 질량은 2배 이상이다. 우리은하와 이웃한 은하에 속하지만 그 거리만 무려 250만 광년. 그러나 맑은 날 밤하늘을 올려다보면 맨 눈으로도 뿌옇게 보일 만큼 우리에게 친숙하기도 하다. 최소 1억 개 부터 1조 개 까지 정확한 별의 숫자도 모를 만큼 연구할 것이 많은 안드로메다 은하는 영겁의 시간이 지나면 흥미롭게도 우리 곁으로 다가온다. 전문가들에 따르면 현재 두 은하당 시간당 40만 km 속도로 접근하고 있는 중이다. 결과적으로 37억 년 정도 후면 두 은하가 충돌하고 65억 년 뒤면 완전히 합체해 거대한 타원은하가 된다. 천문학자들이 태어나지도 않은 이 은하에 붙여놓은 이름은 두 은하의 이름을 합친 ‘밀코메다‘(Milkomeda)다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

수많은 별들이 기도하는 공간이 있다면 바로 이 곳일까?최근 미 항공우주국(NASA)은 ‘오늘의 천문사진’(APOD) 코너를 통해 지구로부터 약 6500광년 떨어진 전갈자리 꼬리 부근에 위치한 확산성운 NGC 6357의 모습을 공개했다. NASA가 '별들의 대성당'(Cathedral to Massive Stars)이라 별칭한 이 사진은 실제 아름다운 성당같은 모습으로도 보인다. 환상적인 이 사진은 NASA와 유럽우주국(ESA)이 운영하는 허블우주망원경이 오래 전 촬영했으며 이후 부분 확대 후 보정됐다. 사진 속 성운 중심 부근에서 빛나는 별무리들은 피스미스24(Pismis 24)로 불린다. 이 별들은 우리 은하에서 가장 질량이 무거운 별들로 이루어져 있다. 특히 중심에서 가장 밝고 크게 빛나는 피스미스24-1은 지금까지 발견된 별 중 가장 질량이 큰 것으로 예측돼왔으나 이후 3개의 별이 뭉쳐있다는 사실이 드러났다.　 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

우리 은하 중심에 가려진 외계행성 하나를 천문학자들이 ‘미세중력렌즈 현상’이라는 기술을 사용해 발견했다. 23일(현지시간) 미국 과학전문매체 픽스오그(Phys.org)에 따르면, 미국 노터데임대 아파나 바타차리아 선임연구원이 이끈 국제 연구팀은 ‘광학중력렌즈실험’(Optical Gravitational Lensing Experiment·OGLE) 프로젝트팀과의 협력해 2014년 8월 감지한 1760번째 미세중력렌즈 사건에서 이번 행성의 모성이 되는 별 하나를 발견할 수 있었다. 이 때문에 해당 항성에는 ‘OGLE-2014-BLG-1760’이라는 명칭이 붙게 됐다. 미세중력렌즈 현상은 중력렌즈 현상의 하나로서 더 멀리 있는 천체에서 발생한 빛이 더 가까이 있는 천체의 중력장에 의해 구부러지면서 그 모습이 확대돼 나타나는 현상을 말한다. 특히 이 현상은 별에서 나온 빛에 의존하지 않아 심지어 모성이 되는 별을 찾지 못했을 때에도 행성은 찾을 수 있다. 따라서 이 현상은 은하 원반부 내부나 팽대부와 같이 다른 방법으로 행성을 찾기 어려운 경우, 외계행성을 찾는 데 매우 유용하게 쓰이고 있다. 참고로 은하 원반부는 은하핵 바깥의 별, 가스, 티끌 등이 원반모양으로 평평하게 많이 존재하는 지역을, 은하 팽대부는 별들이 빽빽하게 밀집된 거대한 영역으로, 대부분 나선은하에서 발견되는 별들로 구성된 중심의 영역을 말한다. ‘OGLE 프로젝트팀’은 폴란드에 있는 바르샤바대에 기반을 둔 천문학 연구팀으로 암흑물질이나 외계행성을 찾는 연구를 하고 있다. 당시 이들은 칠레 라스 캄파나스 천문대에 설치된 지름 1.3m짜리 바르샤바 망원경을 사용했다. 이어 연구팀은 후속 관측으로 ‘미세중력렌즈관측을 위한 천체물리학’(Microlensing Observation in Astrophysics·MOA) 협력체와 ‘미세중력렌즈후속네트워크’(Microlensing Follow-Up Network·μFUN), 그리고 ‘로보넷’(RoboNet) 프로젝트팀과 협력해 진행했다. MOA 측은 뉴질랜드 테카포 호수 소재 마운트존 천문대에 있는 1.8m MOA-II 망원경을 사용했으며, μFUN과 RoboNet 프로젝트팀은 국제 연구팀으로 전 세계에 포진한 망원경 네트워크를 이용했다. 이로부터 이들 과학자는 OGLE-2014-BLG-1760에서 나오는 강력한 빛의 굴절된 신호를 감지할 수 있었다. 그리고 이런 현상이 거대한 가스행성 하나의 존재에 의해 발생한다고 추정했다. 연구팀은 논문에서 “이 사건에서 특별한 특징 중 하나는 ‘소스가 되는 별’(이하 소스 별)이 꽤 푸르다는 것이다”고 밝혔다. 이 현상은 은하 팽대부에 소스 별과 완전히 일치하는 것이지만, 이는 또한 은하 원반부 반대편에 있는 한 젊은 소스 별에서 오는 것일 수도 있다고 한다. 연구팀은 소스 별이 팽대부에 있다고 가정하고 베이지안 분석이라는 방법을 사용해 표준 은하 모델을 만들었다. 그리고 소스 별이 은하 팽대부 근처나 그 안에 있는 방향에서 나온 행성계를 나타낸 것이라는 것을 밝혔다. 이번 연구에 따르면, 이 행성은 우리 지구보다 약 180배 큰 질량을 갖고 있으며, 모성과의 거리는 약 1.75AU(천문단위)다. 지구와 태양의 평균 거리 1억4959만7870km를 1AU로 나타내므로, 1.75배의 거리에서 별을 공전하고 있다는 말이다. 또 이 행성의 모성은 우리 태양의 약 51%에 해당하는 질량을 갖고 있는 것으로 분석됐다. 이뿐만 아니라 이 행성계는 우리 지구에서 약 2만2000광년 거리에 있는 것으로도 계산되고 있다. 현재 연구팀은 미세중력렌즈 현상과 소스 별이 부분적으로 해결되지 않아 고해상도 이미지에서도 너무 희미하게 검출된다고 지적했다. 하지만 이는 앞으로 오는 2020~2022년부터 사용할 수 있는 제임스웹 우주망원경(JWST)을 비롯해 기존 허블 우주망원경(HST)과 적응광학(adaptive optics) 이미지 처리 방법을 사용해 문제를 해결할 수 있을 것으로 연구팀은 기대하고 있다. 한편 이번 연구성과는 미국 코넬대 도서관이 운영하는 물리학 분야의 권위 있는 온라인논문저장 사이트인 ‘아카이브’(arXiv.org)에 21일 게재됐다. 사진=ⓒ포토리아(위), 폴란드 바르샤바대 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

전문가가 내놓은 끔찍한 시나리오- '스파게티화' ​우주 속의 다양한 천체들 중에서 블랙홀만큼 흥미로운 존재도 없을 것이다. 얼마 전 블랙홀의 충돌로 빚어진 중력파를 역사상 최초로 검출하는 데 성공함으로써 블랙홀은 다시 한번 지구 행성 사람들에게 주목받는 존재가 되었다. ​블랙홀에 관해서 사람들이 공통적으로 가장 궁금하게 여기는 것은 만약 내가 블랙홀 안으로 떨어진다면 어떻게 될까 하는 점이다. 일견 무시무시한 상상이긴 하지만, 이 문제는 변함없이 사람들의 가장 큰 관심사다. ​가장 널리 알려진 이론이 바로 '스파게티화'이다. 블랙홀 가까이 접근하자마자 모든 사물은 스파게티 국수가락처럼 길게 늘어져버린다는 얘기다. 그 이유는 이렇다. 블랙홀의 가공스런 중력이 당신 몸의 각 부분에 작용하면서 그 힘의 차이로 인해 몸이 길게 잡아늘여지기 때문이다. 먼저 당신의 발이 블랙홀로 접근한다고 상상해보자. 그러면 블랙홀의 엄청난 조석력이 머리보다는 발 쪽에 더 강하게 작용할 것이다. 발끝과 머리에 가해지는 중력의 차이는 이윽고 지구의 총중력과 동일하게 된다. 이 상황에서는 마치 두 대의 크레인이 당신의 머리와 발을 잡고 힘껏 끌어당기는 형국이나 비슷하다. ​그보다 더 나쁜 상황은 팔 쪽에서 일어난다. 팔은 신체의 중심이 아니기 때문에 머리가 받는 조석력의 방향과는 약간 다른 바깥 방향으로 잡아늘어진다. 그리하여 결과적으로 몸은 국수가락처럼 길게 늘어날 뿐만 아니라 가운데 부분은 더 심하게 가늘어진다. 인체는 정상적인 힘을 받을 때 부러지지 않는 한 그렇게 많이 늘어나지 않는다. 인간이 생존할 수 있는 최고 가속 기록은 지구 중력의 약 179배이다. 그것도 아주 잠시, 충돌 때의 수치일 뿐이다. 따라서 블랙홀의 조석력은 인간에게 치명적인 것이다. 블랙홀 안으로 떨어진 모든 물체는 블랙홀 중심에 이르기 전에 국수가락처럼 한정없이 늘어지다가 마침내는 낱낱의 원자 단위로 분해되고 말 것이다. 이것이 바로 과학자들이 말하는 블랙홀의 '스파게티화(spaghettification)'라고 불리는 현상이다. 그렇다면, 만약 블랙홀이 지구 턱 밑에 불쑥 나타나 지구가 고스란히 블랙홀에 붙잡혀서 그 안으로 곤두박질친다면 그 다음에는 무슨 일이 벌어질까? 당연한 일이지만, 우리 몸이나 지구가 블랙홀 안으로 떨어진 때는 별로 차별대우를 받지 않는다. 즉각적으로 블랙홀의 강력한 조석력이 덤벼들어 동등한 스파게티화 대접을 받게 된다. 블랙홀 쪽에 가까운 지구 부분은 상대적으로 더욱 강한 조석력을 받아 흙과 암석 스파게티가 될 것이고, 지구 행성 전체는 종말을 맞을 것이다. 물론 사람들도 예외는 아니다. 하지만 초질량 블랙홀이 그 사건 지평선 안으로 우리를 끌어들여 삼키기 직전 잠깐 동안 나타날 그 광경을 우리는 볼 수 없을지도 모른다. 일단 사건 지평선 안으로 들어가면 빛알갱이 하나도 바깥으로는 탈출할 수 없으니까, 어떤 존재도 지구나 인간의 운명을 지켜볼 수조차 없다. 외롭겠지만, 아무도 지켜보는 이 없는 가운데 인간과 지구는 스파게티가 되어 한정없이 블랙홀의 중심, 특이점으로 떨어져내릴 것이다. 그것을 멈출 수 있는 존재는 우주 안 어디에도 없다. 하지만 지구와 인간이 블랙홀 안에서 낱낱이 분해되기까지 걸리는 시간이 겨우 10분의 1초밖에 안된다는 사실이 조금은 위안이 될 수 있을까? 한 가지 희소식이 더 있다. 블랙홀이 반드시 검기만 한 것이 아니란 사실이다. 블랙홀이 주변 물질을 집어삼킬 때 나오는 에너지에 의해 형성되는 거대 발광체로서 퀘이사라는 것이 있는데, 우리말로는 '준성(準星)'이라고도 하며 지구에서 관측할 수 있는 가장 먼 거리에 있는 천체이다. 퀘이사의 중심에는 태양 질량의 수십억 배나 되는 매우 무거운 블랙홀이 자리잡고 있으며, 그 주위에는 원반이 둘러싸고 있다. 원반의 물질은 회전하면서 블랙홀로 떨어질 때 물질의 중력 에너지가 빛 에너지로 바뀌면서 엄청난 빛이 나온다. 따라서 퀘이사는 아직 블랙홀의 사건 지평선 안으로 떨어지지 않은 것이다. 일단 사건 지평선 안으로 들어간 물질이라면, 심지어 빛조차도 바깥으로 탈출할 수가 없다. 블랙홀은 이렇게 주변의 물질을 닥치는 대로 집어삼켜 몸집을 불려나간다. 지구와 당신이 만약 블랙홀 안으로 떨어진다면 역시 블랙홀의 비만에 일조하는 셈이다. 하지만 블랙홀이라고 무한정 몸집을 불릴 수만은 없다는 사실이 얼마 전에 밝혀졌다. 말하자면 한계체중이 있다는 뜻이다. 천문학자들의 계산서를 보면, 태양 질량의 500억 배까지 질량이 불어난 블랙홀은 더이상 외부 물질들을 끌어들이지 않고 성장을 멈추는 것으로 나와 있다.우리 은하의 총질량은 태양 질량의 ​약 3000억 배로 추산되고 있다. 따라서 블랙홀의 한계 질량은 우리은하 총질량의 6분의 1쯤 되는 셈이다. 최대 블랙홀 6개를 만들면 우리은하의 모든 질량은 허무하게도 몽땅 없어진다는 말이다.​블랙홀이 은하 중심에서 하는 역할은 은하 전체를 회전시키는 일이다. 블랙홀이 없으면 은하가 형성될 수 없다는 점을 생각하면 우리 존재와 블랙홀과의 관계도 참으로 밀접하다고 하겠다. ​블랙홀, 생각보다 그리 먼 존재가 아니다.이광식 통신원 joand999@naver.com

전문가가 내놓은 끔찍한 시나리오- '스파게티화' ​우주 속의 다양한 천체들 중에서 블랙홀만큼 흥미로운 존재도 없을 것이다. 얼마 전 블랙홀의 충돌로 빚어진 중력파를 역사상 최초로 검출하는 데 성공함으로써 블랙홀은 다시 한번 지구 행성 사람들에게 주목받는 존재가 되었다. ​블랙홀에 관해서 사람들이 공통적으로 가장 궁금하게 여기는 것은 만약 내가 블랙홀 안으로 떨어진다면 어떻게 될까 하는 점이다. 일견 무시무시한 상상이긴 하지만, 이 문제는 변함없이 사람들의 가장 큰 관심사다. ​가장 널리 알려진 이론이 바로 '스파게티화'이다. 블랙홀 가까이 접근하자마자 모든 사물은 스파게티 국수가락처럼 길게 늘어져버린다는 얘기다. 그 이유는 이렇다. 블랙홀의 가공스런 중력이 당신 몸의 각 부분에 작용하면서 그 힘의 차이로 인해 몸이 길게 잡아늘여지기 때문이다. 먼저 당신의 발이 블랙홀로 접근한다고 상상해보자. 그러면 블랙홀의 엄청난 조석력이 머리보다는 발 쪽에 더 강하게 작용할 것이다. 발끝과 머리에 가해지는 중력의 차이는 이윽고 지구의 총중력과 동일하게 된다. 이 상황에서는 마치 두 대의 크레인이 당신의 머리와 발을 잡고 힘껏 끌어당기는 형국이나 비슷하다. ​그보다 더 나쁜 상황은 팔 쪽에서 일어난다. 팔은 신체의 중심이 아니기 때문에 머리가 받는 조석력의 방향과는 약간 다른 바깥 방향으로 잡아늘어진다. 그리하여 결과적으로 몸은 국수가락처럼 길게 늘어날 뿐만 아니라 가운데 부분은 더 심하게 가늘어진다. 인체는 정상적인 힘을 받을 때 부러지지 않는 한 그렇게 많이 늘어나지 않는다. 인간이 생존할 수 있는 최고 가속 기록은 지구 중력의 약 179배이다. 그것도 아주 잠시, 충돌 때의 수치일 뿐이다. 따라서 블랙홀의 조석력은 인간에게 치명적인 것이다. 블랙홀 안으로 떨어진 모든 물체는 블랙홀 중심에 이르기 전에 국수가락처럼 한정없이 늘어지다가 마침내는 낱낱의 원자 단위로 분해되고 말 것이다. 이것이 바로 과학자들이 말하는 블랙홀의 '스파게티화(spaghettification)'라고 불리는 현상이다. 그렇다면, 만약 블랙홀이 지구 턱 밑에 불쑥 나타나 지구가 고스란히 블랙홀에 붙잡혀서 그 안으로 곤두박질친다면 그 다음에는 무슨 일이 벌어질까? 당연한 일이지만, 우리 몸이나 지구가 블랙홀 안으로 떨어진 때는 별로 차별대우를 받지 않는다. 즉각적으로 블랙홀의 강력한 조석력이 덤벼들어 동등한 스파게티화 대접을 받게 된다. 블랙홀 쪽에 가까운 지구 부분은 상대적으로 더욱 강한 조석력을 받아 흙과 암석 스파게티가 될 것이고, 지구 행성 전체는 종말을 맞을 것이다. 물론 사람들도 예외는 아니다. 하지만 초질량 블랙홀이 그 사건 지평선 안으로 우리를 끌어들여 삼키기 직전 잠깐 동안 나타날 그 광경을 우리는 볼 수 없을지도 모른다. 일단 사건 지평선 안으로 들어가면 빛알갱이 하나도 바깥으로는 탈출할 수 없으니까, 어떤 존재도 지구나 인간의 운명을 지켜볼 수조차 없다. 외롭겠지만, 아무도 지켜보는 이 없는 가운데 인간과 지구는 스파게티가 되어 한정없이 블랙홀의 중심, 특이점으로 떨어져내릴 것이다. 그것을 멈출 수 있는 존재는 우주 안 어디에도 없다. 하지만 지구와 인간이 블랙홀 안에서 낱낱이 분해되기까지 걸리는 시간이 겨우 10분의 1초밖에 안된다는 사실이 조금은 위안이 될 수 있을까? 한 가지 희소식이 더 있다. 블랙홀이 반드시 검기만 한 것이 아니란 사실이다. 블랙홀이 주변 물질을 집어삼킬 때 나오는 에너지에 의해 형성되는 거대 발광체로서 퀘이사라는 것이 있는데, 우리말로는 '준성(準星)'이라고도 하며 지구에서 관측할 수 있는 가장 먼 거리에 있는 천체이다. 퀘이사의 중심에는 태양 질량의 수십억 배나 되는 매우 무거운 블랙홀이 자리잡고 있으며, 그 주위에는 원반이 둘러싸고 있다. 원반의 물질은 회전하면서 블랙홀로 떨어질 때 물질의 중력 에너지가 빛 에너지로 바뀌면서 엄청난 빛이 나온다. 따라서 퀘이사는 아직 블랙홀의 사건 지평선 안으로 떨어지지 않은 것이다. 일단 사건 지평선 안으로 들어간 물질이라면, 심지어 빛조차도 바깥으로 탈출할 수가 없다. 블랙홀은 이렇게 주변의 물질을 닥치는 대로 집어삼켜 몸집을 불려나간다. 지구와 당신이 만약 블랙홀 안으로 떨어진다면 역시 블랙홀의 비만에 일조하는 셈이다. 하지만 블랙홀이라고 무한정 몸집을 불릴 수만은 없다는 사실이 얼마 전에 밝혀졌다. 말하자면 한계체중이 있다는 뜻이다. 천문학자들의 계산서를 보면, 태양 질량의 500억 배까지 질량이 불어난 블랙홀은 더이상 외부 물질들을 끌어들이지 않고 성장을 멈추는 것으로 나와 있다.우리 은하의 총질량은 태양 질량의 ​약 3000억 배로 추산되고 있다. 따라서 블랙홀의 한계 질량은 우리은하 총질량의 6분의 1쯤 되는 셈이다. 최대 블랙홀 6개를 만들면 우리은하의 모든 질량은 허무하게도 몽땅 없어진다는 말이다.​블랙홀이 은하 중심에서 하는 역할은 은하 전체를 회전시키는 일이다. 블랙홀이 없으면 은하가 형성될 수 없다는 점을 생각하면 우리 존재와 블랙홀과의 관계도 참으로 밀접하다고 하겠다. ​블랙홀, 생각보다 그리 먼 존재가 아니다.이광식 통신원 joand999@naver.com

우리 은하계 중심은 어떻게 생겼을까? 이 질문에 대한 답은 블랙홀과 그 주변부로 대답할 수 있다. 우리 은하의 중심에는 태양질량의 400만 배에 달하는 블랙홀이 존재한다. 우리 은하에서 물질의 밀도가 가장 높은 장소인 만큼 거대한 블랙홀이 형성될 수 있는 조건을 만들기 때문이다. 이 블랙홀 주변에는 블랙홀로 빨려 들어가는 물질이 모여 형성된 강착 원반이 존재한다. 그리고 그 강착 원반 주변으로 안쪽 고리(inner ring)라고 불리는 8광년 정도 크기의 가스의 고리가 있다. 여기에는 많은 가스와 먼지, 그리고 수천 개의 별이 블랙홀의 중력에 의해 주변을 빠른 속도로 공전한다. 다시 그 밖에는 중심 분자 지역(CMZ, Central Molecular Zone)이라는 거대한 가스의 구름이 존재한다. 중심 분자 지역은 대략 지름 700광년 정도의 거대 가스 구름으로 수천만 개의 태양을 만들 만큼의 수소 가스가 존재하지만, 블랙홀의 중력으로 인해 초속 수백km의 속도로 움직이는 탓에 대부분 가스가 별을 형성하지 못하는 장소이다. 크기는 우리 은하의 극히 일부에 불과하나 과학자들은 중심 분자 지역이 우리 은하의 고밀도 가스의 8%를 차지할 만큼 질량이 크다고 보고 있다. 하버드 스미스소니언 천체 물리학 연구소의 카라 배터스비(Cara Battersby)를 비롯한 연구자들은 호주의 모프라 전파 망원경(Australian Mopra radio telescope)을 이용해 중심 분자 지역을 상세히 관측했다. 은하 중심을 관측할 때 문제점은 지구에서 2만7000 광년이나 떨어져 있을 뿐 아니라 우리 은하에서 가장 가스와 먼지, 별이 밀집한 지역이라 가시광 영역에서는 거의 보이는 게 없다는 것이다. 따라서 전파나 X선 영역 등에서 주로 관측이 이뤄졌으나 아직도 모르는 부분이 많다. 연구팀은 전파 망원경을 이용해서 풀민산(HNCO)을 비롯한 물질(N2H+, HNC)들의 분포를 조사했다. 그 결과 중심 분자 구역이 복잡한 구조로 되어 있음이 밝혀졌다. (사진) 예를 들어 이 지역에는 두 개의 물질의 흐름이 있었는데, 아마도 나선 팔과 비슷한 구조일 수도 있다. 그리고 과거 초신성 폭발의 흔적으로 보이는 껍질 같은 구조도 있다. 하지만 가장 미스터리한 사실은 이 은하 중심 지역의 가운데에 블랙홀이 있지 않다는 것이다. 강력한 중력을 생각하면 Sgr A*라는 약자로 표시된 은하 중심 블랙홀 주변에 대칭으로 가스가 공전할 것 같지만 실제로는 비대칭으로 존재한다. 그러나 아직 그 이유는 밝혀지지 않았다. 아직 우리는 우리 은하의 중심부에 대해서 모르는 사실이 더 많다. 우리 은하와 그 중심 블랙홀의 비밀을 풀기 위해서 앞으로 더 많은 연구가 필요할 것이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

블랙홀은 우주에서 가장 기이하고도 환상적인 천체라 할 수 있다. 물질밀도가 극도로 높은 나머지 빛마저도 빠져나갈 수 없는 엄청난 중력을 가진 존재다. ​ 이 괴이쩍은 존재를 최초로 예언한 사람은 1783년, 영국의 과학자 존 미첼이었다. 그는 뉴턴 역학을 기반으로, 충분히 무거운 별의 경우 탈출 속도가 광속보다 더 커, 빛마저도 탈출할 수 없을 것이라고 추측했다. 13년 뒤 피에르시몽 라플라스도 비슷한 제안을 한 데 이어, 그로부터 1세기를 훌쩍 뛰어넘어 1916년, 아인슈타인이 일반상대성 이론에서 블랙홀을 이론적으로 선보였다. ​일반 상대성 이론은 중력을 구부려진 시공간으로 간주하며, 질량을 가진 천체는 주변 시공간을 휘게 만든다는 이론이다. 사실 이전에는 ‘블랙홀’이란 이름조차 없었다. 그 대신 ‘얼어붙은 별’, ‘붕괴한 별’ 등의 이상한 이름으로 불려왔다. '블랙홀'이란 용어를 최초로 쓴 사람은 미국 물리학자 존 휠러로, 1967년에야 처음으로 일반에 소개되었으며, 블랙홀의 실체가 발견된 것은 1971년이었다. 그 존재가 예측된 지 거의 60년이 지나서야 이름을 얻고 실체가 발견되었으니, 그 또한 심상한 일은 아니다. 블랙홀에도 종류가 있다 그런데 이 블랙홀에도 종류가 있다는 사실을 일반 사람들은 잘 모르고 있는 듯하다. 블랙홀이라고 다 같은 것은 아니고, 세 가지 유형이 있는데, 곧 항성 블랙홀과 초대질량 블랙홀 그리고 중간질량 블랙홀이 그것들이다. ♦항성 블랙홀— 작지만 강하다 항성이 생애의 마지막에 이르러 남은 연료를 다 태우고 나면 중력붕괴를 일으킨다. 내부에서 더이상 에너지가 생성되지 않기 때문에 천체 자체의 압력을 감당하지 못해 내부로 무너지는 것이다. 이때 태양 질량의 약 3배가 못되는 별은 중성자별이 되거나 백색왜성이 된다. 하지만 그보다 덩치가 큰 별들은 중력붕괴가 극도로 진행되어 항성 블랙홀을 만든다. 개별적인 별이 중력붕괴를 일으켜 만들어지는 블랙홀은 대체로 작지만 물질밀도는 놀라울 정도로 높다. 태양질량의 3배 정도 되는 별이 한 도시 크기 로 압축된다. 이 천체의 중력은 끔찍할 정도로 강해서 주위의 모든 가스와 먼지들을 끌어당겨 삼킴으로써 덩치를 키워간다. 하버드-스미소니언 천체물리학 센터에 따르면, 우리은하에 이러한 항성 블랙홀이 수억 개 정도는 된다고 한다. ♦거대질량 블랙홀— 어떤 가설이 맞을까?작은 블랙홀들은 은하의 곳곳에 존재하지만, 거대질량 블랙홀은 은하 중심부에 자리잡고 그 은하를 중력적으로 지배한다. 그 덩치는 놀랍게도 태양 질량의 수백만 배 또는 수십억 배에 달하기도 한다. 그러나 지름의 크기는 우리 태양과 비슷하다. 어마어마한 물질 밀도를 가지고 있다는 뜻이다. 이러한 블랙홀이 거의 모든 은하의 중심부에 있는 것으로 보이며, 우리 은하의 중심부에도 똬리를 틀고 있다. 이런 거대질량의 블랙홀이 어떻게 생성되었는가에 대해서 과학자들은 아직까지 정확한 답안을 작성하지 못하고 있다. 어쨌든 이런 블랙홀이 은하 중심에 자리잡고 나면 주변에 풍부한 물질들을 닥치는 대로 탐식하고, 그 결과 엄청난 질량의 블랙홀로 성장한다는 정도만 알려져 있다. 과학자들은 이 같은 거대질량 블랙홀이 무수히 많은 작은 불랙홀들의 합병 결과물이 아닐까 하고 생각하고 있다. 또는 거대한 가스 구름이 급격한 중력붕괴를 일으켜 이런 블랙홀로 발전한 것일 수도 있다고 본다. 세번째 가능성은 성단을 이루던 별들이 한 점으로 대함몰을 일으켜 블랙홀이 되었다는 가설이다. 나라면 어떤 가설에 손을 들어줄까 생각해보는 것도 재미있는 일이다. ♦중간질량 블랙홀— 블랙홀도 中庸의 미덕이?원래 과학자들은 블랙홀이 아주 작은 것과 엄청 큰 것, 두 종류만 있다고 생각해왔다. 그런데 최근 블랙홀에도 미디엄 사이즈(IMBHs)가 있다는 사실이 발견되었다. 이런 블랙홀은 성단 안에서 별들이 연쇄충돌을 일으킨 결과 태어나는 것으로 알려졌다. 이런 블랙홀들이 같은 지역에서 여럿 만들어지면 결국에는 합병과정을 밟게 되는데, 은하 중심의 거대질량 블랙홀은 이 같은 경로를 거쳐 생성된 것으로 보고 있다. 2014년에 마침내 천문학자들은 한 나선은하의 팔에서 중간질량 블랙홀이 탄생하는 것을 발견했다. 그들의 존재는 알고 있었지만 오랫동안 물증을 찾지 못했던 천문학자들이 애타게 기다리던 발견이었다. 블랙홀 존재 — 어떻게 알 수 있나?블랙홀은 엄청난 질량을 갖고 있지만 덩치는 아주 작다. 그만큼 물질밀도가 극도로 높다는 뜻이다. 따라서 중력이 극강이어서 어떤 것도 블랙홀을 탈출할 수가 없다. ​ 지구 탈출속도는 초속 11.2km이며, 빛의 초속은 30만km다. 블랙홀의 중력이 너무나 강해 탈출속도가 30만km를 넘기 때문에 빛도 여기서 탈출할 수가 없는 것이다. 따라서 우리는 블랙홀을 볼 수가 없다. 그런데 과학자들은 블랙홀의 존재를 확인할 수가 있다. 어떻게? 블랙홀이 주변의 가스와 먼지를 강력히 빨아들일 때 방출하는 X-선 복사로 그 존재를 알 수 있는 것이다. 우리 은하 중심부에 있는 거대질량 블랙홀은 두터운 먼지와 가스로 뒤덮여 있어 X-선 방출을 막고 있다. 물질이 블랙홀로 빨려들어갈 때 블랙홀의 사건지평선 입구에서 안으로 들어가지 않고 스쳐지나가는 경우도 더러 있다. 블랙홀이 직접 보이지는 않지만, 물질이 함입될 때 발생하는 강력한 제트 분출은 아주 먼 거리에서도 볼 있다. 블랙홀은 특이점과 안팎의 사건 지평선으로 구성된다. 특이점이란 블랙홀 중심에 중력의 고유 세기가 무한대로 발산하는 시공간의 영역으로, 여기서는 물리법칙이 성립되지 않는다. 즉, 사건의 인과적 관계가 보장되지 않는다는 뜻이다. 이 특이점을 둘러싸고 있는 것이 안팎의 사건 지평선으로, 바깥 사건지평선은 물질이 탈출이 가능한 경계이지만, 안쪽의 사건 지평선은 어떤 물질이라도 탈출이 불가능한 경계다. 기존의 고전 역학에서 볼 때 빛까지도 이 중력장에서 벗어날 수가 없다는 결론을 내렸지만, 양자역학으로 오면 사정이 좀 달라진다. 블랙홀도 무언가를 조금씩 내놓을 수 있다는 것이다. '블랙홀이 완전히 검지는 않다'​ 1970년대 영국의 물리학자 스티븐 호킹은 블랙홀이 양자 요동(quantum fluctuation)으로 인해 무언가를 내놓는다는 것을 보여주는 이론을 완성했다. 양자론에 따르면, 아무것도 없는 진공에서 난데없이 입자와 반입자(antiparticle)로 이루어진 가상 입자 한 쌍이 나타날 수 있으며, 이 한 쌍은 매우 짧은 시간 존재하다가 쌍소멸된다. 대부분의 상황에서 이들 입자 쌍은 관측하기 힘들 정도로 매우 빠르게 생겼다가 소멸는데, 이를 양자 요동 또는 진공 요동이라 한다. 과학자들은 실제로 이 양자 요동의 존재를 실험적으로 확인했다. ​이 양자 요동 가운데 하나가 블랙홀의 사건 지평선 근처에서 일어난다면, 한 쌍의 입자가 사건 지평선 근처에서 생겨날 때는 블랙홀의 강한 기조력 때문에 헤어지기 쉽다. 즉, 두 입자 중 하나는 지평선을 가로질러 떨어지는 반면, 다른 하나는 밖으로 탈출하는 일이 발생할 수도 있다. 탈출한 입자는 블랙홀에서 에너지를 가지고 나간 것으로, 이 과정이 반복적으로 일어나면 외부의 관측자는 블랙홀에서 나오는 빛의 연속적인 흐름을 보게 된다. 호킹의 주장에 따르면, 이 같은 양자 요동 효과 때문에 블랙홀이 빛을 방출한다는 것이다. 이를 '블랙홀 증발'이라 하고, 이때 빠져나오는 빛을 '호킹 복사(Hawking radiation)'라 한다. 그래서 호킹은 '블랙홀이 실제로는 완전히 검지 않다'는 말로 이 상황을 표현했다. 호킹의 이론대로 블랙홀이 계속 증발한다면, 수조 년의 시간이 흐르면 블랙홀 자체가 완전히 사라질 수도 있다는 얘기가 된다. 블랙홀에는 질량과 전하, 각운동량 외에는 아무 정보도 얻을 수 없다. 그래서 흔히들 블랙홀에는 세 가닥의 털밖에 없다고 말한다. 이처럼 인류는 아직까지 블랙홀에 대해 아는 것보다 모르는 것이 더 많은만큼 블랙홀은 21세기 천문학과 물리학에서도 여전히 화두가 될 것으로 보인다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

최근 개봉된 영화 ‘스타워즈:깨어난포스’에는 강력한 슈퍼 레이저로 행성을 파괴하는 거대 우주병기 ‘데스 스타'(Death Star)가 등장한다. 지난 3일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 마치 영화 속 데스 스타가 슈퍼 레이저를 분출하는 것 같은 모습의 이미지를 공개했다. 환상적인 모습을 자랑하는 이 은하의 이름은 ‘이젤자리 A'(Pictor A). 지구에서 약 5억 광년 떨어진 곳에 위치한 이젤자리 A는 그 가운데 마치 레이저처럼 물질이 강하게 분출되는 기다란 선, 곧 '제트'가 보이는 것이 특징이다. 　 일반적으로 은하 중심에는 거대 블랙홀이 존재하는데 이를 증명하는 것이 바로 그 중심부에서 물질이 방출되는 현상인 제트(jets)다. 결과적으로 이젤자리 A 중심부에 초질량 블랙홀이 존재한다는 사실을 보여주는 증거인 셈. 사실 모든 것을 집어 삼킨다는 블랙홀이 왜 제트를 뿜어내는지 또한 그 구성 물질이 정확히 어떻게 되는지는 명확히 밝혀지지 않았다. 다만 블랙홀의 제트는 에너지가 강한 X-선과 에너지가 약한 X-선의 강도 비율과 밀접한 연관이 있을 것이라는 추측이 존재한다. 그러나 블랙홀이 인간의 머리로 상상하기 힘든 에너지를 엄청난 속도로 뿜어낸다는 것 만은 확실하다. 공개된 이미지 속에 놀라운 진실은 하나 더 숨어있다. 이 제트가 무려 30만 광년 거리까지 뻗어있다는 사실. 우리 은하의 지름이 10만 광년이라는 것과 비교하면 그 규모가 가늠조차 되지 않는다. 환상적인 이 이미지는 NASA의 찬드라 X 선 망원경이 15년 간 관측한 데이터(파란색 부분)와 호주 전파 망원경(ATCA)의 데이터(붉은색 부분)를 합성해 만든 것이다. 　 사진=X-ray: NASA/CXC/Univ. of Hertfordshire/M. Hardcastle et al.; Radio: CSIRO/ATNF/ATCA 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

오래 전 우리 은하에서 '가출' 했던 거대 우주 구름이 어마어마한 속도로 돌아오고 있다는 사실이 연구결과 밝혀졌다. 최근 미국 우주망원경과학연구소(Space Telescope Science Institute) 측은 스미스 구름이 시속 113만 km의 속도로 부메랑처럼 우리 곁으로 돌아오고 있다고 밝혔다. 지난 1963년 처음 발견된 스미스 구름(Smith Cloud)는 수소 등으로 이루어진 성운(星雲)이다. 놀라운 점은 스미스 구름의 크기가 길이 1만 1000광년, 폭 2500광년에 달한다는 사실. 특히나 스미스 구름은 태양 200만 개를 새로 만들 만큼의 충분한 '재료'를 갖고있다. 현재는 우리 은하 중심에서 대략 4만 광년 정도 떨어져 있지만 시속 113만 km 속도로 달려오면 3000만 년 후 우리 은하의 나선팔과 충돌하게 된다. 그렇다면 상상을 초월하는 가스와 먼지를 머금은 스미스 구름이 우리 은하와 충돌하게 되면 어떤 일이 벌어질까? 물론 영겁의 세월이 지난 후의 이야기지만 충돌 과정에서 수많은 별들과 행성이 생겨나며 지구에 미칠 영향은 그 거리 때문에 없을 것으로 보인다. 이번 연구소의 성과는 스미스 구름의 성분을 일부 파악했다는 점이다. 이는 스미스 구름의 '출생의 비밀'을 밝히는 단서가 된다. 지금까지 전문가들은 스미스 구름이 우리 은하에서 만들어진 후 가출했는지, 다른 은하에서 만들어진 것인지 밝혀내지 못했다. 그러나 연구소 측은 허블우주망원경을 동원해 스미스 구름의 화학적 구성을 분석한 결과 황 성분이 우리 은하만큼 많다는 사실을 밝혀냈다. 연구를 이끈 앤드류 폭스 박사는 "스미스 구름은 황 성분이 풍부해 기원이 우리 은하로 보인다"면서 "왜 스미스 구름이 우리 은하에서 빠져나왔다가 다시 돌아오는 지는 밝혀내지 못했다"고 설명했다. 이어 "우리 은하가 얼마나 역동적이고 활발히 활동하는 공간인지 증명하는 하나의 사례"라고 덧붙였다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr