태초의 우주를 보고싶은 인류의 소망을 실현시켜주는 '고마운' 은하단의 모습이 사진으로 공개됐다. 29일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 스피처우주망원경이 촬영한 거대 은하단 ‘아벨 2744’(Abell 2744)의 모습을 공개했다. 일명 '판도라 성단'(Pandora‘s Cluster)으로도 불리는 아벨 2744는 지구에서 약 35억 광년 떨어진 곳에 위치해 있다. 놀라운 점은 아벨 2744가 약 500개에 달하는 은하들로 이루어진 상상을 초월하는 규모라는 것. 흥미로운 사실은 아벨 2744가 '우주의 돋보기' 역할을 해 무려 130억 년 떨어진 멀고 먼 은하의 모습을 포착하는데 도움을 준다는 점이다. 이를 이해하기 위해서는 먼저 아인슈타인이 일반 상대성 이론에서 주장한 중력 렌즈 현상을 이해해야 한다. 아인슈타인은 강한 중력은 빛까지 휘게 만들어 렌즈 역할을 할 수 있다고 주장했다. 곧 아벨 2744와 같은 은하단은 엄청난 중력을 가지고 있어 공간을 구부리고 밝게 만들어 이보다 훨씬 멀리 떨어진 은하들의 모습을 확대해 보여줄 수 있는 것이다. NASA 측은 3년 전 부터 스피처 우주망원경을 비롯 허블우주망원경, 찬드라 X선망원경이 모두 참여하는 ‘프론티어 필드’라는 협력 프로그램을 진행 중이다. 태초의 우주를 보고싶은 인류의 소망이 이 프로젝트의 목적으로 1등 도우미 역할을 아벨 2744가 하는 셈이다. 사진=NASA/JPL-Caltech 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

태초의 우주를 보고싶은 인류의 소망을 실현시켜주는 '고마운' 은하단의 모습이 사진으로 공개됐다. 29일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 스피처우주망원경이 촬영한 거대 은하단 ‘아벨 2744’(Abell 2744)의 모습을 공개했다. 일명 '판도라 성단'(Pandora‘s Cluster)으로도 불리는 아벨 2744는 지구에서 약 35억 광년 떨어진 곳에 위치해 있다. 놀라운 점은 아벨 2744가 약 500개에 달하는 은하들로 이루어진 상상을 초월하는 규모라는 것. 흥미로운 사실은 아벨 2744가 '우주의 돋보기' 역할을 해 무려 130억 년 떨어진 멀고 먼 은하의 모습을 포착하는데 도움을 준다는 점이다. 이를 이해하기 위해서는 먼저 아인슈타인이 일반 상대성 이론에서 주장한 중력 렌즈 현상을 이해해야 한다. 아인슈타인은 강한 중력은 빛까지 휘게 만들어 렌즈 역할을 할 수 있다고 주장했다. 곧 아벨 2744와 같은 은하단은 엄청난 중력을 가지고 있어 공간을 구부리고 밝게 만들어 이보다 훨씬 멀리 떨어진 은하들의 모습을 확대해 보여줄 수 있는 것이다. NASA 측은 3년 전 부터 스피처 우주망원경을 비롯 허블우주망원경, 찬드라 X선망원경이 모두 참여하는 ‘프론티어 필드’라는 협력 프로그램을 진행 중이다. 태초의 우주를 보고싶은 인류의 소망이 이 프로젝트의 목적으로 1등 도우미 역할을 아벨 2744가 하는 셈이다. 사진=NASA/JPL-Caltech 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

암흑물질(dark matter)이란 눈에 보이지 않는 것은 물론 현재의 어떤 관측으로도 측정할 수 없는 물질이다. 과학자들은 비록 이 물질의 정체를 모르고 있지만, 그 존재만은 확신하고 있다. 왜냐하면, 이 물질이 행사하는 중력 때문이다. 우리 은하나 은하들이 모인 은하단이 현재 모습을 유지하면서 공전하거나 자전하기 위해서는 현재 있는 물질의 중력만으로는 부족하다. 실제 중력 가운데 별이나 가스 같은 물질이 행사하는 중력은 사실 1/6에 불과하다. 다시 말해 우주에 있는 물질의 80% 이상이 정체를 모르는 미스터리 물질인 암흑 물질이라는 셈이다. 하지만 우주의 신비는 여기서 끝나지 않는다. 우주에는 암흑물질과 물질을 합친 것보다 훨씬 많은 암흑 에너지가 존재해서 중력을 이기고 우주를 팽창시키고 있다. 우리가 아는 물질은 사실 우주의 아주 작은 부분에 불과하다. 카네기과학연구소(Carnegie Institution for Science)와 캘리포니아 공대의 합동 연구팀은 우리 은하와 비슷한 은하 주변의 위성 왜소 은하들의 움직임을 더 잘 설명할 수 있는 암흑 물질 모델을 만들었다. 보이지 않는 암흑 물질의 분포를 설명하기 위해서는 이들이 행사하는 중력을 파악하는 방법밖에 없다. 과학자들은 암흑 물질의 분포를 가정한 후 이들이 행사하는 중력에 따른 은하의 움직임을 시뮬레이션한다. 그 결과 우리 은하와 비슷한 은하의 암흑 물질은 관측으로 보이는 은하보다 훨씬 넓은 범위에 펼쳐져 있음이 밝혀졌다.(사진) 암흑 물질은 우리 은하와 은하 주변 공간에 넓게 퍼져 있으며 사실 지금 우리 주변에도 존재하는 것으로 보인다. 우주에는 실제 물질은 별로 없고 암흑 물질로만 구성된 암흑 은하도 존재한다. 연구팀은 이런 암흑 은하의 존재를 설명할 수 있는 더 정교한 암흑 물질 모델을 만들기 위해 노력하고 있다. 21세기 과학의 최대 미스터리인 암흑 물질의 비밀은 아직 풀리지 않았지만, 언젠가 인류 앞에 그 비밀을 드러낼 것이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

눈에 보이지 않지만 우주 대부분을 차지하고 있는 것으로 생각되는 수수께끼의 물질인 암흑물질은 우주에 관한 연구 중에서도 관심이 크다. 그런데 미국 예일대 연구진이 거의 암흑물질만으로 이뤄져 있는 것으로 추정되는 전혀 새로운 은하를 발견해내 암흑물질의 특성을 해명하는 데 기대가 모이고 있다. ‘드래곤플라이 44’(Dragonfly 44)라는 이름이 붙여진 이 은하는 약 3.6억 광년 거리에 있는 머리털자리은하단에 있는 것으로 우리 은하와 거의 같은 크기를 갖고 있지만 질량은 0.01%밖에 없고 나머지 99.99%는 암흑물질로 구성돼 있다. 사실 연구진은 원래 이 같은 암흑물질 은하를 찾고 있던 것은 아니라고 밝혔다. 이번 발견을 이끈 피터 반 도쿰 교수는 “우리는 원래 은하의 외곽에 무엇이 존재하는지를 연구하려고 했다. 하지만 공교롭게도 작은 반점을 확인할 수 있었다”고 말했다. 연구진은 처음에 촬영된 이미지에 결함이 있다고 생각했지만, 이후 데이터를 상세하게 검증해 전혀 새로운 종류의 물질이라는 것을 밝혀냈다. 은하수로도 불리는 우리 은하와 같은 일반적인 은하는 대부분 무수히 많은 별에 지배돼 있어 암흑물질은 뿔뿔이 흩어져 존재한다. 하지만 이번 암흑물질 은하는 그 전체가 암흑물질이 차지하고 있어 매우 특이할 뿐만 아니라 지금까지 연구가 진행되지 않았던 암흑물질을 직접 조사할 수 있다는 점에서 암흑물질 해명에 큰 도움이 될 것으로 기대되고 있다. 또한 연구진은 이번에 발견한 은하가 유일하게 암흑물질로 된 은하는 아닐 것으로 생각해 그 주변에서 비슷한 은하를 찾아낼 수 있다고 기대감을 나타내고 있다. 한편 이번 연구성과는 ‘천체물리학 저널 레터’(The Astrophysical Journal Letters) 최신호(25일자)에 실렸다. 사진=Pieter van Dokkum, Roberto Abraham, Gemini, Sloan Digital Sky Survey 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

당신은 지금 무엇을 하고 있는가? 만약 당신이 책상 앞에 앉아서 이 글을 읽고 있는 중이라면, 당신은 아무런 움직임도 없이 가만히 멈추어 있다고 생각할 것이다. 하지만 그것은 착각이다. 지금 이 순간에도 당신은 무서운 속도로 공간이동을 하고 있는 중이다. 어떻게 그것을 알 수 있는가? 간단하다. 고개를 들어 하늘을 올려다보면 바로 알 수 있다. 태양이 지평선에 걸려 있는 저녁시간이면 더욱 좋다. 저녁놀 속으로 시시각각 내려앉는 태양이 바로 그 증거다. 그것은 사실 태양이 가라앉는 것이 아니라, 지구가 반대로 돌고 있기 때문이다. 옛날 사람들은 지구가 우주의 중심이라는 천동설을 믿었지만 지금은 지동설이 진실임을 누구나 안다. 물론 가장 문명화된 미국도 인구의 21%가 아직까지 천동설을 믿고 있다고 하니, 그들은 결코 자신이 지금 이 순간에도 강제로 공간이동을 당하고 있다는 사실을 믿지 않는 사람도 적지 않을 것이다. 우리는 얼마나 빨리 공간이동을 할까? 그렇다면 우리는 지구 행성 위에서 얼마나 빠른 속도로 공간이동을 당하고 있는 걸까? 일단 지구의 자전속도를 생각해보자. 지구는 하루에 한 바퀴씩 자전한다. 지구의 둘레는 4만km다. 이걸 초 단위로 나누면, 적도에 있는 사람은 초속 약 500m, 북위 40도쯤에 있는 사람은 초속 400m로 공간이동을 하는 셈이다. 초속 500m면 음속을 돌파하는 것이다. 만약 이 속도로 차가 달린다면 시속 1600km로, 날개가 없어도 공중부양할 것이다. 물론 당신이 정확히 북극점 위에 서 있다면 최소한 지구 자전으로 인한 공간이동은 없다. 다만 회전운동은 있겠지만, 하루에 한 바퀴 도는 것이니까 좀 지루할 수는 있겠다. 물론 지구의 뺑뺑이 운동으로 인한 어지럼증도 없을 것이다. 그런데 지구의 이 뺑뺑이 운동으로 큰 덕을 보고 있는 사람들이 있다. 바로 나사(NASA) 같은 우주 기구에서 일하는 과학자들이다. 그들이 스페이스 셔틀로 국제우주정거장에 사람을 보낼 때는 항상 적도 가까운 우주공간에서 도킹하게 한다. 로켓이 플로리다에서 발사되니까, 지구 스핀 운동량이 가장 큰 적도 상공으로 발사하면 더 빠른 속도를 얻을 수 있기 때문이다. 만약 지구가 갑자기 자전을 멈춘다면 어떤 일들이 벌어질까? 인간을 포함하여 지상에 있는 모든 것들이 우주공간으로 내팽개쳐져 버릴 것이다. 하지만 걱정할 필요는 없다. 멀리는 빅뱅에서, 가까이는 태양계를 출발시킨 초신성 폭발에서 나온 지구의 각운동량이 갑자기 사라져버릴 확률은 0에 가깝기 때문이다. 어쨌든 우리는 지구의 자전으로 엄청나게 이동하고 있지만, 아시다시피 지구는 자전만 하는 게 아니라 공전운동도 한다. 이건 더 무시무시한 속도다. 지구와 태양 사이의 거리가 1억 5000만km니까, 이걸 반지름으로 한 엄청난 원을 1년에 한 바퀴씩 돈다. 이 원둘레는 초등학교 때 배운 공식(반지름×2×3.14)에 넣으면 바로 나온다. 약 9억 5000만km. 1년을 초 단위로 바꾸면 약 3200만 초니까, 이걸로 나누면 무려 초속 30km다. 우리는 1초에 30km라는 무서운 속도로 태양 둘레의 우주공간을 내달리고 있다는 뜻이다. 알고 보면 지구는 완벽한 우주선인 셈이다. 궤도를 벗어날 수 없다는 게 좀 아쉽지만. 이쯤에서 끝났면 좋으련만, 또 태양이 그 자리에 가만 있는 천체가 아니다. 이 태양계 식구 전체를 이끌고 은하 중심을 초점삼아 공전을 하고 있는 것이다. 그 속도는 무려 초속 200km다. 그래도 우리은하를 한 바퀴 도는 데 약 2억 3000만 년이 걸린다. 그만큼 우리은하가 어마무시하게 크다는 뜻이다. 이 광대한 태양계도 우리은하에 비긴다면 조그만 물웅덩이 하나에 지나지 않는다. 지금까지 태양은 우리은하를 25바퀴쯤 돌았다. 앞으로 그만큼 더 돌면 태양은 적색거성이 되어 죽음을 맞는다. 물론 지구를 포함하여 우리 태양계도 그때 함께 사라질 것이다. 초속 600km로 달리는 우리은하 우리은하도 한자리에 가만히 머물러 있는 존재는 아니다. 우리은하 역시 맹렬한 속도로 우주공간을 주파하고 있는 중이다. 우리은하는 안드로메다 은하, 마젤란 은하 등, 약 20여 개의 은하들로 이루어져 있는 국부 은하군에 속해 있다. 지금 이 국부 은하군 전체가 처녀자리 은하단의 중력에 이끌려 바다뱀자리 쪽으로 달려가고 있는데, 그 속도가 무려 초속 600km나 된다. 마지막 다섯번째 결정적으로, 우주 공간 자체가 지금 이 순간에도 빛의 속도로 무한팽창을 계속해가고 있다. 최근의 별견에 의하며 우주의 팽창속도가 점점 더 빨라지고 있다고 한다. 그 원인은 암흑 에너지로, 이것이 우주팽창의 가속 페달을 밟고 있다는 것이다. 이처럼 팽창하는 우주 속에서 수많은 별들이 탄생과 죽음의 윤회를 거듭하고 있다. 광막한 우주공간을 수천억 은하들이 비산하고, 그 무수한 은하들 중에 한 모래알인 우리은하 속에서, 태양계의 지구 행성 위에서 우리가 살고 있는 것이다. 따지고 보면, 이 우주 속에서 원자 알갱이 하나도 잠시 제자리에 머무는 놈이 없는 셈이다. 이처럼 삼라만상의 모든 것들이 무서운 속도로 쉼없이 움직이는 것이 이 대우주의 속성이다. 이를 일컬어 옛 현자들은 '일체무상(一切無常)'이라 했다. 그런데도 우리는 왜 그런 움직임을 전혀 못 느낄까? 그것은 우리가 지구라는 우주선을 타고 같이 움직이고 있기 때문이다. 바다 위를 고요히 달리는 배 안에서는 배의 움직임을 알 수 없는 거나 마찬가지다. 관찰자가 정지해 있거나 일정한 속력으로 움직이는 경우, 모든 물리 법칙은 동일하게 적용되기 때문이다. 이 법칙을 갈릴레오가 가장 먼저 발견하여 갈릴레오의 상대성 원리라고 한다. 아인슈타인의 특수상대성 이론은 이를 기초로 하여 나온 것이다. 이 갈릴레오의 상대성 원리 때문에 당신이 느낄 수는 없지만, 지금 당신은 이 순간에도 우주의 '일체무상' 속에 몸을 담근 채 무서운 속도로 공간이동을 하고 있는 중이다. 이것은 소설이나 공상이 아니라, 실제상황이다. 어떤 이들은 어쩐지 어지럽다고 했어 하며 우스개 소리도 하지만, 우주는 너무나 조화로워 우리는 나뭇잎이 산들바람에 흔들리는 것을 보며 이렇게 평온 속에 살아가고 있는 것이다. 여기에 우주의 신비와 경이로움이 있는 것이다. 아래 동영상은 NASA의 DSCOVR 위성에 탑재된 EPIC 카메라가 지구로부터 160만km 떨어진 우주 공간에서 2015년부터 지구의 1년을 촬영한 것에서 3000개 이미지를 연결해 만든 것이다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

우리가 사는 은하는 태양 같은 항성 수천억 개가 모인 거대한 집단이다. 하지만 이 은하 역시 더 큰 구조인 은하단을 이루는 평범한 구성원에 지나지 않는다. 사실 우리 은하의 별보다 우주에 더 많은 게 은하다. 과학자들은 현재 우주에 있는 은하의 분포가 빅뱅 직후 발생한 미세한 물질의 분포 차이에서 비롯되었다고 생각하고 있다. 물질의 밀도가 조금이라도 높은 지역에는 점차 중력에 의해 물질이 모이기 때문에 시간이 지날수록 중력의 크기가 커져 더 많은 물질을 끌어모으게 된다. 그 결과 우주에서 은하의 분포는 균일한 것이 아니라 일부분에 집중된 구조를 보이게 된다. 이 구조는 거대한 거품 모양이나 혹은 구멍이 많은 스위스 치즈 모양에 빗대어 설명하는데, 사실 우주의 대부분은 은하가 없는 텅 빈 공간인 보이드 (Void)이기 때문이다. 지난 10여 년간 과학자들은 우주에 있는 은하의 분포를 표시한 3차원 지도를 작성해 이와 같은 사실을 밝혀냈다. 이번에 국제 과학자팀이 공개한 Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III)/ Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS) 지도 역시 그런 것으로 여기에는 일반적인 중성자나 양성자 같은 물질을 의미하는 바리온(중입자) 지도가 표시되어 있다. 쉽게 설명하면 일반적인 물질로 구성된 은하의 지도이다. 120만 개의 은하가 하나하나 작은 점으로 찍혀 있는 이 3차원 지도는 60x45x5억 광년 정도의 크기를 포함하고 있다. 지구에서 보았을 때 거대한 구형인 우주를 자른 것으로 그 단면은 부채꼴 모양이다. 이 지도를 통해 과학자들은 우주의 물질 분포와 진화를 연구할 수 있다. 동시에 우리는 이 지도를 통해 우리가 사는 세상이 얼마나 작은 것인지를 새삼 느끼게 된다. 지구 같은 행성을 수천억 개 이상 거느린 은하도 여기서는 모래알갱이처럼 작은 점에 지나지 않기 때문이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com　

밤하늘을 아름답게 수놓고 있는 수많은 별이 모인 은하는 처음부터 하나의 거대한 형태로 만들어진 것이 아니라 왜소은하들이 서로 합쳐져 만들어진다. 그런데 이 거대은하를 만드는 왜소은하들 또한 더 작은 은하들이 합쳐지면서 만들어진다는 사실이 처음 밝혀졌다. 한국천문연구원 은하진화그룹과 과학기술연합대학원대학교 천문우주과학부 연구진은 왜소은하 중 하나인 ‘U141’ 은하에서 은하가 서로 합쳐져 만들어졌다는 증거를 발견했다고 12일 밝혔다. 이번 연구 성과는 천문학 분야 국제학술지 ‘애스트로노미컬 저널’과 미국 천문학회에서 발간하는 학술지 ‘노바’ 최신호에 ‘가장 주목할 만한 논문’으로 선정돼 실렸다. 안드로메다은하나 태양계가 포함돼 있는 우리 은하는 태양 질량의 수천억배에 이르는 거대은하로 분류된다. 이보다 크기가 훨씬 작고 질량도 태양의 10억배 이하인 소형 은하들은 모두 왜소은하로 분류된다. 왜소은하는 거대은하를 만들기 위한 ‘은하형성재료’로 알려져 있지만 어떻게 만들어졌는지 지금까지 비밀에 부쳐져 있었다. 연구진은 태양 질량의 4억배에 불과한 U141 은하를 관찰한 끝에 이 은하가 두 개의 핵을 갖고 있으며 은하 전체 모양이 원이나 타원이 아닌 상자 모양이라는 사실을 알아냈다. 또 중심부 빛이 푸른색을 띠는 등 은하가 새로 만들어진 흔적도 찾아냈다. 천문학에서 푸른 별은 만들어진 지 얼마 되지 않은 젊은 별을 의미한다. 거대은하를 만드는 것으로 알려진 왜소은하도 왜소은하끼리 또는 더 작은 은하 두 개가 결합하면서 만들어진다는 사실이 이번에 확인된 것이다. 김상철 천문연 선임연구원은 “이번 연구에 활용된 U141 은하는 큰곰자리 은하단 내에서 은하가 별로 없는 지역에 떨어져 있는데도 은하끼리 합쳐진 증거가 발견됐다”며 “이번 연구는 왜소은하 사이에서도 작은 것부터 큰 것까지 진화 경로가 존재한다는 것을 보여 줬다는 데 의미가 크다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

우주의 주민은 은하 이 우주라는 동네의 주민은 은하다. 현재까지 알려진 주민의 수는 약 2000만이다. 사람들이 도시에 모여 살듯이 우주의 별들도 이 은하 안에 모여서 산다. 은하는 말하자면 별들의 도시인 셈이다. 별들은 은하 속에는 태어나고 반짝이며 살다가 이윽고 폭발해서 생을 마감하면서 자신을 만든 물질을 우주공간으로 다 돌려놓는다. 그러면 이 물질들은 다시 떠돌다가 다른 별을 만드는 것이다. 영어권에서는 은하는 갤럭시(galaxy)라 하고, 은하수는를 밀키 웨이(Milky Way)라 하는데, 우리말로는 미리내라 한다. 그러니까 은하는 보통명사이고, 은하수는 우리은하의 고유명사인 셈이다. 우리은하를 미리내은하라고도 한다. 그럼 각 은하들은 얼마나 많은 별들을 갖고 있을까? 작은 것은 1000만 개 이하이기도 하지만, 큰 것들은 100조 개의 항성들을 거느리기도 한다. 태양계가 있는 우리은하에는 약 3000억 개의 별들이 옹기종기 모여 살고 있다. 태양은 그중 가장 평범한 별의 하나일 뿐이다. 각기 다른 아름다움을 뽐내는 은하들 우주에 영원한 것은 없어 2000만에 이르는 이 은하들도 사람처럼 모두 생노병사의 과정을 겪는다. 그리고 그 생긴 모양도 사람처럼 다 다르다. 형태에 따라 크게 나눠보면 은하에는 세 가지 기본적 분류가 있다. 타원형, 나선형, 불규칙형이 그것들이다. 나선은하는 어두운 먼지 층과 함께 몇 개의 나선팔을 두르고 있는 은하로, 전체 모습은 원반형을 하고 있으나 지구를 향하고 있는 방향에 따라 다르게 보인다. 타원은하는 원반이나 나선팔이 없으며, 별의 재료가 되는 가스나 먼지층도 보이지 않는 구형 또는 타원체 모양의 은하로, 아주 작은 것에서부터 거대한 것까지 다양한 크기를 갖고 있다. 우주에는 이외에도 모양이 뚜렷하지 않은 불규칙한 형태의 은하들도 많이 발견되고 있다. 별들도 은하 안에 모여 살듯이 은하들 역시 은하끼리 모여서 산다. 대다수의 은하들은 은하군과 은하단이라고 하는 상위 구조를 이루고 있으며, 은하단들이 모여 초은하단이라고 불리는 거대 구조를 형성한다. 칠흑의 밤하늘에서 이들 은하를 망원경으로 잡아보면 마치 우주의 꽃처럼 아름답게 보여 보는 이의 마음을 빼앗는다. 이처럼 수많은 은하들은 각기 아름다운 형태와 빛으로 우주를 수놓고 있지만, 그중에서도 출중한 미모를 자랑하는 은하 5개를 선발한다면 대개 다음의 은하들이 뽑힌다. 물론 이들 못지않은 미모를 자랑하는 은하들도 많지만, 일단 이 선에서 정리해보는 '톱5'는 다음과 같다.   5. 안드로메다 은하 M31로도 불리는 안드로메다 은하는 나선은하로 우리은하와 닮았을 뿐만 아니라 가장 가까운 이웃 은하이기도 하다. 하지만 가깝다고 해도 250만 광년 거리다. 이 은하는 우리은하를 비롯, 대략 44개의 작은 은하들을 포함하는 국부은하군에서 맹주 자리에 있은 가장 큰 은하이다. 지름이 우리은하의 2배가 넘는 22만 광년이며, 별의 개수는 3배가 넘는 약 1조 개를 거느리고 있다. 안드로메다 은하는 겉보기 등급이 3.4의 밝은 천체라 광해가 적은 캄캄한 밤하늘에서는 맨눈으로도 보이는데, 사람이 맨눈으로 볼 수 있는 가장 먼 거리에 있는 천체이기도 하다. 안드로메다 은하에서 기억해야 할 가장 중요한 사항은 약 37억 년 후 우리은하와 충돌할 거라는 사실이다. 지금도 이 은하는 초당 약 110km의 속도로 우리은하에 접근하고 있다. 충돌하면 어떻게 될까? 별들 사이의 공간이 하도 넓어 별끼리 부딪치는 일은 없겠지만, 그 영향으로 우리 태양계가 은하 바깥으로 튕겨져나갈 가능성이 있다고 한다. 또 두 은하는 병합되어 하나의 거대한 타원은하를 이룰 거라고 천문학자들은 보고 있다. 하지만 그리 걱정할 일은 아니다. 100년을 못 사는 우리 인생인데 그것은 무려 37억 년 후의 일이니까. 4. 솜브레로 은하(Sombrero Galaxy) 솜브레로는 멕시코 인들이 즐겨 쓰는 모자 이름이다. 이 은하의 모양이 꼭 그렇게 생겨 솜브레로 은하란 이름을 얻었다. 봄철의 별자리인 처녀자리 방향으로 3000만 광년 거리에 있는 이 은하는 M 104, NGC 4594로도 불리는 나선은하로, 지름이 우리은하의 반밖에 안 되는 아담 사이즈다. 그림에서 보듯이 은하핵이 상당히 밝으며, 팽대부가 이례적으로 크고, 기울어진 원반의 먼지띠가 매우 두드러져 보인다. 이 먼지띠는 고리처럼 전체 은하를 한 바퀴 두르고 있다. 솜브레로 은하는 처녀자리 알파별 스피카로부터 11.5°서쪽에 있다. 은하 모습은 7x35 쌍안경이나 4인치 작은 망원경으로도 볼 수 있지만, 중심부를 제대로 보려면 8인치, 먼지띠는 10~12인치 망원경이 필요하다. 3. 소용돌이 은하(Whirlpool Galaxy) 소용돌이 은하라는 별명으로 유명한 M 51a 은하는 사냥개자리에 있는 나선은하로, 소용돌이 모양의 팔이 중심부에서 뻗어나온 은하다. 우리은하에서 2300백만 광년 떨어져 있으며, 은하 전체는 중심부와 그 둘레를 회전하는 원판부로 이루어져 있다. 옆의 동반은하 M51b는 왜소은하로, 중력이 강한 M51a에게 잡아 먹히고 있는 중이다. 두 은하가 함께 있는 모습이 마치 아버지와 아들 같다고 해서 부자은하라고 부르기도 한다. 소용돌이 은하와 그 동반 은하(M51b)는 인기 있는 관측 품목으로 아마추어도 쉽게 관측할 수 있으며, 경우에 따라서는 쌍안경으로 보이는 때도 있다. 2. 검은 눈 은하(Black Eyed Galaxy) 검은 눈 은하 M64는 지구에서 2400만 광년 떨어진 머리털자리에 있는 나선은하로, 사악한 눈 은하 또는 잠자는 미녀 은하로도 불린다. 은하 중심부를 제외한 검은 물질들이 마치 눈처럼 보이기 때문에 붙여진 이름이다. M64는 겉보기로는 보통의 나선은하와 크게 다르지 않으나, 독특한 요소를 지니고 있다. 보통의 은하는 시계방향으로 회전하는데, 이 은하의 검은 물질들 중 은하 중심에서 안쪽 3000광년까지는 시계방향으로 회전하나, 3000광년에서 바깥쪽 4만광년까지는 시계 반대방향으로 회전하고 있다. 두 방향이 충돌하는 경계 지대에는 젊은 별들이 태어나고 있다. 천문학자들은 10억 년 전 어떤 위성은하가 M64에 충돌하여, 역으로 공전하는 가스 구름을 만들어낸 것으로 보고 있다. 이 가스 구름은 시계방향으로 공전하는 구름과 충돌하여 질량이 크고 푸른 젊은 별들을 만들어내고 있다. 작은 망원경으로도 이 은하의 특징적인 검은 물질을 관찰할 수 있다. 1. 미려한 나선팔을 가진 은하(M81) 독일 천문학자 보데가 발견해서 보데 은하로도 불리는 M81 은하는 큰곰자리 방향으로 1200만 광년 거리에 있는 유명한 나선은하로, 크고 밝은 핵과 미려한 나선 팔을 가진 아름다운 은하다. 지름은 약 7만 광년 정도로, 우리은하와 비슷한 크기다. 이 은하가 미려한 나선팔을 갖게 된 것은 이웃 M82 은하와의 힘겨루기 때문이다. 시거처럼 생겼다고 해서 시거 은하라는 별명을 가진 M82는 몇 년 전 초신성이 발견되어 유명해졌다. 웬만한 별지기들이 모두 이 초신성을 관측했다. 수천 억 개의 별을 가진 은하들 사이의 거대한 상호작용은 은하들의 모습을 다양하고 기묘하게 바꾸어놓기도 한다. 보데 은하의 중심부는 우리은하보다 크며, 중심부의 블랙홀은 태양 7000만 배로 우리은하 중심 블랙홀의 10배가 넘는다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

심연의 우주 속에 불타오르는 거대한 고리를 연상시키는 은하가 발견됐다. 최근 스페인 라구나 대학 등 공동연구팀은 지구에서 약 100억 광년 떨어진 곳에서 '아인슈타인 고리'(Einstein ring)를 관측하는데 성공했다고 발표했다. 조각가 자리의 왜소은하(Sculptor dwarf galaxy) 이미지를 분석하는 과정에서 우연히 발견된 아인슈타인 고리는 중앙이 텅 비어있어 '고리'라 불린다. 그렇다면 왜 세계 최고의 이론 물리학자인 아인슈타인 이름이 명칭에 붙어있는 것일까? 이를 알기 위해서는 아인슈타인이 딱 100년 전 일반 상대성이론에서 예언한 중력 렌즈 현상을 이해해야 한다. 아인슈타인은 강한 중력은 빛도 휘게 해서 렌즈역할을 할 수 있다고 예언했다. 이 중력렌즈는 사물을 확대하는 점에서는 돋보기와 유사해 아주 멀리 떨어진 은하를 본래보다 밝게 보이게 하지만 초점이 없기 때문에 상을 왜곡시키기도 한다. 쉽게 말해 중력렌즈는 '우주의 돋보기'로, 이 역할을 해주는 것이 수많은 은하들이 모인 은하단이다. 이 은하단은 주위의 시공간을 왜곡시켜 이같은 중력렌즈 현상을 만들어내 더 멀리 뒤쪽에 떨어진 은하의 모습을 보여준다.(두번째 사진 참조) 이 과정에서 중력렌즈에 의해 확대된 은하는 사진에서처럼 고리 모양으로 보이기도 해 학계에서는 이를 아인슈타인 고리라 명명했으며 4개로 보이는 경우는 아인슈타인 십자가(Einstein Cross)라 부른다. 이번에 발견된 아인슈타인 고리는 스페인 카나리아제도에 위치한 연구팀이 발견했기 때문에 ‘카나리아 아인슈타인 고리’로 이름 붙여졌다. 연구에 참여한 안토니오 아파리시오 박사는 "이번에 관측된 아인슈타인 고리는 무려 100억 광년 떨어진 매우 희미한 은하"라면서 "중력렌즈 역할을 한 것은 지구에서 60억 광년 떨어진 또 다른 은하"라고 설명했다. 이어 "아인슈타인 고리를 관측하기 위해서는 지구의 관측자와 두 은하가 나란히 일렬로 서야한다"면서 "이번 관측은 은하의 구성과 형성, 중력장의 구조 등을 연구하는데 도움을 준다"고 덧붙였다. 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

초기 우주 모습을 간직한 역대 가장 희미한 은하가 발견됐다. 미국 캘리포니아대학 데이비스캠퍼스(UC데이비스)와 로스앤젤레스캠퍼스(UCLA)의 교수들이 참여한 국제 연구팀이 하와이 W.M.켁 천문대에 있는 천체망원경을 사용해 130억 년 전에 존재했던 가장 희미한 은하를 발견했다고 ‘천체물리학저널 레터’(ApJL) 최신호(5월18일자)에 발표했다. 이에 대해 이 연구의 공동저자 토마소 트로이 UCLA 물리·천문학부 교수는 “이번 발견으로 ‘우주 암흑기’로 알려진 기간이 어떻게 끝났는지 천문학계의 가장 큰 수수께끼 중 하나를 푸는데 한 걸음 더 나갈 수 있게 됐다”고 말했다. 연구팀은 ‘중력렌즈’ 효과를 사용해 빅뱅(대폭발) 직후 탄생한 희미한 이 은하를 찾아낼 수 있었다. 중력렌즈 효과는 100년 전 아인슈타인이 일반상대성이론에서 예언한 것으로, 빛이 렌즈에 의해 굴절하는 것처럼 중력에 의해 굴절하는 현상을 말한다. 이 은하는 MACS2129.4-0741로 알려진 한 은하단 뒤에 숨어 있었다. 은하단은 이번 은하의 이미지를 3개나 만들 수 있을 만큼 거대하다. 빅뱅 이론에 따르면, 초기 우주는 확장하면서 차가워졌다. 트로이 교수는 이런 현상이 일어남으로써 양성자들이 전자들을 붙잡아 경수소를 형성했고 초기 우주는 방사선을 안 보이게 만들어 ‘우주 암흑기’가 시작됐다고 설명했다. 또 “그로부터 몇 억 년이 지난 어느 시기에 최초의 별들이 탄생했고 이 별들은 수소를 이온화할 수 있는 자외선을 생산하기 시작했다”면서 “결국, 충분한 별들이 생겼을 때 이 별들은 은하계 사이의 모든 수소를 이온화할 수 있었고 이제 우리가 보는 초기 우주를 만든 것”이라고 말했다. ‘우주의 재이온화’로 불리는 이 과정은 약 130억 년 전 일어났다. 하지만 과학자들은 이 과정이 일어날 만큼 별들이 충분히 많았는지 아니면 우주의 가스가 초질량 블랙홀들에 흡수될 때 발생하는 더 특이한 빛에 의한 것인지를 지금까지 알아내지 못했었다. 이에 대해 트로이 교수는 “현재, 가장 가능성이 큰 추측은 다른 희미한 은하들 역시 그 안에 있는 별들을 중력렌즈 증폭 없이 망원경들로 보면 너무 희미하다는 것”이라면서 “이 연구는 그런 은하들의 존재를 입증하기 위해 중력렌즈 효과를 활용한 것으로 수수께끼를 풀기위한 중요한 단계에 있는 것”이라고 말했다. 사진=브라닥/허블 우주망원경/W.M.켁 천문대 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

우주의 스케일은 종종 인간의 상상을 압도한다. 지구는 태양 주변을 도는 작은 행성에 불과하며 은하는 태양 같은 별 수천 억 개가 모여서 형성된다. 하지만 더 큰 단위인 은하단에서는 은하 역시 작은 구성원 가운데 하나에 불과하다. 그런데 이런 은하단도 충돌과 합체를 통해 더 커질 수 있다. 은하단의 충돌은 우주에서 가장 큰 규모의 충돌이라고 할 수 있다. 최근 앨라배마 대학의 과학자들은 지구에서 32억 광년 떨어진 아벨 655(Abell 655)에서 이런 충돌의 증거를 발견했다. 이 은하단은 300만 광년에 걸쳐 있으며 사실 두 개의 은하단이 충돌해서 만들어진 새로운 은하단이다. 물론 은하단이 충돌한다고 해서 운석 충돌 때처럼 엄청난 폭발 에너지와 파편이 발생하는 것은 아니다. 은하에 있는 별 역시 수 광년 정도 먼 거리를 두고 떨어진 것처럼 은하단의 은하 역시 수만에서 수십만 광년 정도 서로 떨어져 존재하기 때문이다. 은하단끼리의 충돌에서는 우리에게는 엄청난 크기인 은하마저 작은 구성 성분에 불과하므로 서로 충돌하지 않고 비껴갈 수 있다. 과학자들은 은하나 별의 충돌이 아니라 은하단 가스의 충격파를 측정해서 은하단의 충돌과 합체를 연구할 수 있다. 은하 사이의 공간은 인간의 척도로는 완전에 가까운 진공 상태이지만, 사실 은하단 밖보다는 높은 농도의 가스가 존재한다. 은하단이 충돌하면 강력한 충격파가 이 가스를 통해서 전파된다. 찬드라 X선 위성은 아벨 655에서 발생한 충격파를 측정했는데, 그 속도는 초속 2700km 정도였다. 연구팀에 의하면 이벨 655의 충격파는 지금까지 발견된 가운데 두 번째로 빠른 것이다. 인간의 기준으로는 엄청나게 빠른 충격파도 사실 은하단 전체를 관통하는데 수억 년의 시간이 걸린다. 물론 은하단의 충돌 역시 인간이 아닌 우주의 규모에서 생각해야 한다. 은하단의 충돌과 합체는 인간이 얼마나 우주에서 보잘것없는 작은 존재인지를 새삼 일깨운다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

우주의 스케일은 종종 인간의 상상을 압도한다. 지구는 태양 주변을 도는 작은 행성에 불과하며 은하는 태양 같은 별 수천 억 개가 모여서 형성된다. 하지만 더 큰 단위인 은하단에서는 은하 역시 작은 구성원 가운데 하나에 불과하다. 그런데 이런 은하단도 충돌과 합체를 통해 더 커질 수 있다. 은하단의 충돌은 우주에서 가장 큰 규모의 충돌이라고 할 수 있다. 최근 앨라배마 대학의 과학자들은 지구에서 32억 광년 떨어진 아벨 655(Abell 655)에서 이런 충돌의 증거를 발견했다. 이 은하단은 300만 광년에 걸쳐 있으며 사실 두 개의 은하단이 충돌해서 만들어진 새로운 은하단이다. 물론 은하단이 충돌한다고 해서 운석 충돌 때처럼 엄청난 폭발 에너지와 파편이 발생하는 것은 아니다. 은하에 있는 별 역시 수 광년 정도 먼 거리를 두고 떨어진 것처럼 은하단의 은하 역시 수만에서 수십만 광년 정도 서로 떨어져 존재하기 때문이다. 은하단끼리의 충돌에서는 우리에게는 엄청난 크기인 은하마저 작은 구성 성분에 불과하므로 서로 충돌하지 않고 비껴갈 수 있다. 과학자들은 은하나 별의 충돌이 아니라 은하단 가스의 충격파를 측정해서 은하단의 충돌과 합체를 연구할 수 있다. 은하 사이의 공간은 인간의 척도로는 완전에 가까운 진공 상태이지만, 사실 은하단 밖보다는 높은 농도의 가스가 존재한다. 은하단이 충돌하면 강력한 충격파가 이 가스를 통해서 전파된다. 찬드라 X선 위성은 아벨 655에서 발생한 충격파를 측정했는데, 그 속도는 초속 2700km 정도였다. 연구팀에 의하면 이벨 655의 충격파는 지금까지 발견된 가운데 두 번째로 빠른 것이다. 인간의 기준으로는 엄청나게 빠른 충격파도 사실 은하단 전체를 관통하는데 수억 년의 시간이 걸린다. 물론 은하단의 충돌 역시 인간이 아닌 우주의 규모에서 생각해야 한다. 은하단의 충돌과 합체는 인간이 얼마나 우주에서 보잘것없는 작은 존재인지를 새삼 일깨운다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

처녀자리에 있는 한 유명 은하에 엄청나게 긴 ‘가스 꼬리’가 달린 것이 처음으로 발견됐다. 프랑스 마르세유 천체물리학연구소(LAM) 알렉산드로 보셀리 박사가 이끈 국제 연구진이 시행한 연구에 따르면, 처녀자리에 있는 나선은하 NGC 4569에는 길이가 30만 광년에 달하는 가스 꼬리가 있으며 이는 은하 자체의 5배에 해당한다. 이 연구에 참여한 서호주대(UWA) 국제전파천문학연구센터(ICRAR)의 루카 코르티스 박사는 “이 은하(NGC 4569)의 가스가 예상보다 적은 현상은 오래전부터 알려졌었지만, 잃어버린 가스가 어디로 갔는지는 알려지지 않았다”면서 “이번 은하 뒤에 대량의 가스가 이끌리듯 존재하는 모습이 처음 발견됐는데 이 가스 꼬리의 질량을 측정하면 은하 원반에서 잃어버린 양과 같다는 것을 알 수 있다”고 설명했다. 즉 가스 꼬리가 은하에서 나왔다는 것이다. 메시에 목록에 속해 M90으로도 알려진 이 은하는 우리 은하에서 약 5500만 광년 떨어진 처녀자리 은하단에 속하며 그 안에서 초속 1200km의 속도로 이동하고 있다. 코르티스 박사는 “은하가 움직이게 되면 주변에서 압력을 받게 된다”면서 “따라서 이 은하에 있는 물질이 벗겨져 나가는 것”이라고 설명했다. 이번 발견은 연구진이 미국 하와이에 있는 지름 3.6m의 캐나다프랑스하와이망원경(CFHT)으로 오랜 시간을 들여 NGC 4569를 관측한 결과에 따른 것이다. 이에 대해 코르티스 박사는 “이번 발견은 첫 번째로, 앞으로 긴 가스 꼬리를 가진 많은 은하를 발견하게 될지도 모른다”면서 “이런 천체는 은하단에 속한 은하의 진화를 해명하는 데 큰 도움이 될 것”이라고 말했다. 한편 이번 연구성과는 국제 천문학술지 ‘천문학과 천체물리학’(Astronomy & Astrophysics) 최신호(2월19일자)에 실렸다. 사진=긴 가스 꼬리(은하 오른쪽에 성장 중인 붉은 영역)가 발견된 은하 NGC 4569(ⓒ2015 CFHT/Coelum) 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

지구로부터 수 억 광년 떨어진 곳의 은하단에서 태양 질량의 수십 억 배에 달하는 거대한 블랙홀의 이미지가 최초로 공개됐다. 2011년 미국 버클리 캘리포티아대학연구진이 처음 존재의 가능성을 인정한 이 블랙홀은 지구에서 3억 3500만 광년 이상 떨어진 사자자리 은하단 내의 가장 밝은 은하인 NGC 4889 중심부에서 발견한 것이다. 대부분의 은하들은 중심부에 거대한 질량을 자랑하는 블랙홀을 보유하고 있는 것으로 알려져 있지만, 특히 NGC4889 은하 중심의 블랙홀은 관측사상 가장 거대한 것으로 알려져 학계의 관심을 한 몸에 받은 바 있다. 이 블랙홀의 질량은 태양계 중심부 블랙홀의 2500배, 태양계 전체의 10배, 태양의 210억 배에 달하며, 지름은 1300억㎞로 엄청난 규모를 자랑한다. 미국항공우주국(NASA)과 유럽우주기구(ESA) 소속 천문학자들의 최근 관측결과에 따르면 이 블랙홀은 더 이상 가스 및 주변 에너지의 공급을 받지 못해 일시적으로 활동을 멈춘 휴면기에 속해 있는 것으로 보인다. 만약 이 블랙홀이 다시 활동을 시작한다면 가스나 우주먼지, 우주에너지 파편 등이 블랙홀에 빨려들면서 응축원반(Accretion disk·별 주변에 가스나 먼지들로 이뤄진 원반)을 만들어낼 것으로 천문학자들은 예측한다. 관측 역사상 가장 거대한 블랙홀이 간접적으로나마 모습을 드러낼 수 있었던 것은 미국 하와이 마우나키 화산에 있는 제미니 노스 망원경(Gemini North Telescope)과 세계 최대 광학천체망원경인 지름 10ｍ의 하와이 케크(Keck) 망원경 덕분이다. 천문학자들은 “이들 망원경을 이용해 블랙홀이 위치한 NGC2889 은하 주변의 별의 이동 속도를 관측하고, 이를 통해 블랙홀의 규모를 추측해낼 수 있었다”면서 “빛과 중력, 거리의 문제 때문에 블랙홀의 직접적인 이미지를 관측하는 것은 아직 불가능하지만, 대략적인 규모와 형태를 파악할 수 있었다”고 전했다. 가장 거대한 블랙홀의 이미지는 미국 온라인 과학매체인 ‘phys.org’에 소개됐다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

지구로부터 수 억 광년 떨어진 곳의 은하단에서 태양 질량의 수십 억 배에 달하는 거대한 블랙홀의 이미지가 최초로 공개됐다. 2011년 미국 버클리 캘리포티아대학연구진이 처음 존재의 가능성을 인정한 이 블랙홀은 지구에서 3억 3500만 광년 이상 떨어진 사자자리 은하단 내의 가장 밝은 은하인 NGC 4889 중심부에서 발견한 것이다. 대부분의 은하들은 중심부에 거대한 질량을 자랑하는 블랙홀을 보유하고 있는 것으로 알려져 있지만, 특히 NGC4889 은하 중심의 블랙홀은 관측사상 가장 거대한 것으로 알려져 학계의 관심을 한 몸에 받은 바 있다. 이 블랙홀의 질량은 태양계 중심부 블랙홀의 2500배, 태양계 전체의 10배, 태양의 210억 배에 달하며, 지름은 1300억㎞로 엄청난 규모를 자랑한다. 미국항공우주국(NASA)과 유럽우주기구(ESA) 소속 천문학자들의 최근 관측결과에 따르면 이 블랙홀은 더 이상 가스 및 주변 에너지의 공급을 받지 못해 일시적으로 활동을 멈춘 휴면기에 속해 있는 것으로 보인다. 만약 이 블랙홀이 다시 활동을 시작한다면 가스나 우주먼지, 우주에너지 파편 등이 블랙홀에 빨려들면서 응축원반(Accretion disk·별 주변에 가스나 먼지들로 이뤄진 원반)을 만들어낼 것으로 천문학자들은 예측한다. 관측 역사상 가장 거대한 블랙홀이 간접적으로나마 모습을 드러낼 수 있었던 것은 미국 하와이 마우나키 화산에 있는 제미니 노스 망원경(Gemini North Telescope)과 세계 최대 광학천체망원경인 지름 10ｍ의 하와이 케크(Keck) 망원경 덕분이다. 천문학자들은 “이들 망원경을 이용해 블랙홀이 위치한 NGC2889 은하 주변의 별의 이동 속도를 관측하고, 이를 통해 블랙홀의 규모를 추측해낼 수 있었다”면서 “빛과 중력, 거리의 문제 때문에 블랙홀의 직접적인 이미지를 관측하는 것은 아직 불가능하지만, 대략적인 규모와 형태를 파악할 수 있었다”고 전했다. 가장 거대한 블랙홀의 이미지는 미국 온라인 과학매체인 ‘phys.org’에 소개됐다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

883개 중 1/3은 최초로 관측한 은하 은하수 뒤쪽에 있는 수백 개의 은하들이 호주의 고감도 전파망원경으로 최초로 발견되어 화제가 되고 있다고 영국 일간지 데일리메일이 9일(현지시간) 보도했다. 은하수에 가려져 이제껏 볼 수 없었던 이들 은하는 모두 883개에 달하는데, 이중 3분의 1은 과학자들에게 최초로 모습을 드러낸 것들이다. 이 은하들의 집단은 우리은하를 포함한 수천 개의 은하들을 엄청난 인력으로 끌어당기고 있는 거대인력체(great attractor) 현상을 연구하는 데 중요한 자료로 사용할 수 있게 되었다. 거대인력체란 남쪽 하늘의 센타우루스자리와 바다뱀자리 사이의 센타우루스 초은하단 근처에 있는 것으로 추측되는 강한 인력을 가진 천체이다. 우리은하에서 2~3억 광년 떨어진 거리에 있는 이 천체는 주변의 은하들을 초속 1000km의 속도로 끌어당기고 있으며, 질량은 5×10^16제곱 태양질량으로 추정된다. 이들 은하는 호주 뉴사우스웰스의 파크스 전파망원경에 장착된 21cm 멀티빔 수신기에 의해 처음으로 그 실체를 드러냈다. 이 전파망원경은 우리은하를 가득 채우고 있는 별들과 성간 먼지를 꿰뚫고 뒤쪽의 숨겨진 영역을 들여다볼 수 있게 해주었다. 천문학에서는 이 영역을 회피대(回避帶)라 부르고 있다. 이번에 발표된 연구의 대표 저자인 스타벨리-스미스 웨스트오스드레일리아 대학 교수는 "은하수는 참으로 아름다운 대상으로 우리은하를 연구하는 데 아주 흥미로운 자료입니다. 하지만 우리 시야를 가로막아 뒤쪽의 은하들을 가리는 존재이기도 하죠."라고 밝혔다. 그는 또 이번의 발견으로 태양질량의 16제곱 배가 넘는 엄청난 인력을 가진 것으로 보이는 거대인력체를 규명하는 데 한 발짝 더 다가선 것으로 보인다고 평가했다. "우리은하에 작용하고 있는 이 거대인력체의 정체가 무엇인지, 그리고 그것이 어디에서 오는 건지 사실 잘 모르고 있습니다." 스타벨리-스미스 교수는 "아마도 은하단이나 초은하단이 있어 우리은하를 시속 200만km로 끌어당기고 있는 것으로 보인다"고 덧붙였다. 과학자들은 1970년대와 80년대에 처음으로 발견된 이 거대인력체의 미스터리를 풀기 위해 지금까지 부단히 노력해왔다. 이 같은 현상은 우주 팽창에 정면으로 거스리는 것이기 때문이다. 전파망원경의 힘으로 우리은하 뒤쪽의 거대 은하 무리를 발견함으로써 미스터리에 싸인 거대인력체의 정체를 밝혀낼 수 있을 것인지 천문학계의 관심이 집중되고 있다. 이번 연구결과는 '아스트로노미컬 저널'에 발표되었다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

50억 년 뒤 우리은하의 이름 만약 40억 년 후에도 지구에 인류가 생존해 있다면 우리 은하 이름도 바뀌어 있을 것이다. 밀키웨이(Milky Way)가 아니라 '밀코메다(Milkomeda)'라 불리게 된다. 밀키웨이와 안드로메다의 합성어다. 약 40억 년 뒤 우리 은하가 이웃의 안드로메다은하와 충돌할 것이라는 게 천문학계의 공통된 예측이기 때문이다. 이 같은 결과는 미국의 한 연구진에 의해 발표되었는데, 그 속에 반갑게도 한국 출신의 천문학자인 손상모 박사가 참여한 사실이 뒤늦게 알려졌다. 지난 2014년 미국 워싱턴에서 열린 미항공우주국(NASA)의 기자회견에서 우주망원경 과학연구소(STScI) 연구진은 허블 우주망원경을 통해 관측한 결과, 약 37억5000만 년 뒤 우리 은하와 안드로메다은하와 충돌할 것이라는 예측을 하였고, 이 같은 성과는 두 은하의 충돌 시기가 처음으로 정확하게 예측된 것으로 학계는 물론 해외 주요언론으로부터 조명을 받았다. 100년 만에 천문학계의 최대 관심사를 해결한 연구에 한국 출신의 과학자가 참여했다는 사실만으로도 놀라울 따름이다. 손박사는 당시 해외 언론과의 인터뷰에서 “(학자들은) 거의 한 세기 동안 우리은하와 안드로메다에 대한 미래의 운명을 예측해왔고, 마침내 향후 수십억 년간에 걸쳐 발생할 사건(은하 충돌)이 어떻게 전개될지를 나타낸 명확한 그림(시뮬레이션)을 얻게 됐다”고 설명했다. 인류가 생존할지조차 알 수 없는 먼 미래에 발생할 사건이지만, 연구진은 허블 망원경의 놀라운 성능 덕분에 안드로메다의 고유운동까지 관찰한 결과, 밀코메다가 출현하더라도 우리가 살고 있을 지구와 태양은 파괴되지 않고 무사할 것이라고 전했다. 두 은하의 충돌을 보여주는 새로운 시뮬레이션은 두 초질량 블랙홀이 합쳐지는 것을 포함해 충돌 후 나타날 복잡한 과정을 잘 보여주고 있다. 이 시뮬레이션은 서부 호주에 있는 국제 라디오파 천문연구 센터(Icrar)가 제작한 것이다. 시뮬레이션을 보면, 두 은하가 서로 접근할 때 어떤 상호작용을 하는지 잘 보여주고 있다. 첫째, 최초의 만남에서 두 은하는 빠르게 서로를 덮칠 것이다. 그리고 각자의 소용돌이 팔에 있는 일부 별들의 궤도는 어지럽혀질 것이다. 그런 다음 두 은하는 분리되었다가 다시 서로를 향해 맹렬히 돌진할 것이다. 안드로메다은하는 우리 은하보다 크다. 우리 은하가 3000억 개의 별을 가진 데 비해 안드로메다는 무려 1조 개의 별을 갖고 있다. 따라서 엄밀히 말하면 안드로메다가 우리 은하를 잡아먹는 셈이다. 우리 은하 역시 언젠가 가까운 왜소은하 두 개를 잡아먹을 것으로 보이는데, 그 두 은하는 바로 대-소 마젤란은하다. 연구는 우리 국부 은하단에서 세 번째로 큰 은하, 곧 삼각형자리 은하 M33이 우리 은하와 안드로메다은하의 충돌에 가담할 것으로 예측한다. 비디오를 보면 가스는 푸른색으로 새로 생성된 별은 붉은색으로 보이는데, 이는 시뮬레이션이 진행되는 동안 만들어졌음을 뜻한다. 두 은하가 최초로 충돌할 때 받는 충격은 그다지 크지 않지만, 상호 작용하는 중력이 소용돌이 팔 안에서 가스와 별들을 바깥으로 날려버린다. 강력한 충격은 두 번째 충돌과 그 후 이어지는 일련의 충돌 때문에 발생한다. 거대한 가스 구름이 충격을 받아 폭발적인 별들의 생성을 촉발하고, 이것이 초신성 폭풍을 일으킬 것으로 예측된다. 마지막으로는 은하에서 퇴출당한 가스는 회전하는 원반으로 급속히 흡입된다. 우리는 새로 태어난 별들을 볼 뿐이지만, 우리 은하와 안드로메다은하의 팽대부와 별들의 원반은 합체되어 럭비공처럼 생긴 거대한 타원은하를 만듦으로써 두 은하의 충돌 시나리오는 막을 내린다. 안드로메다은하(아래)는 우리 은하(위)보다 크다. 우리 은하가 3천억 개의 별을 가진 데 비해 안드로메다는 무려 1조 개의 별을 갖고 있다. 따라서 엄밀히 말하면 안드로메다가 우리 은하를 잡아먹는 셈이다. 두 은하가 충돌하더라도 별들끼리 서로 부딪치는 일은 거의 발생하지 않는다. 별들 사이의 간격이 워낙 넓기 때문이다. 그럼에도, 두 은하의 중심에 있는 초질량 블랙홀들은 하나로 합쳐질 것이다. 밀코메다의 중심 부근에서 두 블랙홀이 합쳐지면서 수백만 년에 걸쳐 별들에 궤도 에너지를 전달해줄 것이다. 시뮬레이션은 이런 충돌 과정에서 지구가 거대 은하 바깥으로 튕겨 나가기 전에 밀코메다의 중심부로 끌려들어 간다고 예측한다. 궁극적으로는 우주의 모든 은하가 중력으로 뭉쳐져 이 같은 몇 개의 초질량 거대 은하들을 만들 것으로 보인다. 비록 수십억, 수백억 년 이후의 일이기는 하지만. 인류가 그때까지 살아남았다면 지구 밤하늘에서 두 은하가 충돌하는 장관을 감상할지도 모른다. 사진=스페이스립 이광식 통신원 joand999@naver.com

-우주의 진화를 밝혀줄 '단서' 포착 아주 멀리 떨어진 은하단 내에서 한 은하가 초고온의 가스 꼬리를 키우고 있는 광경이 최초로 목격되었다. 이러한 현상은 전례가 없었던 것으로, 은하 내의 극단적인 환경을 연구하는 데 좋은 자료가 될 것으로 보인다고 천문학자들은 밝혔다. 미항공우주국(NASA)의 찬드라 우주망원경이 포착한 X-선 이미지는 이 은하의 꼬리가 우리은하 크기의 2.5배로, 무려 25만 광년에 달하는 것을 보여준다. CGCG254-021 로 불리는 이 은하는 지구에서 7억 광년 떨어진 츠비키 8338 은하단의 깊숙한 곳에 자리잡고 있다. 이 꼬리는 초고온의 성간 가스의 흐름으로, 은하 내의 보다 뜨거운 가스와의 상호작용에 의해 찢겨져나온 것이다. 꼬리를 이루는 가스의 온도는 1천만 도K로 측정된 것에 반해, 츠비키 8338의 은하 내 가스 온도는 그 3배에 이르렀다. 이 같은 꼬리와 은하 간의 온도차는 별을 형성하는 모든 가스가 은하 내에서 고갈되어 버렸음을 시사한다. “은하로부터 이처럼 엄청난 꼬리가 분리되어 나온 것은 은하 내의 가스가 남김없이 빠져나갔다는 것을 말해준다"고 설명하는 토마스 라이프치히 독일 본 대학 교수는 “그 꼬리는 사실상 은하로부터 완전히 분리되었다" 고 밝힌다. 천문학자들은 우리은하 크기의 2배가 넘는 이 손실된 은하 가스는 은하단이 인수하여 별 생성 지역이 될 것으로 보고 있다. 실제로 별들이 형성되는 징후가 약간씩 나타나고 있다고 한다. 꼬리 가스의 다른 특성에 대해서도 연구되었는데, 꼬리의 앞부분(모은하에 가장 근접한 밝은 부분)에 보다 많은 중원소(헬륨보다 무거운 원소)들이 집중되어 있다는 사실도 밝혀졌다. "이 꼬리는 은하단의 역동적인 단면을 보여주는 생생한 본보기로, 은하가 은하단 속을 진행할 때 어떻게 변화하는가를 잘 보여주고 있다"고 게릿 셸렌버거 본 대학 교수가 설명한다. '천문학과 천체물리학' 11월호에 발표된 이 논문의 대표저자인 그는 "꼬리의 물질은 수소뿐 아니라, 중원소들도 포함되어 있는데, 여기서 다음 세대의 별들이 태어날 것이다"고 밝혔다. 은하단은 그 엄청난 질량으로 인해 천문학자들에게 초미의 관심사가 되고 있다. 보통 수백 개의 은하들을 아우르고 있는 은하단은 암흑물질과 시공간에 대해 강력한 중력을 행사하는 거대한 우주의 구조물이다. 암흑물질은 빛과 작용하지 않아 우리 눈에는 보이지 않지만, 우주의 모든 물질 중 무려 85%를 차지한다. 은하단의 깊숙한 내부를 들여다보면 개개의 은하들이 어떻게 진화의 과정을 밟고 있는가를 보다 잘 이해할 수 있게 된다. "은하단이란 너무나 거대한 구조물이기 때문에 우리가 우주의 진화를 이해하는 데 결정적인 단서를 가지고 있다"고 말하는 셸렌버거 교수는 "은하단을 알기 위해서는 그 속의 개별 은하들이 시간에 따라 어떻게 변화하는가 하는 문제를 풀어내야 하는데, 이 X-선 꼬리가 중요한 정보를 제공해 줄 것"이라고 기대감을 나타냈다. 이광식 통신원 joand999@naver.com　

-우주의 진화를 밝혀줄 '단서' 포착 아주 멀리 떨어진 은하단 내에서 한 은하가 초고온의 가스 꼬리를 키우고 있는 광경이 최초로 목격되었다. 이러한 현상은 전례가 없었던 것으로, 은하 내의 극단적인 환경을 연구하는 데 좋은 자료가 될 것으로 보인다고 천문학자들은 밝혔다. 미항공우주국(NASA)의 찬드라 우주망원경이 포착한 X-선 이미지는 이 은하의 꼬리가 우리은하 크기의 2.5배로, 무려 25만 광년에 달하는 것을 보여준다. CGCG254-021 로 불리는 이 은하는 지구에서 7억 광년 떨어진 츠비키 8338 은하단의 깊숙한 곳에 자리잡고 있다. 이 꼬리는 초고온의 성간 가스의 흐름으로, 은하 내의 보다 뜨거운 가스와의 상호작용에 의해 찢겨져나온 것이다. 꼬리를 이루는 가스의 온도는 1천만 도K로 측정된 것에 반해, 츠비키 8338의 은하 내 가스 온도는 그 3배에 이르렀다. 이 같은 꼬리와 은하 간의 온도차는 별을 형성하는 모든 가스가 은하 내에서 고갈되어 버렸음을 시사한다. “은하로부터 이처럼 엄청난 꼬리가 분리되어 나온 것은 은하 내의 가스가 남김없이 빠져나갔다는 것을 말해준다"고 설명하는 토마스 라이프치히 독일 본 대학 교수는 “그 꼬리는 사실상 은하로부터 완전히 분리되었다" 고 밝힌다. 천문학자들은 우리은하 크기의 2배가 넘는 이 손실된 은하 가스는 은하단이 인수하여 별 생성 지역이 될 것으로 보고 있다. 실제로 별들이 형성되는 징후가 약간씩 나타나고 있다고 한다. 꼬리 가스의 다른 특성에 대해서도 연구되었는데, 꼬리의 앞부분(모은하에 가장 근접한 밝은 부분)에 보다 많은 중원소(헬륨보다 무거운 원소)들이 집중되어 있다는 사실도 밝혀졌다. "이 꼬리는 은하단의 역동적인 단면을 보여주는 생생한 본보기로, 은하가 은하단 속을 진행할 때 어떻게 변화하는가를 잘 보여주고 있다"고 게릿 셸렌버거 본 대학 교수가 설명한다. '천문학과 천체물리학' 11월호에 발표된 이 논문의 대표저자인 그는 "꼬리의 물질은 수소뿐 아니라, 중원소들도 포함되어 있는데, 여기서 다음 세대의 별들이 태어날 것이다"고 밝혔다. 은하단은 그 엄청난 질량으로 인해 천문학자들에게 초미의 관심사가 되고 있다. 보통 수백 개의 은하들을 아우르고 있는 은하단은 암흑물질과 시공간에 대해 강력한 중력을 행사하는 거대한 우주의 구조물이다. 암흑물질은 빛과 작용하지 않아 우리 눈에는 보이지 않지만, 우주의 모든 물질 중 무려 85%를 차지한다. 은하단의 깊숙한 내부를 들여다보면 개개의 은하들이 어떻게 진화의 과정을 밟고 있는가를 보다 잘 이해할 수 있게 된다. "은하단이란 너무나 거대한 구조물이기 때문에 우리가 우주의 진화를 이해하는 데 결정적인 단서를 가지고 있다"고 말하는 셸렌버거 교수는 "은하단을 알기 위해서는 그 속의 개별 은하들이 시간에 따라 어떻게 변화하는가 하는 문제를 풀어내야 하는데, 이 X-선 꼬리가 중요한 정보를 제공해 줄 것"이라고 기대감을 나타냈다. 이광식 통신원 joand999@naver.com　

먼 우주에서 마치 지구를 향해 웃는 표정을 짓는 일명 '스마일 은하'가 공개됐다. 최근 미 항공우주국(NASA)의 찬드라 X선 센터는 머나먼 우주에서 영락없는 스마일 이모티콘 모습을 하고있는 은하단 사진을 공개했다. 지구에서 약 46억 광년 떨어진 곳에 위치한 사진 속 주인공은 ‘SDSS J1038+4849’로 불리는 은하단으로 눈처럼 보이는 두 빛은 실제 은하다. 놀라운 점은 각각 빛나는 두 은하가 시속 48만 km 속도로 서로에게 접근 중이라는 사실로 결국에는 충돌해 하나의 눈으로 합쳐진다. 특히 이 사진에서는 웃는 사람의 입꼬리처럼 올라간 모습이 눈에 띈다. 이 미소짓는 입모양은 강력한 '중력렌즈'(gravitational lensing) 현상 때문에 생긴 것이다. 이 현상은 두 은하 사이에 중력이 매우 강해 빛이 심하게 휘고 굴절되는 것을 말한다. 　 지금으로부터 정확히 100년 전 세계적인 물리학자 아인슈타인은 일반 상대성 이론에서 중력 렌즈 현상을 예언했다. 아인슈타인은 강한 중력은 빛까지 휘게 해서 렌즈 역할을 할 수 있다고 예언했고 실제로 몇 년 뒤 개기일식을 계기로 관찰된 바 있다. 　 중력 렌즈는 사물을 확대하는 점에서는 돋보기와 같지만, 빛을 한 점에 모으는 돋보기와는 달리 초점이 없기 때문에 빛이 한곳에 모이지 않고 여러 개의 상을 만든다. 은하단은 수백 개의 은하들이 모여 만드는 우주에서 가장 거대한 구조로, 주위의 시공간을 왜곡시켜 이같은 중력 렌즈 현상을 만들어내는 것이다. 이 사진은 NASA의 허블우주망원경과 찬드라 X선 우주망원경의 관측 이미지를 합쳐 제작됐다. 사진=NASA 박종익 기자 pji@seoul.co.kr