국내 연구진이 칠흑같이 깜깜한 밤하늘보다 수천 배는 더 어두운 ‘극미광(울트라 LSB) 천체’를 관측가능한 망원경을 개발했다. 한국천문연구원 광학천문본부 연구팀은 국내 광학부품 제작 중소기업들과 협력해 30㎝급 비축 자유곡면 망원경 ‘K-DRIFT’(K-드리프트)를 개발하는데 성공했다고 31일 밝혔다. 극미광 천체는 밤하늘의 일정면적을 관측했을 때 배경 밤하늘의 평균 밝기보다 수천 배 이상 어두운 천체를 말한다. 비교적 가까운 우주에는 오랜 시간 성장한 천체의 다양한 흔적이 넓은 범위에 걸쳐 희미하게 극미광 영역이 존재한다. 일반적으로 광학망원경은 구경이 클수록 빛을 모으는 집광력과 물체를 구분하는 분해능이 높다. 이 때문에 전 세계 천문대들은 우주 초기 모습을 갖고 있는 더 먼거리의 어두운 천체를 보기 위해 망원경 구경을 키운다. 그렇지만 극미광 천체의 경우는 구경이 크지 않더라도 시야각이 넓은 저배율 망원경이 더 유리하다.일반적 반사망원경은 주축을 중심으로 대칭을 이루는 축대칭 망원경으로 만들어지는데 일부가 가려지는 차폐현상이라는 단점이 있다. 이에 연구팀은 비축 자유곡면 3반사 망원경 시스템을 도입해 차폐현상을 막고 망원경 내부에서 발생할 수 있는 산란광과 수차를 제거한 ‘K-드리프트’를 개발했다. 초정밀 가공기술이 필요한 비축 자유곡면 3반사경을 만드는데 설계부터 가공, 조립, 정렬까지 모든 제작과정을 국내 연구진의 기술로만 성공했다. 연구팀은 K-드리프트 시험모델을 보현산천문대에 설치해 5000만 광년이 떨어져 있는 은하 ‘NGC 5907’ 주변의 극미광 영역 관측에 성공했다. NGC 5907 은하 주변 존재하는 극미광 영역은 밤하늘 밝기보다 약 1000배 어두운 것으로 알려져 있다.K-드리프트는 구경이 30㎝에 불과하지만 미국 하와이섬 마우나케아 천문대에 있는 일본국립천문대의 세계 최대 단일 구경인 8.2m급 스바루망원경과 동등한 품질의 극미광 관측영상을 확보했다. 구경면적만을 따져보면 K-드리프트는 스바루망원경보다 100배 이상의 관측성능을 가진 것으로 평가받고 있다. 연구팀은 올 연말부터 가까운 우주의 거대은하 주변 극미광 영역 탐사 관측을 시작하는 한편 2024년 이후에는 칠레 같은 천문관측에 적합한 지역에 설치해 하늘 전체 극미광 탐사를 시작한다는 계획이다. 연구를 이끈 고종완 천문연 선임연구원은 “우주탐사 선진국을 중심으로 개발 중인 비축 자유곡면 반사망원경 기술은 미래 우주망원경 개발과 지구탐사 관측 등 다양한 분야에 활용할 수 있는 첨단기술이다”라며 “K-드리프트 개발로 미지영역이었던 극미광 탐사관측의 새로운 활로를 개척할 것”이라고 설명했다.

SF 드라마 ‘스타게이트’에서 나오는 같은 이름의 항성간 워프용 고대 유물처럼 멋지게 생긴 먼지 고리가 미국항공우주국(NASA) 등의 우주망원경 덕에 한 블랙홀 주위에서 포착됐다. NASA 찬드라 X선 관측소(이하 찬드라)는 5일(현지시간) 닐 게렐스 스위프트 관측소(이하 스위프트)와 함께 한 블랙홀 주변에서 관측했던 먼지 고리 이미지를 처음으로 공개했다.지구에서 약 7800광년 떨어져 있는 ‘백조자리 V404’(V404 Cygni)라는 쌍성계의 일부인 이 블랙홀은 태양 질량의 약 절반인 동반성으로부터 물질을 끌어내 주위의 강착원반 속으로 끌어들인다. 이 물질은 X선상에서 빛을 내기에 천문학자들은 이 시스템을 ‘X선 쌍성계’라고 부른다. 스위프트는 2015년 6월 백조자리 V404에서 X선 폭발을 발견했었다. 당시 연구 성과는 이듬해 7월 세계적인 학술지 ‘천체물리학저널’(ApJ·Astrophysical Journal)에 발표됐지만, 합성 이미지는 이번에 처음 공개된 것이다. 당시 X선 폭발은 ‘빛의 메아리’라고 알려진 고에너지의 고리를 만들어냈다. 이 현상은 블랙홀 시스템에서 터져 나온 X선이 이 쌍성계와 지구 사이의 먼지구름에서 튕겨 나오면서 생성됐다. 우주 먼지는 집 먼지와 같지 않고 연기에 가까우며 작고 단단한 입자로 구성돼 있다.이번 이미지는 찬드라의 X선(하늘색)과 하와이에 있는 판스타스(Pan-STARRS) 망원경의 광학 데이터를 결합한 것으로, 8개의 동심원 고리가 포함돼 있다. 각 고리는 2015년 관측된 백조자리 V404 플레어의 X선에 의해 생성됐으며 서로 다른 먼지구름을 반사했다.함께 공개된 삽화가 찬드라와 스위프트가 포착한 고리가 어떻게 만들어졌는지를 설명하지만, 그래픽을 단순화하기 위해 그림에는 8개가 아닌 4개의 고리만이 표시됐다. 이에 대해 연구진은 “이들 고리는 흑연과 규산염의 미세한 먼지로 원래 별의 가스에 포함돼 있던 원소 중 무거운 물질이거나 별 주변에 있던 행성, 소행성의 잔해로 여겨진다”고 설명했다.

거대한 별 하나가 죽음을 맞이하는 초신성 폭발의 초기 단계를 호주 천문학자가 사상 처음으로 자세하게 포착해냈다. 호주국립대(ANU) 등 국제연구진은 2017년 미국항공우주국(NASA)의 케플러 우주망원경에서 수집한 관측 자료를 사용해 죽어가는 별에서 첫 번째 빛이 뿜어져 나오는 초신성 폭발의 초기 단계를 기록했다. 이에 대해 연구를 주도하고 논문 제1저자로 참여한 패트릭 암스트롱 ANU 박사과정연구원은 “초신성 폭발 전에 뿜어져 나오는 빛의 밝기가 시간에 따라 어떻게 변하는지는 연구자들이 특히 관심을 갖는 부분”이라면서 “이 사건은 어떤 종류의 별이 폭발을 일으켰는지에 관한 단서를 제시한다”고 밝혔다. 암스트롱 연구원은 또 “초신성의 초기 단계가 완전히 관측된 사례는 없다”면서 “이 단계는 너무 빨리 일어나므로 하루 한 차례 관측하는 대부분의 망원경으로는 이런 현상을 기록하기가 매우 어렵다”고 설명했다. ‘SN2017jgh’로 명명된 이 초신성 폭발은 지구에서 10억 광년 이상 떨어진 곳에서 발생했다. 이는 연구진이 관측한 빛이 사실 10억여 년 전 그 별에서 떠났다는 것을 의미한다. 연구진은 연구 모델을 바탕으로 초신성 폭발을 일으킨 별이 태양보다 100배 이상 큰 황색 초거성일 가능성이 크다고 판단했다. 초신성은 빠르게 폭발하지만, 밝게 빛나다가 결국 어두워지는 데는 몇 주나 몇 달이 걸린다. 폭발의 초기 단계는 불과 며칠 동안만 볼 수 있어 일반적인 망원경으로는 관측하기가 어렵다. 반면 이번 연구 자료를 제공한 케플러 우주망원경은 30분마다 한 번씩 이미지를 촬영해 더욱더 정확한 정보를 얻을 수 있다. 하지만 이 망원경의 관측 임무는 지난 2018년 공식 종료됐다. 자세한 연구 결과는 ‘영국 왕립천문학회 월간보고’(MNRAS) 최신호에 실렸다.

심연의 우주 속에서 3개의 은하가 서로 뒤엉켜 마치 줄다리기를 하는듯한 특이한 모습이 포착됐다. 최근 미 항공우주국(NASA)은 허블우주망원경이 포착한 3중 은하인 'Arp 195'의 모습을 사진으로 공개했다. 지구에서 약 7억 6000만 광년 떨어진 살쾡이자리에 위치한 Arp 195는 놀랍게도 최소 3개의 은하가 뒤엉켜 있는 형태다. 서로 중력으로 묶여 마치 줄다리기를 하듯 상호작용하는 은하인 것. 우주에서도 특이한 Arp 195는 이같은 이유로 미국의 천문학자 할튼 알프가 1966년 만든 '특이은하 목록'에 속해있다. 우주에 대한 경외심과 영감을 불러 일으키는 이 사진은 사실 허블우주망원경이 촬영한 '보너스 샷'이다. NASA 측은 "허블우주망원경을 통한 관측은 매우 가치가 높기 때문에 천문학자들은 단 1초도 낭비하고 싶어하지 않는다"면서 "허블의 관측 일정은 컴퓨터 알고리즘을 사용해 이루어지는데 가끔 그 사이에 '보너스 샷'이 수집된다"고 설명했다. 이어 "이번에 공개된 Arp 195 이미지는 바로 그러한 이미지 중 하나"라고 덧붙였다.우주의 심연을 들여다 보고 싶은 인류의 꿈을 담은 허블우주망원경은 지난 1990년 발사돼 무려 31년 간이나 현역 생활을 이어가고 있다. 목표했던 수명의 2배가 넘는 기간 동안 허블우주망원경은 100만 건이 넘는 관측 활동을 벌였으며 이를 통해 천문학자들은 1만 2000건 이상의 논문을 발표했다. 물론 그 과정에서 고장이 나며 몇 번의 수리 과정을 겪는 우여곡절도 겪었다. 특히 지난 6월 각종 과학 장비를 통제하는 컴퓨터가 고장나면서 '은퇴설'도 나왔으나 다시 수리에 성공하면서 지금도 임무를 이어가고 있다. 　

31년 전 발사된 허블우주망원경은 천문학의 새 역사를 쓴 망원경으로 불린다. 주경(primary mirror, 망원경에서 가장 큰 거울로 망원경의 크기를 비교하는 기준)의 지름은 2.4m로 지상에 건설된 8~10m급 대형 천체망원경보다 작은 크기지만, 대기의 간섭이 없는 우주 공간에서 선명한 이미지를 촬영해 지구로 전송했기 때문이다. 이렇게 우주 망원경의 성능이 탁월하기 때문에 미 항공우주국(NASA)은 10조 원 이상의 막대한 비용을 들여 차세대 우주 망원경인 제임스 웹 우주 망원경을 발사할 예정이다. 그런데 지구 대기의 간섭을 피하기 위해서 반드시 우주 공간으로 올라가야 하는 것은 아니다. 사실 성층권만 올라가도 대기 간섭의 상당 부분을 피할 수 있다. NASA와 독일우주국의 합작 항공 망원경인 소피아(SOFIA·Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy)는 보잉 747SP를 개조해 2.5m 구경의 망원경을 탑재해 13.7㎞ 고도에서 우주를 관측한다. 이 고도에서 관측해도 지표에서는 관측하기 어려운 파장을 관측할 수 있다. NASA의 지원을 받은 토론토, 더햄, 프린스턴 대학의 합동 연구팀은 고고도 풍선을 이용해 이보다 더 높은 고도에서 우주를 관측하는 수퍼빗(SyperBIT·Superpressure Balloon-borne Imaging Telescope) 풍선 망원경을 개발 중이다. 지표에서 수십㎞ 이상 높이를 비행할 수 있는 헬륨 풍선은 본래 기상 연구용으로 사용됐으나 최근에는 통신용으로 사용하려는 시도가 있을 만큼 관련 기술이 크게 발전해 더 대형의 관측 기기를 올려보낼 수 있게 됐다. 그러면서도 가격은 오히려 대형 여객기보다 훨씬 저렴하다. 천문학자들이 대형 풍선에 주목한 이유다.수퍼빗 연구팀이 사용하는 헬륨 풍선은 지상에서는 매우 작은 크기나 40㎞ 고도에서는 축구장과 맞먹는 532,000㎥ 크기로 팽창한다. 연구팀은 여기에 50㎝ 구경의 비교적 작은 망원경을 탑재해 풍선 천체 망원경 기술을 연구했다. 이렇게 높은 고도에서는 기상 현상은 물론 대기의 99.5%를 피할 수 있어 우주 망원경에 근접한 이미지를 촬영할 수 있다. 그러면서도 발사 비용이 우주 망원경과는 비교할 수 없을 만큼 저렴하고 수리와 유지 보수도 쉽다는 장점이 있다. 현재 연구팀이 사용한 50㎝ 구경 망원경은 최종 스펙이 아니라 고고도 풍선 망원경의 가능성을 검증하고 관련 기술을 연구하는 목적이다. 연구팀은 1.5m급 망원경을 탑재해 실제 관측에 돌입할 예정이다. 참고로 슈퍼빗에 탑재할 수 있는 망원경의 최대 구경은 2m다. 풍선 망원경이 항공 망원경과 우주 망원경의 중간에서 우주의 비밀을 풀어낼 수 있을지 결과가 주목된다.

태양계에서 가장 큰 위성인 목성의 달 가니메데의 희박한 대기권에서 처음으로 수증기의 증거를 감지했다는 새로운 연구 결과가 나왔다. 이 발견은 태양계와 그 너머 다른 얼음 천체의 대기에서 물을 발견하는 데도 도움을 줄 수 있을 것이라고 국제공동연구팀은 밝혔다. 천체에서 수증기 발견이 중요시되는 이유는 물이 생명체 존재의 기본 요건이기 때문이다. 가니메데는 수성과 명왕성보다 크고 화성보다 약간 작은 위성으로 태양계 내에서 9번째로 큰 천체이다. 과거 연구에서 가니메데가 지구의 모든 바다를 합친 것보다 더 많은 물을 포함한 지하 바다를 갖고 있을 것이라는 주장이 나온 바 있다. 다만 가니메데는 너무 추운 나머지 표면의 물이 단단히 얼어붙어 얼음 지각을 이루고 있다. 하지만 가니메데의 바다는 지하 160㎞ 아래 숨어 있다. 이전 연구에서는 가니메데 표면의 얼음이 고체에서 직접 기체로 승화한 수증기가 가니메데의 얇은 대기층 일부를 형성할 수 있다고 제안했다. 그러나 이 물에 대한 증거는 지금까지 확인하기 어려운 것으로 알려져 왔다. 새 논문에서 연구팀은 미 항공우주국(NASA)의 허블우주망원경으로 수집한 가니메데의 오랜 데이터와 함께 최근의 데이터를 같이 분석했다. 1998년 허블우주망원경은 지구의 북극광과 남극광과 같은 현상인 가니메데의 오로라를 보여주는 첫 자외선 이미지를 포착했다. 전하를 띤 오로라 안의 다채로운 가스 리본은 가니메데가 약하지만 자체 자기장을 가지고 있다는 증거였다. 이 오로라 밴드에서 감지된 자외선 신호는 각각 두 개의 산소 원자로 구성된 산소 분자의 존재를 암시하며, 이는 하전 입자가 가니메데의 얼음 표면을 침식할 때 생성되는 것이다. 그러나 방출된 자외선 복사 중 일부는 순수한 산소 분자가 포함된 대기에서 나오는 복사와는 일치하지 않았다. 이전 연구에 의하면, 이러한 불일치가 산소 원자, 즉 단일 산소 원자의 신호와 관련이 있는 것으로 나타났다.이번 논문을 발표한 연구팀은 허블우주망원경을 사용하여 가니메데 대기에 있는 산소 원자량의 측정을 시도했다. 그런데 뜻밖에도 산소 원자가 거의 없다는 것을 발견했으며, 이는 초기 자외선 신호에 대한 또 다른 설명이 필요하다는 사실을 시사한다. 연구팀은 가니메데의 표면 온도가 적도에서 정오 기준으로 섭씨 영하 123도, 밤에는 약 193도까지 큰 폭으로 떨어진다는 사실에 연구의 초점을 맞췄다. 그 결과 가니메데 표면의 가장 뜨거운 지점에서 얼음이 직접 증기로 변할 만큼 충분히 따뜻해질 수 있음을 알아냈다. 연구팀은 가니메데의 여러 자외선 이미지 사이에서 보이는 차이가 기후에 따라 위성의 대기 중 수증기가 존재할 것으로 예상되는 위치와 일치한다는 점에 주목했다. 연구를 이끈 스웨덴 왕립공대(KTH) 로렌츠 로스 교수는 “대기 중의 수증기는 데이터와 매우 잘 일치한다”면서 “이전 연구가 가니메데 대기에서 물을 감지하지 못한 주된 이유는 산소분자의 자외선 신호가 매우 강했기 때문으로, 산소분자의 신호가 강할 경우 다른 신호를 찾기가 어렵다”고 설명했다. 이어 “이러한 발견은 수증기가 실제로 외부 태양계의 얼음 천체의 대기에도 존재할 것임을 시사한다”면서 “이제 우리는 우주의 더 많은 곳에서 수증기를 볼 수 있을 것”이라고 전망한다. 이번 연구결과는 과학저널 ‘네이처 천문학’(Nature Astronomy) 26일 자에 발표됐다.　　​

지구에서 약 130광년 떨어진 곳에서 인간의 나이로 따지면 청소년 정도인 4개의 외계행성이 새롭게 발견됐다. 지난 12일(현지시간) 미 항공우주국(NASA) 에임스 연구센터 등 국제공동연구팀은 우주망원경 TESS의 데이터를 분석한 결과 TOI 2076 b, TOI 2076 c, TOI 2076 d 그리고 TOI 1807 B 등 총 4개의 외계행성을 발견했다는 연구결과를 천문학 분야 학술지 ‘천문학 저널’(The Astronomical Journal) 최신호에 발표했다. 먼저 네 행성의 항성인 TOI 2076과 TOI 1807은 지구에서 약 130광년 떨어진 곳에 자리잡고 있으며 두 별의 간격도 30광년에 달한다. 두 항성은 모두 K-타입의 왜성으로 분류되는데, 광도와 질량 및 크기가 평균 또는 평균 이하인 난쟁이별이라는 의미다. 별은 그 온도에 따라 O, B, A, F, G, K, M 타입으로 나뉘는데 가장 뜨거운 것이 O-타입이다. 우리의 태양이 중간 단계인 G-타입으로 표면온도는 5800K(켈빈, 약 5800도)에 달한다. 이에반해 TOI 2076과 TOI 1807은 3500~5000K 정도다.TOI 2076의 주위를 도는 TOI 2076 b, TOI 2076 c, TOI 2076 d는 지구보다 모두 덩치가 큰 행성이다. 이중 TOI 2076 b는 지구와 비교해 3배 만한 크기로 공전주기는 단 10일에 불과하다. 또한 TOI 2076 c와 TOI 2076 d는 지구의 4배 만한 크기로 공전주기는 17일 이상이다. 이렇게 항성과 가까운 탓에 TOI 2076 b의 경우 지구가 태양에서 받는 자외선의 약 400배 이상을 얻는다. 특히 흥미로운 것은 TOI 1807 B다. 지구보다 약 2배 정도 큰 TOI 1807 B는 불과 13시간이면 항성을 공전할 수 있다. 이 정도면 행성이 항성에 바짝 붙어있다고 해도 과언이 아닌 수준. 이 때문에 항성으로부터 받은 자외선은 지구와 비교해보면 무려 2만2000배다.연구팀이 이번 외계행성 발견에 주목하는 이유는 행성의 생성 초기를 지나 이른바 청소년기 모습을 보면서 지구와 같은 행성의 성장 과정을 유추할 수 있기 때문이다. 항성 TOI 2076과 TOI 1807는 서로 30광년이나 떨어져 있지만 약 2억년 전 같은 거대한 가스 구름(gas cloud)에서 태어난 출생의 비밀을 안고있다. 논문의 선임저자인 에임스 연구센터의 천문학자 크리스티나 헤지스는 "행성의 생명 주기로 보면 이들 외계행성들은 모두 과도기 또는 10대의 나이로 성장기에 있다"면서 "이는 행성의 진화과정을 알 수 있는 좋은 연구자료가 된다"고 설명했다. 이어 "특히 이론적으로 행성은 항성과 바짝 붙어 형성되기가 어려운데 TOI 1807 B는 좋은 연구모델이 된다"고 덧붙였다. 한편 TESS는(Transiting Exoplanet Survey Satellite)는 NASA가 운영 중인 우주망원경으로 지금까지 큰 업적을 남긴 케플러 우주망원경의 후임이다. 케플러보다 관측범위가 400배는 더 넓는 TESS는 행성이 별(항성) 앞으로 지날 때 별의 밝기가 약간 감소하는 식현상(transit)을 이용해 행성의 존재 유무를 확인한다.

두 개의 거대한 은하가 충돌해 합병 막바지에 이른 흥미로운 이미지가 공개됐다. 지난 25일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 은하 충돌로 마치 춤사위를 벌이듯 합병의 마지막 단계에 접어든 상호작용 은하인 IC 1623의 모습을 공개했다. 지구에서 약 2억7500만 광년 떨어진 고래자리에 위치한 IC 1623은 하나의 은하처럼 보이지만 사실 두 개의 은하가 영겁의 세월을 거쳐 충돌후 지금과 같은 모습이 됐다. 인간의 머리로는 상상할 수 없는 드넓은 우주에서 거대한 은하가 충돌한다는 것이 이상하게 보일 수 있으나 사실 다른 은하와의 상호작용은 은하의 역사에서 흔한 사건 중 하나다. 대부분의 은하 충돌은 상대적으로 더 큰 은하가 작은 은하를 잡아먹는 형태를 보이는데, 우리은하 역시 과거에 여러 개의 작은 은하들을 잡아먹은 카니발니즘의 전과를 가지고 있다. 특히 우리은하와 안드로메다 은하는 현재 시간당 40만㎞로 접근하고 있어 약 50억년 후 충돌할 것으로 예측되고 있다. NASA에 따르면 IC 1623는 두 개의 은하 중 하나는 상당한 양의 따뜻하고 밀도가 높은 가스를 갖고있어 합병 과정에서 가스 유입으로 강력한 항성폭발 활동이 일어날 것으로 보인다. 이번에 공개된 사진은 허블우주망원경의 광시야 카메라(WFC3)로 촬영돼 적외선·가시광선·자외선 파장까지 담아내 과거보다 훨씬 더 상세한 모습을 보여준다.

거대한 유령 같은 손이 심우주에서 발견되어 눈길을 끌고 있다. 이 거대한 ‘우주의 손’은 길다란 손가락으로 뜨겁게 빛나는 구름을 막 움켜잡으려 하고 있다. SF소설처럼 들리지만 이건 현실이다. 미 항공우주국(NASA)의 찬드라 X-선 망원경이 심우주에서 건져올린 현실 그대로의 이미지이다. 찬드라 팀의 설명에 의하면, ‘우주의 손’은 거대한 별의 죽음인 초신성 폭발로 생겨났으며, 이 폭발로 인해 별의 중심부에 ‘펄서’라는 빠르게 회전하는 초밀도의 별 시체가 남았다. 펄서는 주위에 고에너지 입자로 이루어진 거품들을 날려버렸고, 이것이 초신성 폭발에 의해 뿜어져나오는 별의 잔해와 결합되어 무려 150광년 길이의 손 같은 구조를 만든 것이다. ‘우주의 손’이 움켜쥐려는 빛나는 구름은 RCW 89로 알려진 거대한 성운이다. 손의 중심부에 남아 있는 초신성 MSH 15-52는 지구에서 약 1만7000광년 거리에 있다. 천문학자들은 폭발로 인한 빛이 약 1700년 전에 우리에게 도달했으며, MSH 15-52를 우리 은하계에서 알려진 가장 젊은 초신성 잔해 중 하나로 만들었다고 밝혔다. 찬드라 망원경은 과거에도 이와 유사한 ‘우주의 손’ 이미지를 포착한 바 있으며 이를 통한 연구가 진행되어 왔다. 지난해 6월 ‘아스트로노미컬 저널 레터’에 게재된 연구에 따르면 손끝에 있는 초신성 폭발의 파가 시속 1450만㎞로 이동하며, 손바닥에 가까운 물질은 그보다 빠른 시속 1770만㎞로 움직이고 있음을 밝혀냈다. 한편 20년 이상 X선으로 우주를 관측해온 찬드라 X선 우주망원경은 1999년 7월 우주 왕복선 컬럼비아를 타고 지구 궤도로 발사되었으며, 1990년과 2003년 사이에 발사된 NASA의 ‘위대한 천문대’ 4개 중 하나이다. 다른 셋은 지금도 여전히 활약하는 허블 우주망원경, 1991년에 발사되어 2000년에 임무를 종료한 콤프턴 감마선 천문대(CGRO)가 있으며, 적외선에 최적화된 스피처 우주망원경은 2003년에 발사되어 작년에 퇴역했다.　

지구에서 약 352광년 떨어진 곳에 위치한 별 주위에서 해왕성만한 크기의 가스 행성 2개가 새롭게 발견됐다. 특히 이 외계행성 발견에 큰 도움을 준 것은 아마추어 시민 과학자들이었다. 지난 22일(현지시간) 미국 CNN 등 현지언론은 TESS 우주망원경의 데이터를 분석한 결과 황색왜성(태양과 비슷한 별)인 HD 152843 주위를 도는 외계행성 2개가 새롭게 발견됐다고 보도했다. 각각 HD 152843b와 HD 152843c로 명명된 두 행성은 목성과 같은 가스행성이다. 먼저 HD 152843b는 지구보다 약 3.4배 큰 크기로 해왕성과 사이즈가 비슷하다. 지구시간으로 단 12일이면 HD 152843을 한바퀴 돌 수 있어 얼마나 항성과 바짝 붙어있는지 알 수 있는 대목. 또한 HD 152843c는 지구보다 약 5.8배 큰 크기이며 공전주기는 19~35일로 역시 항성과 매우 가깝다. 만약 우리 태양계에 두 행성을 가져다 놓는다면 수성(공전주기 88일)보다 태양에 훨씬 가까운 위치에 놓이게 되는 셈이다. 논문의 주저자인 영국 옥스퍼드 대학 천체물리학 박사과정 노라 아이스너는 "새롭게 발견된 두 외계행성을 동시에 연구할 수 있는 것은 매우 흥미로운 일"이라면서 "행성이 어떻게 형성되고 시간이 지남에 따라 어떻게 진화하는지 연구할 수 있을 것"이라고 밝혔다. 　 이번 발견이 특히 의미있는 것은 천문학자들과 시민 과학자들 사이의 합작품이라는 점 때문이다. 지난 2018년 미 항공우주국(NASA)은 우주망원경으로 지금까지 큰 업적을 남긴 케플러 우주망원경의 후임으로 TESS(Transiting Exoplanet Survey Satellite)를 지구 고궤도에 올려놓았다. 문제는 TESS가 지구로 보내오는 데이터가 너무나 방대해 전문가들조차 다 분석하기 힘들다는 점. 이에 NASA 측은 아마추어 시민과학자들에게도 문호를 열었고, 시민들이 자원봉사로 참여하여 함께 과학 프로젝트를 수행하는 '주니버스'라는 단체에도 후원했다. 이들 시민 과학자들은 공개적으로 이용 가능한 TESS 데이터를 보면서 망원경이 관측한 빛의 미묘한 변화를 찾아낸다.NASA에 따르면 이번 발견에는 총 15명의 시민 과학자들이 참여했으며 이중에는 7살 아들과 함께 참가한 캘리포니아 출신의 기계 기술자인 세자르 루비오도 있다. 그는 "전문가들과 함께 외계행성을 찾는 프로젝트(Planet Hunters TESS)를 통해 참여하게 됐다"면서 "매우 작은 부분이겠지만 아들과 함께 과학적 성과에 공헌하게 돼 너무나 기쁘다"고 밝혔다.한편 차세대 ‘행성 사냥꾼’으로 불리는 TESS는 지구 고궤도에 올라 13.7일에 한 바퀴 씩 지구를 돌면서 300~500광년 떨어진 별들을 집중 조사 중이다. 특히 TESS에 ‘차세대’라는 명칭이 붙은 이유는 케플러 우주망원경의 후임이기 때문이다. 케플러보다 관측범위가 400배는 더 넓은 TESS는 20만 개의 별이 조사 범위다. TESS는 행성이 별(항성) 앞으로 지날 때 별의 밝기가 약간 감소하는 식현상(transit)을 이용해 행성의 존재 유무를 확인한다. 이후 학자들은 추가 관측을 통해 외계 행성의 존재를 최종 판단해 논문으로 발표된다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

인류가 최초로 우주로 진출한 것은 1957년 구소련의 인공위성 스푸트니크 1호로, 벌써 반세기를 훌쩍 넘었다. 그로부터 미-소 간에 격심한 우주 경쟁이 막을 올렸고, 1969년 미국은 마침내 달에 최초로 인간을 착륙시킴으로써 우주 경쟁에서 우위를 점했다. 이후 1990년에는 허블 우주망원경이 지구 궤도에 올려져 우주를 보는 인류의 의식에 혁명을 가져다주었고, 심우주에서 일어나는 온갖 천문현상과 천체들을 촬영하고 데이터를 전송해 천문학 발전에 단일 장비로는 최고의 기여도를 기록하고 있다.  지금껏 지상과 우주의 망원경, 그리고 우주인들이 직접 찍은 천체사진들은 헤아릴 수 없이 많지만, 그중에도 인류를 변화시킨 가장 유명한 천체사진 TOP3를 뽑아 소개한다. ​ ​1. '블루마블(The Blue Mable)', 저렇게 연약한 지구라니 지구가 공처럼 둥글다는 사실을 인류가 맨처음 직접 눈으로 확인한 것은 1972년 12월 7일이었다. 달로 향하던 아폴로 17호의 승조원들이 지구 지름의 약 3배인 4만 5000km 떨어진 우주공간에서 되돌아본 지구의 모습은 '푸른 구슬' 하나가 캄캄한 우주에 둥실 떠 있는 광경이었다. 선장 유진 서넌은 이 광경을 렌즈에 담았고, ‘푸른 구슬’이라는 뜻의 '블루마블'(The Blue Mable)이라는 이름으로 천체사진 역사상 가장 유명한 사진으로 등극했다. ​  이처럼 지구나 달 같은 천체들이 공처럼 둥근 것은 중력의 세기가 거리와 밀접한 관계가 있기 때문이다. 물질은 중력으로 뭉쳐지게 되는데, 중력은 물체의 중심에서 작용하는 힘으로, 중력의 방향은 항상 물체의 중심으로 향한다. 중심에서 주위의 어느 쪽으로도 치우쳐지지 않는 균형된 중력의 세기를 유지하는 도형, 그것이 바로 구인 것이다.  우주에서 지구를 바라다보면 가장 먼저 드는 감정은 비현실적으로 신비하고 아름답다는 느낌이다. 흙과 돌로 이루어진 둥근 덩어리가 우주공간에 둥실 떠 있는 광경은 참으로 낯설게 보일 것이다. 지구 행성을 휘감고 있는 푸른 바다, 흰 얼음에 덮인 남극대륙과 불그레한 아프리카, 인도양의 사이클론까지 어우러진 광경은 숨막히는 아름다움으로 보는 이를 압도한다. 이 놀라운 사진은 고유명사를 뜻하는 ‘The’를 붙여 '더 블루마블'(The Blue Marble)이라고 불린다. 그 신비하고 아름답다는 느낌 뒤에 바로 따라붙는 것은 '저렇게 연약하다니' 하는 감정이다. 끝 모를 망망대해 같은 흑암의 우주공간에 홀로 떠서 반딧불처럼 반짝이는 사진 속 작은 지구는 우주의 입김 한 번이면 어디론가 날아가버릴 것같이 보인다. 지금이라도 소중히 지켜줘야만 할 것 같은 느낌을 불러일으키는 이 사진은 ‘지구의 날’(4월 22일) 행사의 상징이 됐고, 환경운동이 널리 확산되는 촉매 역할을 했다.  인류 최초로 한 시간 반이라는 짧은 우주여행을 마치고 한순간에 ‘소련의 영웅’으로 탄생한 러시아의 유리 가가린은 인터뷰에서 “멀리서 지구를 바라보니 우리가 서로 다투기에는 지구가 너무 작다는 것을 깨달았다"고 소감을 밝힌 바 있다.   이처럼 먼 우주에서 지구와 인류를 돌아보고 느끼는 감정과 충격으로 인해 세계관이나 인생관 등에 변화를 가져오는 것을 오버뷰 이펙트(Overview Effect), 조망효과라 한다. 아폴로 17호의 사진이 그토록 유명해진 것은 1970년대 활발했던 환경주의 운동에서 하나의 상징으로 자리잡았기 때문인데, 드넓은 우주 속에서 홀로 남은 지구의 소중함을 여과없이 드러내기엔 안성맞춤이기도 했다. NASA의 기록전문가인 마이크 겐트리는 '푸른 구슬'이 인류 역사상 가장 널리 접해진 사진이라 강조한 바 있다.  아마 인류 역사상 가장 많이 배포된 사진인 블루마블. 이름 그대로 우주 공간에 홀로 떠 있는 지구는 금방이라도 깨질 것 같은 유리구슬을 연상케 하지만, 이렇게 아름답고 장엄한 구슬이라면 최선을 다해 지킬 가치가 있지 않을까.  ​2. '지구돋이(Earthrise)', 달에서 지구는 어떻게 보일까?최초의 지구돋이 사진은 미 항공우주국(NASA)의 유인 달 탐사 우주선 아폴로 우주비행사 윌리엄 앤더스가 1968년 12월 24일 크리스마스 이브에 찍은 것이다. 아폴로 8호는 당시 달을 10바퀴 돌면서 촬영한 달의 사진을 지구로 전송하고 TV로 생중계한 뒤 귀환해 태평양 바다 위에 무사히 내려앉았다. 인류가 우주에서 본 지구 모습을 최초로 담은 이 사진은 엄청난 반향을 불러일으켰다. 저명한 자연 사진작가 갤런 로웰은 '이제까지의 사진들 중 가장 영향력 있는 작품이다'라고 평가했으며, 가장 아름다운 천체 사진으로 꼽혀 지구 환경 지키기 운동을 촉발하기도 했다.  아폴로 8호는 달 표면에 착륙하지는 않았다. 위의 사진은 앤더스가 달 궤도에서 찍은 것으로, 마치 지구가 달이나 해처럼 공중으로 떠오르는 것처럼 보여 '지구돋이'라는 이름이 붙었지만, 사실 과학적으로 틀린 표현이다. 달은 지구의 중력에 꽉 잡힌 상태이기 때문에 자전과 공전 주기가 27.3일로 같다. 이를 동주기 자전을 한다. 따라서 지구에서는 달의 한쪽 면만밖에 볼 수 없기 때문에 달에서 볼 때 지구는 하늘의 한 곳에 박혀서 움직이지 않는다. 다시 말해 달에서는 지구가 뜨거나 지지 않는다는 의미다. ‘지구돋이’ 사진은 달 궤도를 도는 우주선에서 촬영했기 때문에 마치 지구가 달의 지평선 너머로 뜨는 것처럼 보이는 착시효과가 나타났다.  위의 사진은 지구가 햇빛을 받는 부분만 나타나 마치 상현달 같은 모양을 하고 있다. 이 사진을 찍을 때 승조원들이 나눈 대화는 다음과 같다.  앤더스 : 오 마이 갓! 저기 있는 광경 좀 봐! 지구가 떠오르고 있어. 와우, 예쁘다.!  ​보먼(선장) : 찍지 말라구. 작업목록에 없는 거야. (농담) 앤더스 : (웃음) 컬러 필름 있어, 짐? 컬러 롤 빨리 좀 줘봐. 러벨 : 오, 그게 좋겠군!  아폴로 승조원들은 이 사진을 찍기 전 달 궤도를 돌면서 창세기 1장 1절에서 10절까지를 나누어 읽었는데, 이는 TV로 생중계되어 세계를 놀라게 했을뿐더러 최고의 시청률을 기록했다. 3. '창백한 푸른 점'(The Pale Blue Dot), 한 점 티끌 지구...사람을 겸손하게 만든다2013년, 인간이 만든 피조물로는 최초로 태양계를 벗어나 성간공간으로 진입한 보이저 1호를 따라 2018년 12월에는 보이저 2호가 두번째로 태양계를 떠나 성간우주로 진출했다. 이들 인류의 두 우주 척후병은 한국어를 비롯한 55개 언어로 된 지구 행성인의 인사말과 사진 110여 장 등이 담긴 골든 레코드를 지니고 있다.  보이저 1호가 출발한 지 13년 만인 1990년 2월 14일, 지구로부터 60억km 떨어진 해왕성 궤도 부근을 지날 때 뜻하지 않은 명령을 전달받았다. 카메라를 지구 쪽으로 돌려 지구를 비롯한 태양계 가족사진을 찍으라는 명령이었다. 이 아이디어를 처음 낸 사람은 천문학 동네의 아이디어 맨이자 '코스모스'의 저자인 칼 세이건이었다. 그러나 반대가 만만찮았다. 그것이 인류의 의식을 약간 바꿀 수 있을지는 모르지만, 과학적으로는 별로 의미가 없다는 게 그 이유였다. 게다가 망원경을 지구 쪽으로 돌리면 자칫 태양빛이 카메라 망원렌즈로 바로 들어가 고장을 일으킬 위험이 크다. 이는 끓는 물에 손을 집어넣는 거나 다름없는 위험한 행위라고 나사 과학자들은 생각했다.  이런 상황인지라 칼 세이건도 아쉽지만 한 발 뒤로 물러설 수밖에 없었는데, 마침 새로 부임한 우주인 출신 리처드 트룰리 신임 국장 "좋아, 그 멀리서 지구를 한번 찍어보자!"며 결단을 내렸다. ​트룰리는 우주의 조망이 인간의 의식에 얼마나 강한 영향을 미치는가를 몸소 체험한 우주인 출신이기에 이런 결정을 내릴 수 있었던 것이다. 그날 태양계 바깥으로 향하던 보이저 1호가 지구-태양 간 거리의 40배(40AU)나 되는 60억km 떨어진 곳에서 카메라를 돌려서 찍은 지구의 모습은 그야말로 광막한 허공중에 떠 있는 한 점 티끌이었다. 그 한 티끌 위에서 70억 인류가 오늘도 아웅다웅하며 살아가고 있는 것이다.  이때 보이저 1호가 찍은 것은 지구뿐이 아니었다. 해왕성과 천왕성, 토성, 목성, 금성 들도 같이 찍었다. 이 모든 태양계 행성들도 우주 속에서는 역시 먼지 한 톨이었다. 지구 주변의 붉은 빛띠는 행성들이 지나는 길인 황도대에 뿌려진 먼지들이 태양빛을 받아 만들어내는 빛깔이다.  칼 세이건은 이 '한 점 티끌'을 ‘창백한 푸른 점(The Pale Blue Dot)’으로 명명하고 “여기 있다! 여기가 우리의 고향이다”라고 시작되는 감동적인 소감을 남겼는데, 그중에 "천문학은 사람에게 겸손을 가르치고 인격형성을 돕는 과학"이라는 대목이 나온다.  이제껏 찍은 모든 천체 사진 중 가장 철학적인 천체사진으로 꼽히는 이 '창백한 푸른 점'을 보면 인류가 우주 속에서 얼마나 외로운 존재인가를 느끼게 되며, 지구가, 인간이 우주 속에서 얼마나 작디작고 연약한 존재인가를 절감하게 된다.  이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　     

허블우주망원경이 이웃 은하의 중력에 의해 기묘하게 변형된 ‘풍선 얼굴’ 나선은하의 놀라운 이미지를 포착했다. NGC 2276이라고 불리는 이 나선은하는 지구에서 약 1억2000만 광년 떨어진 세페우스자리에 위치하고 있다. 허블의 광시야 이미지에서 NGC 2276은 보다 작은 이웃 은하인 NGC 2300과 함께 볼 수 있다. 이웃 은하의 중력은 NGC 2276의 나선 구조를 비대칭적으로 치우쳐진 형태로 뒤틀어버린 바람에 이 은하는 1966년에 출판된 기괴한 항성 목록인 ‘특이 은하 지도’에 수록되었다. NGC 2276 은하는 한쪽의 은하면이 길게 잡아늘여진 비대칭적인 ‘풍선 얼굴’을 하고 있는데, 이는 상대적으로 작은 이웃 은하인 NGC 2300의 중력이 작용한 때문이다.나선은하라는 이름이 유래한 은하의 나선 팔은 은하 중심에서 거미의 다리처럼 발산하여 은하를 휘감고 있는데, 이는 별과 성간물질의 밀도가 은하의 다른 부분보다 압도적으로 높아 나선형의 팔 구조를 만드는 것이다. 따라서 나선 팔은 은하 중에서도 밝은 띠의 흐름을 형성한다. 은하 중심을 향해 크게 휘어진 나선 팔은 나선은하의 가장 뚜렷한 특징으로, 중앙 팽대부, 나선 팔이 있는 평평한 원반, 원반을 둘러싼 덜 조밀한 헤일로(halo)를 특징으로 하는 다소 복잡한 구조를 가지고 있다. 우리 은하와 함께 이웃인 안드로메다는 모두 나선은하에 속한다. NGC 2276의 특이한 형태는 NGC 2300과의 중력 상호작용 외에도 일반적으로 은하단에 광범하게 퍼져 있는 극도로 뜨거운 가스의 영향을 받은 결과물이다. 유럽우주국(ESA)의 설명에 따르면, 이 극도로 과열된 가스는 NGC 2276에서 폭발적인 별 형성을 촉발시켰다. 이 같은 NGC 2276의 최근 폭발적인 별 형성은 또한 블랙홀과 중성자 별의 이원계와 같은 은하 내 거주자들의 출현과 관련이 있다고 ESA는 성명에서 밝혔다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

오는 10월 발사 예정인 미국항공우주국(NASA)의 제임스웹 우주망원경(JWST·이하 제임스웹)을 사용하면 지구의 가장 가까운 외계행성인 프록시마b에서 지적 외계생명체가 존재하는지를 예측할 수 있다고 일부 천문학자가 주장하고 나섰다. 미국의 천문학자 에이비 러브 하버드대 교수 등 국제 연구진은 차세대 우주망원경인 제임스웹을 사용하면 지구에서 약 4.2광년 떨어진 외계항성 프록시마켄타우리의 주위를 공전하는 프록시마b 행성에서 LED와 같은 인공적인 빛을 감지할 수 있다고 제안했다. 지난 10년 이상 외계인의 존재를 예측하고 발견하는 방법을 고안해온 러브 교수는 초소형 우주선 1000대에 레이저빔을 쏘아 광속의 20% 수준으로 가속해 태양계에서 가장 가까운 별 알파 켄타우리까지 20년 안에 보내는 이른바 ‘브레이크스루 스타샷’(Breakthrough Starshot)으로 불리는 프로젝트에도 참여하고 있다. 이 학자는 또 항성간 소행성인 오우무아무아가 외계 지적 생명체의 인공물이라고 주장하는 논문을 쓰기도 했다.러브 교수는 현재 많은 외계인 사냥꾼이 외계 지적 생명체의 흔적을 찾기 위한 1순위 후보로 꼽고 있는 프록시마b에 주목하고 있다. 2016년 발견된 프록시마b는 지구보다 1.27배 큰 지구형 행성으로, 모성의 거주가능영역 안에 있어 액체 상태의 물이 존재할 가능성이 있다. 하지만 이 행성은 모성과 매우 가까운 궤도를 공전하고 있어 지구의 달처럼 이른바 ‘조석 고정’이라고 불리는 현상에 의해 영구적으로 밤이 계속되는 지역이 존재하는 것으로 예상된다. 또 모성에서는 끊임없이 강력한 방사선 증기가 흘러나와 영구적으로 낮이 계속되는 지역에는 생명체가 발달할 가능성이 매우 낮다는 관측도 나온다. 따라서 이 행성에서 생명체가 존재한다면 낮과 밤의 경계면에서 살고 있고 이들이 지적 생명체라면 밤이 계속되는 지역까지 확장해서 살고 있을 가능성이 있는데 도시가 발달해 있다면 강력한 거울이나 LED와 같이 매우 밝은 인공 조명이 설치돼 있을 것이라고 러브 교수와 몇몇 학자는 주장했다.이들 연구자는 프록시마b와 프록시마켄타우리에서 나오는 빛의 곡선을 계산해 제임스웹으로 행성의 암흑 면에서 인공 조명을 감지할 수 있는지를 살폈다. 연구진이 생각한 가능성 있는 있는 시나리오는 두 가지로 그중 하나는 지구에서 흔히 사용하는 LED와 같은 스펙트럼을 지닌 인공 조명이고 나머지 하나는 지구의 모든 인공 조명과 같은 비율을 지닌 빛에 해당하는 더 좁은 스펙트럼인 것으로 전해졌다. 특히 제임스웹은 항성 광도의 5%에 해당하는 LED 형태의 인공광을 감지할 수 있는 것으로 나타났다. 이에 대해 연구진은 “우리 예측으로는 근적외선 분광기(NIRSpec)의 최적화된 성능을 필요로 하는데 만일 제임스웹으로도 가능하지 못하면 루브아(LUVOIR)와 같은 미래 망원경으로 인공 조명을 감지할 수 있을 것”이라고 설명했다. 자세한 연구 결과는 미국 코넬대에서 운영하는 출판 전 논문공개 사이트인 아카이브(arXiv.org) 제출돼 17일자로 공개됐으며 동료 검토 저널에도 실릴 예정이다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

허블우주망원경의 뒤를 이을 차세대 ‘우주의 눈’ 제임스웹 우주망원경(JWST·이하 제임스웹)이 지상에서 마지막 시험을 통과했다. 미 항공우주국(NASA)은 지난 12일(현지시각) “노스롭 그루먼사의 캘리포니아 시험장에서 제임스웹 최종 테스트의 일환으로 18개의 금빛 육각형 거울을 이어붙인 지름 6.5m의 주경을 완전히 펼치는 시험에 성공했으며, 망원경 각 부분의 기능을 최종 확인 중”이라고 밝혔다. 허블의 뒤를 이어 우주를 더 멀리, 더 깊이 들여다보게 될 제임스웹은 여러 차례 연기를 거듭한 끝에 마침내 10월 31일 우주로 향한다. NASA는 프랑스령 쿠루 기아나 우주센터에서 아리안 5호 로켓에 실어 발사할 예정이다. 처음 개념 설계를 시작한 1996년부터 따지면 무려 25년 만에 우주로 올라가는 셈이다.총 90억 달러(한화 약 10조원)가 투입된 제임스웹은 18개의 육각형 거울을 벌집처럼 이어붙인 독특한 주경 형태로도 유명한데, 금을 코팅한 베릴륨으로 만든 육각형 반사거울 1개의 지름은 1.3m, 무게는 40㎏에 달한다. 제임스웹의 주경 지름은 6.5m로, 우주왕복선 화물칸에 쏙 들어간 지름 2.4m의 하블 망원경보다 2.7배나 크다. 로켓에는 거울을 접은 채로 실어 발사했다가 우주공간에서 로켓과 분리되면 펼쳐지도록 설계되었다. 또 가시광선을 주로 관찰했던 허블과 달리 파장이 더 긴 적외선을 관찰하는데 특화돼 있어 이전에 비해 더 멀고, 깊은 우주를 들여다볼 수 있다.망원경이 설치되는 장소도 다르다. 허블이 지구 상공 610㎞ 궤도를 돌며 관측한 반면, 제임스웹은 지구에서 150만㎞ 떨어진 곳에서 심우주의 모습을 관측한다. 이곳은 지구-달 사이 거리의 약 4배가 되는 ‘라그랑주 점’으로, 태양·지구의 중력이 상쇄되어 중력이 0인 지점이며 빛의 왜곡 현상도 없다. 특히 태양이 항상 지구 뒤에 가려 햇빛의 방해도 받지 않을 뿐더러 망원경에 달린 배구장 크기 차양막이 지구와 달의 빛도 막아준다. 망원경의 이름은 아폴로 프로그램에서 중요한 역할을 한 NASA 과학자인 제임스 웹에서 땄다. 리 페인버그 NASA 매니저는 “18개의 반사경과 열 차폐막이 차례로 펼쳐지면서 하나의 정밀한 주경으로 작동하게 된다”고 설명하면서 “제임스웹은 기술적으로 경이로움 그 자체”라고 밝혔다. NASA는 제임스웹 개발 파트너인 유럽우주국(ESA), 캐나다우주국(CSA)과 함께 제임스웹 가동 후 첫 1년간 수행할 관측 임무 286개를 지난달 선정했다. 전세계 44개국 과학자들이 6000시간의 관측 가능시간을 나눠쓰게 된다.관측임무에는 빅뱅 직후인 135억년 전 별과 은하의 빛을 관측하는 것은 물론, 블랙홀과 태양계를 포함한 행성계의 물리적·화학적 특성을 연구하는 등 다양한 과제들이 포함됐다. NASA는 제임스웹이 1990년 발사된 허블 우주망원경을 단순 대체하는 것이 아니라고 강조했다. 허블 망원경이 가시광선으로 10억 광년(약 10조㎞) 이내의 빛과 행성을 추적했다면, 제임스웹은 적외선 관측용으로 130억 광년 밖에서 오는 희미한 적외선 포착도 가능하다. NASA의 에릭 스미스 박사는 “허블이 그렇게 오랫동안 우주를 봤지만 우주 초기의 별이나 은하가 어떻게 생기고 진화했는지 볼 수 없었다”며 “팽창하는 우주는 초기 물체에서 나온 빛의 파장을 늘려 붉은색을 띠게 하므로 우리는 적외선 영역에서 관측할 우주망원경이 필요했다”고 밝혔다. 제임스웹 발사 후 임무지역 도착과 시운전에 걸리는 시간을 감안하면 내년 하반기부터 본격적인 관측임무가 시작될 것으로 보인다. 제임스웹이 예정대로 우주로 발사되면 “제임스웹은 허블이 한 것을 반복하기 위해 만든 게 아니라 허블이 할 수 없었던 질문에 답하기 위해 만들었다”고 강조하는 NASA의 클라우스 폰토피단 박사의 말처럼 우주의 탄생과 진화 과정을 밝혀줄 것으로 기대된다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

‘태양계의 큰 형님’ 목성은 가스 행성으로, 마치 물감으로 그린듯한 구름띠와 지옥같은 폭풍으로 가득하다. 이같은 신비로운 대기현상을 연구하기 위해 많은 연구자들이 망원경으로 이를 관측하는데 파장에 따라 목성의 모습은 더욱 신비로운 자태를 드러낸다. 지난 11일(현지시간) 미국 국립과학재단(NSF)의 광-적외선천문연구실(NOIRLab)이 파장에 따라 달리 보이는 흥미로운 목성 이미지를 공개했다. 각각 가시광선, 적외선, 자외선으로 촬영한 목성의 모습은 그 파장에 따라 비슷한듯 다르게 보인다. 특히 연구팀이 주목한 것은 적도 부근 아래 자리잡고 있는 목성의 상징인 대적점(大赤點)이다. 지난 1830년 처음 관측된 대적점은 목성의 대기현상으로 발생한 일종의 폭풍으로 지금은 점점 줄어들고 있는 상황이다. 19세기 대적점은 지구보다 2~3배 크기로 측정됐으나 현재는 약 1만5800㎞까지 줄어든 상황으로 그래도 지구 하나 쯤은 쏙 들어갈 크기다. 공개된 이미지를 보면 가시광과 자외선에서는 대적점이 명확하게 드러나지만 적외선에서는 배경에 섞여 잘 보이지 않는다. 곧 적외선으로 관측하면 두꺼운 구름으로 덮여있는 영역은 어둡게 나타나는데 전문가들은 이같은 파장의 특징으로 목성 대기의 특징과 비밀을 연구한다. 이 이미지는 지난 2017년 1월 11일 동시에 촬영된 것으로 가시광과 자외선은 지구 궤도에 떠있는 허블우주망원경에 장착된 광시야 카메라3로, 적외선 이미지는 하와이 마우나 케아 산 정상에 있는 제미니 노스 망원경의 근적외선 이미저로 포착됐다. 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

인류는 수많은 탐사선을 보내 태양계의 행성과 위성, 소행성 그리고 혜성 등 다양한 천체를 확인했지만, 여전히 탐사하지 못한 미지의 천체는 더 많다. 목성 궤도에서 목성과 함께 공전하는 트로이 소행성 역시 그중 하나다. 트로이 소행성은 목성 궤도의 라그랑주 점이라는 특별한 위치에 존재하는 소행성으로 목성의 앞이나 뒤에서 적당한 거리를 유지하면서 태양 주위를 공전한다. 트로이 소행성이 과학자들의 관심을 끄는 이유는 태양계 초기의 모습을 간직한 소행성 가운데 그나마 지구에서 가까운 편에 속하기 때문이다. 미국항공우주국(NASA)은 역사상 처음으로 트로이 소행성을 탐사하기 위해 올해 탐사선 ‘루시’를 발사할 예정이다. 루시는 하나가 아니라 7개의 소행성을 탐사할 계획인데, 이 역시 소행성 탐사 역사상 처음 시도되는 일이다. 트로이 소행성군에는 수많은 소행성이 있어 하나만 탐사해서는 전체를 대표한다고 섣불리 단정 지을 수 없다. 따라서 NASA는 최신 우주 탐사 기술을 집약해 2027년부터 2033년까지 총 7개의 소행성을 탐사한다는 원대한 계획을 세웠다. 루시 연구팀은 우주선 발사에 앞서 허블 우주망원경을 이용해 7개의 목표 소행성과 루시의 경로를 집중적으로 관측했다. 이동 경로에 혹시라도 알려지지 않은 소행성이 있다면 새로운 목표를 추가할 수 있고 만에 하나라도 충돌 가능성이 있다면 경로를 수정해야 하기 때문이다.연구팀은 2018년 촬영된 허블 망원경 이미지를 분석하던 도중 에우리바테스(3548 Eurybates)에서 위성으로 의심되는 작은 점을 발견했다. 하지만 이후 촬영된 사진에서는 위성의 존재를 찾을 수 없어 결과를 확신할 수 없었다. 이 경우 위성의 진위를 확인할 방법은 더 많은 사진을 찍어 서로 비교하는 것뿐이다. 위성의 공전에 따라 소행성의 뒤로 숨었다면 다음 사진에 나올 것이기 때문이다. 2020년 촬영된 이미지를 추가 분석한 연구팀은 에우리바테스 주변을 공전하는 작은 위성의 존재를 확인하는 데 성공했다. 이 위성은 1968년 올림픽 여성 성화 봉송 주자의 이름을 따 쿠에타(Queta)로 명명됐다. 쿠에타는 지름 1㎞ 정도로 지름 60~70㎞ 정도인 에우리바테스보다 6000배 어둡다. 따라서 허블 망원경으로도 작고 희미한 점 정도로만 보인다. 정확한 형태, 크기, 그리고 위성의 기원 등 여러 가지 질문들은 2027년 이 소행성을 방문할 탐사선 루시가 풀어야 할 숙제다. 과학자들은 수많은 트로이 소행성이 사실 더 큰 하나의 천체가 파괴되면서 나왔다고 보고 있다. 쿠에타와 에우리바테스 역시 하나의 천체에서 나온 파편일 가능성도 있다. 이들이 어떤 관계인지 밝히는 것도 루시의 몫이다. 이번 발견으로 루시가 탐사할 천체는 7개에서 8개로 늘어났다. 과학자들은 위성을 지닌 소행성이 생각보다 더 많을 가능성에 주목하고 있다. 어쩌면 8개 이상의 천체를 관측할 수 있을지도 모른다는 이야기다. 과연 루시가 목성 궤도에 가서 무엇을 볼지 궁금하다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

과학자들이 우리 은하계에서 기록된 최대 규모의 항성 플레어 중 하나를 발견했다. 플레어는 태양 같은 항성이 돌연 대량의 에너지를 방출하면서 갑자기 밝아졌다 서서히 어두워지는 현상이다. 플레어 중 가장 잘 알려진 플레어는 태양 대기에서 발생하는 태양 플레어이다. 우리 태양에서 가장 가까운 별인 프록시마 센타우리에서 바깥쪽으로 발사된 플라스마 제트가 포착되었다. 태양계에서 경험한 어떤 것보다 100배 이상 강력한 이 플레어는 과학자들이 태양 복사와 외계 생명체에 대해 기존의 인식을 바꿀지도 모른다. 지구에서 약 4.25 광년 거리에 있는 프록시마 센타우리는 별 중에서도 가장 작고 어두운 적색왜성으로, 주계열성에 속하는 유형의 항성이다. 질량은 태양의 1/8에 불과하며, 그 둘레를 도는 두 개의 외계행성을 가지고 있다. 이 행성 중 하나인 프록시마 센타우리 b는 지구와 비슷한 것으로 간주되며 생명 거주 가능 구역(habitable zone) 내에 있다. 연구원들은 허블우주망원경를 비롯해 아타카마 대형 전파망원경, NASA 외계행성 탐사위성을 포함한 9개의 지상 및 궤도 망원경을 사용하여 2019년 몇 달에 걸쳐 총 40시간 프록시마 센타우리를 면밀히 모니터링했다. 2019년 5월 1일, 연구팀은 7초 동안 주로 자외선 스펙트럼에서 보이는 메가 플레어를 포착했다. 콜로라도 볼더대학 천체 물리학자 메러디스 맥그리거는 “별은 몇 초 동안 자외선 파장에서 볼 때 정상에서 1만4000배 더 밝아졌다”고 밝혔다. 이 플레어의 힘과 방출되는 방사선 유형은 적색왜성에 대해 우리가 알고 있는 상식과 별을 공전하는 행성의 생명 가능성에 관한 인식을 바꿀지도 모른다고 연구원들은 생각하고 있다. 이 같은 항성 플레어는 별의 강한 자기장에 의해 일어나는 현상이다. 다량의 전기로 충전된 가스에 의해 생성되는 자기장이 꼬인 상태에서 갑자기 제자리로 돌아오는 자기재연결(magnetic reconnection)로 짧은 시간에 폭발적으로 엄청난 양의 에너지를 방출하면서 강렬하게 빛나는 현상이다. 마치 손가락으로 고무 밴드를 발사하는 것과 같다. 프록시마 센타우리의 플레어는 태양에서 방출되는 플레어에 비해 매우 강력했으며, 게다가 태양 플레어와는 달리 다른 종류의 방사선을 방출했다. 특히 그것은 ‘밀리미터 복사’로 알려진 자외선과 라디오파의 엄청난 파도를 일으켰다. 맥그리거는 “과거에는 별이 밀리미터 범위에서 플레어를 낼 수 있다는 것을 몰랐기 때문에 밀리미터 플레어를 찾은 것은 이번이 처음”이라고 밝혔다. 이어 “이 발견은 팀이 각각 전자기 스펙트럼의 다른 부분에 초점을 맞춘 다양한 망원경을 사용하여 별을 모니터링했기 때문에 가능했다”면서 “우리가 이런 종류의 항성 플레어를 다양한 파장으로 포착한 것은 이번이 최초”라고 덧붙였다. 새로운 발견은 적색왜성에 의해 방출되는 항성 플레어가 이전에 예상했던 것보다 훨씬 더 폭력적이며, 외계 생명체가 주변에서 발생할 가능성을 크게 떨어뜨릴 수 있음을 시사한다. 프록시마 센타우리가 방출하는 방사선의 유형과 양은 강력한 플레어로 인해 대기가 없을 가능성이 높은 외계행성에서 생명체가 생존하기 어렵게 만들 것으로 연구원들은 보고 있다. 그러나 외계 생명체가 존재하는 것은 불가능하지는 않다. 맥그리거는 “만약 프록시마 센타우리에 가장 가까운 행성에 생명체가 존재한다면 지구상의 어떤 생명체와도 매우 다른 형태일 것”이라면서 “이 행성에 외계인이 존재한다면 아주 힘든 시간을 보낼 것”이라고 설명했다. 연구원들은 이제 우리은하 내 다른 별의 플레어에 초점을 맞추기 위해 다양한 망원경을 사용하기를 희망하고 있다. 맥그리그는 “우리가 이전에 생각하지 못한 다양한 유형의 물리학을 보여주는 특이 플레어가 분명 있을 것”이라고 기대했다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　　​

허블 우주망원경을 사용하는 과학자들이 이 레전드급 망원경 탄생 31주년을 기념하기 위해 빠르게 타고 있는 놀라운 별 이미지를 공개했다. 용골자리 AG(AG Car)로 불리는 이 별은 용골자리 방향으로 지구로부터 약 2만광년 거리에 있는 항성이다. 우리은하에서 가장 밝은 별의 반열에 속하는 이 별은 밝은 청색변광성(LBV)으로 분류되며, 수천 년 전에 우주로 방출된 거대한 별먼지 껍질로 둘러싸여 있다.  허블 망원경을 공동 운영하는 유럽우주국(ESA)에 따르면, 이 껍질을 이루는 성운은 태양에서 가장 가까운 별인 알파 센타우리까지의 거리에 해당하는 5광년의 크기로 알려져 있다. 그러나 지구에서 매우 멀리 떨어져 있는데다 이 별과 지구 사이에 있는 성간 먼지로 인해 맨눈으로는 볼 수 없다. 겉보기 등급 5.7 ~ 9.0 사이다. 독일 보훔에 있는 루르 대학에서 청색 변광성을 연구하는 커스틴 바이스는 NASA 성명에서 "나는 이런 종류의 별을 연구하는 것을 좋아하는데, 별이 보여주는 불안정성에 매료되었기 때문"이라고 말하며, "그들은 참으로 이상한 일을 하고 있다"고 덧붙였다. 이 이미지에서 수소와 질소 가스는 빨간색으로 빛나는 한편, 파란색은 별이 비추는 필라멘트 먼지 구조를 보여준다. 허블 망원경은 가시광선과 자외선 영역으로 이 별을 관찰했다. 빛나는 청색 변광성에는 두 가지 모드가 있는데, 별의 일생을 지나는 동안 조용히 뻗어나가다가 몇 차례의 거대한 폭발 사이를 널뛰기한다. 이러한 폭발이 일어나는 동안 별은 훨씬 더 밝아진다. 현재 과학자들은 용골자리 AG 별이 태양보다 약 백만 배 더 밝은 것으로 추정한다.ESA 성명에 따르면 폭발은 놀랍게도 별을 하나로 묶는 전술이다. 보통 별 안에서는 중력의 내부 압력과 별의 외부 복사 압력이 균형을 이루지만, 불안정한 별에서는 때때로 하나가 다른 하나보다 우세하다. 용골자리 AG 별의 경우, 외부로 향하는 압력이 잠시 중력을 압도하여 폭발로 물질을 우주로 분출함으로써 다소간 균형을 유지하는 것이다. 거대한 별은 연료가 떨어지기 전까지는 일정 횟수의 그러한 폭발을 견딜 수 있다. 태양보다 약 70배 더 무거운 용골자리 AG 별은 아마도 5백만 년에서 6백만 년 동안 그 상태를 지속할 것으로 추정된다. 짧은 수명(빛나는 청색 변광성의 수명은 수만 년에 불과함)은 이 별들을 상당히 희귀한 존재로 만든다. 과학자들은 우리은하와 인근 은하에서 이런 유형의 별을 수십 개 정도 확인했을 뿐이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

중국이 이번 달 자체 우주정거장 톈궁(天宫) 건설을 위한 첫 번째 모듈을 발사할 예정이며, 또한 수년 내 우주정거장에 합류시켜 궤도를 도는 대형 우주망원경 발사를 준비 중에 있다. 신화통신에 따르면, 2024년에 발사될 중국 우주정거장 망원경(CSST)은 중국 과학자들이 천체관측을 수행 할 수 있는 우주 광학 천문대다. 쉰티엔(巡天)이라는 이름의 이 우주망원경은 지름 2m의 반사경을 장착하여 허블 우주망원경에 필적할 뿐더러, 31년 된 허블과 비슷한 해상도를 유지하면서 300배 더 넓은 광시야를 자랑한다. CSST는 이같은 넓은 시야와 25억 픽셀의 거대 카메라를 사용하여 10년 동안 전천 우주를 최대 40%까지 관측할 수 있다. 우주의 가속 팽창 메커니즘, 암흑 에너지 및 암흑물질, 우주의 기원과 진화를 연구하는 데 사용될 이 망원경은 우주정거장의 한 모듈로 제작되지만, 톈궁에 부착되지는 않고 근처의 독립적인 궤도를 돈다. 그러나 수리 작업 등을 위해 우주정거장에 연결할 수 있다. 톈궁은 내년에 완공된다. 중국의 인간 우주비행 프로그램의 수석 설계 주지안핑은 “망원경은 우주 탐사선의 효율성을 높이기 위해 궤도에서 독립적으로 비행할 수있는 광학 모듈에 설치될 것”이라면서 "CSST는 미래의 우주정거장과 거의 공동 궤도를 돌게 되는데, 이는 망원경에 대한 연료 보급과 업그레이드 수행에 유리하기 때문”이라고 밝혔다.허블은 다양한 구성 요소와 시스템에 대한 수리와 업그레이드, 교체를 위해 여러 차례 임무를 수행해야 했는데, 이런 점에 비추어 CSST에 큰 이점을 가지고 있다고 할 수 있다. 한편, 지상에는 우주망원경의 데이터를 활용하기 위해 중국 전역에 4개의 천문학 연구센터가 건설되고 있다고 신화통신이 작년에 보도한 바 있다. CSST는 근자외선과 가시광선 영역을 관찰한다. 중국과학원 산하 국립천문관측소(NAOC) 회원들의 2019년 논문에 따르면, 이 망원경으로 수행될 주목할 만한 우주 및 천문학적 목표에는 암흑물질과 암흑 에너지의 특성, 우주의 대규모 구조와 은하 형성 및 진화에 대한 연구가 포함된다. CSST는 또한 해왕성보다 더 먼 곳에서 움직이는 ‘해왕성바깥천체'(trans-Neptunian objects TNOs)와 지구 접근 소행성을 탐지하고 조사하는 데도 기여할 것으로 예상된다. 중국의 새로운 우주정거장 완공을 앞두고 중국 우주비행사들은 현재 정거장 건설을 위한 최초의 승무원 임무를 위해 집중 훈련을 받고 있다. 중국은 프로젝트 건설 단계를 위해 4명의 승무원 임무를 포함하여 2021년과 2022년에 걸쳐 11차례 발사를 준비하고 있다. ‘천상의 조화’를 의미하는 톈허(天和) 핵심 모듈은 4월 원창에서 창정 5호 로켓에 실려 발사될 예정이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

지구 시간으로 이틀 반 정도면 새해를 맞이하는 슈퍼지구가 발견됐다. 스페인 카나리아제도 천체물리학연구소(IAC) 연구진은 지구에서 36광년 거리에 있는 외계항성 ‘글리제740’을 공전하는 외계행성 글리제740b를 발견했다고 16일(현지시간) 발표했다. 글리제740은 지름과 질량이 모두 우리 태양의 절반 정도인 적색왜성(표면온도 약 3600℃)으로 뱀자리 방향에 있다. 그 주위를 공전하는 글리제740b는 최소 질량이 지구의 약 3배로 추정돼 슈퍼지구로 여겨진다. 그런데 이 행성은 흥미롭게도 주성에서의 거리가 약 0.029AU(천문단위)밖에 되지 않는다. 이는 지구에서 태양까지 거리의 약 3%로, 행성과 주성이 그야말로 바짝 붙어있는 셈이다. 이 행성의 공전 주기는 약 2.4일로 극히 짧으며 평균 표면 온도는 무려 550℃로 생명체가 존재할 가능성은 적다. 천문학자들은 지금까지 이런 외계행성을 4300개 이상 발견했는데 그중 대부분은 시선속도 측정법이나 통과 관측법 같은 간접적인 방법을 이용해 감지한 것이다. 시선속도 측정법은 외계행성의 공전에 따라 원을 그리듯 약간 흔들리는 주성의 움직임 가운데 지구에서 본 시선 방향의 움직임을 주성 색상의 미미한 변화를 토대로 포착해 외계행성을 감지하는 것이다. 반면 통과 관측법은 외계행성이 주성의 앞을 통과할 때 생기는 주성 밝기의 미묘한 변화를 바탕으로 외계행성을 감지하는 것이다. 이번 관측은 유럽남방천문대(ESO)가 운용하는 칠레 라실라천문대 망원경에 장착된 초정밀 시선속도 행성추적기(HARPS)와 카나리아제도 로크데로스무차초스천문대 망원경의 북반구용 초정밀 시선속도 행성추적기(HARPS-N) 그리고 스페인 칼라르알토천문대 망원경의 분광기 카르메네스(CARMENES)로 수집한 시선속도법 자료를 통해 확인한 것이다. 이 방법으로는 공전주기와 최소 질량을 도출 할 수 있지만 정확한 지름을 알 수 없다. 글리제740b의 지름은 지구의 약 1.4배로 추정되지만, 더 정확한 값을 알아내려면 통과 관측법에 의한 추가 관측이 필요하다. 따라서 연구진은 미국항공우주국(NASA)의 테스(TESS) 우주망원경이나 유럽우주국(ESA)의 케옵스(CHEOPS) 우주망원경에 의한 관측에 기대를 걸고 있다. 또 이번에 확인된 글리제740와는 별도로 공전주기가 약 9년으로 토성 정도(지구의 약 100배)의 질량을 지닌 다른 외계행성이 같은 항성계 안에 존재할 가능성이 있는 것으로 전해졌다. 연구진은 태양계로부터 비교적 가까운 곳에 있는 글리제740의 외계행성 글리제740b에 대해 가까운 미래에 등장할 유럽초대형망원경(ELT)이나 30m 망원경(TMT)과 같은 구경 30~40m급 대형 망원경의 관측 대상이 될 가능성이 있다고 말했다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘천문학과 천체물리학’(Astronomy & Astrophysics) 최신호에 실렸다. 사진=IAC 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr