별은 인간과 비교할 수 없을 만큼 긴 시간 빛나지만, 그 역시 생자필멸(生者必滅)의 숙명을 벗어날 수 없다. 태양과 비슷한 질량을 가진 별은 태어난 지 100억 년 정도 후 별 중심부의 핵연료가 고갈되면 결국 백색왜성으로 최후를 맞이한다. 우리 은하계에는 이런 백색왜성이 매우 흔하다. 특히 은하 중심부의 벌지(bulge)에는 매우 많은 수의 백색왜성이 있는 것으로 추정된다. 이곳에 있는 별들은 생성된 지 오래되어 이미 백색왜성이 된 별이 많기 때문이다. 거대한 별들의 무덤이 있다고 해도 과언이 아닐 정도. 보통 백색왜성은 일반적인 별보다 어두워 관측이 어렵지만, 미 항공우주국(NASA)의 허블 우주 망원경은 수만 광년 떨어진 은하 중심부에서 백색왜성의 모습을 포착하는 데 성공했다. (사진) 우주 망원경 연구소의 아날리사 칼라미다의 설명에 의하면 이번에 포착한 70개의 백색왜성은 조사 지역에 존재하는 백색왜성 가운데 극히 일부에 지나지 않는다. 연구팀의 추정으로는 무려 10만 개의 백색왜성이 이곳에 존재하며 이번에 관측에 성공한 것은 백색왜성 중 매우 밝은 것이다. 그런데 이미 연료가 떨어져 핵융합 반응이 일어나지 않는 백색왜성이 어떻게 밝게 빛날 수가 있을까? 그 비밀은 온도에 있다. 백색왜성은 남은 핵연료 부산물들이 강한 중력으로 뭉쳐 행성만 한 크기에도 불구하고 큰 질량을 가지고 있다. 지구와 비슷한 지름의 백색왜성이라도 밀도는 지구의 20만 배 수준이다. 따라서 막대한 열에너지가 백색왜성에 보존될 수 있다. 별이 타고 남은 재라도 그 안에는 상당한 열에너지가 있다. 별의 남은 부분이 백색왜성이 되어 작은 크기로 압축되면, 표면적이 작아지면서 도리어 표면 온도는 섭씨 수만 도까지 올라갈 뿐 아니라 열을 쉽게 빼앗기지 않는다. 이 열이 식기 전까지 백색왜성은 일반적인 별보다는 당연히 어둡지만, 스스로 빛을 방출한다. 이 백색왜성들은 50~60억 년 이후 태양의 미래를 먼저 보여주고 있다. 영원할 것만 같던 태양도 먼 훗날 이렇게 작고 밀도가 큰 백색왜성이 될 것이다. 생자필멸은 인간은 물론 태양 역시 피할 수 없는 운명이기 때문이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com　

이해할 수 없는 기괴한 행동으로 천문학자들의 관심을 한몸에 받고 있는 외계 별 ‘KIC 8462852’. 지구로부터 약 1400광년 거리에 있는 이 항성에 관한 최근 소식이 미국항공우주국(NASA)의 공식 웹사이트에 25일(현지시간) 소개됐다. 천문학자들은 지난 2011년과 2013년 케플러 우주망원경을 사용해 지구와 비슷한 크기의 외계행성을 찾는 ‘케플러 미션’ 도중 갑자기 극단적으로 어두워지는 특별한 이 별을 관측했다. 당시 이 외계 별은 평소의 80% 정도밖에 안 되는 밝기로 어두워졌고 이는 천문 관측 사상 처음 있는 일이었다. 이 때문에 연구자들은 이 별이 어두워지는 원인을 두고 ‘무언가’가 그앞을 가리고 있다고 추정했다. 우선 그럴듯한 설명으로 별 주위에는 가족 단위의 혜성이 무더기로 공전하고 있다는 가설이 지난 9월 연구논문으로 발표됐다. 이때 또 다른 원인으로 행성이나 소행성이 충돌로 생긴 많은 파편이 이 별 주위를 돌면서 가렸을 수도 있다는 이론도 제기됐다. 이에 대해 미국 아이오와주립대의 천체물리학자인 마시모 마렝고 박사팀은 스피처 우주망원경을 통해 얻게 된 자료를 사용해 앞서 나온 가설의 신빙성을 뒷받침했다. ‘천체물리학 저널 레터’(The Astrophysical Journal Letters) 최신호에 실린 이 연구논문에서 이 별을 더 자세히 알 수 있는 한 가지 방법은 적외선상의 빛으로 관측 연구하는 것이다. 참고로 케플러 망원경은 이 별을 가시광선 상에서 관측했다. 연구진에 따르면, 이 별을 가린 물체가 행성이나 소행성 사이 충돌로 발생한 파편이라면 별 주위에서 적외선이 초과하는 것이 감지돼야 한다. 먼지처럼 부스러진 미세한 암석은 적외선 파장에서 감지되기에 알맞은 온도를 갖고 있다고 연구진은 설명했다. 이번에 연구진은 적외선을 감지할 수 있는 스피처 우주망원경을 사용했다. 스피처 담당자 NASA 제트추진연구소(JPL)의 마이클 베르너 박사는 “스피처는 별 주위 먼지에서 적외선 방출을 감지하기 위해 노력했다”고 말했다. 하지만 스피처를 사용해도 별 주위 먼지에서 적외선이 초과하는 것을 감지하지는 못했다. 이는 행성이나 소행성 충돌로 생긴 암석이 아니라 온도가 낮은 혜성일 가능성이 크다는 것이다. 또 혜성은 공전 주기가 매우 길고 공전 궤도가 편심성이 크기 때문에 가능한 이론이라는 것이다. 즉 2011년 케플러 미션 당시 이 별의 빛을 가렸던 천체는 가족 단위의 혜성의 선두인 매우 큰 혜성일 수 있다. 이후 2013년에는 나머지 혜성 파편이 별빛을 다시 차단했다는 것이다. 이에 대해 마렝고 박사는 이 별의 사례를 확신하기 위해서는 추가 관측이 필요하다고 말한다. 그는 “KIC 8462852는 매우 이상한 별”이라면서 “이번 사례는 처음 펄서를 발견했을 때를 떠올린다”고 설명했다. 마렝고 박사가 처음 발견한 펄서는 그때까지 아무도 본 적이 없는 이상한 신호를 방출했다. 이 첫 신호를 발견했을 당시 ‘작은 초록외계인’(Little Green Men)이 보내는 신호라고 생각해서 ‘LGM-1’이라는 이름이 붙여졌다. 하지만 이 신호는 결국 펄서라는 천체가 방출하는 자연적인 현상으로 밝혀졌다. 마렝고 박사는 “우리는 아직 이 별 주위에서 무슨 일이 일어나고 있는지 알 수 없다”면서 “하지만 이는 이 별을 매우 흥미롭게 만드는 것”이라고 말했다. 사진=NASA/JPL-칼텍 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

은하는 태양 같은 별이 최대 수천억개 이상 모인 거대한 별들의 집단이다. 그러나 이 은하도 혼자 있는 것이 아니다. 우리 은하는 안드로메다은하 등과 더불어 국부 은하군을 형성하고 있는데 사실 이 은하군도 더 거대한 은하단의 일부일 뿐이다. 최근 연구에서는 우리가 속한 국부 은하단 역시 초은하단의 일부라는 사실이 밝혀지고 있다. 그런데 은하단은 우주에 균등하게 분포하는 것이 아니라 일부 지역에만 몰려 있다. 3차원적인 우주 공간을 만약 단면으로 잘라서 분포를 본다면 마치 거품이나 구멍이 많은 스위스 치즈 모양을 하고 있는데, 이렇게 은하가 거의 없는 공간을 보이드(Void)라고 부른다. 흥미로운 사실은 이 보이드에도 별과 은하가 없는 건 아니라는 점이다. 이런 아웃사이더 은하들은 보이드 은하(Void Galaxy)라고 불린다. 유럽우주국(ESA)의 과학자들이 가장 외로운 은하(the loneliest of galaxies)라고 명명한 MCG+01-02-015의 경우 특히 거대한 보이드인 목동자리 보이드(Boötes void) 한가운데 존재한다. 이 보이드는 지름이 무려 2.5억 광년에 달하는 거대한 보이드로 내부에는 몇 개의 은하 밖에는 존재하지 않는데, MCG+01-02-015가 그 가운데 있다. 허블우주망원경은 이 은하의 모습을 생생하게 포착했다. 사진상으로는 평범한 은하처럼 보이지만, 사실 주변에 보이는 은하와 별은 모두 목동자리 보이드 밖에 존재하는 것으로 단지 방향이 같아서 하나의 사진에 담겼을 뿐이다. MCG+01-02-015 자체는 홀로 떨어진 외로운 은하다. 과학자들은 아마도 다른 은하와의 중력 상호 작용으로 본래 있던 위치에서 이 은하가 튕겨 나갔다고 생각하고 있다. 다만 정확한 이유를 알기 위해서는 더 많은 연구가 필요하다. 이유가 무엇이든 간에 이 넓은 우주에서 수억 광년 텅 빈 공간에 홀로 존재하는 외딴 은하가 있다는 사실은 흥미롭다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

우리 지구와 가장 비슷해 ‘쌍둥이 지구’로도 불리고 있는 케플러-438b가 사실 생명체가 살기 어려운 곳일 가능성이 크다는 분석결과가 나와 과학자들을 비롯한 많은 사람을 실망케 하고 있다. 영국 워릭대 연구진은 미국항공우주국(NASA, 나사)의 케플러 우주망원경에 의해 수집된 데이터를 분석해 이 지구형 외계행성의 대기가 모성인 적색왜성 케플러-438로부터 나온 강력한 ‘슈퍼 플레어’의 영향으로 파괴되고 있어 생명체가 살 수 없는 곳일 가능성이 크다는 것을 발견했다. 케플러-438로부터 나온 슈퍼 플레어는 우리 태양에서 관측됐던 가장 강력한 플레어보다 10배 이상 강하며, 그 파괴력은 TNT 폭탄 1000억 메가톤에 해당한다고 연구진은 설명했다. 또한 이런 초강력 플레어가 불과 수백일마다 빈번하게 발생한다고 한다. 하지만 이런 슈퍼 플레어만이 케플러-438b의 대기를 파괴하는 것은 아니라고 연구를 이끈 데이비드 암스트롱 박사는 말했다. 암스트롱 박사가 설명하는 진짜 문제는 그보다 더 격렬한 현상인 ‘코로나 물질 방출’(Coronal Mass Ejection·CME)에 있다. 박사는 “CME는 일반적으로 가스와 플라즈마와 같은 물질이 행성의 대기를 벗겨낼 만큼 강하게 충돌하는 것”이라면서 “케플러-438b가 지구와 같은 자기장을 갖고 있다면 일부 영향을 막겠지만 자기장이 그보다 약하거나 플레어가 강력하면 대기를 잃어 치명적인 방사선에 너무 많이 노출돼 생명이 살 수 없는 곳이 될 수 있다”고 설명했다. 또한 그는 “우리는 지금까지 이 행성의 자기장에 대해 아무것도 모른다”면서 “우선 이 행성이 어떻게 형성됐는지 아는 것이 중요하다”고 말했다. 케플러-438b는 거문고자리 방향으로 약 470광년 거리에 있으며, 행성 반지름과 밀도, 탈출속도, 표면 온도 등을 나타내는 ‘지구유사도’(Earth Similarity Index·ESI)가 0.88로 가장 높다. 지구유사도는 1에 가까울수록 지구와 비슷하게 나타나는데 화성은 0.70에 해당한다. 하지만 이 외계행성과 모성인 적색왜성까지의 거리는 우리 지구와 태양까지의 거리보다 훨씬 가깝다. 케플러-438b는 올해 초 NASA가 발표한 생명체가 살 가능성이 큰 지구형 행성 후보 8개 목록 중에서도 가장 가능성이 큰 곳으로 점쳐졌다. 하지만 이번 발견으로 이 목록은 수정될 가능성이 있다. 이에 대해 클로에 푸 워릭대 융합·우주·천체물리학센터 박사과정 연구원은 “대기의 존재는 생명체 성장을 위해 꼭 필요하다”면서 “대기가 적은 이 행성은 하전 입자 방사와 함께 슈퍼 플레어로부터 나온 거친 자외(UV)선과 엑스(X)선 등에 비춰 생명이 살 수 없을 것”이라고 말했다. 이어 암스트롱 박사는 “다행히 우리에게는 아직 7개의 다른 행성이 남아 있다”고 덧붙였다. 연구진은 앞으로 7개의 다른 행성에 관한 데이터도 확인해 거주 가능 여부를 파악하는 추가 연구를 진행할 것이라고 밝혔다. 사진=마크 갈릭/워릭대(위), 나사 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

지구와 비슷한 크기의 외계행성(태양계 밖 행성)이 발견됐다. 지름은 지구와 유사하지만 온도가 훨씬 높은 점은 금성을 닮았다. AP는 11일(현지시간) 재커리 버타 톰슨 미국 매사추세츠 공과대학(MIT) 연구팀이 새로운 외계행성을 발견해 학술지 네이처에 발표했다고 보도했다. 연구팀은 지난 5월 칠레 천문관측소에서 허블 우주 망원경으로 이 외계행성을 찾아냈다. 지구에서 39광년(약 370조㎞) 떨어진 태양계 밖 우주에서 발견된 이 행성의 이름은 ‘GJ1132b’이다. 지름은 1만 4806㎞로 지구(1만 2756㎞)보다 16%가량 크고 질량은 60% 크다. ‘GJ1132b’는 모성(母星)인 적색왜성 ‘GJ1132’를 1.6일에 한 바퀴씩 돈다. 적색왜성 ‘GJ1132’는 크기가 태양의 5분의1에 불과하다. 바위와 철로 이뤄진 이 행성은 모성과의 거리가 225만㎞로 가까워 온도가 섭씨 232도에 달할 정도로 매우 뜨겁다. 연구팀은 금성 온도가 470도인 점을 들어 ‘금성의 쌍둥이’라고 불렀다. ‘GJ1132b’의 표면이 뜨거운 만큼 물이 존재할 가능성은 희박하다. 연구팀은 대기는 존재할 수 있다고 예측했다. 연구팀은 “지금까지 발견된 외계행성 중 가장 중요한 행성”이라면서 “태양계 밖 행성의 대기 상태에 대해 연구할 수 있다”고 말했다. 천문학자들은 2018년 제임스 웹 우주망원경이 도입되면 더 자세히, 빛의 방해를 최소화한 상태에서 연구할 수 있으리라 기대하고 있다. 연구팀에 속한 하버드 스미스소니언 천체물리학센터의 천문학자 데이비드 샤르보노는 “우리의 최종 목표는 지구의 쌍둥이를 찾는 것”이라면서 “그 과정에서 금성 쌍둥이를 찾았다”고 말했다. 이민영 기자 min@seoul.co.kr

지구와 비슷한 크기 및 중력을, 금성과 유사한 대기환경을 가진 행성이 태양계 밖에서 발견돼 학계의 관심이 쏠리고 있다. 영국 일간지 데일리메일의 11일자 보도에 따르면 GJ1132b라 명명된 이 행성은 지구 지름(1만 2700㎞)보다 약 16% 더 큰 1만 4800㎞로 매우 유사한 몸집을 가졌으며, 지면은 암석과 철 등으로 구성돼 있다. 질량은 지구보다 60% 더 크며 지구에서 약 39광년 떨어진 곳에 있다. 이 행성은 모항성인 백색왜성 Gliese 1132의 궤도를 돌고 있으며, 모항성과 GJ1132b와의 거리는 지구-태양보다 더 가깝다. GJ1132b의 표면 온도는 137~307℃로 생명체가 살기에 부적합하지만 중력의 힘은 지구와 상당히 유사하고, 태양계 내에서는 금성의 환경과 꽤 유사해 ‘쌍둥이 금성’이라고도 불린다. 이 행성의 대기는 대부분 헬륨과 수소로 이뤄져 있을 가능성이 높은데, 과거에 이 행성에 물이 존재했었다면 분명 산소와 이산화탄소도 존재할 것으로 과학자들은 기대하고 있다. 이를 발견한 미국 매사추세츠공과대학교(MIT)의 천문학자 자코리 베르타-톰슨(Zachory Berta-Thompson)은 오는 2018년 미국항공우주국(NASA)가 발사할 제임스 웹 우주망원경(James Webb Space Telescope)으로 이 행성의 대기 성분 및 지질학적 특성을 자세히 연구할 수 있을 것으로 보인다고 밝혔다. 이 우주망원경은 현재 외계행성탐사에 활용되는 허블 우주망원경을 대신해 새롭게 투입될 고성능 장비로, 허블우주망원경과 마찬가지로 생명체가 존재 가능한 우주 행성을 찾는 임무를 수행할 예정이다. 자코리 베르타-톰슨 박사는 “GJ1132b는 지구나 금성의 표면온도보다 훨씬 더 뜨겁고 모항성과의 거리도 매우 가깝다. 하지만 지구와 질량과 중력이 유사하기 때문에 천문학자들에게는 매우 흥미로운 행성”이라고 소개했다. 이어 “수 년 뒤 제임스 웹 우주망원경을 이용한다면 이 행성의 정확한 색깔과 대기에 부는 바람의 속도까지 측정하는 것이 가능할 것”이라면서 “표면에서 물의 흔적을 발견하지 못했기 때문에 사람이 살기에 적합한 행성은 아니지만 우리가 알고 있는 다른 바위 행성에 비해 비교적 온도가 낮은 편”이라고 덧붙였다. 실제로 지금까지 발견된 지구 밖 행성 중에서는 표면 온도가 1000℃가 넘는 것도 있었다. 천문학자들은 “지구보다 불과 16%밖에 더 크지 않은 이 행성은 태양계 밖에서 발견한 행성 중 가장 중요한 행성임이 틀림없다”면서 “‘쌍둥이 금성’이라고 불러도 될 정도로 금성과 매우 유사한 이 행성은 우주의 새로운 정보를 제공해줄 것”이라고 밝혔다. 한편 이번 연구결과는 세계적인 과학저널인 ‘네이처’ 최신호에 실렸다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

지금까지 발견된 은하단 가운데 가장 크고 멀리 떨어진 은하단이 발견돼 학계의 관심이 쏠리고 있다. 천문학자들은 미국항공우주국(NASA)의 스피처 우주망원경과 와이즈(WISE, Wide-Field Infrared Survey Explorer) 망원경을 사용해 지구로부터 85억 광년 거리에 있는 거대 은하단 ‘MOO(Massive Overdense Object) J1142+1527’을 발견했다. 은하단은 수천억 개 이상의 별로 이뤄진 은하가 다시 수천 개 이상 모여 형성된 천체를 말한다. 이런 천체는 시간이 흐를수록 중력에 의해 새로운 은하를 끌어들여 점점 더 거대해진다. 이번 연구에 참여한 NASA 제트추진연구소(JPL)의 와이즈 프로젝트 담당자인 피터 아이젠하트 박사는 “초기 우주에서 은하단이 진화하는 방법에 관한 우리의 이해를 통해, 이 은하단은 당시 존재한 가장 큰 다섯 은하단 가운데 하나였을 것으로 추정된다”고 설명했다. 연구진은 오는 2016년에 스피처 망원경을 사용해 가장 크고 멀리 떨어진 은하단 후보 1700여 개를 추가로 분석해 가장 큰 것을 가려낼 계획이다. 이에 대해 연구를 이끈 미국 플로리다주립대 게인즈빌캠퍼스의 앤서니 곤살레스 박사는 “우리가 가장 크고 먼 은하단을 발견하게 되면 이런 극한적인 환경에서 은하가 진화하는 방법을 연구할 수 있을 것”이라고 말했다. 빛이 우리에게 도달하려면 시간이 필요하다. 따라서 우리는 과거에 존재했던 매우 먼 천체들을 볼 수 있다. 예를 들어, 이번에 새롭게 확인된 은하단(MOO J1142+1527)은 지구로부터 85억 광년 거리에 있다. 그런 먼 은하로부터 이동해오는 빛은 우주의 확장으로 더 크게 확산한다. 와이즈와 스피처 망원경은 그런 빛을 관측하고 있는 것이다. 적외선을 관측하는 이런 망원경에서 먼 은하를 찾는 것은 나무에서 잘 익은 열매를 따는 것과 같다. 스피처 망원경으로 생성된 적외선 이미지에서 이런 먼 은하는 붉은 점처럼 보이지만 가까운 은하는 하얗게 보인다. 천문학자들은 가장 크고 멀리 떨어진 은하단 후보를 가리기 위해 처음으로 와이즈 조사 목록을 샅샅이 뒤졌다. 와이즈 조사는 2010년부터 2011년까지 망원경을 통해 전 하늘을 촬영한 수천억 천체의 이미지를 목록화한 것이다. 이후 연구진은 스피처 망원경을 사용해 가장 가능성이 있는 천체 200개를 추려낸 ‘WISE의 거대하고 밀집한 은하단 조사’(Massive and Distant Clusters of WISE Survey, MaDCoWS)라는 프로젝트를 시행했다. 이에 대해 곤살레스 박사는 “우리가 하늘에서 2억 5000개 천제 가운데 가장 거대한 은하단을 찾기 위해 스피처와 와이즈 데이터를 조합했다”고 설명했다. 이 관측으로 MOO J1142+1527이라는 은하단은 가장 큰 것 중 하나로 확인됐다. 또 연구진은 하와이 마우나케아에 있는 W.M.켁 천문대와 제미니 천문대의 망원경을 사용해 이 은하단이 지구로부터 85억 광년 떨어져 있다는 것을 계산해냈다. 이후 이들은 미국 캘리포니아주(州) 오언스 밸리 인근에 있는 CARMA(Combined Array for Research in Millimeter-wave Astronomy) 망원경의 데이터를 사용해 그 은하단의 질량이 우리 태양보다 1000조 배 더 크다는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통해 과학자들은 이 은하가 초기 우주에 있던 소수의 크고 무거운 은하단 가운데 하나일 것으로 추정하고 있다. 한편 이번 연구성과는 ‘천체물리학 저널 레터’(The Astrophysical Journal Letters) 최신호(10월 20일자)에 게재됐다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

지구에서 4.3광년 거리 ‘센타우루스자리 α별 Bb’ 분석 결과, 실제 존재하지 않는 별 가능성 커 영화 ‘아바타’와 ‘트랜스포머’ 캐릭터들의 고향 과학자들이 하나의 유명한 외계행성을 소멸시켜버렸다. 최신 연구에 따르면, 태양계에서 가장 가까운 외계행성으로도 알려진 ‘센타우루스자리 α별 Bb’가 사실 관측 데이터에 나타났던 실제로는 존재하지 않는 ‘유령’에 지나지 않았다. 2012년 세계적인 학술지 ‘네이처’(Nature)에 발표됐던 이 행성은 추정 질량이 지구와 비슷해서 획기적인 발견으로 평가됐었다. 특히 이 별의 항성계인 ‘센타우루스자리 α별’ 계는 지구로부터의 거리가 불과 4.3광년으로, 영화 ‘아바타’와 ‘트랜스포머’ 등의 공상과학(SF) 작품에 등장하는 캐릭터들의 고향으로 설정되기도 했다. 이처럼 가까운 거리에 생명체가 살고 있을지도 모르는 행성이 발견됐다는 소식에 많은 사람이 흥분을 감추지 못했었다. 하지만 이 행성은 생명체가 살 수 있는 적합한 곳이 아니었다. 주별(모성)과의 거리가 태양에서 수성까지의 거리의 불과 10분의 1 정도밖에 안 돼 행성 표면은 매우 뜨거워 암석이 걸쭉하게 녹아 덮여 있는 상태로 예상됐기 때문이다. 그런 ‘센타우루스자리 α별 Bb’는 이제 지구 크기의 행성을 찾는 게 얼마나 어려운지 행성 사냥꾼들에게 다시 한 번 되새겨주고 있다. 최근 미 코넬대 도서관이 운영하는 물리학 분야의 권위있는 온라인논문저장 사이트인 아카이브(arXiv.org)에 게시됐으며, 조만간 ‘영국 왕립천문학회 월간보고’(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)에 게재될 새로운 연구논문은 지구에서 가장 가까운 외계행성이 사실 존재하지 않는다고 밝히면서도 그 행성의 배경으로 찍힌 노이즈(잡신호)가 실제 행성에 관한 희미한 단서인지 구별하는 것은 매우 어려운 것이라고 설명하고 있다. 외계행성 ‘센타우루스자리 α별 Bb’를 처음 발견했던 연구진도 현재 같은 의견을 나타냈다. 미 하버드-스미스소니언 천체물리학센터 소속 사비에르 두무스크 박사는 “이는 정말 괜찮은 연구”라고 평가하면서도 “100% 확신하는 것은 아니지만 아마 그 행성은 존재하지 않았던 것 같다”고 인정했다. ■ 그렇다면 행성은 어떻게 사라지게 됐는가 이처럼 외계행성이 뒤늦게 없다고 판명된 사례는 이번이 처음은 아니다. 2005년 폴란드 천문학자 마치에이 코나츠키는 서로 강하게 연결된 삼중성계 HD 188753에 목성을 닮은 거대한 가스 행성이 있다는 증거를 발견했다고 발표해 천문학계에 파란을 일으켰다. 행성 형성 이론에 따르면, 삼중성계의 중력장은 그런 거대한 행성의 형성을 방해하기 때문이다. 하지만 2년 뒤, 다른 연구진이 문제의 행성을 관측하려고 했지만 결국 확인하지 못해 코나츠키의 발견은 착각이었던 것으로 밝혀졌다. 두무스크 박사가 센타우루스자리 α별 Bb를 발견했을 때 사용한 방법은 도플러 분광법이다. 별의 주위에 행성이 있다면 항성이 중력에 끌려 약간 흔들리는 운동을 보여 이는 항성의 빛 변화로 파악된다. 경찰차가 다가올 때 사이렌 소리가 높아지고 멀어질 때 낮아지는 것처럼 별이 지구에 가깝도록 움직일 때 파장이 청색으로 어긋나고 멀어지도록 움직일 때는 빨간색으로 어긋난다. 두무스크 박사가 센타우루스자리 α별 B를 관찰한 결과, 스펙스럼이 일정하게 붉은색이나 파란색으로 어긋나 있었던 것이다. 이런 변화는 항성이 작은 행성에 끌려 약 3일 주기로 비틀거리고 있다고 생각하면 잘 설명할 수 있다고 한다. 당시 별의 흔들림을 이용해 존재가 추정된 행성은 수백 개였지만 모두 센타우루스자리 α별 Bb보다 큰 행성이었다. 따라서 일부 연구자는 두무스크 박사의 발견에 회의적이었고 외계행성을 찾는 선구자인 미국 예일대의 천문학자 아티 하체스 박사도 부정적인 분석 결과를 발표했었다. 그런데 이번 최신 연구로 당시 발견됐던 외계행성은 산발적으로 모은 자료 탓에 실제로 존재하지 않는 것이 나타났던 것으로 밝혀졌다. 피아노 협주곡을 들으려 할 때 10가지 소리 중 1가지 소리만도 귀에 들리지 않으면, 전문가들도 바흐를 베토벤으로 착각할 수 있다고 한다. 이와 마찬가지로 센타우루스자리 α별 Bb를 발견했던 망원경은 1주일에 몇 번밖에 별을 관측하지 않았으므로, 산발적인 데이터를 본 천문학자들이 아무것도 없는 곳에 행성이 있다고 착각했다는 것이다. 영국 옥스퍼드대에서 천체물리학을 전공하고 있는 대학원생 비네시 라즈팔 연구원은 별의 흑점을 관측하는 장비의 ‘전자 노이즈’나 또 다른 별에 의한 ‘중력’ 등 행성과 무관한 원인이 항성 표면에 희미한 빛 패턴을 만들어 그것이 행성으로 착각될 수 있다고 밝혔다. ■ 가짜 행성을 만들다 이런 주장을 증명하기 위해 라즈팔 연구원은 컴퓨터 시뮬레이션에서 행성이 없는 별을 만들고 산발적으로 관측했다. 이후 관측 데이터를 합성한 결과, 갑자기 존재하지 않는 행성이 출현한 것이다. 라즈팔 연구원에 따르면 지금까지 5600개 이상의 외계행성 후보가 발견되고 있지만 그 대부분은 훨씬 크기 때문에 문제는 없다. 케플러 우주망원경은 지구보다 작은 외계행성을 발견했지만 이쪽도 문제는 없다. 케플러 망원경은 하늘의 한 획을 연속적으로 관측하는 다른 방법을 사용하고 있는데 두무스크 박사가 사용한 도플러 분광법은 다른 행성이 별 앞을 통과할 때 별의 밝기가 약간 어두워지는 현상을 이용해 행성을 찾고 있기 때문이다. 외계행성을 찾는 어려움을 잘 아는 두무스크 박사는 최근 동료 전문가들을 대상으로 작은 행성을 발견하는 대회를 주최했다. 그는 크고 작은 행성을 가진 항성이나 행성이 없는 별을 시뮬레이션으로 만들고 행성을 찾도록 했다. 그 결과, 별의 흔들림 때문에 큰 행성을 찾은 전문가팀의 정답률은 90%였다. 작은 행성의 경우, 가장 성적이 좋았던 팀도 정답률은 불과 10%로 많은 오차가 있는 것으로 나타났다. 사진=ESO 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

지구로부터 1만 7000광년 떨어진 한 은하를 주시하고 있는 미국항공우주국(NASA)의 특별한 우주망원경이 관측한 충격적인 사진이 인터넷상에서 ‘우주의 창조주’가 촬영됐다는 추측을 일으켰다고 영국 일간 익스프레스가 27일(현지시간) 보도했다. 논란의 중심에 선 NASA의 누스타(NuSTAR; Nuclear Spectroscopic Telescope Array) 우주망원경은 지구로부터 멀리 떨어져 있는 ‘PSR B1509-58’로 불리는 펄서(중성자별)를 관측하고 있었다. NASA 과학자들이 누스타 망원경으로부터 받은 이미지는 분광 측정에서 펼쳐진 손으로 보였는데 사람들은 이를 두고 ‘신의 손’이라고 부르고 있다. 신의 손은 별의 마지막 단계인 초신성이 폭발한 뒤 사방으로 확산하고 있는 잔해로 추정된다. 누스타의 고에너지 X선 관측을 통해 본 분자 형태의 구름은 폭이 175광년에 걸쳐 있을 만큼 거대하게 펼쳐져 있는 다채로운 색상의 손처럼 보인다. 미국 캘리포니아공대(칼텍)의 피오나 해리슨 누스타 망원경 수석연구원은 “가장 높은 에너지의 X선을 보는 누스타 망원경의 특별한 시야는 기존에 잘 알려진 천체와 천문 영역을 전혀 다른 새로운 빛으로 보여준다”면서 “이 새로운 사진은 초신성이 폭발해 밀도 높은 잔해에 의해 생성된 펄서풍 성운을 보여준다”고 설명했다. 또한 “성운 뒤에 남겨진 것은 ‘PSR B1509-58’로 불리는 펄서로, 초당 7회 회전할 정도로 빠르게 자전해 이때 발생한 바람으로 물질이 확산하고 있다”면서 “이런 입자는 인근 자기장과 상호작용을 일으켜 X선상에서 손 형태를 만들었다”고 말했다. 이 사진에서 펄서는 밝은 흰색 점 근처에 위치하고 있지만 펄서 자체를 볼 수는 없다고 NASA 관계자들은 말했다. 과학자들은 방출된 물질들이 실제로 손 모양을 이루고 있는지 단지 펄서 입자와의 상호작용으로 그런 모양처럼 보이는 것인지 아직 확신하지 못하고 있다. 누스타 프로젝트에 참여 중인 캐나다 맥길대의 안홍준 박사후연구원은 “우리는 손 모양이 단지 착시인지 알지 못한다”면서 “누스타가 전해온 몇 단서로 그 손은 주먹과 더 비슷한 것으로 나타났다”고 말했다. 사진에서 손가락으로 보이는 붉은 구름은 ‘RCW 89’로 불리는 별도의 구조라고 연구진은 설명했다. 하지만 종교 사이트의 일부 신자는 ‘신의 손’으로 불리는 천체를 두고 자신들의 관점을 나타내고 있다. 자신을 목사라고 밝힌 한 네티즌(아이디 Smote73)은 “이 사진은 신이 우주 어디에나 존재한다는 것을 보여준다”면서 “신의 손이 멀리 떨어져 있는 것을 보여주는 것은 자신이 항상 그곳에 있음을 우리에게 상기시켜주는 것”이라고 말했다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

지구로부터 1만 7000광년 떨어진 한 은하를 주시하고 있는 미국항공우주국(NASA)의 특별한 우주망원경이 관측한 충격적인 사진이 인터넷상에서 ‘우주의 창조주’가 촬영됐다는 추측을 일으켰다고 영국 일간 익스프레스가 27일(현지시간) 보도했다. 논란의 중심에 선 NASA의 누스타(NuSTAR; Nuclear Spectroscopic Telescope Array) 우주망원경은 지구로부터 멀리 떨어져 있는 ‘PSR B1509-58’로 불리는 펄서(중성자별)를 관측하고 있었다. NASA 과학자들이 누스타 망원경으로부터 받은 이미지는 분광 측정에서 펼쳐진 손으로 보였는데 사람들은 이를 두고 ‘신의 손’이라고 부르고 있다. 신의 손은 별의 마지막 단계인 초신성이 폭발한 뒤 사방으로 확산하고 있는 잔해로 추정된다. 누스타의 고에너지 X선 관측을 통해 본 분자 형태의 구름은 폭이 175광년에 걸쳐 있을 만큼 거대하게 펼쳐져 있는 다채로운 색상의 손처럼 보인다. 미국 캘리포니아공대(칼텍)의 피오나 해리슨 누스타 망원경 수석연구원은 “가장 높은 에너지의 X선을 보는 누스타 망원경의 특별한 시야는 기존에 잘 알려진 천체와 천문 영역을 전혀 다른 새로운 빛으로 보여준다”면서 “이 새로운 사진은 초신성이 폭발해 밀도 높은 잔해에 의해 생성된 펄서풍 성운을 보여준다”고 설명했다. 또한 “성운 뒤에 남겨진 것은 ‘PSR B1509-58’로 불리는 펄서로, 초당 7회 회전할 정도로 빠르게 자전해 이때 발생한 바람으로 물질이 확산하고 있다”면서 “이런 입자는 인근 자기장과 상호작용을 일으켜 X선상에서 손 형태를 만들었다”고 말했다. 이 사진에서 펄서는 밝은 흰색 점 근처에 위치하고 있지만 펄서 자체를 볼 수는 없다고 NASA 관계자들은 말했다. 과학자들은 방출된 물질들이 실제로 손 모양을 이루고 있는지 단지 펄서 입자와의 상호작용으로 그런 모양처럼 보이는 것인지 아직 확신하지 못하고 있다. 누스타 프로젝트에 참여 중인 캐나다 맥길대의 안홍준 박사후연구원은 “우리는 손 모양이 단지 착시인지 알지 못한다”면서 “누스타가 전해온 몇 단서로 그 손은 주먹과 더 비슷한 것으로 나타났다”고 말했다. 사진에서 손가락으로 보이는 붉은 구름은 ‘RCW 89’로 불리는 별도의 구조라고 연구진은 설명했다. 하지만 종교 사이트의 일부 신자는 ‘신의 손’으로 불리는 천체를 두고 자신들의 관점을 나타내고 있다. 자신을 목사라고 밝힌 한 네티즌(아이디 Smote73)은 “이 사진은 신이 우주 어디에나 존재한다는 것을 보여준다”면서 “신의 손이 멀리 떨어져 있는 것을 보여주는 것은 자신이 항상 그곳에 있음을 우리에게 상기시켜주는 것”이라고 말했다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

영화 ‘스타워즈’를 보면 주인공 루크 스카이워커가 살던 외계행성 '타투인'은 태양이 2개 뜬다. 우리 지구는 태양이 하나지만 이처럼 인간의 머리로는 상상이 안가는 우주에는 태양이 2개인 곳을 넘어 '삼성계', '사성계' 심지어 태양이 5개인 '오성계'도 존재한다. 최근 유럽우주국(ESA)은 허블우주망원경이 촬영한 태양이 4개 존재하는 사성계 'DI Cha'(혹은 Hen 3-593, HIP 54365)의 모습을 홈페이지에 공개했다. 지구에서 약 520광년 떨어진 카멜레온좌에 위치한 DI Cha는 쌍성이 두 세트로 묶여있는 사성계다. 특히 사성계 DI Cha는 걸음마도 못뗀 아기별인 ‘T 타우리 별’에 속한다. T 타우리 별(T Tauri stars)은 1000만년 미만의 나이를 가진 비교적 온도가 낮고 질량이 작은 어린 별. 사진을 보면 중앙에서 환하게 빛나는 별과 그 뒤 작은 별만 보이며 그 주위를 구름이 감싸고 있다. 이 속에서 또다른 별과 행성이 생성돼 먼 미래에는 여러 행성을 거느린 또하나의 '작은 우주'가 만들어질 수 있다. ESA 측은 “일반적으로 어린 별은 주위의 먼지와 가스 때문에 그 모습이 잘 관측되지 않는다” 면서 “이 사진은 별과 성운의 진화를 연구하는데 많은 도움을 준다”고 설명했다. 한편 우주에는 우리처럼 태양이 하나인 곳 뿐 아니라 사성계인 곳도 많은 것으로 알려져 있다. 지난해 미국 서던 코네티컷 주립 대학교 연구팀은 기묘한 모습의 타투인 행성이 전체 외계행성의 50%에 달할만큼 우주에 흔하디 흔하다는 연구결과를 발표한 바 있다. 또한 지난 7월 영국 오픈대학 연구팀은 태양이 무려 5개인 ‘오성계’를 발견했다는 연구결과를 내놨다. 지구에서 약 250광년 떨어진 큰곰자리 ’1SWASP J093010.78+533859.5‘에 위치한 이 5개의 별들은 놀랍게도 옹기종기 모여 서로의 궤도를 돈다. 재미있는 사실은 각각 2개의 별이 서로 짝(쌍성)을 짓고 있는 반면 나머지 1개의 별은 그 주위에 홀로 떨어져 있다. 사진=ESA/Hubble & NASA 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

지구로부터 1만 7000광년 떨어진 한 은하를 주시하고 있는 미국항공우주국(NASA)의 특별한 우주망원경이 관측한 충격적인 사진이 인터넷상에서 ‘우주의 창조주’가 촬영됐다는 추측을 일으켰다고 영국 일간 익스프레스가 27일(현지시간) 보도했다. 논란의 중심에 선 NASA의 누스타(NuSTAR; Nuclear Spectroscopic Telescope Array) 우주망원경은 지구로부터 멀리 떨어져 있는 ‘PSR B1509-58’로 불리는 펄서(중성자별)를 관측하고 있었다. NASA 과학자들이 누스타 망원경으로부터 받은 이미지는 분광 측정에서 펼쳐진 손으로 보였는데 사람들은 이를 두고 ‘신의 손’이라고 부르고 있다. 신의 손은 별의 마지막 단계인 초신성이 폭발한 뒤 사방으로 확산하고 있는 잔해로 추정된다. 누스타의 고에너지 X선 관측을 통해 본 분자 형태의 구름은 폭이 175광년에 걸쳐 있을 만큼 거대하게 펼쳐져 있는 다채로운 색상의 손처럼 보인다. 미국 캘리포니아공대(칼텍)의 피오나 해리슨 누스타 망원경 수석연구원은 “가장 높은 에너지의 X선을 보는 누스타 망원경의 특별한 시야는 기존에 잘 알려진 천체와 천문 영역을 전혀 다른 새로운 빛으로 보여준다”면서 “이 새로운 사진은 초신성이 폭발해 밀도 높은 잔해에 의해 생성된 펄서풍 성운을 보여준다”고 설명했다. 또한 “성운 뒤에 남겨진 것은 ‘PSR B1509-58’로 불리는 펄서로, 초당 7회 회전할 정도로 빠르게 자전해 이때 발생한 바람으로 물질이 확산하고 있다”면서 “이런 입자는 인근 자기장과 상호작용을 일으켜 X선상에서 손 형태를 만들었다”고 말했다. 이 사진에서 펄서는 밝은 흰색 점 근처에 위치하고 있지만 펄서 자체를 볼 수는 없다고 NASA 관계자들은 말했다. 과학자들은 방출된 물질들이 실제로 손 모양을 이루고 있는지 단지 펄서 입자와의 상호작용으로 그런 모양처럼 보이는 것인지 아직 확신하지 못하고 있다. 누스타 프로젝트에 참여 중인 캐나다 맥길대의 안홍준 박사후연구원은 “우리는 손 모양이 단지 착시인지 알지 못한다”면서 “누스타가 전해온 몇 단서로 그 손은 주먹과 더 비슷한 것으로 나타났다”고 말했다. 사진에서 손가락으로 보이는 붉은 구름은 ‘RCW 89’로 불리는 별도의 구조라고 연구진은 설명했다. 하지만 종교 사이트의 일부 신자는 ‘신의 손’으로 불리는 천체를 두고 자신들의 관점을 나타내고 있다. 자신을 목사라고 밝힌 한 네티즌(아이디 Smote73)은 “이 사진은 신이 우주 어디에나 존재한다는 것을 보여준다”면서 “신의 손이 멀리 떨어져 있는 것을 보여주는 것은 자신이 항상 그곳에 있음을 우리에게 상기시켜주는 것”이라고 말했다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

-우주탄생에서 불과 6억년 후의 모습 허블 우주망원경이 우주가 태어난 지 얼마 되지 않은 '우주의 새벽'을 촬영하는 데 성공했다. 이 놀라운 이미지는 미 항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)이 중력 렌즈를 사용해 잡아낸 초창기 원시은하들의 모습을 보여주고 있다. 이들 원시 은하는 빅뱅 이후 6억년밖에 지나지 않았을 때 태어난 것으로, 허블 망원경이 이제껏 잡아낸 어떤 은하보다도 먼 거리에 있는 은하들이다. 우주에서는 시간이 곧 공간이므로 이 은하들의 나이는 130억년이 넘는다는 뜻이다. 연구진은 이 작은 은하들이 지금의 우주를 만든 데에 결정적인 역할을 한 것으로 보고 있다. 스위스 로잔 공과대학의 하킴 아텍 교수가 이끄는 국제적인 연구진은 빅뱅 이후 6억년에서 9억년 사이의 공간에서 이같은 작은 은하들을 250개 이상 발견했다. 지금까지 발견된 은하들 중 가장 오랜 은하들이다. 이들 은하에서 출발한 빛은 적어도 120억년 이상의 시간을 날아서 망원경에 포착된 셈인데, 이는 곧 천문학자들이 120억년 이전의 과거에 존재했던 아기 우주의 모습을 보고 있다는 뜻이다. "허블 망원경이 잡은 심우주의 은하들 중에서 이보다 더 오랜 은하들은 없습니다." 하고 프랑스 리옹 천문대의 요한 리차드가 밝혔다. 이들 은하에서 온 빛을 모아 분석해본 결과, 연구진은 이 원시 은하의 빛이 초창기 우주의 역사에서 미스터리에 싸인 기간, 곧 재이온화 시기에 중요한 역할을 했다는 사실을 발견했다. 초기 원시우주에서 탄생한 최초의 별(항성)과 은하가 우주 공간에 강력한 자외선을 방출하면서 우주 온도가 높아지면, 우주는 다시 이온화의 과정을 겪게 되는데, 이를 ‘재이온화’라고 부른다. 재이온화가 진행되면 수소의 양성자에서 분리된 전자로 인해 우주는 다시 빛이 직진할 수 없는 불투명한 상태가 된다. 이번 연구에서 관측된 원시은하의 자외선을 조사하면 이 은하들이 진화의 과정에 있는지 알 수 있게 된다. 연구진은 상당한 확신을 가지고, 이들 원시은하들이 초창기 우주를 투명하게 하는 데 중요한 역할을 했으며, 재이온화 시기는 빅뱅 이후 7억년 시점에서 끝났다는 결론을 내렸다. 이 같은 발견의 뒤에는 연구진이 활용한 중력 렌즈의 역할이 컸던 것으로 알려졌다. 허블 심우주 관측 프로젝트의 일환으로 연구진은 심우주에 있는 3개의 은하단을 중력 렌즈로 활용했다. 은하단의 무거운 질량으로 인해 빛이 휘어지는 현상이 일어나는데, 이것이 확대 렌즈의 역할을 하게 되는 것을 일컬어 중력 렌즈라 한다. 중력 렌즈를 최초로 예측한 사람은 상대성이론을 완성한 아인슈타인이었다. 연구진은 이 중력 렌즈를 이용해 해상도 높은 원시은하 이미지를 얻을 수 있었다. 제1세대 은하를 관측, 연구하려면 이 중력 렌즈의 역할이 필수적이다. "심우주의 은하단은 강력한 천연 망원경이다. 이들의 도움이 없으면 초창기 우주의 모습을 볼 수가 없다"고 스위스 로잔 공과대학의 얀-폴 크나이브 박사가 밝혔다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

강력한 중력으로 빛 조차도 흡수한다는 블랙홀에 거대한 별이 가까이 접근한다면 어떤 현상이 발생할까?최근 미국 미시간 대학 등 국제공동연구팀은 블랙홀이 별을 찢어 흡수하는 현상을 관측해 이를 분석한 연구결과를 세계적인 과학지 '네이처'(Nature) 최신호에 발표했다. 이제는 영화로도 익숙해진 블랙홀은 대부분의 은하 중심부에 존재한다. 이번 연구팀의 관측대상에 오른 지역은 지구로부터 2억 9000만 광년 떨어진 곳에 위치한 은하 PGC 043234 중심부에 놓인 초질량 블랙홀(ASASSN-14li)이다. 연구팀은 미 항공우주국(NASA)의 찬드라 X-레이 우주망원경과 스위프트 위성, 유럽우주국(ESA)의 XMM-뉴턴(XMM-Newton)망원경을 동원해 문제의 지역을 관측한 결과 가깝게 접근한 별을 블랙홀이 쭉 빨아들이는 일명 '조석 분열'(tidal disruption) 현상을 관측하는데 성공했다. NASA 측은 이 현상을 이해하기 쉽게 애니메이션(영상 참조)으로 재구성했는데 블랙홀 근처에 접근한 별은 강력한 중력에 의해 마치 스파게티처럼 늘어나는 운명을 맞는다. 이렇게 국수가락이 된 별은 블랙홀에 그대로 흡수되고 그중 일부 잔해는 다시 방출된다. 연구에 참여한 미시간 대학 존 밀러 교수는 "우주에서 조석 분열 현상이 정기적으로 이루어지지만 실제로 목격하기는 쉽지않다" 면서 "이번은 운이 매우 좋았던 사례로 블랙홀이 별을 식사할 때 어떤 현상이 일어나는지 확실히 보여줬다" 고 의미를 부여했다. 논문의 공동저자 네덜란드 우주연구소의 옐레 카스트라 박사 역시 "블랙홀이 별을 삼켰다고 해서 이게 끝은 아니었다" 면서 "이번 관측에서 블랙홀이 삼킨 별 잔해 일부를 다시 방출하는 과정이 새롭게 목격됐으며 향후 강력한 중력의 영향을 이해하는데 도움을 줄 것" 이라고 설명했다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

“나는 케플러 우주 망원경이다. 나는 외계 행성을 탐사하기 위해서 2009년 5월 12일 우주로 발사되었다. 발사 후 6년 동안 나는 30만6,604개의 별을 관측하고 4,601개의 외계 행성 후보를 찾았다. 그중에서 확인된 것만 이미 1,000개가 넘는다. 내가 하는 일은 우주를 바라보면서 별의 밝기 변화를 찾는 것이다. 주기적으로 밝기가 변하는 별 가운데 일부는 그 앞을 지나는 행성에 의해 밝기가 변하기 때문이다. 6년간 무려 125억 회의 밝기 변화를 감지했다. 이런 방식으로 외계 행성을 찾아낸 건 말할 것도 없고 수많은 과학적 발견도 같이 이뤘다. 하지만 내게는 큰 시련도 있었다. 자세를 고정하는 데 사용되는 리액션 휠이라는 장비가 망가졌다. 본래 4개 중 1개는 이미 고장 났는데, 다른 한 개가 2013년 5월 11일 고장을 일으켜 나의 임무는 중단될 위기에 놓였다. 사실 목표 임무인 3.5년은 이미 채웠지만, 내가 건재한 것을 본 나사는 내가 3년 반을 더 일해주기를 원했다. 그러나 고장으로 인해 더는 무리라는 결론이 나왔다. 지상의 인간들은 이제 내가 더는 일할 수 없으리라 판단했다. 그만큼 했으면 충분히 했다는 이야기도 있었다. 그러나 나사는 나를 포기하지 않았다. 그들은 태양광의 압력을 세 번째 리액션 휠로 삼아 다른 별을 관측하는 K2라는 새로운 임무를 내게 맡겼다. 나는 마지막 순간까지 관측을 계속할 것이다.” 이 내용은 케플러 우주 망원경의 지난 6년간을 독백 형식으로 정리한 것이다. 고장으로 인해 사실상 임무가 종료될 뻔한 케플러 우주 망원경은 지금 K2 임무를 통해 화려하게 부활했다. -어떻게 고장 이후에도 계속 작동하나 리액션 휠(Reaction Wheel)은 우주선의 자세를 잡는 역할을 하는 부품이다. 적어도 3개가 온전하게 작동해야 흔들리지 않게 자세를 고정할 수 있다. 따라서 2개만 작동하는 상황이 되었을 때 대부분 케플러의 임무는 끝났다고 생각했다. 그러나 나사의 과학자들은 태양을 세 번째의 지지대로 삼는 K2 임무를 고안했다. 태양이 뿜어내는 광자와 다른 입자의 흐름은 미약한 압력을 만들 수 있다. 예를 들어 솔라 세일은 이를 이용하는 아이디어다. 하지만 그 힘이 대단히 미약해서 아주 큰 솔라 세일이 있어야 약간 가속을 할 수 있을 뿐이다. 이를 이용해서 케플러 같은 큰 우주 망원경을 고정하기는 사실 무리인 셈이다. 하지만 반드시 항상 고정하지 않아도 될 수 있다. 나사의 과학자들은 두 개의 리액션 휠과 태양광의 압력을 이용하면 잠시간이라도 한 지점을 흔들리지 않고 바라볼 수 있다고 생각했다. 그것만 가능하면 새로운 임무를 수행할 수 있다. (아래 그림 참조) 이렇게 해서 많은 이들이 반신반의하는 상황에서 K2라 명명된 새로운 임무가 시작된 것은 2014년 중반부터였다. (아래 도표 참조) -예상을 뛰어넘다 대부분 성공 여부를 확신하지 못했지만, 2014년이 채 지나기도 전에 K2는 새로운 외계 행성을 찾아내는 데 성공했다. 하버드-스미스소니언 천체 물리학 센터의 앤드류 밴더버그(Andrew Vanderburg)와 동료들이 지구에서 180년 정도 떨어진 외계 행성 HIP 116454b를 찾아낸 것이다. 생명체가 살기엔 너무 뜨거운 행성이지만, 케플러가 더 임무를 지속할 수 있음을 보여준 쾌거였다. 2015년 초에 K2는 다시 EPIC 201367065라는 적색 왜성 주변에서 지구 지름의 2.1, 1.7, 1.5배 지름의 외계 행성을 발견한다. 그리고 이 중 가장 먼 거리에서 공전하는 외계 행성은 액체 상태의 물이 있을지도 모르는 위치에 있었다. 거리도 지구에서 150광년 정도로 가까워서 과학자들의 큰 주목의 대상이 되고 있다. 아직 2016년 말로 예정된 K2 임무가 다 끝나기도 전에 여러 가지 성과가 나오기 시작했지만, 가장 인상적인 과학적 성과는 최근에 발표되었다. 케플러 우주 망원경이 사상 최초로 식현상(다른 천체가 앞을 지나는 현상)을 이용해서 백색왜성 주변에서 행성을 발견한 것이다. 그런데 이 행성이 백색왜성에 의해 파괴되고 있다는 증거가 발견되어 과학계의 주목을 받고 있다. 앤드류 밴더버그는 다시 K2 자료를 이용해서 이 사실을 밝혀냈는데, 이 연구가 중요한 이유는 백색왜성의 표면에 있는 철이나 실리콘 같은 물질의 생성원인을 밝혔기 때문이다. 백색왜성이 생성될 때 무거운 원소는 아래로 가라앉고 수소나 헬륨같이 가벼운 원소만 표면에 있어야 하는데, 관측결과에서는 무거운 원소들도 같이 발견되었다. 과학자들은 이것이 백색왜성이 행성을 흡수한 흔적이라고 생각했지만, 이제까지 증거가 없었다. 케플러 우주 망원경은 그 결정적인 증거를 찾아낸 것이다. -케플러의 후계자 TESS 케플러 우주 망원경이 예상을 뛰어넘는 성과를 거두긴 했지만, 아직 은하계의 무수히 많은 별 가운데 극히 일부만을 관측했을 뿐이다. 따라서 나사는 케플러보다 더 우수한 성능의 차세대 행성 사냥꾼을 발사할 예정이다. TESS(Transiting Exoplanet Survey Satellite)라 명명된 차세대 망원경은 케플러와 같은 방식을 사용하지만, 더 진보된 관측 기기를 사용하고 있으며 더 많은 별을 관측할 수 있다. TESS는 적어도 50만 개의 별을 관측할 예정이며 관측 범위도 케플러보다 훨씬 넓다. TESS의 발사 시기는 2017년이다. 그리고 그다음 해인 2018년에는 사상 최대의 우주 망원경인 제임스웹 우주망원경(JWST)이 발사된다. 이 둘이 힘을 합치면 외계 행성 연구는 큰 전기를 마련하게 될 것으로 보인다. TESS가 새로운 외계 행성을 발견하면 제임스웹 우주 망원경으로 이를 정밀 관측할 수 있기 때문이다. 한 시대를 풍미했던 허블 우주 망원경과 케플러 우주 망원경은 당장에 퇴역하진 않겠지만, 이전보다 중요도가 많이 감소할 것이다. 지금으로는 케플러가 언제 퇴역할지 알기 어렵다. 2016년 말까지는 K2 임무를 지속할 예정인데, 이후 더 연장 임무를 줄 수도 있다. 하지만 결국 영원히 작동할 수는 없으므로 TESS가 발사된 이후에는 퇴역 논의가 나오게 될 가능성이 크다. 케플러 우주 망원경이 외계 행성 탐사에서 거둔 성과는 우리가 우주를 바라보는 인식을 바꿀 정도로 컸다. 우주 곳곳에 외계 행성이 무수히 존재한다는 사실을 직접 관측으로 증명했을 뿐 아니라 정확히 어디 있는지도 알 수 있게 된 것이다. 언젠가 미래에 인류는 이런 외계 행성에서 생명체의 존재를 증명하게 될지도 모른다. 그런 날이 온다면 역경을 딛고 외계 행성을 관측했던 케플러의 이름을 다시 생각하게 될 것이다. 고든 정 통신원jjy0501@naver.com

강력한 중력으로 빛 조차도 흡수한다는 블랙홀에 거대한 별이 가까이 접근한다면 어떤 현상이 발생할까?최근 미국 미시간 대학 등 국제공동연구팀은 블랙홀이 별을 찢어 흡수하는 현상을 관측해 이를 분석한 연구결과를 세계적인 과학지 '네이처'(Nature) 최신호에 발표했다. 이제는 영화로도 익숙해진 블랙홀은 대부분의 은하 중심부에 존재한다. 이번 연구팀의 관측대상에 오른 지역은 지구로부터 2억 9000만 광년 떨어진 곳에 위치한 은하 PGC 043234 중심부에 놓인 초질량 블랙홀(ASASSN-14li)이다. 연구팀은 미 항공우주국(NASA)의 찬드라 X-레이 우주망원경과 스위프트 위성, 유럽우주국(ESA)의 XMM-뉴턴(XMM-Newton)망원경을 동원해 문제의 지역을 관측한 결과 가깝게 접근한 별을 블랙홀이 쭉 빨아들이는 일명 '조석 분열'(tidal disruption) 현상을 관측하는데 성공했다. NASA 측은 이 현상을 이해하기 쉽게 애니메이션(영상 참조)으로 재구성했는데 블랙홀 근처에 접근한 별은 강력한 중력에 의해 마치 스파게티처럼 늘어나는 운명을 맞는다. 이렇게 국수가락이 된 별은 블랙홀에 그대로 흡수되고 그중 일부 잔해는 다시 방출된다. 연구에 참여한 미시간 대학 존 밀러 교수는 "우주에서 조석 분열 현상이 정기적으로 이루어지지만 실제로 목격하기는 쉽지않다" 면서 "이번은 운이 매우 좋았던 사례로 블랙홀이 별을 식사할 때 어떤 현상이 일어나는지 확실히 보여줬다" 고 의미를 부여했다. 논문의 공동저자 네덜란드 우주연구소의 옐레 카스트라 박사 역시 "블랙홀이 별이 삼켰다고 해서 이게 끝은 아니었다" 면서 "이번 관측에서 블랙홀이 삼킨 별 잔해 일부를 다시 방출하는 과정이 새롭게 목격됐으며 향후 강력한 중력의 영향을 이해하는데 도움을 줄 것" 이라고 설명했다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

나선팔의 몸매를 자랑하며 그 중심부가 유독 밝은 은하가 있다. 최근 유럽우주국(ESA)은 허블우주망원경으로 포착한 나선은하 M94(혹은 NGC4736)의 사진을 홈페이지에 공개했다. 지구로부터 약 1600만 광년 떨어진 사냥개 자리에 위치한 M94는 그 중심부에 선명하게 보이는 고리모양으로 유명한 은하다. 우리 눈에는 단 한장의 사진으로 보이지만 M84는 무려 5만 광년의 길이를 가지고 있다. 조금 더 풀어 설명하면 1광년은 대략 10조 km로 이는 시속 100km로 달린다면 1000만 년 걸리는 거리다. 이렇듯 인간의 머리로는 상상도 안되는 규모지만 사실 M94는 지구가 속한 우리은하에 비하면 절반 정도로 작은 편에 속한다. M94의 가장 흥미로운 점은 중심부의 밝게 빛나는 고리다. 이 고리 안쪽으로 새로운 별들이 매우 빠른 비율로 태어나고 있어 일각에서는 '스타버스트 링'(starburst ring)이라 부르기도 한다. ESA 측은 "은하의 중심부에서 바깥쪽으로 나오는 강력한 압력이 외곽의 가스와 먼지를 압축시킨다" 면서 "이 과정을 통해 수많은 별들이 탄생한다" 고 설명했다.　　　 사진=ESA/Hubble & NASA 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

몇 년 전부터 심심찮게 ‘생명체가 살 수 있을 것으로 예상되는 외계 행성을 찾았다’는 뉴스가 전해지고 있다. 소설이나 영화 등에서는 지구와 똑같은 환경의 외계 행성을 찾는 이유가 지구에서 얻을 수 없는 희귀원소 확보하거나 먼 미래에 사람이 살 수 있는 거주지 개척으로 그려진다. 그렇지만 과학자들이 외계 생명체와 지구형 행성을 찾는 이유는 ‘이 광활한 우주에 과연 우리밖에 없을까’라는 근본적인 질문에 답하기 위한 것이다. 명저 ‘코스모스’를 쓴 칼 세이건 박사는 행성 탐사에 대한 이유를 “이 우주에 인간만 있다면 엄청난 공간 낭비다”는 한 문장으로 압축했다. 실제로 세계 각국은 최첨단 관측 장비를 이용해 외계 행성 찾기에 열을 올리고 있다. 우주 선진국들은 지구 대기의 영향을 피해 천체를 관측하기 위해 우주에 망원경을 쏘아 올리고 있다. 대기는 빛을 완전히 통과시키지 않아 천체의 모습을 왜곡시킬 가능성이 크고 가시광선을 제외한 파장은 대부분 지구 대기를 통과하지 못하기 때문이다. 우주에서는 지상에서는 관측할 수 없는 여러 파장을 볼 수 있을 뿐 아니라 날씨나 시간에도 구애받지 않는다. 최초의 우주망원경은 1990년 4월 24일 발사된 ‘허블’이다. 허블 망원경은 25년 동안 100만 건이 넘는 관측활동을 했고 지금도 끊임없이 우주의 비밀을 알려주고 있지만, 외계 행성 발견이 목표는 아니다. 외계 행성 탐색을 목표로 하는 우주망원경은 ‘케플러’다. 케플러 우주망원경은 지구에서 보는 달의 면적보다 600배 넓은 영역을 관측해 한번에 15만개가량의 별을 관측한다. 이를 통해 케플러는 지금까지 2000개 이상의 행성 후보를 찾아냈다. 한국은 아직 우주망원경을 발사하는 수준에는 못 미치고 있다. 대신 지상에서 최고 수준의 장비를 이용해 외계 행성을 찾아나서고 있다. 외계 행성 탐사연구를 주도하고 있는 한국천문연구원은 남반구 밤하늘을 24시간 관측할 수 있는 ‘외계 행성 탐색시스템’(KMTNet)을 개발해 시험 관측을 마치고 이달 1일부터 본격적인 ‘제2의 지구 탐색’에 돌입했다. KMTNet은 직경 1.6m 광시야 망원경과 3.4억 화소 모자이크 카메라로 구성된 관측시스템이다. 비가 거의 내리지 않고 날씨가 맑아 1년 중 300일 가까이 천체 관측이 가능한 칠레 세로톨로로 범미주 천문대, 남아프리카공화국 케이프타운 천문대, 호주 사이딩스피링 천문대 등 남반구 주요 지역 3곳에 설치돼 각각 8시간씩 24시간 내내 같은 하늘을 쉬지 않고 관찰할 수 있다. 우리나라에서는 천체 관측이 가능한 날씨가 160일 정도에 불과하다. 현재 24시간 외계 행성 탐사를 하고 있는 장비는 케플러 우주망원경이 유일하다. 지상에서 24시간 탐색체제를 갖춘 것은 KMTNet이 처음이다. 망원경에는 4장의 전하결합소자(CCD)를 붙여 만든 CCD 검출기를 장착해 보름달 16개만큼의 밤하늘 시야 면적에서 수천만 개의 별 신호를 한 번에 기록할 수 있다. 이 시스템을 이용해 10분마다 우리 은하에서 별이 가장 많이 관측되는 궁수자리 근처에 있는 수억 개 별을 찍는다. 천문연 관계자는 “지금까지 중력렌즈 효과를 이용한 탐사방법으로 발견된 외계 행성 39개 중 32개를 한국 과학자들이 포함된 연구그룹이 찾아냈다”며 “KMTNet의 본격 가동으로 매년 100개 이상의 행성을 새로 발견할 것으로 기대되는 만큼 지구 크기의 행성도 연간 2개 이상 발견이 가능할 것으로 예상된다”고 설명했다. 그렇다면 외계 행성은 어떻게 찾는 것일까. 외계 행성 탐사방법은 ▲시선속도법 ▲횡단법 ▲중력렌즈측정법등 세 가지다. ‘시선속도법’은 멀어지는 물체에서는 빛의 진동수가 감소하고 가까워지는 물체에서는 증가한다는 ‘도플러 효과’를 응용한 것이다. 항성(별) 주변에 행성이 있다면 항성과 행성은 중력법칙에 따라 서로를 끌어당기기 때문에 별은 미세하게 움직이면서 빛의 파장에 변화를 가져온다. 변화주기를 측정해 행성의 공전주기와 질량을 파악하는 것이다. 현재 가장 많이 활용되는 것은 ‘횡단법’과 ‘중력렌즈 측정법’이다. 횡단법은 케플러 우주망원경이 외계 행성을 찾을 때 쓰는 방법이다. 외계 행성은 스스로 빛을 내지 않기 때문에 중심별인 항성을 찾는다. 외계 행성이 관측자와 항성 앞을 지나는 순간 항성이 가려져 어두워지는데 어두워지는 정도를 바탕으로 행성의 존재 여부와 크기를 파악한다. 중력렌즈 측정법은 KMTNet에서 사용하고 있는 탐색법으로 공전주기가 지구와 비슷한 1년 정도의 지구형 행성을 찾는 데 특화돼 있다. 중력렌즈 효과는 ‘질량은 시공간을 휘게 만들어 빛도 직진하는 것이 아니라 공간을 따라 자연스럽게 휘어서 움직인다’는 알베르트 아인슈타인의 ‘일반 상대성이론’에 근거한 것이다. 관측자가 보는 시점에서 두 항성이 일직선상에 있을 때 앞쪽 별의 중력장 때문에 뒤쪽 별의 빛은 휘어져서 도달하게 된다. 앞쪽이나 뒤쪽 항성 궤도에 외계 행성이 있다면 빛은 더욱 휘어져 들어오기 때문에 빛의 도달시간을 계산해 항성의 이론적 질량과 비교하면 행성의 존재와 크기를 알 수 있게 되는 것이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

이제 우주도 울트라 HD급의 초고화질로 구경할 수 있는 시대가 온 것 같다. 최근 미 항공우주국(NASA)은 허블우주망원경이 촬영한 데이터를 바탕으로 한 역대 최고화질의 목성 모습을 공개했다. 4K 비디오로 제작된 이 영상은 목성의 자전 모습을 담고있으며 특유의 대적점 모습이 한 눈에 들어온다. NASA 측은 "과거에는 볼 수 없었던 목성의 초고화질 4k 울트라 HD 영상" 이라면서 "목성의 특징인 바람, 구름, 폭풍, 대기의 모습이 생생히 드러나있다"고 밝혔다. 특히 NASA 측은 이번 영상 공개와 함께 이를 통해 얻어진 연구성과도 발표했다. 바로 남위 20° 부근에 위치한 붉은색을 띤 타원형의 점 ‘대적점’(大赤點·Great Red Spot)이 갈수록 쪼그라들고 있다는 연구결과다. 지난 1665년 처음 관측된 대적점은 목성의 대기현상으로 발생한 일종의 폭풍이다. 태양계에서 가장 강력한 폭풍으로 평가받는 대적점은 인간이 처음 목격한 지 300년이 지난 현재도 시속 540km의 속도로 불고있다. 더욱 놀라운 사실은 대적점의 크기다. 100년 전에는 약 4만 km의 크기로 지구보다 3배는 더 컸던 대적점은 이후 급격히 줄기 시작해 현재는 1만 6000km 수준으로 쪼그라들었다. 이번 NASA 연구에 따르면 관측이래 계속 줄어들던 목성의 대적점은 지난해와 비교하면 약 240km 정도 줄어들면서 점점 원형과 가까워지는 것으로 확인됐다. 　 연구를 이끈 NASA 고나드 우주비행센터 행성과학자 에이미 사이먼은 “우리는 매시각 목성의 대기를 분석하며 그 변화를 관측하고 있다” 면서 “대적점은 관측 이래 계속 줄어들고 있으며 최근에는 붉은색 보다는 원형의 오렌지색을 띠고있다” 고 설명했다. 이어 “대적점의 기후는 지구와 비슷한 물리적 환경 속에서 작용하고 있는 것 같다“ 고 덧붙였다. 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

이제 우주도 울트라 HD급의 초고화질로 구경할 수 있는 시대가 온 것 같다. 최근 미 항공우주국(NASA)은 허블우주망원경이 촬영한 데이터를 바탕으로 한 역대 최고화질의 목성 모습을 공개했다. 4K 비디오로 제작된 이 영상은 목성의 자전 모습을 담고있으며 특유의 대적점 모습이 한 눈에 들어온다. NASA 측은 "과거에는 볼 수 없었던 목성의 초고화질 4k 울트라 HD 영상" 이라면서 "목성의 특징인 바람, 구름, 폭풍, 대기의 모습이 생생히 드러나있다"고 밝혔다. 특히 NASA 측은 이번 영상 공개와 함께 이를 통해 얻어진 연구성과도 발표했다. 바로 남위 20° 부근에 위치한 붉은색을 띤 타원형의 점 ‘대적점’(大赤點·Great Red Spot)이 갈수록 쪼그라들고 있다는 연구결과다. 지난 1665년 처음 관측된 대적점은 목성의 대기현상으로 발생한 일종의 폭풍이다. 태양계에서 가장 강력한 폭풍으로 평가받는 대적점은 인간이 처음 목격한 지 300년이 지난 현재도 시속 540km의 속도로 불고있다. 더욱 놀라운 사실은 대적점의 크기다. 100년 전에는 약 4만 km의 크기로 지구보다 3배는 더 컸던 대적점은 이후 급격히 줄기 시작해 현재는 1만 6000km 수준으로 쪼그라들었다. 이번 NASA 연구에 따르면 관측이래 계속 줄어들던 목성의 대적점은 지난해와 비교하면 약 240km 정도 줄어들면서 점점 원형과 가까워지는 것으로 확인됐다. 　 연구를 이끈 NASA 고나드 우주비행센터 행성과학자 에이미 사이먼은 “우리는 매시각 목성의 대기를 분석하며 그 변화를 관측하고 있다” 면서 “대적점은 관측 이래 계속 줄어들고 있으며 최근에는 붉은색 보다는 원형의 오렌지색을 띠고있다” 고 설명했다. 이어 “대적점의 기후는 지구와 비슷한 물리적 환경 속에서 작용하고 있는 것 같다“ 고 덧붙였다. 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr