태양보다 10배 이상의 거대 질량의 항성은 폭발로 일생을 마감하는데, 이 폭발을 초신성 폭발이라 한다. 초신성 폭발 후 엄청난 별먼지를 우주로 방출하는데, 이 별먼지가 지금까지 과학자들이 예측했던 것보다 훨씬 더 양이 많다는 사실이 처음으로 밝혀져 우주 먼지에 대한 새로운 통찰을 줄 것으로 기대되고 있다. 별의 생애 마지막에 다다른 적색거성은 먼저 자신의 외각을 둘러싼 겉껍질층을 우주로 방출시킨다. 이것이 이른바 성간 우주 구름이 된다. 그리고 별의 종말은 거대한 폭발로 장식되는데, 이때 태양 질량의 10배 이상인 거대한 항성이 순식간에 산산조각으로 파괴되고 만다. 대항성의 임종 치고는 참으로 짧은 순간에 끝나고 마는 것이다. 이것이 바로 초신성 폭발이다. 그러니까 초신성이란 사실 늙은 별의 임종인 셈이다. 옛사람들이 별이 없던 곳에 갑자기 엄청 밝은 별이 빛나는 것을 보고는 신성(新星)이라 이름붙였을 뿐이다. 미 항공우주국(NASA)의 공중천문대인 소피아 성층권 자외선 관측소(SOFIA·airborne Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy)는 초신성 1987A라고 불리는 인근 별의 폭발을 관측한 결과, 예상치의 10배 이상에 달하는 먼지 구름이 형성됐다는 사실을 알아냈다. 대마젤란 은하에 있는 해당 초신성은 발견된 연도를 이름으로 삼아 1987A로 불리는데, 이 사건은 거의 400년 만에 볼 수 있었던 가장 밝은 초신성으로, 30년 전 발견된 이래 천문학자들에게 전형적인 초신성에 대한 훌륭한 연구 자료를 제공해왔다. 과학자들은 1987A를 면밀히 관측함으로써 폭발 후 초신성의 주변환경이 어떤 변화를 거치는가에 대해 깊이 연구할 수 있었다. “우리는 1987A의 심장부에서 느리게 움직이는 먼지에 대해서는 이미 잘 알고 있는데, 그것은 죽은 별의 중심에서 만들어진 중원소들로 이루어져 있다”고 밝히는 영국 웨일스 카디프 대학교의 미카코 마쓰무라 대표 저자는 “그러나 SOFIA 관측은 먼지의 밀도에 대해 전혀 예상치 못한 사실을 알려주었다”고 덧붙였다.초신성에는 별이 폭발하기 전에 만들어진 공동의 일부인 독특한 고리들이 있다. 이제껏 천문학자들은 이 고리들의 먼지 입자가 초신성의 강력한 폭풍에 의해 파괴되었을 것이라고 예측하고 있었다. 그러나 소피아의 관측은 그 반대로 고리의 먼지가 증가한 것을 보여주었다. 그것은 초신성 폭발의 여파로 먼지 입자가 빠르게 재형성되거나 성장했음을 시사하는 것이다. 영국 왕립천문학회 월보에 실린 이 연구결과는 우리 은하계의 풍부한 성간 먼지에 대해 새로운 통찰을 줄 것으로 과학자들은 기대하고 있다. 연구팀은 먼지의 생성과 초신성 잔해의 진화에 대해 더 많은 것을 알아내기 위해 계속 소피아 망원경을 사용해 연구할 것이라고 밝혔다. NASA의 차세대 우주망원경인 제임스 웹은 2021년 3월에 발사될 예정이며, 초신성 1987A를 둘러싼 우주 먼지에 대한 추가 조사에도 투입될 예정이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

‘수(성) 금(성) 지(구) 화(성) 목(성) 토(성) 천(왕성) 해(왕성)’. 태양계와 우주에 대해 배울 때 가장 먼저 들어보고 외우는 태양계 행성의 이름들이다. 원래는 명왕성도 태양계의 행성으로 분류됐었지만 2006년 국제천문연맹(IAU)의 행성 분류법이 변해 행성의 지위를 잃고 왜소행성으로 전락하면서 태양계 최외곽 행성 지위는 해왕성이 물려받게 됐다.해왕성은 지구 크기의 4배 정도로 지구를 큰 사과라고 한다면 해왕성은 농구공 정도로 볼 수 있다. 80% 정도가 수소로 구성돼 있고 19%가 헬륨, 나머지가 에탄, 메탄 같은 가스로 이뤄져 있는 해왕성은 가시광선의 붉은색을 흡수하고 청색을 반사해 바다를 연상케 할 정도로 푸른색을 띤다. 이 때문에 그리스 로마 신화에서 ‘포세이돈’ 또는 ‘넵투누스’로 불리는 ‘바다의 신’ 이름을 딴 행성이 됐다.사실 과학계에서 해왕성 발견은 ‘뉴턴 역학의 승리’라고 평가받고 있다. 1781년 독일 출신의 영국 천문학자 윌리엄 허셜이 토성 궤도 바깥에서 천왕성을 발견했는데 문제가 생겼다. 망원경으로 관측된 천왕성의 궤도와 뉴턴 역학으로 계산된 궤도가 다르게 나타난 것이다. 이에 1843년 영국 케임브리지대 존 애덤스와 1845년 프랑스 천문학자 위르뱅 르베리에가 천왕성 너머에 미지의 행성을 가정할 경우 천왕성 궤도가 관측된 값과 계산값은 일치할 것이라고 주장했다. 그러던 중 1846년 독일 요한 갈레가 이들이 예측한 정확한 위치에서 바로 그 행성, 해왕성을 발견함으로써 뉴턴 역학은 위치를 공고히 하게 됐다. 해왕성은 태양계의 다른 거대행성인 목성(79개), 토성(53개), 천왕성(27개)처럼 많은 위성(달)을 갖고 있다. 현재 해왕성의 위성은 14개다. 2013년에 발견된 1개는 아직 위성으로 승인되지 않아 공식적으로 해왕성 위성 숫자는 13개이다. 이 위성들은 모(母)행성인 해왕성을 따라 신화 속 바다의 신들과 요정들의 이름이 붙여져 있다. 가장 큰 위성은 신화에서 포세이돈의 아들인 ‘트리톤’이다. 지금까지는 제1위성인 트리톤 궤도를 기준으로 안쪽으로 6개, 바깥쪽으로 6개의 위성이 도는 것으로 알려져 있었는데 비영리 연구기관인 외계지적생명체탐사(SETI) 연구소와 미국 캘리포니아 버클리대 천문학과, 미국항공우주국(NASA) 에임스 연구센터 공동연구팀은 트리톤 궤도 안쪽에 숨겨져 있던 새로운 달을 찾아내 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 21일자에 발표했다. 연구팀은 NASA에서 운용하는 허블우주망원경을 이용해 해왕성 내측 위성 6개와 고리를 관측하면서 2004년부터 2016년까지 촬영한 영상을 특수 이미지 처리기법으로 초고감도 화질로 변환해 광도측정법을 실시했다. 그 결과 해왕성의 제2위성인 프로테우스와 매우 근접한 거리에서 움직이는 작은 위성을 새로 발견했다. 이번에 발견된 위성의 직경은 평균 34㎞에 불과해 해왕성 위성 중에 가장 작은 것으로 알려졌다. 연구팀은 크기가 작아 눈에 띄지 않게 빠르게 움직인다고 해서 ‘히포캄프’로 이름 지었다. 히포캄프는 그리스 신화에서 상반신은 말이고 하반신은 물고기의 모습을 가진 해마 ‘히포캄포스’의 이름을 딴 것이다. 연구팀은 히포캄프의 궤도나 형태를 봤을 때 인근 형제 위성 6개와 마찬가지로 우주에서 날아오는 다른 소행성이나 혜성이 해왕성이나 다른 큰 위성들과 충돌하면서 만들어졌을 것이라고 추정했다. 연구를 주도한 마크 쇼월터 SETI 수석과학자는 “이번 연구 결과는 히포캄프가 두 번째로 큰 해왕성의 위성인 프로테우스에서 오래전에 분리된 조각이라는 가정을 뒷받침해 줄 뿐만 아니라 해왕성 위성들의 생성과 태양계 생성의 비밀을 알려주는 열쇠가 될 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

한국 연구진이 미국 항공우주국(NASA)와 함께 전체 하늘(全天)에 대한 대규모 우주탐사 관측에 나서게 된다. 한국천문연구원은 지난 12월 발사한 차세대 소형위성 1호에 탑재한 근적외선 영상분광기(NISS) 기술을 바탕으로 나사와 함께 전천에 대한 적외선 분광기술을 이용한 탐사에 나선다고 14일 밝혔다. NISS는 세계 최초로 광시야 적외선 분광과 영상을 동시에 관측할 수 있는 우주망원경으로 차세대 소형위성 1호에 탑재해 운용 중이다. 현재는 분광 장비 테스트와 시험 영상 촬영 등 초기성능 검증이 진행되고 있는데 검증이 완료된 이후에는 태양계가 있는 우리은하와 우리은하 인근 은하 내에서 별의 탄생, 적외선 우주배경복사 연구 등에 활용되낟. 천문연구원은 NISS 개발 경험을 바탕으로 미국 캘리포니아공과대(칼텍)과 함께 NISS보다 더 넓은 탐사가 가능한 SPHEREx(스피어x) 프로젝트를 나사에 제안했다. 2800억원 규모의 탐사 프로젝트인 스피어x에서 국제협력 파트너는 한국이 유일한데 한국시간으로 14일 새벽 나사의 최종 승인을 얻어내 본격적으로 가동될 전망이다.스피어x는 NISS처럼 적외선 영상 분광 기술을 이용해 약 14억개의 천체들에 대한 개별 분광정보를 얻게 된다. 이들 분광정보는 거대 우주구조, 적외선 우주배경복사의 기원, 우리은하 내 얼음분자 탐사를 통한 생명의 기원 추적 같은 과학연구를 수행할 수 있게 된다. 특히 스피어x로 얻은 분광정보는 한국이 개발에 참여하고 있는 거대마젤란망원경(GMT)와 운영에 참여 중인 아타카마 대형 밀리미터 및 서브밀리파 간섭계(ALMA)를 활용해 더 자세한 분석을 하게 된다. 한편 천문연구원측은 이날 차세대 소형위성 1호가 촬영한 초기 영상들을 공개했다. 천문연 우주과학본부 정웅섭 박사는 “한국에서 개발된 우주관측기술로 과학연구가 진행되는 동시 미국 나사의 주요 우주개발 미션에도 활용된다는 점은 상당한 의미가 있다”며 “스피어x를 통한 하늘 전체에서 적외선 영상 분광탐사가 이뤄진다면 천문연에서 참여하고 있는 여러 거대 지상관측 프로젝트들에서도 성과를 얻을 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

우리 태양계 끝자락에 놓인 신비로운 두 기체 행성의 모습이 새롭게 공개됐다.　 최근 미 항공우주국(NASA)은 허블우주망원경이 촬영한 천왕성과 해왕성의 사진을 홈페이지에 공개했다. 신비로운 푸른색으로 빛나는 두 행성은 사실 허블우주망원경으로도 관측이 힘들만큼 멀고 먼 곳에 놓여있다. 지금은 태양계의 끝 행성이 된 해왕성의 경우 태양을 기준으로 무려 45억㎞나 떨어져 있을 정도. 먼저 ‘하늘의 신’ 천왕성(사진 왼쪽) 사진을 보면 북반구 지역은 거대하면서도 밝은 구름이 널리 퍼져있다. 마치 흰색 모자를 쓴듯 이렇게 큰 구름이 퍼져있는 이유는 천왕성의 독특한 공전 자세 때문이다. 지구의 경우 공전궤도면에 23.5도 기울어진 자세로 공전하고 있다. 그러나 천왕성은 궤도경사각이 무려 98도에 달해 ‘건방지게도’ 아예 드러누운 자세로 태양을 공전한다. 이같은 극단적인 자세 때문에 천왕성의 북극은 하루종일 쉬지않고 태양빛을 직접적으로 받아 독특한 구름이 형성됐다는 것이 전문가들의 설명이다. 해왕성도 신비롭기는 마찬가지다. 해왕성 역시 북반구 쪽 밝은 흰 구름 옆에 대흑점이 보인다. 이는 해왕성의 폭풍으로, 2세기 이상 폭풍으로서 맹위를 떨치는 목성의 대적점과는 달리, 해왕성은 불과 몇 년 만에 생성과 소멸을 반복하는 것이 특징이다. 이 사진이 촬영된 것은 지난해 9월로 당시 폭풍의 길이는 대략 1만㎞가 넘었다. NASA 측은 "매년 태양계 행성들의 날씨를 정기적으로 관측하는 과정에서 촬영된 것"이라면서 "지구와 마찬가지로 천왕성과 해왕성도 계절이 있는데 한계절이 수십 년에 이를 정도로 지구보다는 훨씬 길다"고 설명했다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

우리은하가 현재의 형태로 예상한 것보다 약간 더 오래 살아남을 것이라는 새로운 연구 결과가 발표되었다. 가이아 위성의 관측 데이터에 기초한 새로운 연구에 따르면, 우리은하와 이웃 나선은하인 안드로메다 은하 사이에 일어날 거대 충돌은 약 45억 년 후에 발생하는 것으로 나타났다. 이전의 대체적인 추정치는 충돌이 약 39억 년 후일 것으로 알려졌지만, 새 연구는 두 은하의 충돌이 이보다 약 6억 년 늦추어질 것이라는 연구결과를 내놓은 것이다. 지난 2013년 12월에 발사된 유럽우주국(ESA)의 관측위성 가이아는 연구원들로 하여금 최고 수준의 우리은하 3D지도를 만들 수 있게 도와주고 있다. 가이아는 엄청난 수의 별과 다른 대상의 위치와 움직임을 정확하게 모니터링한다. 미션 팀은 가이아가 그 예리한 눈을 영원히 감을 때까지 10억 개 이상의 별을 추적할 계획이다. 가이아는 대체로 우리은하계 내에 있는 별들을 추적하고 있지만, 일부는 가까운 이웃 은하의 별들을 대상으로 삼기도 한다. 새로운 연구에서, 연구자들은 우리은하를 비롯하여 안드로메다(M31)와 삼각형 자리은하(M33)에서 수많은 별을 추적했다. 이들 이웃 은하는 우리은하에서 250만-300만 광년 거리에 존재하며, 은하들끼리 상호작용하고 있다고 연구팀은 밝혔다. 볼티모어의 우주망원경 과학연구소의 롤란드 반 데르 마렐 대표 저자는 “우리는 은하들이 어떻게 성장하고 진화했는지, 그리고 무엇이 그 같은 특징과 행동을 만드는 데 영향을 미치는지 밝혀내기 위해 은하의 움직임을 3D로 탐사했다”면서 “우리는 가이아가 발표한 고품질 데이터의 두 번째 패키지를 사용해 이 작업을 수행할 수 있었다”고 밝혔다.연구팀은 이 작업으로 M31과 M33의 회전 속도를 결정할 수 있었으며, 가이아에서 얻은 결과와 기록 분석을 사용하여 M31과 M33이 과거 어떻게 움직였는지, 그리고 앞으로 수십억 년 동안 어떻게 움직일지에 대한 궤적을 찾아냈다. 이 팀이 제시한 모델은 우리은하와 안드로메다 은하의 충돌 시점을 예상보다 늦게 잡고 있으며, 충돌 양상은 정면 출돌이 아니라 스치는 듯한 측면 충돌을 보여주고 있다. 그러나 두 은하의 별들끼리 충돌할 가능성은 아주 낮다. 별들 사이의 거리가 너무나 멀기 때문에 두 은하는 별들의 충돌 없이 서로 관통할 것으로 예상된다. 따라서 은하 합병으로 인해 우리 태양계가 혼란에 빠질 확률은 아주 낮다. 그러나 그때쯤이면 지구는 달아오르는 태양에 의해 숯덩이가 되어, 두 은하가 지구 하늘에서 몸을 섞는 장관을 볼 수 있는 생명체는 존재하지 않을 것이다. 이 새로운 연구는 이번 달 ‘천체물리학 저널’에 발표되었다. 그런데 우리은하를 합병한 안드로메다가 다음의 우리은하가 되지는 않을 것이다. 대마젤란 은하가 25억 년 후 먼저 우리은하에 합병될 것이기 때문이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

외계 태양계를 주시하던 과학자들이 거대 충돌의 증거를 가지고 있는 한 쌍의 행성을 발견했다. 증거는 다름아닌 두 행성의 커다란 밀도의 차이다. 문제의 두 이웃 행성은 크기면에서는 비슷하지만, 한쪽 행성이 다른 행성보다 밀도가 두 배 이상 높다. 이 같은 심한 밀도 불균형을 측정한 연구자들은 그 이유를 두 행성의 충돌이라고 예측하고 있다. 거대한 충돌로 인해 두 행성 중 하나에서 밀도가 낮은 맨틀의 대부분이 뜯겨져 나갔기 때문에 이 같은 밀도 차가 존재하게 된 것으로 보고 있다. 2014년에 처음 발견된 이 행성은 다른 두 행성과 함께 케플러-107(Kepler-107)이라는 별을 공전하고 있다. 안쪽 궤도를 도는 두 행성인 케플러-107b와 c는 거의 같은 크기인 것으로 보이며, 과학자들은 새로운 연구에서 두 행성의 질량을 결정하기 위해 다시 관측에 나섰다. 두 행성은 최초로 케플러 우주망원경에 의해 발견되었다. 케플러 망원경은 행성이 모항성 앞을 지날 때 그 엄폐로 인해 모항성의 밝기가 변하는 것을 포착하는 방법으로 외계행성의 존재를 탐지하는데, 이를 ‘트랜싯 방법’이라 한다. 이러한 밝기의 차는 별과 행성의 상대적 크기에 비례한다. 그러나 외계행성을 확인하는 데 일반적으로 사용되는 다른 기술은 방사형 속도법(radial velocity method)으로, 행성의 중력에 의해 발생하는 별의 미세한 흔들림을 추적하여 행성의 질량을 추정할 수 기법이다. 연구팀이 두 유형의 측정을 결합해본 결과, 안쪽 궤도의 두 케플러-107 행성이 서로 뚜렷하게 다르다는 것을 발견했다. 그리고 이 시스템에서 밀도가 높은 행성이 낮은 밀도의 행성보다 별에서 멀리 떨어져 있다는 점이 특히 흥미롭다고 생각했다.일반적으로는 밀도가 높은 행성이 모항성에 가까운 궤도를 돌게 마련인데, 이 특이한 한 쌍은 반대 현상을 보이고 있는 것이다. 연구자들은 내부 행성의 밀도가 더 높아질 수 있는 여러 가지 잠재적인 메커니즘을 생각해냈는데, 가장 유력한 원인으로, 거대 충돌이 케플러-107c의 저밀도 바깥층을 벗겨냄으로써 그처럼 높은 밀도를 갖게 되었다는 것이다. 이런 거대 충돌 가설이 어쩌면 비정상적으로 들릴 수도 있지만, 우리 태양계만 보더라도 수많은 충돌의 역사를 가지고 있다. 덩치에 비해 비정상적으로 거대한 수성의 핵이나 지구와 달의 비슷한 조성, 그리고 궤도면에 누운 채 공전하는 천왕성의 기이한 자세 등은 모두 충돌과 밀접하게 관련된 증거들이다. 우주에는 이런 폭력적인 충돌이 다반사이다. 심지어 블랙홀끼리도 충돌한다. 우리는 얼마 전 심우주에서 블랙홀이 충돌하여 발생시킨 중력파를 검출하기도 했다. 지난달 미국천문학회 회의에서 연구자들은 NGC 2547-ID8이라는 별 주변에 두 차례 관찰된 파편 구름이 커다란 소행성 충돌에 의한 것일 가능성이 가장 높다고 주장했다. 태양계는 생각보다 어지러운 장소인 것 같다. 이 연구는 ‘네이처 아스트로노미’ 저널 2월 4일자에 발표되었다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

우주 생성의 비밀을 간직한 마치 보물처럼 숨어있던 작은 은하가 새롭게 발견됐다. 최근 이탈리아 국립천체물리연구소(INAF) 등 국제천문학 연구팀은 약 3000만 광년 떨어진 곳에 위치한 왜소구형은하 '베딘 1'(Bedin 1)을 발견했다는 연구결과를 발표했다. 허블우주망원경을 통해 우연히 발견된 베딘 1은 폭이 3000광년 정도로 추정될 만큼 매우 작고 희미한 은하다. 우리은하의 지름이 10만 광년에 달한다는 점과 비교해보면 얼마나 작은 지 알 수 있는 대목. 그러나 베딘 1은 놀랍게도 대략 130억 년의 나이를 가졌을 것으로 추정돼 140억년이라는 우주의 나이와 견줄만 하다.흥미로운 사실은 베딘 1의 발견 과정이다. 당초 연구팀은 허블우주망원경을 이용해 구상성단 NGC 6752 속에 존재하는 백색왜성(white dwarf)들을 연구 중이었다. 그러나 관측 과정에서 한쪽 귀퉁이에 빽빽하게 모여있는 작은 별들의 모습이 파악됐다. 이 별들의 밝기와 온도 등을 분석한 결과 이 은하가 NGC 6752에 속한 것이 아닌 3000만 광년이라는 훨씬 더 먼 곳에 위치한다는 것이 밝혀졌다. 지구 밤하늘에서 세번째로 밝게 빛나는 구상성단(球狀星團·별들이 마치 공처럼 둥글게 모여있는 성단)인 NGC 6752는 1만3000광년 떨어진 곳에 위치해있다. 연구팀은 "베딘 1은 우주의 나이에 근접해 살아있는 화석이라해도 무리는 아니다"면서 "다른 은하들과 거의 상호작용을 하지 않는 것도 특징"이라고 설명했다. 이어 "이같은 왜소구형은하는 우주에 드물지 않지만 극도로 고립된 것이 가장 큰 특징"이라고 덧붙였다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

20세기에 기라성 같은 천문학자들 중 최고의 영웅 한 사람을 꼽으라면 에드윈 허블을 드는 데 토를 달 사람은 아무도 없을 것이다. 고요하기만 한 줄 알았던 우리의 우주가 실은 무서운 속도로 팽창하고 있다는 사실을 맨처음 발견하여 인류에 고한 사람이 허블이기 때문이다. ‘팽창우주’의 발견은 7000년 인류 과학사에서 가장 위대한 발견으로 자리매김되었다. 그 전에 허블은 그때까지 우리은하 내의 성운으로만 알려졌던 안드로메다 성운이 실은 독립된 외계은하임을 밝혀내, 우리은하가 우주의 전부인 줄 알았던 사람들을 충격 속에 빠뜨렸다. 밤하늘에서 빛나는 모든 것들이 우리은하 안에 속해 있다고 믿고 있던 사람들에게 이 발견은 청천벽력과도 같은 것이었다. 갑자기 우리 태양계는 자디잔 티끌 같은 것으로 축소되어버리고, 지구상에 살아 있는 모든 것들에게 빛을 주는 태양은 우주라는 드넓은 바닷가의 한 알갱이 모래에 지나지 않은 것이 되었다. 오랜 세월 동안 맨눈으로 볼 수 있는 범위의 크기로 생각해왔던 우주가 허블의 발견 이후 은하들 뒤에 다시 무수한 은하들이 늘어서 있는 무한에 가까운 우주임이 드러났다. 인류에게 이것은 근본적인 계시였다. 이런 상황에서 다시 광막하기 그지없는 우주가 현재에도 무한 팽창을 거듭하고 있다는 사실을 접하자, 우리가 발붙이고 사는 이 세상에 고정되어 있는 거라곤 하나도 없다는 현기증 나는 사실에 사람들은 황망해했다. 최초로 인류가 지구상을 걸어다닌 이래 우리 인간사가 불안정하다는 것을 알고는 있었지만, 20세기에 들어서는 하늘조차도 불안정하다는 사실을 깨닫게 되었던 것이다. 그것은 제행무상(諸行無常)의 대우주였다. ​허블이 팽창우주를 발견하는 데 사용한 도구는 적색이동이었다. 멀어져가는 천체의 빛을 스펙트럼으로 보면 적색이동 현상이 나타난다. 허블이 중학교 중퇴 학력의 관측조수 휴메이슨과 함께 24개의 은하를 집요하게 추적해서 얻은 관측자료를 정리하여 거리와 속도를 반비례시킨 표에다가 은하들을 집어넣은 결과, 모든 은하들이 우리로부터 멀어져가고 있다는 놀라운 사실을 발견했다. 멀리 있는 은하일수록 더 빠른 속도로 멀어져가고 있는 것이다! 이게 무슨 일인가? 사방의 은하들이 우리로부터 도망가고 있었다. 우리가 무슨 몹쓸 것에 오염되었거나 큰 잘못이라도 저질렀다는 건가? 그래서 우리와는 다시는 상종하지 않으려고 저렇게 허겁지겁 달아나는 건가? 훗날 어떤 천문학자는 우리은하가 인간이라는 물질로 오염되어서 다른 은하들이 도망가는 거라는 우스갯소리도 했다. 은하는 후퇴하고 있다. 먼 은하일수록 후퇴속도는 더 빠르다. 그리고 은하의 이동속도를 거리로 나눈 값은 항상 일정하다. 이것이 바로 허블의 법칙이다. 훗날 이 상수는 허블 상수로 불리며, H로 표시된다. 허블 상수는 우주의 팽창속도를 알려주는 지표로서, 이것만 정확히 알아낸다면 우주의 크기와 나이를 구할 수 있다. 그래서 허블 상수는 우주의 로제타 석에 비유되기도 한다. 허블과 휴메이슨의 발견은 우주가 팽창하고 있음을 명백히 보여주는 것이었다. 그러나 당시에는 허블 자신까지 포함해서 이것이 우주의 기원과 연관되어 있으며, 모든 것의 근본을 건드리는 심오한 문제라고 확신하는 사람은 아무도 없었다. 이상하게도 죽이 잘 맞았던 이 커플이 인류를 우주 기원의 순간으로 데려갈 이론적 토대를 닦았던 것이다. 이 발견 이후 신출내기 천문학자였던 허블은 단숨에 천문학 영웅으로 떠올랐으며, 수많은 상과 명예박사를 받는 영예를 누리게 되었다. 노벨 물리학상 후보에까지 올랐으나, 당시 천문학이 포함되지 않아 수상하지는 못했다. 그러나 나중에 규정이 바뀌어 허블에게 노벨상을 주려 했으나, 그때는 받을 사람이 없었다. 얼마 전 세상을 떴기 때문이다. 노벨상을 받으려면 업적 외에도 장수가 필수적인 상수임을 일깨워주는 대목이다. 노벨상 규정이 일찍 바뀌었다면 아마 허블은 두 번쯤 받았을 것이다. 안드로메다 은하 거리 결정과 팽창우주가 각각 충분한 수상자격이 될 것이기 때문이다. ​ 허블은 노벨상만 받지 못했을 뿐, 과학자로서는 최고의 영예와 인기를 누렸다. 영화 배우나 작가들과 모임을 가졌으며, 1937년 아카데미 영화상 수상식에 주빈으로 참석하기도 했다. 그뿐 아니다. 1948년에는 허블의 초상화가 ‘타임’지 표지를 장식했다. 천문학자로서는 최초의 일이었다. 그후 반세기 동안 ‘타임’지 표지에 얼굴을 올린 천문학자는 퀘이사를 발견한 마틴 슈미트와 유명작가이자 천문학자인 칼 세이건뿐이었다. 몇 번의 좌절과 느닷없는 임종 인생의 정점에 있던 허블에게 뜻하지 않은 좌절이 찾아왔다. 1944년 윌슨산 천문대 대장 애덤스는 은퇴를 결심하고 업적이나 지명도를 고려하여 후임으로 허블을 추천했다. 그러나 천문대 연구원과 직원들의 반대에 부딪혔다. 거기에는 그럴 만한 이유가 있었다. 워낙 독단적인데다 과시욕이 심한 허블은 주위 사람들과 자주 마찰을 일으켰는데, 대표적인 것이 천문대 선배 연구원이던 할로 섀플리와의 불화였다. 두 사람은 기질적으로도 상극이었다. 평화주의자였던 섀플리는 1차대전에 종군한 퇴역소령인 허블이 군용 트렌치 코트를 휘날리며 파이프를 문 채 천문대를 휘젓고 다니는 모습이 영 눈에 거슬렸다. 섀플리는 학문적으로 반대편에 섰던 허블에게 여러 차례 거친 말로 모욕당한 적도 있었지만 끝까지 허블을 관대하게 대했다. 뿐더러, “허블은 뛰어난 관측자다. 나보다도 몇 배는 더 훌륭하다”고 상찬했다니, 대인배였던 모양이다. 평생을 은하 연구에 바쳤던 새플리는 다음과 같은 명언을 남기기도 했다. “우리는 뒹구는 돌들의 형제며, 떠도는 구름의 사촌이다.”허블의 또 다른 불화 상대는 반 마넨이었다. 역시 선배 연구원이던 반 마넨은 냅킨 링 사건으로 허블과의 악연을 남겼다. 윌슨산 천문대의 저녁식사에서는 전날 밤 2.5m 망원경 관측자가 상석에 앉아 대화를 이끌어가는 관례가 있었다. 그런데 허블이 식사 전에 나타나 상석에 놓인 반 마넨의 냅킨 링을 자기 것과 바꾸어놓았다. 식사 종 소리에 내려온 반 마넨은 자기 냅킨 링이 다른 자리에 놓인 것을 보고는 잠시 얼굴이 굳어졌지만 아무 말 없이 식사를 했다고 한다. 이런 일들은 허블이 주위 사람들과 어떤 관계에 있었던가를 알려주는 단편적인 사례에 지나지 않는다. 애덤스 대장은 허블의 독단으로 인해 빚어지는 골치 아픈 문제들에 무든히 속을 썩였지만 모든 것을 감싸안는 편이었고, 후임으로 허블을 추천한 것을 보면 그 역시 대인배였던 모양이다. 천문대 연구원과 직원들이 반대하자 천문대측에서도 허블 카드를 포기할 수밖에 없었고, 후임으로는 허블보다 한참 어린 물리학자 보웬을 천문대장으로 임명했다. 이 소식을 듣고 허블은 “천문학자가 아닌 물리학자를 새로운 천문대장으로 임명하다니 놀랍다”는 반응을 보였다고 한다. 허블의 좌절은 이뿐 아니었다. 윌슨산 천문대가 5m 망원경을 소유한 팔로마산 천문대와 합병했는데, 세계 최대인 5m 망원경으로 하는 관측을 포기할 수 없었던 허블은 차마 자리를 박차고 떠나지 못한 채 그대로 천문대에 주저앉았지만, 그 꿈마저 끝내 이루어질 수 없었다. 허블의 연구 주제가 실적을 내기 어렵다는 이유로 관측일정에 받아들여지지 않았기 때문이다. 뼛속까지 타고난 관측자였던 허블은 여기서 결정적인 타격을 받았던 것으로 보인다. 이듬해 허블은 심장발작을 일으켰고, 잠시 회복되어 몇 년 만에 관측에 나섰다가 53년 다시 뇌졸중으로 영영 눈을 감고 말았다. 64세 생일을 3주 앞둔 때였다. 그의 아내 그레이스 외에는 누구도 그의 임종을 보지 못했다. 뿐만 아니라, 그레이스는 어떠한 장례식과 추도회도 거부했다. 그리고 허블의 유해를 어떻게 처리했는지에 대해서도 끝내 입을 열지 않았다. 스탠포드 대학 영문학과 출신인 그레이스는 백만장자의 딸로서 전 남편이 의문의 죽음을 한 후 이듬해 허블과 결혼했다. 두 사람 사이의 사랑은 이전부터 싹트고 있었다. 그녀는 천문대에서 허블을 본 후 첫눈에 반한 듯하다. 헌칠한 키와 잘생긴 얼굴, 게다가 우주를 연구하는 허블에게 저항할 수 없는 매력을 느꼈던 모양이다. 문장력과 문학적 감수성이 뛰어났던 그녀는 허블에게 ‘성운 항해자’라는 별명까지 붙여주었다. 그녀는 허블의 자료를 기증하면서 허블의 전기를 쓰는 사람은 남성 과학자여야 한다는 조건을 붙였다. 그러나 그 이유는 밝히지 않았다. 그레이스는 허블이 떠난 지 28년 후 90세의 나이로 눈을 감았다. 전하는 말에 의하면 그녀의 유해는 화장되어 남편 옆에 안치되었다고 한다. 이런 굴곡진 사연으로 인해 우리는 20세기 천문학 최고의 영웅이 어디에 묻혀 있는지 아직도 모르며, 허블을 추념하려면 1990년 우주로 올라간 허블 우주망원경을 바라보는 수밖에 없게 되었다. 하지만 허블 부부에게도 하나의 위안이 있었다. 허블이 죽은 후 얼마 안되어 노벨 물리학상 수상자이자 위원인 찬드라세카르와 페르미가 허블이 인류에게 끼친 공헌이 무시돼서는 안 된다고 생각한 끝에 그레이스를 찾아가 허블이 수상자로 선정되었다는 비밀 사항을 전했다는 점이다. 법학을 전공했다가 뒤늦게 천문학으로 전향하여 늘 남의 인정과 칭찬에 목말라했던 허블이 지하에서나마 그 소식을 들었다면 크게 기뻐했을 것임에 틀림없다. 마지막으로, 타고난 관측자 허블이 남긴 말로 이 글을 접기로 하자. “오감만 잘 갖춰져 있으면 인간은 우주가 무엇인지 탐험할 수 있으며, 그걸 모험과학이라 부른다.” 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

인류가 이제껏 보아왔던 것 중 가강 깊은 우주의 이미지를 건져내는 데 성공했다. 천문학자들은 지금까지 확보한 이미지 중 가장 먼 우주를 담고 있는 허블 울트라 딥 필드(Hubble Ultra-Deep Field) 영상에 나오는 가장 큰 은하 주변에서 '잃어버린 빛'을 복원해내는 새로운 기술을 사용해 성공을 거두었다. 연구원들은 여러 허블 이미지를 처리해 우리 우주의 새로운 모습을 드러내는 데 성공했다. 스페인 카나리아 천문연구소(Instituto de Astrofísica de Canarias) 연구원들은 3년 동안 이미지를 제작하는 과정에서, 여러 이미지를 재처리하고 이미지들을 결합함으로써 가장 큰 은하의 바깥쪽 영역에서 많은 양의 빛을 복구하는 데 성공해 놀라운 심우주 모습을 찾아냈다. " 외곽 지역의 별에서 방출되는이 빛을 찾아내는 것은 완전한 은하계에서 빛을 복원해내는 것과 같다" 고 연구팀은 설명한다. 일부 은하의 경우 이 누락된 빛은 해당 은하들이 이전에 측정한 것보다 거의 두 배 큰 지름을 가지고 있음을 보여준다. "우리가 하는 것은 허블 망원경이 직접 관찰한 원본 이미지 보관소에서 심우주 은하들의 이미지를 가공하여 최상의 품질을 생산해내는 것"이라고 알레한드로 S. 보를라프 프로젝트 리더는 설명해준다. 데이터를 수집한 WFC3는 허블 우주망원경이 취역한 지 19년이 된 2009년 5월 우주 비행사가 올라가 설치한 장비이다. 지상에서는 완전히 조립된 장비(망원경 + 카메라)를 테스트할 수 없었기 때문에 우주에서 정밀한 시공을 하는 방법을 찾는 것이 연구원들에게는 큰 도전이었다. 문제를 극복하기 위해 그들은 궤도상의 망원경 교정을 위해 하늘 가 방향에 있는 수천 개의 이미지를 분석한 끝에 마침내 정밀 시공에 성공할 수 있었다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

지구에서 약 2억9000만 광년 떨어진 한 은하 중심에 있는 거대질량 블랙홀이 빛의 속도 절반이 조금 넘는 속도로 회전하고 있던 것으로 나타났다. 미국 매사추세츠공과대(MIT) 디라지 파샴 박사가 이끄는 국제 천문학 연구진은 ‘ASASSN-14li’로 명명된 거대질량 블랙홀이 인근 별을 집어삼키는 과정에서 나온 X선을 분석해 이같은 특징을 알아냈다고 9일(현지시간) 미국 시애틀에서 열린 미국천문학회(AAS) 연례회의에서 발표했다.‘초신성 전천 자동탐사’(ASASSN·All-Sky Automated Survey for Supernovae)로 불리는 망원경 시스템에 관측돼 이름에 ASASSN이 들어간 이 블랙홀은 은하 PGC 043234 중심부에 숨어있다. 2014년 11월, 이 블랙홀이 근처에 있던 별 하나를 잡아먹는 과정에서 흘러나온 빛 덕분에 그 존재를 처음 알 수 있었다. 빛조차 흡수한다고 알려진 블랙홀의 존재를 파악하는 것은 한 천문 현상 덕분에 가능하다. 블랙홀의 표면에 해당하는 ‘사건의 지평선’(Event horizon)은 별보다 훨씬 크기가 작아서 온전한 상태로 별을 흡수하기 어렵다. 또한 블랙홀의 반지름 역시 매우 작으므로 블랙홀에 가까운 쪽과 먼 쪽의 중력 차이가 매우 커져 양쪽으로 잡아 당겨지는 상황이 된다. 이 때문에 블랙홀에 접근하는 별은 길쭉하게 늘어나 마치 국수처럼 가스가 늘어지게 된다. 그런데 이 가스도 바로 블랙홀로 흡수되는 것이 아니라 주변에 강착 원반이라는 물질의 고리에서 먼저 초고온으로 가열된 뒤 블랙홀로 조금씩 흡수된다. 이를 조석파괴사건(TDE·tidal disruption event)이라고 하며, 이때 엄청난 양의 에너지를 가진 플레어(Flare)가 방출되므로 과학자들은 이 빛을 측정해 블랙홀에 관한 정보를 얻는 것이다. 이번 연구은 이처럼 블랙홀에서 흘러나온 빛을 관측한 미국항공우주국(NASA)의 찬드라 X선 관측선과 닐 게렐 스위프트 우주망원경 그리고 유럽우주국(ESA)의 XMM-뉴턴 관측위성 등 여러 관측기기를 통해 수집한 자료를 자세히 분석한 것이다. 이를 통해 연구진은 블랙홀에서 나온 X선이 약 131초마다 강해지거나 약해지기를 반복하며 450일 넘게 계속됐다는 것을 알 수 있었고, 이런 신호 패턴을 분석해 블랙홀이 얼마나 빨리 회전하는지를 추정해낼 수 있었다. 연구진이 계산한 이번 블랙홀의 회전 속도는 빛의 속도인 시속 10억8000만㎞의 약 50% 수준이었다. 이같은 속도는 인상적이기는 하지만 전례가 없는 것은 아니다. 현재까지 측정한 소수의 거대질량 블랙홀의 회전 속도는 빛의 속도의 33%부터 84%까지 다양하다. 파샴 박사는 이번 결과가 앞으로 천문학자들이 거대질량 블랙홀의 진화를 더욱 잘 이해하는 데 도움을 줄 것이라고 말했다. 자세한 연구 결과는 세계적 학술지 ‘사이언스’ 최신호(9일자)에도 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

지구에서 불과 6광년 떨어진 곳에 위치한 이른바 '슈퍼지구'에 외계생명체가 존재할 가능성이 제기됐다. 지난 10일(현지시간) 미국 CNN 등 주요언론은 외계행성 ‘바나드-b’ 표면 아래에 원시생명체가 존재할 가능성이 있다는 연구결과를 보도했다. 지난해 11월 처음 발견된 바나드-b는 뱀주인자리의 어두운 별인 바나드(Barnard)의 주위를 도는 외계행성이다. 지구와 같은 바위형 행성이지만 표면온도가 -130℃도 넘는 차가운 얼음왕국인 바나드-b는 항성을 233일 만에 공전한다. 항성과의 거리로만 보면 태양과 수성 사이 정도지만 바나드가 태양과 비교하면 약 0.4%의 빛을 방출해 표면에 액체상태의 물은 없고 얼음만 가득할 것으로 보인다. 이같은 가혹한 조건 때문에 당초 전문가들은 외계생명체의 존재가능성에 대해 회의적이었으나 최근 연구결과는 다르다. 지난 10일 빌라노바 대학 연구팀이 시애틀에서 열린 미 천문학회 연례회의에서 바나드-b 내 생명체 존재가능성에 대한 논문을 발표한 것.연구를 이끈 에드워드 귀난 박사는 "바나드-b의 표면에서는 생명체가 살 가능성이 없지만 그 아래는 다르다"면서 "바나드-b는 그 코어에 뜨거운 액체상태의 철과 니켈을 가지고 있을 수 있어 지열난방을 통해 원시적인 생명체가 살 수 있는 환경이 된다"고 설명했다. 이어 "이같은 지열난방은 남극대륙에서 발견되는 지하호수의 조건과 마찬가지"라면서 "표면 아래에 바다가 숨겨져있을 것으로 보이는 목성의 달 유로파와도 비슷하다"고 덧붙였다. 　 바나드-b는 지난해 11월 미국의 카네기 연구소, 스페인 우주과학 연구소 등 국제공동연구팀이 지난 20년 간 이루어진 관측 데이터를 재분석한 끝에 발견했다. 다만 아직까지는 유력한 외계행성 후보로, 보다 확실한 데이터는 차세대 우주망원경 ‘제임스웹 우주망원경'(JWST)이 배치돼야 알 수 있으나 2021년 이후로 발사가 연기된 상태다. 전문가들에 따르면 바나드 별은 90억 년 정도의 나이로 우리 태양보다 2배는 더 많다. 이 때문에 주위 행성 역시 지구보다 훨씬 오래 전 생성됐을 것으로 보인다. 이중 바나드-b는 역대 발견된 것 중 2번째로 가까운 곳에 위치한 외계행성이다. 지구에서 가장 가까운 항성계는 3개의 별이 모인 삼성계인 알파 센타우리로 지구에서 약 4.3광년 떨어진 곳에 위치해있다. 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

“가슴 속에 하나둘 새겨지는 별을/이제 다 못 헤는 것은…별 하나에 추억과/별 하나에 사랑과/별 하나에 쓸쓸함과/별 하나에 동경과/별 하나에 시와…”(윤동주 ‘별 헤는 밤’ 중에서) 네덜란드 출신의 화가 빈센트 반 고흐는 “별을 보는 것은 언제나 나를 꿈꾸게 한다”며 ‘별이 빛나는 밤’과 ‘론강 위로 별이 빛나는 밤’이라는 명작을 남겼다. 청명한 밤하늘에 반짝이는 별, 하얀 꽃잎을 흩뿌려 놓은 듯 그사이를 가로지르는 은하수, 그리고 별똥별을 보고 있노라면 아무리 무감각한 사람일지라도 ‘아’ 하는 탄성이 절로 나오는 것을 막을 수는 없을 것이다. 세 번의 슈퍼문, 8차례의 유성우 현상에 수성의 태양면 통과, 개기월식, 금환일식 등 자연의 경이로움을 드러내는 우주 이벤트들이 올해 우리 머리 위에서 숨 가쁘게 이어질 것으로 보인다. ●아폴로 11호 달 착륙 50년… 심우주 관측 박차 올해는 더군다나 1969년 7월 20일 아폴로 11호가 인류 최초로 달에 발을 내디딘 지 50년이 되는 해이자, 1919년 5월 29일 영국의 천문학자 아서 에딩턴 경이 아인슈타인의 일반상대성이론을 입증한 일식 관측을 한 지 100년이 되는 해이다. 이 때문에 세계 각국은 달 탐사를 비롯해 심우주 관측을 위해 경쟁적으로 나서고 있다. 지난 1일 미국 심우주탐사선 ‘뉴허라이즌스호’는 태양계 최외곽에 해당하는 카이퍼 벨트에 있는 소행성 ‘울티마 툴레’와 조우하면서 2019년을 열었다. 3일에는 중국 달 탐사선 ‘창어4호’가 인류 최초로 달 뒷면에 착륙하면서 올해 다양한 천문 우주쇼가 벌어질 것을 일찌감치 예고하기도 했다.●21일 개기월식… 가장 큰 달은 2월 19일 우선 오는 21일 개기월식과 함께 슈퍼문 현상이 나타날 예정이다. 슈퍼문은 달이 지구와 가장 가까워지는 시기와 보름달이 뜨는 시기가 겹쳐 평소보다 보름달이 더 크게 보이는 현상을 말한다. 달은 지구를 원형이 아닌 타원형으로 공전하고 있기 때문에 달과 지구의 거리가 가깝고 보름달이 뜨는 시기는 자주 겹쳐지지 않는데 올해는 1월에 이어 2월 19일, 3월 21일에도 슈퍼문 현상이 있을 예정이다. 올해 가장 큰 달을 볼 수 있는 때는 두 번째 슈퍼문이 나타나는 2월 19일이다. 특히 착시현상으로 인해 달이 하늘 한가운데 떠 있을 때보다 지평선에 걸려 있을 때 더 크게 보인다.●별자리 가로지르는 8차례 유성우 세례 유성우는 아마 가장 화려한 천문 이벤트가 될 것이다. 유성우는 지구가 공전을 하면서 혜성이나 소행성이 지나간 지점을 통과할 때 그 잔해들이 지구인력에 빨려 들어와 대기권에서 타면서 비처럼 내리는 현상을 말한다. 4월 22일쯤 거문고자리 유성우를 시작으로 5월 6일 물병자리 에타유성우, 7월 28일 물병자리 유성우, 8월 13일 페르세우스자리 유성우를 비롯해 크리스마스이브 무렵 작은곰자리 유성우까지 밤하늘을 가로지르는 우주쇼를 모두 8차례 볼 수 있다. 한편 2월 1일에는 미국 민간우주기업 스페이스X가 미국항공우주국(NASA)과 함께 개발 중인 유인우주선 ‘드래곤’을 시험발사한다. 같은 날 인도는 궤도선과 착륙선, 탐사로봇을 탑재한 두 번째 달 탐사선 ‘찬드라얀2’를 발사하게 된다. 우주개발 분야에서는 후발국가인 이스라엘은 보름 뒤인 2월 15일 스페이스X의 팰컨9 로켓에 달 착륙선을 실어 발사할 계획이다. 3월 1일에는 미국 보잉사가 유인 우주선 ‘스타라이너’의 무인 시험발사가 예정돼 있다. 오는 10월 15일 유럽 우주기구(ESA)와 스위스 연방우주국은 태양계 바깥에 있는 지구형 행성들을 찾기 위한 우주망원경을 실은 ‘칩스’(CHEOPS) 우주선을 발사할 계획이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지난해 11월 15일 미 항공우주국(NASA)의 케플러 우주망원경은 '굿나잇'(goodnight)이라는 최종신호를 받고 영면했지만 그 '유산'을 받은 연구는 현재 진행형이다. 지구에서 약 226광년 떨어진 황소자리에서 지구 2배 만한 크기의 외계행성이 발견됐다. 지난 7일(현지시간) NASA와 시카고 대학 출신 연구진들은 케플러 우주망원경의 데이터를 분석하는 과정에서 외계행성 'K2-288Bb'를 발견했다는 논문을 시애틀에서 열린 미 천문학회 연례회의에서 발표했다. 　 지구와 같은 암석형인지 혹은 해왕성 같은 가스형인지 아직 밝혀지지 않은 K2-288Bb는 지구의 1.9배 정도로 K2-288계(系)의 주위를 돈다. K2-288계는 별 중 가장 온도가 낮은 2개의 M타입(M-type) 별로 이루어져 있는데 서로의 거리는 무려 82억㎞다. 가장 밝은 별은 우리 태양과 비교하면 질량이 절반만 하며 다른 별은 3분의 1 수준이다. 이중 K2-288Bb는 작은 별을 31.3일이라는 짧은 시간 내에 공전한다. 논문의 주저자인 시카고 대학 대학원생 아디나 페인스테인은 "지구의 1.5~2배 만한 사이즈를 가진 외계행성은 매우 드물며 발견하기도 어렵다"면서 "향후 행성 진화를 연구하는데 있어 귀한 자료가 될 것"이라고 밝혔다. NASA에 따르면 이번에 굵직한 연구성과를 얻어낸 페인스테인은 지난 2017년 NASA 고다드 우주비행센터에서 인턴으로 일하며 케플러 우주망원경이 보내온 데이터를 분석해왔다. 이 과정에서 특별한 ‘트랜싯’(transit)을 찾아내면서 결과적으로 외계행성 발견이라는 큰 성과로 이어졌다.일반적으로 행성은 스스로 빛을 내지 않기 때문에 주위 별 빛으로 그 존재가 확인된다. 행성이 항성 앞을 지나가는 경우 잠시 빛이 잠식되는 현상이 발견되는데 이같은 현상을 트랜싯이라 부른다. 케플러 우주망원경은 이 기법을 사용해 현재까지 발견된 3750개의 외계행성 중 약 70%를 발견했다. 페인스테인은 "케플러 우주망원경의 방대한 데이터 속에서 이번과 같은 극도로 가치있는 발견을 하기란 쉽지않다"면서 "이 때문에 우리와 같은 전세계 시민 과학자들이 외계행성을 발견하는데 도움을 줄 수 있을 것"이라고 말했다. 한편 그간 수많은 외계행성을 찾아온 케플러 우주망원경은 지난해 11월 15일 9년 간의 임무를 마치고 퇴역했다. 지난 2009년 3월 발사된 케플러 우주망원경은 ‘행성 사냥꾼’이라는 별명답게 인류에게 우주에게 대한 새로운 지평을 열어줬다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

국제천문연맹(IAU) 총회의 투표가 대중의 관심을 끄는 경우는 많지 않다. 예외적이었던 사례는 명왕성을 태양계 행성 목록에서 제외했던 2006년 총회 정도였다. 총회의 결정으로 ‘행성이란 무엇인가’ 하는 정의를 수정하고 보니 명왕성이 행성의 정의에 맞지 않게 된 것이다.그로부터 12년이 지난 2018년 총회에서는 오랜만에 대중의 관심을 끌 만한 투표가 있었다. ‘허블’이라는 이름 때문이었다. 우주 팽창의 증거를 처음 제시한 것으로 알려진 천문학자 허블의 업적을 기리기 위해 그의 이름을 붙인 우주망원경 덕분에 ‘허블’은 우주, 첨단과학기술 등을 상징하는 단어가 되었다. 우주 팽창을 기술하는 법칙은 ‘허블 법칙’으로 널리 알려졌다. ‘허블 상수’는 우주 팽창 속도를 담고 있는 천문학과 우주론에서 가장 중요한 값 중 하나다. 총회에서는 우주 팽창을 처음 제안한 가톨릭 성직자이자 천문학자인 조르주 르메트르의 업적을 기리기 위해 ‘허블 법칙’을 ‘허블-르메트르 법칙’으로 바꾸어 부를 것이 권고됐다. 지동설에 이어 또 하나의 ‘코페르니쿠스적 전환’을 성직자 천문학자가 처음 제안한 것임을 널리 알리려는 결정이다. 우주가 팽창하고 있다는 것은 우주는 과거의 어느 시점에 시작한 유한한 존재라는 유력한 증거이며 현대 천문학의 가장 위대한 발견이다. 르메트르의 우주 팽창에 대한 논문은 허블보다 2년 빠른 1927년 발표되었음에도 불구하고 널리 알려지지 않았다. 논문이 지역 학술지에 프랑스어로 실렸기 때문이다. 또 르메트르 연구의 중요성을 알게 된 연구자들이 1931년 영국왕립학회지에 영어 번역본 게재를 주선했을 때 우주 팽창에 대한 핵심 문단이 누락됐기 때문이다. 누락 과정에 당시 이미 영향력이 큰 허블에게 공을 돌리려는 누군가의 의도가 있었느냐 하는 문제에 여전히 논란이 있다. 어쨌든 이번 IAU 권고안은 허블 우주망원경의 명칭에는 아무런 영향을 미치지 않는다. “모든 진리는 일단 발견하기만 하면 이해하기 쉽다. 문제는 진리를 발견하는 것이다”라는 갈릴레이의 말처럼 허블의 관측이 없었다면 르메트르의 연구는 성립할 수 없었다. 사실 허블이 르메트르의 제안을 적극 소개했다면 그 자신이 더 높게 평가받지 않았을까? 르메트르가 허블보다 앞섰음을 더 늦기 전에 우리 세대가 인정한 것이 반가울 따름이다.

크리스마스 시즌을 앞두고 우주에서 마치 화환을 연상케 하는 아름다운 거대 별의 사진이 도착했다. 미국항공우주국(NASA)가 공개한 이 사진은 지구로부터 약 6500광년 떨어진 곳에 위치한 ‘RS 퍼피스’(RS Puppis)로, 엄청난 질량으로도 유명하다. RS 퍼피스의 질량은 태양의 10배이며, 크기는 200배에 달한다. 뿐만 아니라 빛의 밝기가 태양보다 1만 5000배에 달해 ‘자이언트 스타’, ‘슈퍼스타’로도 불린다. 허블 우주망원경이 촬영한 RS 퍼피스는 변광성 별에 속한다. 변광성 별은 시간에 따라 밝기가 변하는 별을 뜻하며, 마치 거미줄에 묶인 듯 두꺼운 먼지 구름에 휘감겨 있는 것이 특징이다. NASA는 “RS 퍼피스 주변의 성운이 빛의 메아리처럼 번쩍이고 있다. 이러한 변동과 성운을 가로질러 움직이는 빛의 메아리 현상을 측정함으로써, RS 퍼피스와 주변 천체와의 거리를 확인할 수 있었다”고 설명했다. 실제로 유럽 남부 천문대의 새로운 우주 망원경으로 연구한 결과, 지구와의 거리는 약 6500광년으로 밝혀졌다. RS 퍼피스는 2013년 이후 꾸준히 천문학자들의 관심을 받고 있으며, 자세히 보면 촬영 시기에 따라 주위를 감싸고 있는 먼지 구름의 모습과 작은 별들의 위치가 달라져 있는 것을 확인할 수 있다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

현존하는 최고 성능의 우주망원경을 뛰어넘는 고성능 우주망원경이 칠레에 설치될 예정이다. 호주 매쿼리대학과 호주국립대학 공동 연구진은 내년 2월부터 3200만 달러(한화 약 360억 4200만원)의 연구기금이 들어가는 우주관찰용 광학 망원경을 칠레 우주망원경 연구부지에 설치할 계획이라고 밝혔다. 마비스(MAVIS)로 명명된 이 우주망원경은 지상에 설치된 일반적인 우주망원경보다 10배에서 최대 20배까지 더욱 선명하게 우주를 관찰하고 이미지를 전달할 수 있다. 일반적인 우주망원경은 대기 중의 차가운 공기와 뜨거운 공기가 만나 생성되는 일종의 난기류 탓에 광파(light wave)가 왜곡되고 이미지가 뿌옇게 흐려지는 현상이 있는데, 마비스 연구가 완료되면 이러한 우주망원경의 단점이 대폭 계선될 것으로 보인다. 뿐만 아니라 최고의 성능을 가진 미국항공우주국(NASA)와 유럽우주국(ESA)의 허블우주망원경에 비해서도 3배 더 선명한 우주의 이미지를 얻을 수 있다는 것이 연구진의 설명이다. 연구진은 “지상에 설치된 망원경을 통해 우주를 볼 때마다 대기의 난기류가 매우 큰 제약으로 다가왔다. 하지만 마비스는 대기 난기류로 인해 이미지가 뿌옇게 되는 현상을 완화했고, 덕분에 더욱 선명한 우주의 이미지를 확인할 수 있게 도울 것”이라고 설명했다. 이어 “이 망원경은 과학자들이 먼 은하계의 별을 식별하고, 이 별들이 얼마나 오래 됐는지를 알려주는 동시에 은하의 형성 역사를 되돌아볼 수 있게 도와줄 것”이라면서 “동시에 거대한 블랙홀을 찾는데도 도움이 될 것”이라고 기대했다. 새로운 고성능의 우주망원경은 내년 2월부터 본격적인 설치연구를 시작해 오는 2025년에 완성될 것으로 보인다. 이번 연구에는 매쿼리대학과 호주국립대학을 포함해 이탈리아 국립천문학연구소와 프랑스 마르세유 천체물리학연구소(LAM) 등이 참여할 예정이다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

-'허블-르메트르의 법칙'으로 바뀌었다...역사상 가장 놀라운 과학적 발견 1929년 미국 천문학자 에드윈 허블은 그의 조수 밀턴 휴메이슨과 함께 우리 우주가 팽창하고 있다는 관측 증거를 발견하여 엄청난 충격을 사람들에게 던져주었다. 이것은 완전한 상식 파괴로, 우주가 지금 이 순간에도 무서운 속도로 팽창하고 있으며, 우리가 발붙이고 사는 이 세상에 고정되어 있는 거라곤 하나도 없다는 현기증 나는 사실에 사람들은 황망해했다. 허블은 우주의 은하들은 우리로부터 후퇴하고 있으며, 먼 은하일수록 후퇴속도는 더 빠르다는 사실을 발견했다. 그리고 은하의 이동속도를 거리로 나눈 값은 항상 일정하다. 이것이 '허블의 법칙'이다. 훗날 이 상수는 허블 상수로 불리며, H로 표시된다. 허블 상수는 우주의 팽창속도를 알려주는 지표로서, 이것만 정확히 알아낸다면 우주의 크기와 나이를 구할 수 있다. 그래서 허블 상수는 '우주의 로제타 석'에 비유되기도 한다. 허블은 그 값을 550km/s/Mpc(100만pc만큼 떨어진 천체는 1초에 550km의 속도로 멀어진다는 뜻)이라고 구했다. 그것을 적용하면 우주의 나이가 20억 년밖에 안 되는 것으로 나온다. 지난 70년 동안 과학자들은 허블 상수의 정확한 값을 놓고 열띤 논쟁을 벌였다. 이를 두고 '허블 전쟁'이라고까지 했다. 최근 플랑크 우주망원경의 2013년 관측을 기반으로 허블 상수가 67.8(km/s/Mpc) 근처라는 것이 확인되었다. 여기서 Mpc는 약 325만 9000광년이고, 이만한 거리가 늘어날 때마다 지구에서 본 후퇴속도가 초속 67.8km씩 늘어난다는 뜻이다. 이 허블 상수의 역수는 약 140억 년으로, 이것이 우주의 나이가 된다. 지금도 허블 상수는 천문학에서 가장 중요한 상수로 다뤄지고 있다. 허블의 법칙을 식으로 나타내면 다음과 같다. ​ V=Hr (V: 은하 후퇴속도 [km/s], r : 은하까지의 거리 [Mpc], H :허블 상수[km/s/Mpc] ) 허블의 법칙은 우주가 팽창한다는 이론의 기초가 되었을 뿐 아니라, 빅뱅의 증거이기도 하다. 허블의 발견에 따르면, 우주 팽창은 나를 중심으로 ​진행되고 있다고도 볼 수 있다. 내가 만약 이웃 안드로메다 은하로 가더라도 마찬가지다. 그곳을 중심으로 모든 은하들은 나로부터 멀어져가고 있을 것이다. 우주의 모든 은하들은 이처럼 서로 후퇴하고 있는 것이다. 이 경우 은하들이 스스로 이동하는 것은 아니다. 우주팽창은 공간 자체가 팽창하는 것이기 때문에 은하 간 공간이 늘어나고 있는 것이다. ​따라서 은하들은 늘어나는 우주의 카펫을 타고 서로 기약 없이 멀어져가고 있는 셈이다. 허블이 발견한 팽창 우주는 20세기 천문학사에서 가장 중요한 발견이자, 위대한 지식 혁명의 하나로 받아들여졌다. 허블의 제자인 앨런 샌디지는 우주의 팽창을 역사상 가장 놀라운 과학적 발견이라 불렀다. 가톨릭 신부복을 입은 천문학자 이처럼 유명한 '허블의 법칙'이 새 옷을 갈아입게 되었다. '허블-르메트르의 법칙'으로 불려지게 된 것이다. 국제천문연맹(IAU)은 지난 8월 오스트리아 빈에서 열린 연례회의와 전자투표에 참석한 회원 11,072명을 대상으로 허블의 법칙을 개명하는 찬반투표를 진행한 결과 78%가 찬성해 이름을 바꾸기로 했다고 밝혔다. 사실 그 전에도 허블의 법칙을 '허블-휴메이슨의 법칙'으로 바꿔야 한다는 주장이 있었다. 허블의 법칙에서 공동 관측자 휴메이슨이 빠진 것은 당시 그가 정식 과학자가 아니었기 때문인 것으로 추정되고 있다. 휴메이슨은 중학을 중퇴한 14세 이후로 정식 교육을 받지 않았으며, 윌슨산 천문대 잡역부로 일하다가 천체 관측에 뛰어난 솜씨를 발휘하여 정식 직원으로 채용되고 허블의 조수로 일하게 된 것이다. ​ 그렇다면 한 세기 가까이 이어오던 허블의 독점 체제를 깬 르메트르란 인물은 과연 누구인가? 벨기에 출신의 가톨릭 신부이자 천문학자인 조르주 르메트르는 대학생 때 토목공학을 공부하다가 1차대전에 참전한 후 천문학으로 방향을 틀었다. 그는 허블이 법칙을 발표하기 2년 전인 1927년, 팽창하는 우주를 나타내는 논문 〈일정한 질량을 갖지만 팽창하는 균등한 우주를 통한 우리은하 밖 성운들의 시선속도에 대한 설명〉을 발표, 매우 높은 에너지를 가진 작은 '원시 원자'가 거대한 폭발을 일으켜 우주가 되었다는 대폭발 이론을 최초로 내놓았다. 르메트르는 우주의 기원에 대한 그의 이론을 '원시 원자에 대한 가설'이라 불렀다. 르메트르는 후일 빅뱅 이론으로 발전된 이 가설에서, 우주는 팽창하고 있으며, 이러한 팽창을 거슬러 올라가면 우주의 기원, 즉 ‘어제 없는 오늘'(The Day without Yesterday)이라고 불리는 태초의 시공간에 도달한다는 선구적 이론을 펼쳐냈다. 1927년 브뤼셀에서 열렸던 세계 물리학자들의 솔베이 회의에 참석한 르메트르는 아인슈타인을 한쪽으로 데리고 가서 자신의 팽창우주 모델을 설명했다. 하지만 아인슈타인으로부터 "당신의 계산은 옳지만, 당신의 물리는 끔찍합니다"라는 끔찍한 말을 들었다. 아인슈타인이 거부한다는 것은 곧 전 과학계가 거부한다는 뜻으로, 르메트르는 자신의 이론에 흥미를 잃고 한동안 잊힌 듯이 지냈다. 르메트르가 '솔베이의 절망'을 맛본 지 6년 만인 1933년, 마침내 아인슈타인의 항복을 받아냈다. 우주 팽창을 발견한 허블의 윌슨산 천문대에서 열린 세미나에서 르메트르는 에드윈 허블을 비롯한 쟁쟁한 천문학자와 우주론자들 앞에서 빅뱅 모델에 대해 발표했다. 그는 자신이 좋아하는 불꽃놀이를 가미하여 현재의 우주 시간을 시적으로 표현했다. "모든 것의 최초에 상상할 수 없을 만큼 아름다운 불꽃놀이가 있었습니다. 그런 후에 폭발이 있었고, 그후엔 하늘이 연기로 가득 찼습니다. 우리는 우주가 창조된 생일의 장관을 보기엔 너무 늦게 도착했습니다."​ 아인슈타인은 르메트르의 팽창우주 강의를 듣고 "내가 들어본 것 중에서 창조에 대해서 가장 아름답고 만족스러운 설명"이라는 찬사를 보냈다. 또한 1965년, 빅뱅의 강력한 증거인 우주배경복사가 발견됨으로써 르메트르는 최종적인 승리를 거두게 되었다. 이 소식은 임종을 앞둔 르메트르에게도 전해졌다. 평생 신과 과학을 함께 믿었던 빅뱅의 아버지 르메트르는 1966년에 우주 속으로 떠나갔다. 향년 72세였다. 그로부터 반세기 지난 뒤 르메트르는 '팽창우주'의 지분을 정식으로 인정받아 허블-르메트르’ 법칙으로 수정되면서, 우주팽창론적 사고를 수학적으로 제시한 업적이 늦게나마 빛을 보게 되었다. IAU는 자료를 내고 “법칙의 물리적 설명과 증거는 허블이 제시했지만, 르메트르 역시 관련 연구를 비슷한 시기에 수행했다”며 “우주 팽창론을 수학적으로 유도했던 그의 업적을 다시 기리기 위한 것”이라고 설명했다. 이로써 전 세계의 천문학 교과서에는 앞으로 '허블-르메트르의 법칙'이 자리잡을 것으로 보인다. IAU는 1919년 설립돼 전 세계 총 107개 국가의 연구자가 참여하고 있는 국제 천문 조직으로, 천문학과 관련한 연구와 소통, 교육 등의 발전을 목표로 국가간 협력을 유도하고 있다. 다음 제31차 국제천문연맹총회(IAUGA)는 2021년 한국 부산에서 열린다. IAUGA는 천문학 분야 최대 국제학술대회로 1922년부터 3년마다 개최되고 있다. ​ 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

외계인이 이미 우리 지구를 방문했을 것이라는 주장이 담긴 보고서가 공개됐다. 폭스뉴스 등 해외 언론의 보도에 따르면 NASA 에임스 연구센터(NASA Ames Research Center) 소속 과학자인 실바노 P. 콜롬바노 박사가 최근 발표한 ‘SETI 연구 가이드를 위한 새로운 가정’이라는 제목의 연구 보고서에서 “우리는 외계인이 이미 지구를 방문했을 가능성이 있음을 인정해야 하며, 미확인비행물체(UFO)에 대해서도 다양한 가능성을 열어두고 연구해야 한다”고 주장했다. 콜롬바노 박사는 “외계인의 모습이나 정체, 그들의 수명은 우리가 기존에 예상했던 것과 다를 수 있다”면서 “외계인의 신체 사이즈는 극히 작아서 우리 눈에 쉽게 보이지 않을 수 있다”고 예측했다. 또 “현대 과학과 인간은 다른 행성에서 오는 외계생명체의 신호를 쫓는 것에만 너무 치중하는 경향이 있다”면서 “외계인이나 UFO 등을 대하는 태도에 문제가 있으며 특히 외계인에 대한 편협한 시각을 가지고 있다”고 지적했다. 이어 “우리가 찾고자 하는, 고도의 지적 능력을 가진 생명체는 우리처럼 탄소를 기반으로 하는 유기체에 의해 생성되지 않았을지도 모른다”면서 “물리학자들은 외계인과의 의사소통 여부 및 방법이나 지금과는 완전히 다른 미래의 사회에 대해 예측해야 하며, UFO 현상은 연구할 만한 가치가 있다고 여겨야 한다”고 덧붙였다. 콜롬바노 박사는 마지막으로 “우리는 최근 우주망원경 ‘케플러’를 통해 지구와 유사한 행성을 발견해 왔으며, 이는 우리가 또 다른 행성의 매우 구체적이고 명확한 생명체 존재 여부와 기술을 탐지하는데 관심을 갖도록 했다”면서 “하지만 내가 느끼기에 우리는 더욱 유연한 태도를 가질 필요가 있다”고 강조했다. 사진=123rf.com 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

미 항공우주국(NASA)은 15일 밤(현지시간) 외계행성 사냥꾼 케플러에게 ‘잘 자~’라는 작별인사를 마지막으로 보냈다. 이로써​ 2009년 3월에 시작되었던 케플러 망원경의 외계행성 미션은 9년 8개월 만에 대단원의 막을 내리게 되었다. 케플러의 퇴역은 이미 예견되었던 일로서, NASA는 지난 10월 30일 케플러의 과학 작업이 완료됐다고 발표하면서 미션 팀 요원들은 퇴역 명령이 몇 주 이내에 보내질 것이라고 밝혔다. NASA 관계자는 16일 “케플러 팀은 시스템을 복원할 수 있는 안전모드를 비활성화하고, 송신기를 차단하라는 명령을 보냈다”고 밝혔다. 케플러를 향한 최종 명령은 콜로라도 대학의 대기 및 우주물리연구소의 케플러 운영 센터에서 보냈다. 이 명령은 NASA의 먼 우주 탐사선과의 통신에 사용되는 딥 스페이스 네트워크(Deep Space Network)를 통해 우주선에 전달되었다. 총 7억 달러가 투입된 케플러 미션은 2009년 3월에 시작되었으며, 4년의 기본임무 기간 동안 망원경은 약 15만 개의 별을 동시에 관측하면서 행성들의 모항성 통과를 추적했다. 케플러 망원경은 행성이 모항성 앞을 지날 때 그 엄폐로 인해 모항성의 밝기가 변하는 것을 포착하는 방법으로 외계행성의 존재를 탐지하는데, 이를 ‘트랜싯 방법’이라 한다. 그러나 케플러 미션에는 곡절도 많았다. 케플러의 외계행성 탐색 작업은 관측대상을 정확히 조준하는 역할을 하는 리액션 휠 4개 중 2개가 고장나는 바람에 2013년 5월 끝났다. 그러나 케플러 망원경은 그후 2개의 리액션 휠과 태양광의 압력을 이용해서 화려하게 부활함으로써 2014년 확장 미션 K2를 시작해 외계행성 탐색을 재개했다. 그 결과, 케플러 우주망원경은 현재까지 발견된 약 3800개의 외계행성 중 약 70%인 2682개의 행성을 발견하는 개가를 올렸다. 이 ‘케플러 수’는 계속해서 증가할 것으로 보이는데, 현재 3000개의 행성 ‘후보’가 후속 분석, 관찰에 의한 확인을 기다리고 있다. 이처럼 빛나는 전과를 올린 케플러는 연료가 바닥나는 바람에 더이상 작동할 수 없게 되었고, 현재는 지구궤도가 아닌 태양궤도를 돌며 우리 행성에서 약 1억 5000만km 떨어진 우주공간을 외로이 떠돌고 있는 중이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

"굿나잇"(goodnight) 그간 수많은 외계행성을 찾아온 '행성 사냥꾼' 케플러 우주망원경이 9년 간의 임무를 마치고 영면에 들었다. 지난 16일(이하 현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 15일 밤 케플러 우주망원경이 최종 명령을 받고 퇴역했다고 밝혔다. 이날 NASA가 케플러 우주망원경에 보낸 최종 신호는 바로 '굿나잇'이다. 지난 2009년 3월 발사된 케플러 우주망원경은 '행성 사냥꾼'이라는 별명답게 인류에게 우주에게 대한 새로운 지평을 열어줬다. 케플러가 발견한 외계행성의 수만 2682개로, 이는 현재까지 찾아낸 외계행성의 70%에 해당될 만큼 엄청난 수다. 케플러 우주망원경은 15만 개 이상의 별의 밝기 변화를 감지해 외계행성의 존재 유무를 파악한다. 일반적으로 행성은 모성 앞을 지날 때 별빛을 가림으로써 일시 별이 깜박거리게 되는데, 케플러는 바로 이 현상을 포착해서 행성을 찾아내는 것이다.당초 케플러 우주망원경의 첫번째 목표는 3.5년에 걸쳐 외계행성을 찾아내는 것이었으나 예상을 뛰어넘는 성과로 지금까지 계속 임무가 연장돼 왔다. 물론 임무 수행 중 큰 위기도 있었다. 지난 2013년에는 케플러의 자세를 잡아주는 자이로스코프(회전의)가 고장나면서 임무를 종료할 뻔한 큰 위기를 겪기도 했다. 그러나 태양광의 압력을 이용해서 케플러의 방향을 본래 목표와 다른 방향으로 고정하면서 기적적으로 문제를 해결했다. 이렇게 극적으로 위기를 극복한 케플러 우주망원경이지만 결국 '수명'은 넘어서지 못했다. 발사된 지 9년 째에 이르러 연료가 고갈됐기 때문이다. 연료가 완전히 떨어지면 케플러 우주망원경은 임무 수행을 위한 궤도를 유지할 수 없게된다. 다만 지구에서 멀리 떨어진 위치에 있어 지구로 추락하지는 않는다.이에 지난달 30일 NASA 측은 "케플러 우주 망원경이 탐사 활동에 필요한 연료가 모두 고갈돼 현재 돌고 있는 궤도에서 은퇴시키기로 했다”고 밝혔다. 그리고 지난 15일 밤 최종 명령이자 인류의 마지막 인사를 받고 케플러 우주망원경은 1억 5100만㎞ 떨어진 곳에서 영원히 우주에 품에 잠들었다. 한편 케플러 우주망원경의 후임은 테스(TESS·Transiting Exoplanet Survey Satellite)다. 지난 4월 발사된 TESS는 지구 고궤도에 올라 13.7일에 한 바퀴 씩 지구를 돌면서 300~500광년 떨어진 별들을 집중 조사한다. 케플러 우주망원경보다 관측범위가 400배는 더 넓은 TESS는 20만 개의 별이 조사 범위다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr