심연의 우주를 마치 다양한 색채의 실로 엮어놓은 듯한 환상적인 성운의 모습이 공개됐다. 최근 미 항공우주국(NASA)은 허블우주망원경이 촬영한 ‘베일 성운’(Veil Nebula)의 모습을 사진으로 공개했다. '망상 성운' 혹은 '면사포 성운'으로 불리는 베일 성운은 스카프를 연상시키는 아름다운 천 조각이 우주 속에서 너풀거리듯 환상적인 자태를 자랑한다. 그러나 베일 성운은 사실 별이 죽으면서 남긴 흔적이다. 지금으로부터 약 1만 년 전 태양 질량의 약 20배 되는 별이 초신성(超新星) 폭발하면서 남긴 잔해가 지금 우리가 보는 바로 이 모습이다. 초신성은 이름만 놓고보면 새로 태어난 별 같지만 사실 종말하는 마지막 순간의 별이다. 일반적으로 별은 생의 마지막 순간 남은 ‘연료’를 모두 태우며 순간적으로 대폭발을 일으킨다. 이를 초신성 폭발이라고 부르며 이 때 자신의 물질을 폭풍처럼 우주공간으로 방출한다. 현재도 베일 성운은 시속 150만㎞ 속도로 팽창 중이다. 지구에서 약 2100광년 떨어진 백조 자리에 위치한 베일 성운은 지름이 약 110광년에 달하며 공개된 이 사진은 그 일부다. 이번에 공개된 이 사진은 지난 2015년 허블우주망원경이 촬영한 사진을 발달된 기술로 재가공한 것으로 푸른색으로 보이는 부분은 이온화된 산소, 붉은 부분은 이온화된 수소와 질소다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

미 항공우주국(NASA)의 허블우주망원경이 죽어가는 은하계의 놀라운 이미지를 포착했다. NGC 1947로 알려진 이 은하는 약 200년 전 스코틀랜드 출신 천문학자 제임스 던롭이 호주의 밤하늘을 연구하던 중 발견한 것이다. 남반구 하늘의 황새치자리 깊숙한 곳에 있는 NGC 1947은 약 4000만 광년 떨어져 있다. 은하 분류로 볼 때 NGC 1947은 렌즈형 은하에 속하는데, 이는 원래 이 은하의 형태가 나선은하와 타원은하 사이에 있었다는 것을 의미한다. 허블 천문학자들은 성명에서, 지난 200년 동안 NGC 1947의 중심을 돌던 상징적인 나선팔이 자신의 구성 물질 대부분을 잃어버렸다고 밝혔다. 성명은 또 나선팔을 따라 회전하는 나선은하의 별, 가스, 먼지와 달리 NGC 1947의 먼지와 가스는 별의 움직임을 따르지 않고 독자적인 움직임을 보이는데, 이는 이 은하에 보이는 먼지와 가스 선들이 지난 30억 년 동안 특이은하로 진화하면서 옆의 위성은하에서 끌어온 물질일 수 있다고 제안했다. 그러나 우리는 여전히 은하의 배경을 밝게 비춰주는 수백만 개의 별들 덕분에 구조의 나머지 부분을 알아낼 수 있다. 허블의 새로운 이미지에서 별빛과 대비되는 불투명한 먼지선이 특이은하의 밝은 중심 지역을 가로지르는 것을 볼 수 있다. 천문학자들에 따르면, 은하계가 별을 형성하는 물질을 대부분 잃어버렸기 때문에 새로운 별을 생성할 가능성이 아주 낮다. 별은 빽빽한 가스와 먼지 구름으로 이루어진 성운이 중력의 압력에 의해 중심으로 붕괴될 때, 별 생성의 전 단계인 강착 원반을 만들어낸다. 그러나 NGC 1947 은하에는 밀도가 높은 구름을 형성하기에 충분한 가스와 먼지가 없기 때문에 시간이 지남에 따라 결국 사라질 운명에 처하게 될 것이다. NASA는 3월 7일 망원경 소프트웨어의 결함으로 인해 예기치 않게 과학 작업이 중단된 후 처음 허블에서 포착한 이 이미지를 게시했다. 망원경이 온라인으로 돌아와 3월 11일에 다시 관측을 다시 시작했다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

은하 중심에는 거대 질량 블랙홀이 존재한다. 우리은하 중심에는 태양 질량의 400만 배에 달하는 거대한 블랙홀이 있으며 심지어 태양 질량의 수십억 배에 달하는 초거대 질량 블랙홀도 존재한다. 이런 거대 질량 블랙홀은 단순히 은하에서 가장 큰 블랙홀이 아니라 은하의 진화에 결정적인 영향을 미치는 중요한 존재다. 특히 과학자들에게는 은하는 물론 우주의 진화를 이해하는 데 매우 중요한 천체라고 할 수 있다. 그런데 거대 질량 블랙홀이 생성 과정은 여전히 베일에 가려 있다. 은하 중심이 은하에서 가장 물질 밀도가 높은 곳이기 때문에 여기에 있는 블랙홀은 쉽게 질량을 모아 금세 초거대 질량 블랙홀로 성장할 수 있을 것 같지만, 태양 질량의 수백 배에 달하는 별이 죽어서 남기는 항성 질량 블랙홀은 의외로 물질을 흡수할 수 있는 범위가 넓지 않다. 많아 봐야 태양 질량의 수십 배 수준인 항성 질량 블랙홀이 서서히 커져 지금 우리가 보는 거대 질량 블랙홀이 되려면 상당한 시간이 필요하다. 그러나 과학자들은 허블 우주망원경을 통해 우주 초기부터 엄청난 속도로 성장하는 거대 질량 블랙홀을 관측했다. 이 모순된 결과를 설명하기 위해 대만 중앙 연구원 산하의 천체 물리학 연구소인 ASIAA(Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics)와 일본 국립 천문대의 과학자들은 새로운 가설을 제시했다. 연구팀이 제시한 대안은 간단하다. 기존 이론으로는 설명할 수 없는 초거대 질량 별이 있었다고 가정하는 것이다. 현재 우주에서 가장 무거운 별이라도 태양 질량의 수백 배는 넘지 않는다. 별의 질량이 커질수록 별이 생성하는 에너지가 기하급수적으로 커지면서 주변으로 물질을 방출하기 때문이다. 그러나 연구팀은 우주 초기에 물질 밀도가 지금보다 훨씬 높았던 시기에 태양 질량의 1만~10만 배에 달하는 초거대 질량 별이 존재할 수 있다고 주장했다. 물론 이런 별은 순식간에 초신성 폭발과 함께 최후를 맞이하게 된다. 그리고 그 후에는 항성 질량 블랙홀보다 훨씬 무겁고 강한 중력을 지닌 블랙홀을 남긴다. 이 가설이 옳다면 우주 초기 은하 중심에 생각보다 더 크고 강력한 블랙홀이 존재하는 이유를 쉽게 설명할 수 있다. 연구팀의 가설이 옳다면 우주 극초반에 지금까지 관측하지 못했던 매우 강력한 초신성 폭발이 존재했을 것이다. 연구팀은 시뮬레이션을 통해 이런 초신성이 지니는 특징을 연구했다. 하지만 이론적으로 예측된 거대 초신성 폭발은 현재 존재하는 망원경으로는 관측할 수 없다. 우주의 먼 과거를 관측하기 위해서는 더 먼 거리를 볼 수 있는 강력한 망원경이 필요하다. 연구팀은 올해 발사 예정인 제임스 웹 우주 망원경(JWST)이 이 가설을 검증할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

태양계 최대 행성인 목성의 극지방에서 볼 수 있는 화려한 자외선 오로라가 생성되는 원인이 밝혀졌다. 미국항공우주국(NASA)과 벨기에 리에주대 공동연구진은 목성 탐사선 주노의 자료를 분석해 목성에서 오로라가 발생하는 원인은 태양풍이 아니라 목성의 위성인 이오의 대기에서 방출되는 하전입자의 영향이라는 점을 알아냈다. 이오는 태양계에서 화산 활동이 가장 활발한 천체로 알려져 있다. ‘새벽 폭풍’으로도 불리는 목성의 오로라는 이름 그대로 이른 새벽 이 거대한 가스 행성의 북극과 남극을 밝게 비춘다. 목성의 오로라는 지구의 극지방 상공을 가로지르는 오로라 부폭풍과 비슷한 방식으로 생성된다. 목성 역시 지구와 마찬가지로 자기장과 반응하는 하전입자를 포획해 빛을 생성하지만, 하전입자는 태양풍 패턴과 일치하지 않아 대부분 이오에서 날아온다는 것을 연구진은 알 수 있었다.1994년 허블 우주망원경에 의해 처음 발견된 목성의 오로라는 일시적이지만 강렬한 빛을 내뿜는다. 주노 탐사선 이전에는 목성의 극지방 위를 똑바로 관측하지 않았기에 목성의 오로라는 측면에서만 볼 수 있었다. 게다가 이전에는 목성의 어두운 쪽인 암흑면에서 무슨 일이 일어나는지 전혀 알 수 없었지만, 주노 탐사선 덕분에 이곳에서 목성의 오로라가 생성되는 것을 알아낼 수 있었다. 이에 대해 연구 주저자인 리에주대의 베르트랑 본폰드 박사는 “이점이 바로 주노 자료가 진정한 판도를 바꾸는 이유다. 따라서 우리는 목성 오로라가 발생하는 암흑면에서 무슨 일이 일어나고 있는지를 잘 이해할 수 있다”고 설명했다.주노 탐사선에 탑재된 자외선 분광기에서 나온 이번 결과는 목성의 극지방 위에 펼쳐진 이 이질적이고 일시적인 오로라의 탄생 과정을 보여준다. 연구진은 또 목성의 오로라가 목성의 암흑면에서 생성되고 나서 목성의 자전에 따라 낮 쪽으로 회전하면서 모습을 드러내는 것을 발견했다. 이때 목성의 오로라에서는 한층 더 빛을 발하며 몇백에서 몇천 기가와트의 자외선을 우주로 방출한다. 이처럼 빛의 광도가 급증하는 것은 목성의 오로라가 목성 대기권 밖으로 적어도 10배의 에너지를 방출하고 있다는 것을 뜻한다.자세한 연구 결과는 미국지구물리학회(AGU)가 발행하는 공개학술지 ‘에이지유 어드밴시스’(AGU Advances) 최신호(3월 16일자)에 실렸다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

하늘에서 가장 밝고 가장 유명한 별 중 하나인 베가(직녀성)를 공전하는 타는 듯이 뜨거운 행성 후보가 하나 발견되었다.  해당 천체가 과연 외계행성인지는 후속 관찰이나 분석으로 확인해야 하지만, 이 외계행성 후보는 대략 해왕성의 크기이며 베가와의 거리가 매우 가깝다. 행성이 모항성인 베가 주위 궤도를 한 바퀴 도는 데 불과 2.5일(지구 기준)밖에 걸리지 않는다. 이 행성의 표면 온도는 대략 섭씨 2976도 정도라는 계산서가 나왔는데, 이는 모항성과 너무나 가까운 거리에 있기 때문으로 보인다. 해당 천체가 실제로 외계행성으로 판명된다면 그것은 지금껏 발견된 외계행성 중 두 번째로 뜨거운 행성이 될 것이다. 현재 가장 뜨거운 행성인 KELT-9b는 약 4300도로 알려져 있다. 직녀성으로도 불리는 베가는 지구에서 불과 25광년 거리에 있으며, 북반구 하늘에서 상대적으로 높은 고도에 있으므로 이 후보 행성계에 대한 후속 연구가 계속될 것으로 보인다. 과학자들은 이 해왕성 크기의 행성 후보를 확인함과 아울러 거문고자리에 있는 유명한 베가별 주변에 또 다른 행성들이 있는지 탐색할 예정이다. 베가의 외계행성 후보 발견에 대한 새로운 연구의 대표저자 스펜서 허트는 콜로라도 대학의 천문학 학부생으로, 성명에서 “이것은 우리 태양계보다 훨씬 더 큰 거대한 시스템"이라고 전제하면서, "이 시스템 안에 다른 행성이 있을 수 있으며, 그것을 찾아내는 것은 시간 문제일 것으로 보인다"고 덧붙였다. 팀원들은 애리조나에 있는 프레드 로렌스 위플 천문대에서 수집한 약 10년간의 데이터를 검토한 후 이 후보 행성을 발견했다. 그들은 별의 움직임에서 약간의 흔들림을 탐지했는데, 이는 궤도를 도는 행성과의 중력 상호작용 때문인 것으로 판단했다. 천문학자들은 수년 동안 베가 주변에서 행성 탐색 작업을 게속했다. 2013년 연구자들은 베가를 도는 거대한 소행성대가 있다는 증거를 발표하고, 머지않아 행성을 발견할 수 있을 것이라는 희망을 표명했다. 그러나 연구팀은 발견한 행성 후보가 정말 외계행성이지 여부는 올해 10월에 발사될 예정인 미 항공우주국(NASA)의 강력한 차세대 우주망원경 제임스웹이 발사될 때까지 기다려야 할지도 모른다고 덧붙였다. 베가는 너무 밝은 나머지 첨단 천체망원경으로 낮에도 볼 수 있는 만큼 자유로운 관측이 가능하다. 허트와 그의 동료들은 후속 연구에서 후보 행성에서 직접 방출하는 빛을 찾아냄으로써 해당 천체의 존재를 확인하기를 기대하고 있다고 밝혔다. 베가의 행성들과 외계인은 1951년에 발표된 아이작 아시모프의 '파운데이션' 시리즈를 시작으로 '스타트랙: 오리지널 시리즈' 에피소드 '더 케이지'(The Cage: 1965년에 발표되어 1988년 첫 방영)에 이르기까지 여러 시대에 걸쳐 SF 영화나 텔레비전 쇼의 필수 요소가 되어왔으며, 그밖에도 '콘택트'(1997), '바빌론 5'(1993-98) 등 많은 프로그램에 등장한다. 과학과 공상과학에 있어서 베가의 매력은 대부분 지구와의 근접성 때문이다. 25광년이란 우리은하 크기 10만 광년에 비교한다면 정말 지척이다. 북반구의 여름 밤하늘을 올려다보면 은하수를 사이에 두고 견우성 알타이르와 마주보고 있는 베가는 누구라도 쉽게 맨눈으로 발견할 수 있으며, 은하수 위를 나는 백조자리의 데네브와 함께 여름철 대삼각형의 한 꼭짓점을 이루고 있다. 새로운 연구는 3월 2일 '천체물리학' 저널에 발표되었다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　    

우주는 얼마나 어두울까? 새 연구에서 우주의 밝기가 측정되었다. 연구자들이 우주의 밝기를 측정하는 데는 명왕성과 카이퍼 벨트를 탐사하고 현재 태양계 외곽으로 날아가고 있는 미 항공우주국(NASA) 뉴호라이즌스 호의 관측을 이용했다. 이 연구 결과는 제237차 미국 천문학회의 온라인 회의에 발표되었으며, ‘천체물리학 저널‘에 게재되었다. 미국 국립과학재단(NSF)의 광-적외선천문연구실(NOIRLab) 소속 과학자 토드 라우어 박사와 우주망원경 과학연구소의 마크 포스트맨이 이 연구를 이끈 대표 저자로, “우주는 어둡지만 생각한 만큼 그렇게 어둡지는 않다”고 말했다. 우주는 본질적으로 흑암의 공간이다. 별이 빛나는 공간은 우주에서도 극히 일부로, 지구처럼 밝은 곳은 아주 예외적인 경우이다. 상상력을 발휘하여 우리은하를 떠나 심우주로 나아간다면, 우리 눈에 우주는 어떻게 보일까? 시골의 어둠 속에서 반딧불을 본 적이 있을 것이다. 아무리 큰 은하라 할지라도 광대한 우주 속에서는 작은 반딧불로 보일 뿐이다. 그런 희미한 반딧불이 몇 킬로미터 거리에 하나씩 띄엄띄엄 보이는 캄캄한 망망대해, 그것이 우주의 전형적인 풍경이다. 그럼에도 불구하고 우주가 완전히 검은 건 아니다. 우주는 셀 수 없이 많은 은하와 별들로부터 나온 희미한 빛들로 가득 차 있기 때문이다. 연구에서 사용한 NOIRLab의 과학장비들은 지상 기반의 시설들이지만, 과학자들은 천문학에서 가장 원초적인 질문 '우주는 얼마나 어두운가'의 답을 찾아내기 위해 우주망원경의 데이터를 함께 활용했다. NOIRLab 과학자인 토드 라우어가 이끄는 천문학자 연구팀은 뉴호라이즌스 과학연구팀과 우주망원경과학연구소의 마크 포스트맨과 공동으로 우주의 밝기를 측정하는 과제에 착수했다. 이것은 결국 우주배경복사로 알려진 우주 전체의 빛(COB·Cosmic Optical Background)이 얼마나 되는가를 측정하는 일이다. “우주배경복사는 빅뱅 이후 45만 년 지난 우주에 대해 말해주지만, 우주 전체의 빛(COB)은 그후 생성된 모든 별들이 뿜어낸 빛의 총량을 말한다“고 전제한 포스트맨은 ”그 빛의 총량은 우주에 생성된 은하의 총 갯수와 은하들이 존재한 위치에 의해 결정된다”고 덧붙였다.이 팀 접근 방식의 핵심은 허블 우주망원경이나 지구 또는 내부 태양계 주변에서 작동하는 탐사선에 의존하지 않고, 태양계의 변방을 항행하는 뉴호라이즌스의 망원 카메라를 사용하는 것이었다. 2015년에 명왕성을 근접비행한 후 2019년에 카이퍼 벨트 천체인 아로코스를 스쳐간 뉴호라이즌스는 이제 지구에서 70억㎞ 이상 떨어져 있다. 이 거리의 우주공간은 태양계의 빛공해가 비교적 적어 우주 전체의 빛을 측정하기 좋은 영역이다. 우리가 별을 보기 위해 빛공해가 심한 도심에서 멀리 떨어진 근교로 나가는 것과 같은 이치다. 내부 태양계는 분해된 소행성과 혜성에서 나온 작은 먼지 입자들로 가득 차 있다. 이런 작은 먼지 입자들에 의해 산란된 햇빛은 먼 우주에서 오는 희미한 배경 빛을 완전히 압도한다. 햇빛은 이 입자들을 반사시켜 지상의 관찰자들도 관찰할 수 있는 황도광(zodiacal light)이라 불리는 빛을 만들어낸다. 허블 망원경이 강력하지만, 여전히 빛공해를 겪고 있기 때문에 이러한 관측을 하는 데 적합하지 않다.태양계의 변두리 지역에서 뉴호라이즌스는 우주공간의 본원적인 밝기를 측정하고 우주를 채우고 있는 은하의 수를 추정할 수 있었다. 덕분에 허블 망원경이 볼 수 있는 가장 어두운 하늘보다 약 10배 더 어두운 심우주를 경험할 수 있었다. 연구팀은 은하수의 별빛과 성간 먼지의 반사와 같은 여러 잡광 요소들을 샅샅이 제거하고 측정 값을 수정했다. 그 같은 작업을 한 후에도 계산서에 약간의 빛이 남아 있는 것을 발견했다. 이 여분의 빛의 근원은 불분명하다. 가능성 중 하나는 근처에 탐지되지 않은 왜소은하들이 내는 빛일 수 있다는 것이다. 또 다른 가능성으로는 우리은하를 둘러싸고 있는 별들의 헤일로가 예상보다 밝을 수 있다는 것, 우주 전체에 퍼져 있는 떠돌이 별들 때문일 수도 있다는 점, 또는 이론이 제시하는 것보다 더 희미하고 먼 은하계가 더 많을 수도 있다는 점 등을 꼽을 수 있다. 연구 결과 희미해서 셀 수 없던 은하들이 얼마나 많은가에 대한 상한선이 설정됐는데, 그 이전까지는 약 2조 개의 은하가 있을 것으로 추정했지만 이번 연구에서는 그 수가 수천억 개에 불과한 것으로 조사됐다. 마크 포스트맨은 “이것은 우리가 알아야 할 중요한 숫자”라며 “우리는 확실히 2조 개의 은하에서 나오는 빛을 볼 수 없었다”고 밝혔다. 허블 우주망원경의 딥 필드 관측으로부터 도출된 은하 개수에 대한 초기 추정치는 1000억 개였다. 망원경이 더 발전한다면 이 숫자는 2000억 개 정도로 증가할 것으로 예측된다. 이 연구를 진행한 연구팀은 우주의 은하 90%는 가시광선을 관측하는 허블의 능력을 벗어난다는 결론을 내렸다. 반면 뉴호라이즌스 미션의 측정치에 의존했던 이번 연구에서는 훨씬 적은 수의 추정치를 제시했다. 토드 라우어는 “허블 망원경이 볼 수 있는 모든 은하를 두 배로 늘려보라. 그것을 우리가 보는 것이다. 하지만 그 이상은 없다“고 말한다. 우주의 밝기를 만들고 있는 빛의 근원이 무엇인지, 그에 대한 정확한 답은 NASA의 제임스웹 우주망원경을 통해 얻을 수 있을 것으로 과학자들은 기대하고 있다. 제임스웹의 울트라 딥 필드 관측이 이를 탐지해낼 수 있을지도 모른다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　　

여행가이자 그림 그리는 세무사로 잘 알려진 박승규 작가가 2021년 봄의 초입, 의미 있는 전시회를 개최한다. 2월 16일부터 3월 14일까지 강원 춘천시 서면 소재 토이로봇관 갤러리툰에서 펼쳐지는 ‘기어코 봄’전이 바로 그것. 이번 전시회는 지난 1년 동안 우리를 힘들게 했던 ‘코로나19’ 극복에 대한 염원을 듬뿍 담고 있다. 박 작가는 “겨울이 가고 봄이 오는 것처럼, 코로나 위기도 다 지나가고 평안한 날들이 오기를 기원하며 이른 봄 희망을 담은 전시회를 개최하게 되었다”면서 전시전 명칭을 ‘기어코 봄’으로 삼은 이유를 설명했다. 박 작가는 ▲갈라파고스 붉은 게 ▲울룰루와 은하 ▲삼각형자리은하의 성운 ▲블랙홀 등 10여 작품을 선보이며, 동반 작가들의 수작들도 함께 전시된다. 그림의 주제가 되고 있는 일련의 은하 성운과 우주의 별들은 우리 지구로부터 2만 6000 광년 떨어져 있는 은하수의 중심부를 스피처(Spitzer) 우주망원경이 찍은 사진을 그린 것이다. 마치 실제 허블망원경 촬영 사진을 보는 듯 한 착각을 불러일으킬 만큼 정교하게 묘사돼 있다.특히 박 작가가 화폭에 담은 삼각형자리은하(Triangulum Galaxy)는 지구로부터 약 270만 광년 떨어진 외부 은하이다. 지름 5만 광년의 나선은하로서 바람개비 은하(Pinwheel Galaxy)라는 별칭을 지니고 있다. 태양계가 속한 우리은하, 안드로메다은하와 함께 국부은하군에서 세 번째로 큰 은하이다. 박 작가는 “평소 우주만물의 생성과 존재, 소멸에 대해 천착하다보니 그 생각이 화폭에 까지 옮겨지게 되었다”며 “인간과 별들의 생성과 소멸의 이치는 다 똑같다. 그 존재론적 가치를 화두로 삼고 강조하고자 붓을 들었다”고 의미를 설명했다. 이번 전시회 출품작 중 ‘갈라파고스 붉은 게’ ‘갈라파고스 골든 비치’ ‘우유니 소금사막 일몰’ 등도 눈에 띄는 작품이다. 과거 찾았던 곳의 독특한 생태와 생명의 존귀함, 그리고 추억을 캔버스에 담아 낸 것이다.한편 이번 전시회는 각계 전문가 4인의 그룹전으로 치러진다. 소설가로도 활동 중인 장안대 법학과 정승재 교수, 의사 이혜영씨, 미술학도 출신의 디자이너 유영신 씨 등이 함께 작품을 선보인다. 굳이 네 사람이 의기투합 한 것은 코로나 거리두기 실천(5명 이상 집합 금지) 차원이기도 하지만 이들이 작가 이은규 선생에게 동문수학을 한 연유다. 스포츠법학 박사인 정 교수는 동계스포츠종목인 ‘스켈레톤’을 주제로 출품했고, 이혜영-유영신 작가는 꽃, 풍경, 인물 등 다양한 테마를 화폭에 담았다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

여행가이자 그림 그리는 세무사로 잘 알려진 박승규 작가가 2021년 봄의 초입, 의미 있는 전시회를 개최한다. 2월 16일부터 3월 14일까지 강원 춘천시 서면 소재 토이로봇관 갤러리툰에서 펼쳐지는 ‘기어코 봄’전이 바로 그것. 이번 전시회는 지난 1년 동안 우리를 힘들게 했던 ‘코로나19’ 극복에 대한 염원을 듬뿍 담고 있다. 박 작가는 “겨울이 가고 봄이 오는 것처럼, 코로나 위기도 다 지나가고 평안한 날들이 오기를 기원하며 이른 봄 희망을 담은 전시회를 개최하게 되었다”면서 전시전 명칭을 ‘기어코 봄’으로 삼은 이유를 설명했다. 박 작가는 ▲갈라파고스 붉은 게 ▲울룰루와 은하 ▲삼각형자리은하의 성운 ▲블랙홀 등 10여 작품을 선보이며, 동반 작가들의 수작들도 함께 전시된다. 그림의 주제가 되고 있는 일련의 은하 성운과 우주의 별들은 우리 지구로부터 2만 6000 광년 떨어져 있는 은하수의 중심부를 스피처(Spitzer) 우주망원경이 찍은 사진을 그린 것이다. 마치 실제 허블망원경 촬영 사진을 보는 듯 한 착각을 불러일으킬 만큼 정교하게 묘사돼 있다.특히 박 작가가 화폭에 담은 삼각형자리은하(Triangulum Galaxy)는 지구로부터 약 270만 광년 떨어진 외부 은하이다. 지름 5만 광년의 나선은하로서 바람개비 은하(Pinwheel Galaxy)라는 별칭을 지니고 있다. 태양계가 속한 우리은하, 안드로메다은하와 함께 국부은하군에서 세 번째로 큰 은하이다. 박 작가는 “평소 우주만물의 생성과 존재, 소멸에 대해 천착하다보니 그 생각이 화폭에 까지 옮겨지게 되었다”며 “인간과 별들의 생성과 소멸의 이치는 다 똑같다. 그 존재론적 가치를 화두로 삼고 강조하고자 붓을 들었다”고 의미를 설명했다. 이번 전시회 출품작 중 ‘갈라파고스 붉은 게’ ‘갈라파고스 골든 비치’ ‘우유니 소금사막 일몰’ 등도 눈에 띄는 작품이다. 과거 찾았던 곳의 독특한 생태와 생명의 존귀함, 그리고 추억을 캔버스에 담아 낸 것이다.한편 이번 전시회는 각계 전문가 4인의 그룹전으로 치러진다. 소설가로도 활동 중인 장안대 법학과 정승재 교수, 의사 이혜영씨, 미술학도 출신의 디자이너 유영신 씨 등이 함께 작품을 선보인다. 굳이 네 사람이 의기투합 한 것은 코로나 거리두기 실천(5명 이상 집합 금지) 차원이기도 하지만 이들이 작가 이은규 선생에게 동문수학을 한 연유다. 스포츠법학 박사인 정 교수는 동계스포츠종목인 ‘스켈레톤’을 주제로 출품했고, 이혜영-유영신 작가는 꽃, 풍경, 인물 등 다양한 테마를 화폭에 담았다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

우주만큼이나 오래된 별들의 집단인 성단 속에 숨어 있던 어두운 비밀이 들추어졌다. 지구로부터 7800광년 거리에 있는 NGC 6397 성단이 그 중심부에 수많은 작은 블랙홀들을 품고 있다고 한 새로운 연구가 밝혀냈다. 연구자들은 NASA의 허블 우주망원경과 유럽우주국(ESA)의 가이아 위성을 이용해 NGC 6397 소속 별들의 움직임을 분석한 결과, 이 성단의 중심부에 성단 총질량의 0.8~2%에 이르는 '중심 암흑 성분'이 있다는 추정에 도달했다. 이 추정 물질이 보이는 특성은 중간질량 블랙홀과 일치한다. 중간질량 블랙홀이란 크기가 별이 붕괴한 후에 생기는 항성 블랙홀보다는 크고 은하 중심에 있는 초대질량 블랙홀보다는 작은 중간급의 블랙홀을 일컫는다. 그러나 중간질량 블랙홀이 형성되는 과정은 아직까지 명확게 밝혀지지 않은 상태이며, 다만 매우 거대한 항성의 중력붕괴에 의해 형성된 항성 블랙홀의 일종으로 여겨지고 있다. 또한 지금까지 중간질량 블랙홀의 후보들이 몇 개 발견되었을 뿐이며, 이번에 발견된 NGC 6397 속의 암흑성분은 그 후보 명단에 올라 있지 않은 것이다. 프랑스 파리 천체물리학연구소의 저자 에두아르도 비트랄과 가리 마몬은 "확산된 암흑성분의 유효 반경이 작기 때문에 그것이 조밀한 별(백색 왜성과 중성자별)과 항성질량 블랙홀로 구성되어 있음을 시사한다"고 밝혔다. 이어 "항성질량 블랙홀은 성단에서 25% 이상 벗어나지 않는 한도 내에서 확산된 암흑성분의 질량을 지배해야 한다"고 덧붙였다.  비트랄은 중심핵의 밀도가 유달리 높은 성단의 한 유형을 언급하며 "우리 연구는 중심핵 붕괴 구상성단의 중심에 있는 블랙홀 집단의 질량과 범위에 대한 정보를 모두 제공하는 최초의 연구"라고 설명했다.  새로운 연구는 지구에서 가장 가까운 구상성단 중 하나인 NGC 6397을 훨씬 먼 성단의 연구에도 적용될 수 있다. 예를 들어, 밀집된 블랙홀들은 중심핵 붕괴 성단의 일반적인 특징으로, 이러한 별들의 집단은 레이저 간섭계 중력파 관측소에서 감지 된 중력파의 뚜렷한 소스일 수 있다. 자세한 연구결과는 '천문학과 천체물리학' 저널 2월 11일자 온라인판에 게재됐다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

대한민국 건국 이래 가장 큰 기초과학 프로젝트는 한국형 중이온가속기 구축일 것이다. 대전 신동지역에 건설 중인 중이온가속기는 잠실종합운동장보다 큰 시설로 세포보다 훨씬 작은 원자핵을 연구해 자연의 비밀을 탐사하는 초대형 ‘현미경’이라고 할 수 있다. 잠실종합운동장에서 축구뿐만 아니라 다양한 육상경기를 하듯, 중이온가속기는 핵물리는 물론 응집물리, 의생명과학 등 다양한 연구를 할 수 있는 과학계의 종합운동장인 셈이다.이 사업이 예상보다 지연돼 향후 사업 방향에 대한 의견을 수렴하는 공청회가 지난주 열렸다. 토론에 참석한 패널들은 2011년 시작돼 1조 5000억원이 투입된 이 프로젝트의 올해 말 완공 목표를 수정해야 하는 이유와 성공적인 구축을 위한 다양한 의견을 제시했다. 사실 아무리 작은 과학 프로젝트라도 처음 예상한 기한과 예산에 맞춰 성공하는 경우는 많지 않다. 미리 결과를 알고 있다면 연구할 필요가 없기 때문에 우스갯소리로 ‘무엇을 하는지 잘 모르고 하는 것이 연구’라고도 한다. 특히 자연현상을 밝히는 첨단 연구는 성공을 확신할 수 없어 단지 과학적으로 실현 가능한 목표를 잡고 최선을 다할 뿐이다. 앨버트 마이컬슨이라는 미국의 실험물리학자는 빛을 매개한다고 알려졌던 물질 ‘에테르’를 검출하기 위해 거의 평생을 바쳤다. 실험기구와 실험방법을 바꾸어 가며 노력을 했지만 계속 실패하자 더 정밀한 검출기를 개발하기 위해 동료인 에드워드 몰리와 공동연구로 실험을 했다. 하지만 이 또한 실패로 끝났다. 마이컬슨은 실망했고, 빛의 속도는 방향에 상관없이 일정하며 에테르를 찾지 못했다는 결과를 발표했다. 본인조차 실패한 실험이라고 했는데, 이후 아인슈타인의 특수상대성이론과 다른 실험에 의해 에테르는 없다는 것이 밝혀졌다. 결국 마이컬슨ㆍ몰리 실험은 에테르의 부재를 증명한 실험이 됐고, ‘실패한 실험’ 덕분에 마이컬슨은 노벨상을 받은 첫 번째 미국인이라는 영광을 얻었다. 기초과학 선진국인 미국도 대형 과학프로젝트 추진 과정에서 많은 시행착오를 겪었다. 허블우주망원경도 당초 5년을 목표로 시작했으나 12년이 걸렸고, 예산 역시 약 4억 달러에서 47억 달러로 10배 이상 늘었다. 이보다 더 큰 문제는 우주궤도에 올린 후에야 심각한 거울의 결함을 발견했다는 사실이다. 이미 궤도에 올려버린 거울을 회수하는 것도 어려워 실패에 가까웠지만, 창의적인 해결책으로 3년 뒤 우주왕복선을 이용해 거울을 직접 수정·보완했다. 이렇게 탄생한 망원경은 30년이 지난 지금도 최고의 천문과학 기기가 돼 많은 연구 결과와 선명하고 아름다운 천체 사진을 선사하고 있다. 중이온가속기 구축 사업의 현재 어려운 상황은 필자를 포함한 연구자들과 정부 및 관련 기관들도 책임이 있을 수 있다. 돌이켜 보면 사업단의 어려움에 대한 더 많은 이해와 해결책을 함께 고민하지 못한 아쉬움이 있다. 사업단은 그동안 경험이 많지 않은 상태에서 각고의 노력을 했을 것으로 믿는다. 과학 프로젝트는 수많은 시도 속에서 경험과 기술이 쌓이고, 이를 바탕으로 더 창의적이고 적극적인 해결 방법을 얻게 된다. 중이온가속기 성공을 위해 지금 가장 중요한 것은 사업단의 뼈를 깎는 노력과 책임의식이다. 조금 늦게 가더라도 반드시 성공해야만 한다. 한국에는 중이온가속기가 꼭 필요하고, 세계적 수준의 기초과학 ‘종합운동장‘은 국민과의 약속이기 때문이다.

미국에서 두 고등학생이 새로운 외계행성 4개를 발견하는데 큰 성과를 세워 천문학계의 찬사를 받고 있다. 이번 발견으로 이들 학생은 최연소 천문학자로도 불리고 있다. 2일(현지시간) 미국 뉴욕포스트 등 외신에 따르면, 카르틱 핑글레(16)와 재스민 라이트(18)라는 이름의 두 학생은 미 하버드·스미스소니언 천체물리학센터(CfA)의 학생 연구 멘토링 프로그램(SRMP)에 참여해 멘토의 도움으로 새로운 행성들을 발견할 수 있었다.매사추세츠주에 있는 두 고등학교에 각각 다니고 있는 이들 학생은 매사추세츠공과대(MIT) 카블리천체물리학우주연구소의 탄수 데일란 박사와 함께 지난 1년간 미 항공우주국(NASA)의 우주망원경 ‘테스’(TESS)의 관측자료를 연구·분석했다. 두 학생은 ‘멘토’ 데일란 박사와 함께 지구에서 약 200광년 거리에 있는 외계항성 TOI-1233을 대상으로 오랜 시간 연구한 끝에 이 별 주위를 공전하는 행성 4개를 발견했다. TOI-1233라는 이름은 TESS가 발견한 천체들 가운데 행성을 거느릴 가능성이 큰 관심 천체(OI·Object of Interest) 중 1233번째(1233)라는 뜻에서 이런 약칭이 붙었다. 핑글레 학생은 “우리는 시간이 지남에 따라 항성의 빛 변화를 관찰하고 싶었다. 만일 어느 행성이 항성 앞을 지나간다면 주기적으로 항성을 가려 그 밝기를 줄일 것”이라고 말했다. 두 학생은 이 항성을 탐색하는 동안 적어도 1개의 행성을 찾길 바랐기에 총 4개의 행성을 발견했을 때 기쁨에 휩싸였다. 라이트 학생은 “놀라지 않을 수 없었다. 우리는 이들 행성이 데일란 박사의 연구 목표라는 것을 알고 있었지만 실제로 다중 행성계를 발견하고 팀의 일원이 됐다는 점은 정말 멋졌다”고 말했다.새로 발견된 행성들 가운데 3개는 가스형 행성이지만, 태양계에 있는 해왕성보다 작은 미니 해왕성으로 여겨진다. 이들은 이들 행성을 관찰하는 동안 각각의 행성이 최소 6일부터 최대 19.5일마다 항성 주위를 한 바퀴 공전하는 것을 알아냈다. 반면 네 번째 행성은 크기가 큰 암석형 행성이라서 슈퍼지구로 분류되며 4일 안에 항성 주위를 한 바퀴 공전하는 것으로 나타났다. 두 학생과 함께 공동집필한 연구 논문을 지난주 ‘천문학 저널’(The Astronomical Journal) 최신호에 발표한 데일란 박사는 두 젊은 연구자와 함께 일한 것은 서로에게 윈윈이었다고 말했다. 그는 “연구자로서 실험과 교육에 개방적이어서 최소한의 편견을 지닌 이들 젊은 두뇌와 함께 연구하는 것이 정말 즐거웠다. 이들 학생 역시 최첨단 연구방식을 경험하게 돼 연구 경력을 빠르게 준비할 수 있어 매우 유익하다고 생각한다”고 말했다. 한편 두 학생의 앞날도 창창한 것으로 전해졌다. 후배 핑글레는 졸업 뒤 응용수학이나 천체물리학 전공을 고려하고 있고 선배 라이트는 최근 스코틀랜드 에든버러대의 천체물리학과에 합격한 것으로 알려졌다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

우리은하의 가장 오래된 별들이 존재하는 곳에서 슈퍼지구가 발견됐다. 미국 캘리포니아대 리버사이드캠퍼스 연구진은 하와이 켁 망원경을 사용해 은하의 두꺼운 원반(thick disk) 안에 있는 태양형 항성 ‘TOI-561’ 주위에서 슈퍼지구를 발견했다고 저명한 천문학 분야 학술지 ‘천문학 저널’(AJ·The Astronomical Journal) 최신호(11일자)에 발표했다. TOI-561라는 항성 이름은 2018년 4월 발사된 뒤 관측 임무를 수행하고 있는 미 항공우주국(NASA) 우주망원경 ‘테스’(TESS)가 발견한 천체들 가운데 행성을 거느릴 가능성이 높은 관심 천체(OI·Object of Interest) 중 561번째(561)라는 뜻에서 이런 약칭이 붙었다.지구에서 약 280광년 떨어진 이 항성에서는 지금까지 총 5개의 행성이 발견됐으며 이중 항성에서 가장 가까운 약 158만㎞(약 0.01055AU) 떨어진 곳에서 발견된 TOI-561 b가 바로 지구보다 약 1.5배 큰 암석형 행성이어서 슈퍼지구로 분류된 것이다. 슈퍼지구의 기준은 지구보다 크지만 그 지름이 지구의 1.75배 이하이고 질량은 2~10배 정도인 암석형 행성을 말한다. 공전 주기가 반나절(0.4일)도 채 안 되는 이 행성은 항성과의 거리가 가까운 영향 등으로 평균 표면 온도가 약 1700°C에 달해 생명체는 살 수 없으리라 추정된다.하지만 이번 발견은 이와 같은 지구형 행성들이 약 100억 년 전 두꺼운 원반 안에서 형성된 항성들 중에서 나타났다는 것을 시사한다. 이는 약 50억 년 전 지구가 생겨나고 약 20억 년이 지나 최초의 생명체가 태어났다는 점을 고려하면 이보다 훨씬 오래전 이런 고대 행성에서 생명체가 출현했을 가능성도 충분하다는 점을 보여주는 것이다. 이에 대해 연구에 참여한 스티븐 케인 지구·행성과학과 교수는 “행성 내부에 관한 정보는 우리가 아는 것처럼 이런 행성의 표면에 생명체가 살 수 있는지를 우리에게 알려준다”고 말했다. 케인 교수는 또 “이 특별한 행성에는 현재 생명체가 살 것 같지 않지만 이번 발견은 우리은하의 가장 오래된 별들 주변에 아직 발견되지 않은 많은 암석형 행성이 있다는 점을 시사한다”고 설명했다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

우주선을 화성 궤도에 올리기 좋은, 이른바 ‘발사의 창’이 열린 지난해 7월, 3개의 우주선이 잇달아 발사됐다. ​7월 20일, 23일, 30일 차례대로 발사대를 박차고 화성으로 떠난 아랍에미리트(UAE)와 중국 그리고 미국의 탐사선은 2월이면 속속 화성 궤도에 도착한다. 화성으로의 대장정에 가장 먼저 스타트를 끊은 UAE의 화성 궤도선인 ‘아말’(희망)은 예정대로라면 UAE 건국 50주년에 맞춰 2월 9일 가장 먼저 화성 궤도에 도착할 예정이다. 미 항공우주국(NASA)의 화성 탐사로버 퍼시비어런스(Perseverance)도 트위터를 통해 “아말 발사 축하해! 나도 서둘러 이 여행에 동참하고 싶어!”라는 축전을 보냈다. 아말이 화성 궤도 진입에 성공하면, UAE는 미국, 러시아, 인도에 이어 네 번째로 화성 진입에 성공한 국가가 되는 만큼 세계의 시선이 이를 주시하고 있다.​두번째로 발사된 중국의 톈원(天問) 1호는 궤도선, 착륙선, 로버(탐사차량)로 이뤄져 총 무게가 5t에 이른다. 미국이 여러 차례 나눠서 성공한 일을 중국이 한꺼번에 시도하는 대담한 도전이다. 톈원은 ‘하늘에 묻는다’라는 뜻으로 중국 전국시대 초나라 시인 굴원의 시 제목에서 따온 이름이다. ​중국국가우주국(CNSA)은 지난 10월 1일 중국 국경일을 기념하기 위해 톈원 1호가 화성으로 향하던 도중 찍은 ‘셀피’ 2장을 공개하기도 했다. 톈원 1호는 2월 11~24일 화성 궤도에 도착한 뒤 4월 23일경 착륙선과 로버를 화성 표면에 내려놓을 계획이다. 톈원 궤도선은 화성 고도 265㎞에서 1만 2000㎞ 사이를 오가는 극타원궤도를 돌며 1년간 임무를 수행하게 된다. 착륙 예정지는 화성 북부의 유토피아 평원이다. 지름 3300㎞의 유토피아 평원은 많은 양의 얼음이 있는 것으로 추정된다. 태양전지판을 장착한 로버는 240㎏ 무게로 약 90일간 임무를 수행하도록 설계됐다. 착륙선과 로버는 화성의 토양과 지질 구조, 대기, 물에 대한 과학 조사를 진행한다. 중국이 화성착륙과 탐사까지 성공할 경우 미국과 러시아에 이어 세계에서 3번째로 화성착륙에 성공한 국가가 되며 명실공히 우주 강국반열에 오를 것으로 전망되는 만큼 세계의 이목이 집중되고 있다. 앞서 중국은 지난 2011년 화성탐사선 ‘잉훠 1호’를 러시아 화성 탐사선과 함께 러시아 소유스 로켓에 실어 발사했으나, 지구 궤도를 벗어나지 못하면서 실패한 바 있다. 올해 최대의 화성탐사 도전은 7월 30일 아틀라스V 로켓에 실려 발사된 NASA와 유럽우주국(ESA)의 합작 탐사로버 ‘퍼시비어런스’다. 퍼시비어런스는 발사 57분 뒤 아틀라스 로켓과 분리된 데 이어 1시간 25분 뒤에는 지구와 교신에도 성공하며 성공적으로 화성으로 향하고 있다. 퍼시비어런스가 발사에 성공함으로써 올해 인류가 화성에 보내기로 예정한 세 탐사선이 모두 성공적으로 화성으로 향하게 됐다. 2월 18일 ‘예제로 크레이터’에 착륙할 예정인 무게 1043㎏의 대형 로버인 퍼시비어런스는 고대 미생물의 흔적을 찾고 다음 우주선이 회수해 지구로 가져올 수 있게 토양·암석 샘플을 채취, 보관하는 임무를 맡았다. 퍼시비어런스는 1997년 최초의 화성 탐사로버로 착륙에 성공한 ‘소저너’와 2004년 착륙한 ‘스피릿’ ‘오퍼튜니티’, 2012년 ‘큐리오시티’에 이은 NASA의 5번째 화성 탐사로버다. 기존 탐사로버들이 화성의 기후와 대기, 물의 흔적, 암석 조사 등의 임무를 수행한 것과 달리 퍼시비어런스는 화성 토양을 수집해 지구로 다시 가져오는 임무를 맡고 있다. 미국이 화성에 도전하는 것은 이번이 아홉 번째다.또 다른 대형 ‘우주 이벤트’는 제임스웹 우주망원경(JWST) 발사다. 허블 우주망원경의 뒤를 이어 우주를 더 멀리, 더 깊이 들여다보는 제임스웹 차세대 우주망원경은 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. 제임스웹 우주망원경은 18개의 육각형 거울을 벌집처럼 이어붙인 독특한 형태로도 유명하며, 로켓에는 거울을 접어 싣는다. 접힌 거울은 우주 공간에서 로켓과 분리되면 펼쳐진다. 망원경의 이름은 아폴로 프로그램에서 중요한 역할을 한 NASA 과학자인 제임스 웹에서 땄다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

2019년 12월 31일 중국 정부가 후베이성 우한 지역에서 원인을 알 수 없는 폐렴이 유행하고 있다며 세계보건기구(WHO)에 보고하면서 한 해가 마무리되고 또 시작됐다. 한두 달, 길어야 3~4개월이면 끝날 것이라 예상했지만 1년이 지났다. 코로나19로 시작한 2020년이 코로나19 3차 대유행과 함께 끝을 맺고 있다. 2021년 새해가 밝아도 인류는 코로나19와 여전히 살아갈 수밖에 없다는 것이 과학자들의 공통된 의견이다. 이런 가운데 네이처가 2021년 주목해야 할 과학기술 이슈들을 선정했다. 네이처는 2021년 가장 주목해야 할 과학 분야는 여전히 ‘기후변화’와 ‘코로나19’라고 밝혔다. 코로나19 상황이 전 세계적으로 심각하다 보니 인식하지 못하고 있지만 현재 인류가 당면한 절체절명의 문제는 ‘지구온난화로 인한 기후변화’다. 네이처는 조 바이든 미국 대통령 당선인이 취임 첫날 전임자인 도널드 트럼프 대통령이 탈퇴한 파리기후협약에 재가입하겠다고 밝힌 점에 대해 주목해야 한다고 했다. 또 2015년 파리협정 이후 6년 만인 2021년 11월 영국 글래스고에서 열리는 유엔기후변화회의에서 온실가스 감축과 관련해 어떤 목소리가 나오느냐에 인류의 미래가 달려 있다고 네이처는 밝혔다.2020년 말 영국, 미국에서 백신 접종이 시작되고 2021년에는 백신 접종국이 더 늘겠지만 코로나19에서 완전히 벗어날 수는 없다. 과학계는 코로나19 최초 발원지 추적과 더 많은 백신과 치료제 개발이 진행될 것으로 전망했다. WHO는 2021년 시작과 함께 국제조사단을 구성해 코로나19가 처음 확산된 중국 우한 지역에 파견할 계획이다. 조사단은 우한 수산시장에서 판매되는 동물 중 코로나19 바이러스 숙주가 될 만한 것들을 전부 수집해 코로나19 최초 발원지와 감염 경로, 감염 원인을 구체적으로 추적하게 된다. 정확한 최초 발원지 확인에는 오랜 시간이 걸리겠지만 2021년 말에는 일부 단서가 확인될 것으로 전망된다. 올해 말 공개된 화이자·바이오엔테크 백신과 모더나 백신은 메신저RNA(mRNA)를 이용해 만들었다. 병원균의 독성을 약화시켜 주사하는 전통적 방식 대신 코로나19 바이러스의 스파이크 단백질을 만드는 유전정보를 주입해 체내 면역세포가 항체를 만들어 내는 원리다. 2021년에는 다양한 방식의 코로나19 백신이 등장해 바이러스와의 전쟁에 화력을 지원할 것으로 전망된다. 존슨앤드존슨 자회사 얀센은 아데노바이러스를 이용한 바이러스 벡터 방식의 백신을 개발 중인데 면역력이 오래 지속된다는 특징을 갖고 있다. 1월 중에 미국 식품의약국(FDA)의 긴급사용 승인을 받을 것으로 보인다. 미국 노바백스는 유전자 재조합 기술로 항원단백질을 만들어 인체에 주입하는 방식의 백신으로 제조와 유통이 쉽고 효과도 다른 백신들에 앞서는 것으로 알려져 있다. ‘코로나19 백신의 끝판왕’이라고 불리는 이 백신은 영국에서 3상 임상시험을 마치고 미국과 멕시코에서 3상 임상시험에 돌입해 내년 상반기 중에 상용화될 것으로 전망되고 있다. 한국에서도 위탁생산 계약이 돼 있어 노바백스 백신을 가장 먼저 만나는 나라가 될 수 있을 것으로 보인다.지난 7월 아랍에미리트(UAE), 중국, 미국이 잇따라 화성 탐사선을 발사했는데 내년 2월 속속 화성 궤도에 도달한다. 올해 가장 먼저 발사한 UAE의 ‘아말’호는 2월 9일 화성 궤도에 진입하고, 미국 항공우주국(NASA)의 화성 탐사선 ‘퍼시비어런스’는 2월 18일 화성 표면에 착륙한다. 중국의 톈원1호는 2월 11~24일쯤 화성 궤도에 진입하고, 4월 23일 전후로 화성 표면에 착륙선을 보낼 것으로 알려졌다. 이와 함께 1990년 발사돼 30년 동안 심우주 관측 임무를 수행해 왔던 허블 우주망원경의 뒤를 이을 제임스웹 우주망원경이 오는 10월 31일 발사된다. 또 미국 바이오기업 바이오젠이 개발한 알츠하이머 치료제 ‘아두카누맙’에 대한 FDA의 최종 승인 여부도 2021년 주목받는 과학 이슈이다. 아두카누맙은 알츠하이머 원인 베타아밀로이드 단백질을 제거하는 것으로 알려져 있지만 두 차례의 대규모 3상 임상시험 결과가 전혀 다르게 나타났다. FDA는 승인 거부 의견을 냈지만 최종 승인 여부는 내년 3월 7일 나올 전망이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

태양 같은 별은 거대한 가스 구름에서 태어난다. 죽은 별과 은하에 본래 존재하던 가스와 먼지가 뭉쳐 가스 성운을 만들고 이 가운데서 질량과 밀도가 높은 부분이 생기면 중력이 강해지면서 주변에서 더 많은 물질을 끌어들인다. 이 과정이 반복되면 결국 뭉쳐진 가스는 중심부 압력과 온도가 수소 핵융합 반응을 일으킬 정도로 높아져 새로운 별로 태어난다. 새로 태어난 별 주변에 남은 가스와 먼지는 주변을 공전하면서 역시 중력에 의해 뭉쳐져 새로운 행성으로 태어난다. 이렇게 별과 행성은 서로 다른 과정을 통해 생성되지만, 항상 모든 일에는 예외가 있게 마련이다. 최근 스위스 베른 대학 과학자들은 허블우주망원경을 이용해서 마치 별처럼 생성되는 행성을 발견했다. 'Oph 98 A/B'는 지구에서 450광년 떨어진 뱀주인자리(Ophiuchus) 성협 (Stellar association)에 있는데, 별처럼 가스가 모여 생성되었을 뿐 아니라 두 개의 천체가 쌍성계를 이루고 있다. 비슷한 두 개의 천체가 중력으로 묶여 서로를 공전하는 쌍성계 역시 행성보다는 별에서 흔한 경우다. Oph 98 A는 목성 질량의 15배 정도 되는 갈색왜성이고 Oph 98 B는 목성 질량의 8배 정도 되는 거대 가스 행성이다. 갈색왜성은 별과 행성의 중간 정도에 해당하는 천체로 목성 질량의 13배에서 80배 사이 질량을 지니고 있다. Oph 98 A와B의 질량 차이가 크지 않기 때문에 Oph 98 B는 갈색왜성 주변에서 생성된 행성이 아니라 독자적으로 형성된 행성으로 보인다. 이 두 천체는 지구-태양 거리의 200배 정도 되는 거리에서 서로를 공전한다. 사실 이 정도 거리에 있는 갈색왜성이나 행성은 매우 어둡기 때문에 허블우주망원경으로도 관측이 어렵다. 하지만 생성된 지 300만 년 이내의 매우 젊은 천체로 아직 뜨겁기 때문에 관측이 가능했다. 연구팀은 Oph 쌍성계가 다른 망원경에서도 과거 관측된 적이 있지만, 당시에는 그 중요성을 이해하지 못하고 넘어갔다는 사실도 확인했다. 다만 자체 핵융합 반응도 불가능하고 다른 별 주변을 공전하지도 않는 거대 가스 행성은 결국 표면이 매우 차갑고 어두운 천체가 되어 일반적인 방법으로는 관측이 어려운 행성이 된다. 이번 연구는 우리 은하에 이런 보이지 않는 떠돌이 행성이 생각보다 많을 수 있다는 점을 시사한다. 다만 대부분 너무 어두워 이번처럼 직접 관측하기는 어렵다. 그러나 방법이 없는 것은 아니다. 물론 역시 드문 일이지만, 과학자들은 어두운 떠돌이 행성이 다른 별 앞을 우연히 지나는 것을 관측해서 그 존재를 알아낼 수 있다고 보고 연구를 계속하고 있다. 어쩌면 태양계에서 그다지 멀지 않은 장소에도 이런 떠돌이 행성이 있을지도 모른다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

천문학자들이 관측사상 우주에서 가장 먼 거리에 있는 은하, 곧 가장 오래 된 은하를 발견했다. 'GN-z11' 이라 불리는 이 은하는 별도의 이름은 아직 없지만, 현재까지 발견된 은하들 중에서는 최고령 은하로 등극한 가능성이 높은 것으로 알려졌다. 일본 도쿄 대학 천문학부 노부나리 가시카와 교수는 우주에서 가장 멀리 떨어진 은하를 찾아, 그 은하가 언제 어떻게 형성되었는지 연구해왔다. 가시카와 교수는 “선행 연구에서 GN-z11 은하는 관측사상 지구에서 가장 먼 은하로 추정되었는데, 그 거리는 무려 134억 광년으로 나왔다”면서 “이 엄청난 거리를 측정하고 결정하는 것은 결코 쉬운 일은 아니다”라고 덧붙였다. 참고로, 1광년은 약 10조㎞이므로, 134억 광년은 134 밑에 0이 30개가 붙는 어마무시한 거리다. GN-z11 은하가 지구로부터 얼마나 멀리 떨어져 있는지 그 거리를 결정하기 위해 가시카와 연구팀이 사용한 방법은 은하의 적색이동(redshift)이다. 적색이동이란 일종의 도플러 효과(Doppler effect)로, 가시광을 포함한 전자기파를 방출하는 물체가 파의 진행 방향과 반대 방향으로 운동할 때 파장이 길어지는 현상이다. 가시광 영역에서 파장이 길어지면 스펙트럼 상에서 붉은색 쪽으로 치우쳐져 보이기 때문에 적색이동이라 불린다. 일반적으로 천체가 우리로부터 멀어질수록 적색이동 값이 커진다.천체가 방출하는 빛을 분석하면 그 화학적 특성을 알아낼 수 있는데, 연구팀은 GN-z11 은하가 방출하는 빛을 면밀히 분석한 결과, 그 빛이 얼마나 먼 거리를 이동해왔는지 추정할 수 있는 도구를 얻을 수 있었다. “우리는 특히 자외선 영역을 자세히 들여다보았는데, 이는 해당 은하의 화학적 특성을 발견할 수 있는 전자기 스펙트럼 영역이기 때문”이라고 설명하는 가시카와 교수는 “허블 우주망원경은 GN-z11 스펙트럼에서 여러 차례 이 신호를 감지한 바 있다”고 덧붙였다. 이어 “하지만 허블 망원경조차도 이 은하가 방출한 자외선을 충분히 분석할 수가 없었기 때문에 우리 연구팀은 지상 기반의 첨단 분광기인 MOSFIRE를 동원했다”고 밝혔다. 이 분광기는 하와이 케크 I 망원경에 장착되어 있다. 이 장비를 사용함으로써 연구팀은 GN-z11 은하가 방출하는 빛을 보다 자세히 분석할 수 있었으며, 이 발견이 또 다른 관측으로 확인된다면 GN-z11 은하는 관측사상 우주에서 가장 먼 최고령 은하로 등극할 것으로 보인다. 이번 연구논문은 ‘네이처 아스트로노미’ 저널 12월 14일자에 발표되었다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

미국항공우주국(NASA)의 케플러 우주망원경은 고장과 임무 복귀의 우여곡절을 겪으면서도 퇴역 전까지 수천 개 이상의 외계행성을 찾아냈다. 그리고 이제 케플러의 후계자인 테스(TESS)는 이보다 더 많은 외계행성을 찾아내리라 기대를 받는 중이다. 하지만 외계행성을 찾은 것 자체는 외계행성 탐사의 첫 단추를 끼운 것에 불과하다. 과학자들은 외계행성의 대기, 표면온도, 환경을 파악해 외계행성의 특징과 생성 과정을 파악하기 위해 노력한다. 생명체가 살 수 있는 제2의 지구를 찾는 것은 물론 태양계 행성처럼 저 멀리 떨어진 외계행성에 대해서도 자세히 연구하고 싶기 때문이다. 유럽우주국(ESA)은 이를 위해 차세대 외계행성 관측망원경인 아리엘(Ariel·Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey)을 개발한다고 발표했다. 총 10억 유로 이상이 투입될 아리엘 프로젝트의 목표는 1000개에 달하는 외계행성의 대기를 분석하는 것이다. 이 프로젝트가 성공한다면 과학자들은 외계행성의 대기 중 수증기의 존재나 산소, 이산화탄소, 메탄 등 대기의 화학적 구성에 대해서 좀 더 구체적으로 파악할 수 있다. 하지만 외계행성의 대기 관측은 현재 있는 가장 강력한 망원경이라도 어려운 과제다. 아무리 밝은 외계행성이라도 기본적으로 스스로 빛을 내는 천체가 아니라 빛을 반사하는 천체이므로 별보다 매우 어두워 대기를 직접 관측하기가 힘들기 때문이다. 허블 우주망원경 같은 강력한 망원경을 이용해도 극히 예외적인 조건을 지닌 외계행성 몇 개에서만 대기 관측에 성공했을 뿐이다. 아리엘은 사실 허블 우주망원경보다 작은 0.7x1.1m 크기의 타원형 거울을 지닌 망원경이다. 하지만 매우 미세한 변화도 감지할 수 있는 적외선 분광기를 탑재해 외계행성이 별의 앞을 지날 때 변하는 빛의 스펙트럼 변화를 관측한다. 덕분에 지금까지 불가능했던 수많은 외계행성의 대기를 파악할 수 있다. 다만 극도로 정밀한 관측을 위해 55K(영하 218도) 이하의 낮은 온도에서 카메라 센서를 작동시켜야 하며 태양 빛의 방해를 피해 지구에서 150만㎞ 떨어진 라그랑주 L2 위치에서 관측해야만 한다. ESA 17개 회원국 50개 기관과 NASA가 이 목표를 달성하기 위해 힘을 합쳤다. ESA는 2029년까지 아리엘을 발사할 계획이다. 이 프로젝트가 성공한다면 저 멀리 떨어진 제2의 지구와 태양계를 찾으려는 과학자들의 노력이 한 걸음 현실에 가까워질 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

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

우리 은하에서 생명체가 존재할 가능성이 있는 행성이 3억 개에 달한다는 연구결과가 나왔다. NASA 에임스연구센터, 고다드우주비행센터, 외계지적생명체탐사(SETI) 연구소, 캐나다 브리티시컬럼비아대 연구진 등 5개국 44개 연구기관 전문가로 구성된 국제공동연구진은 우리 은하 내에 인류를 포함한 생명체가 잠재적으로 거주할 수 있는 행성은 약 3억 개에 달하는 것으로 보인다는 보고서를 발표했다. 보고서에 따르면 이중 일부는 태양계에서 30광년 이내에 있으며, 대부분이 일명 골디락스 존(행성이 지구와 유사한 조건을 가지고 있어 물과 생명체가 존재할 수 있는 항성 주변의 구역) 에 존재한다. 이번 연구는 2009~2018년 우주에서 활동한 케플러우주망원경의 데이터를 이용했다. 케플러우주망원경은 지구와 유사한 환경을 가진 외부행성을 찾기 위해 우주로 발사된 망원경으로, 9년 동안 항성(별) 53만 506개, 행성 2662개를 발견하는 성과를 거뒀다. 연구진은 케플러우주망원경의 데이터 중 지구와 유사한 크기를 가지고 있으면서 동시에 바위가 많은 암석 행성을 우선적으로 골라냈다. 이후 태양과 생성시기가 비슷하고 지구 온도와 유사할 것으로 추측되는 행성을 추가적으로 추려냈다.일반적으로 인간을 포함한 생명체가 존재하기 위해서는 액체 상태의 물이 존재해야 하며, 이러한 조건을 모두 포함하는 행성은 우리 은하계 내에 약 3억 개 정도라는 결론에 도달했다. 케플러가 9년간 수집한 데이터는 여전히 분석 중인 가운데, 국제공동연구진은 이번 결과가 비교적 보수적인 수치라고 설명했다. 연구진은 “이번 결과는 생명체가 존재할 가능성이 있는 행성의 개수와 관련한 최종 결과와는 다소 거리가 있다”면서 “이 행성들 중 일부의 온도를 추정해 실제로 액체 형태의 물이 존재할 수 있는지를 확인한다면 생명체 존재 가능성을 알아보는데 더욱 도움이 될 것”이라고 기대했다. 자세한 연구결과는 미국 코넬대에서 운영하는 출판 전 논문공개 사이트인 아카이브(arXiv.org)에 실렸으며 곧 천문학 분야 국제학술지 ‘천문학 저널’에 실릴 예정이다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

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