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

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

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

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

-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

미국항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)이 허블 우주망원경으로 촬영한 ‘막대나선은하’에 속하는 아름다운 은하 ‘NGC 4639’의 사진을 12일 공개했다. 지구에서 7000만 광년 이상 떨어진 처녀자리 내부에 있는 이 은하는 처녀자리 은하단을 구성하는 1500여 개의 은하 중 하나다. 공개된 사진에서는 막대나선은하의 특징으로 밝게 빛나는 원형 은하핵을 가로 지르는 막대 구조를 명확하게 볼 수 있다. 이 구조는 나선은하의 약 3분의 2에서 관찰됐으며, 은하의 진화 과정에서 일반적으로 발생하는 단계로 여겨진다. 또한 이 은하의 나선 팔에는 활발하게 활동하는 별 형성 영역이 산재해 있다. 작은 보석처럼 빛나는 이 영역은 폭이 수백 광년에 걸쳐 있는데 수백 수천 개의 새롭게 탄생한 별들이 존재하고 있다. ‘NGC 4639’의 핵에는 주위의 가스를 삼켜 어둡게 만드는 거대한 블랙홀이 숨겨져 있다. 블랙홀은 대부분 은하의 중심부에 존재하는 것으로 추정된다. 블랙홀의 존재는 ‘활동은하핵’(AGN)을 통해 짐작할 수 있다. 이는 블랙홀이 주위 가스 물질을 중력 작용으로 끌어당긴 뒤 이따금 거대한 에너지를 방출하는 데 이때 밝게 빛나는 것을 말한다. 사진=NASA / ESA / Hubble 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

은하에도 사람처럼 젊은 시기와 늙은 시기가 존재한다. 우주의 탄생인 빅뱅 직후 형성된 은하는 별은 적고 가스는 많은 상태이다. 따라서 내부에서는 젊은 별이 수없이 형성되고 밖에서는 주변의 가스와 다른 은하를 흡수하면서 점차 더 크게 성장하게 된다. 그러나 화무십일홍(花無十日紅)이라는 이야기는 은하도 예외가 될 수 없다. 인간과는 비교도 안 되게 오랜 삶을 살아가지만, 별의 재료가 되는 가스가 소진되면 은하도 늙기 시작한다. 새로 형성되는 별은 없고 기존의 별이 늙어가면서 점차 붉은색의 노쇠한 은하가 되는 것이다. 이 단계에 이르면 천문학자들은 이를 '죽은 은하'(dead galaxy)라고 부른다. 지구에서 3억 광년 떨어진 '콤마 은하단'(Coma galaxy cluster)에는 이런 죽은 은하들이 다수 존재한다. 이를 관측하던 지구의 과학자들은 이 은하들의 구성을 보고 깜짝 놀랐는데, 아무리 죽은 은하라지만 너무 별이 적었기 때문이다. 이렇게 별이 적다면 사실 은하는 유지될 수가 없고 산산조각이 나야 정상이다. 하지만 과학자들은 이 은하들이 우리의 눈에 보이지 않는 암흑 물질을 통해서 형태를 유지하고 있다는 사실을 발견했다. 죽은 은하들은 사실 수소같이 우리가 알고 있는 물질의 비중은 1%에 지나지 않지만 99%에 달하는 암흑 물질을 통해서 그 형태를 유지하고 있었다. 이는 보통 은하가 20대 80 정도 비율인 것과 비교해서 암흑 물질의 비중이 매우 높은 것이다. 따라서 이들 은하는 사실 '암흑 은하'(dark galaxy)라고 할 수 있다. 국제 전파 천문학 연구 센터(ICRAR: International Centre for Radio Astronomy Research) 소속의 캐머런 요진(Cameron Yozin)과 그의 동료들은 이런 독특한 은하가 생긴 이유를 조사했다. 이들은 지름 2,000만 광년에 이르는 콤마 은하단의 진화를 시뮬레이션으로 연구했다. 콤마 은하단 내의 초기 은하는 보통의 은하들과 비슷하게 진화했다. 그러나 은하가 점차 성장하던 도중 콤마 은하단 중앙에 있는 거대 가스의 중력에 의해 내부의 수소 가스를 대부분 빼앗긴 것으로 보인다. 따라서 이 사건 이후 은하들은 새로운 별을 생성하지 못하는 죽은 은하가 되었다. 하지만 은하의 형태를 유지하는 데 필요한 중력을 제공하는 암흑 물질 때문에 은하 자체는 살아남게 된다. 연구팀은 이와 같은 일이 70억 년 전 발생했다고 보고 있다. 가스를 뺏긴 후 이 은하들은 영겁의 세월을 새로운 별의 탄생 없이 살아온 것이다. 이 죽은 은하를 사라지지 않게 잡아준 유령 같은 존재가 바로 암흑 물질이다. 과학자들은 암흑 물질이 생성하는 중력을 통해서 암흑 물질의 존재를 확신하고 있지만, 이것이 정확히 어떤 물질인지는 알지 못한다. 눈에 보이는 물질보다 더 많은 암흑물질의 존재를 알아내는 것은 우주의 미래를 정확히 예측하기 위해서 중요하다. 그 정체를 알기 위한 연구는 지금도 계속되고 있다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

천문학자들은 멀리 떨어진 천체들을 관측하기 위해서 거대한 망원경을 사용한다. 현재 지상과 우주에는 강력한 망원경들이 관측을 위해 오늘도 하늘을 향하고 있다. 그런데 사실 천문학자들이 관측을 위해서 사용할 수 있는 가장 큰 렌즈는 사실 저 멀리 우주에 있다. 아인슈타인이 예언했고 실제로 그 존재가 증명된 중력렌즈가 바로 그것이다. 아인슈타인의 상대성 이론은 빛의 경로가 중력에 의해서 휘어짐을 예언했다. 영국의 천문학자 에딩턴은 개기일식 때 실제로 태양의 중력에 의해 빛이 휘어진다는 것을 입증했고 이는 아인슈타인의 상대성 이론이 옳다는 결정적인 증거를 제시했다. 아인슈타인은 더 나이가 은하 같은 거대한 천체의 중력이 멀리서 오는 빛을 휘어지게 해 마치 렌즈와 같은 역할을 하게 될 것이라고 예언했다. 이 중력렌즈 현상은 오늘날 은하나 혹은 은하들이 모인 집단인 은하단에 의해서 실제로 관측된다. 단순히 관측되는 것뿐만이 아니라 천문학자들이 수십억 광년 떨어진 천체들을 관측할 때 매우 요긴하게 사용되는 것이 중력렌즈다. 최근 국제 천문학자 팀은 PKS 1830-211라는 거대 질량 블랙홀을 관측하기 위해서 다른 은하를 중력렌즈로 사용했다. 이 경우 관측하려는 천체와 지구 사이에 거대한 질량을 가진 은하나 은하단이 존재해야 한다. 이 경우에는 물론 운 좋게 그런 '렌즈'를 구할 수 있었다. 제네바 대학의 안드리 네로노프(Andrii Neronov of the University of Geneva, Switzerland)와 그의 동료들은 블랙홀에서 나오는 강력한 물질의 흐름인 제트와 주변 구조를 이해하기 위해 거대 은하를 중력렌즈로 사용해 이를 관측했다. 지구 근처에서 이를 관측한 위성들은 나사와 유럽 우주국의 스위프트, 페르미, 인테그랄 위성이다. 거대 질량 블랙홀은 대개 은하의 중심에 위치한다. 아무리 질량이 크다고 해도 그 크기는 은하보다 매우 작아서 천문학자들은 이를 관측하는 것이 마치 달에 있는 개미 한 마리를 관측하는 것과 같다고 비유했다. 천문학자들은 매우 작은 부위를 확대한 미세 중력 렌즈(micro gravitational lens)를 이용해 멀리 떨어진 블랙홀의 중앙부의 데이터를 얻는 데 성공했다. 감마선 영역에서 관측은 사실 처음 얻은 것이라고 한다. 이 데이터를 분석함으로써 앞으로 거대 질량 블랙홀의 내부 구조를 이해하는 데 큰 도움이 될 것으로 기대된다. 종종 자연은 인간에게 예기치 않은 선물을 주는 경우들이 있는데, 이와 같은 미세 중력 렌즈 효과 역시 자연이 인간에게 준 또 하나의 선물이다. 이를 관측한 과학자들의 노고에 못지않게 우리가 자연의 은혜에 고마워해야 하는 이유다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

우주에는 있는 수많은 은하는 충분한 공간이 있어도 서로 모이는 경향이 있다. 예를 들어 우리 은하(은하수)는 50여 개의 은하가 모인 ‘국부 은하군’에 속한다. 이런 은하군이 모이면 은하단이라는 훨씬 더 큰 규모의 천체를 이루며 은하단이 더 많이 모이면 거대한 초은하단을 이룬다. 우리 은하를 둘러싼 3500만 광년 지름의 구(球)형 공간을 ‘로컬 볼륨’(Local Volume)이라고 하는데 여기에는 지금까지 알려진 은하 수백 개가 존재한다. 미국항공우주국(NASA)이 12일(현지시간) 공개한 사진에 찍힌 아름다운 은하는 NASA와 유럽우주국(ESA)이 공동으로 운용하는 허블 우주망원경의 관측 대상으로, 왜소불규칙은하 PGC 18431이다. 이 은하는 비둘기자리 방향으로 약 3100만 광년 떨어져 있어 역시 로컬 볼륨에 속한다. 이 은하는 사진에서 우주를 얼룩지게 한 듯 보이지만, 사실 보이는대로 나타난 것은 아니다. 허블 망원경을 사용한 이런 관측은 은하군은 로컬 볼륨 상에 존재하는 은하단이 어떻게 움직이고 있는지 알아내기 위한 목적을 갖고 있다. 허블의 고해상도 관측 능력은 천문학자들이 중간 정도 거리에 떨어져 있는 은하 속 별들 특히 적색거성 계열 별들을 관측할 수 있도록 한다. 여기서 나온 정보는 은하의 조성은 물론 가장 중요한 정보로 해당 은하까지의 거리를 알아내는 데 사용된다고 한다. 우리는 은하간 거리를 알게 됨으로써 정확한 3D 은하 지도를 그릴 수 있다. 이는 우주의 우리 이웃들을 좀 더 잘 이해하고 관측 시선에서 발생할 수 있는 착시 현상을 제거하기 위한 핵심이 되는 방법이라고 한다. 사진=NASA/ESA/허블 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

다른 어떤 은하나 별보다 먼 ‘은하간 공간’의 어두운 텅 빈 공간에서 떠돌고 있는 세 초신성이 폭발하는 모습이 포착됐다. 서로 다른 위치에서 단독 생활을 하던 세 별은 초신성 폭발을 일으켰다. 주위 행성은 폭발로 사라지기 전 별이 거의 없는 하늘을 갖고 있었을 것이다. 또 수천 별이 좁은 공간에 밀집한 구상 성단으로 추정되는 곳에서 초신성이 처음으로 발견됐다. UC버클리 천문학자들은 이런 광경을 허블 우주망원경을 사용해 발견했다. 공개된 사진은 각각 지구로부터 약 10억 광년 떨어진 세 별이 Ia형 초신성으로 폭발하는 과정을 보여줬다. Ia형 초신성은 작은 백색왜성이 너무 많은 물질을 취해 결국 자신의 질량 때문에 폭발할 때 발생한다. 대부분 초신성은 100년에 1개 꼴로 발생하는 별이 수천억 개가 모인 은하 속에서 발견된다. 하지만 이번에 발견된 초신성은 은하간 공간에 홀로 있는 상태에서 폭발한 매우 보기 드문 광경이다. 이런 초신성에 관한 연구는 과학자들에게 얼마나 많은 별이 은하에 속하지 않고 우주를 떠도는지 추정하는데 도움이 될 수 있다. 이 세 별의 가장 가까운 이웃별은 우리 태양에서 가장 가까운 별인 프록시마 센타우리까지의 거리인 4.24광년보다 70배 이상 먼 100광년 정도 떨어져 있다고 한다. 연구를 이끈 멜리사 그레이엄 박사는 “이런 별 주위에 있던 행성은 별이 거의 없는 밤하늘을 갖고 있었을 것”이라고 말했다. 이런 밀도는 우리가 지구에서 볼 수 있는 별의 약 100만 분의 1이다. 그레이엄 박사는 “가장 가깝고 가장 밝은 은하단 은하에서 가끔 희미하게 퍼지는 가스로 채워지므로 실제로는 상당히 어두운 밤하늘이었을 것”이라고 말했다. 또 지구로부터 10억 광년 거리에 있는 또 다른 초신성은 작은 은하나 구상 성단일 수 있는 빨갛고 둥근 영역 안에 있는 것으로 나타났다. 이 경우는 100만 개 미만 별이 밀집한 작은 구상 성단 안에서 처음 발견되는 초신성이 될 것이라고 한다. 대부분 별과 초신성은 은하 내부에 있지만, 거대한 성단의 일부인 은하는 가진 별의 15%가 거대한 중력의 작용으로 움직일 수 있다. 이때 고립된 별은 성단과의 중력 결합을 유지하고 따라서 은하간 공간을 떠돌며 나머지 삶을 보낼 운명인 것이다. 한번 고립된 이런 별은 초신성으로 폭발하지 않는 한 너무 희미해 잘 보이지 않는다. 따라서 연구팀은 이런 보이지 않는 별의 수를 결정하기 위해 홀로 생활하는 초신성을 찾고 있다. 이런 정보는 우주에서 대규모로 나타나는 이런 현상이 어떻게 일어나는지 단서를 제공할 수 있다. 이번 연구성과는 국제 학술지 ‘천체물리학 저널’(Astrophysical Journal)에 실릴 예정이다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

우주에서는 인간의 상식으로는 가늠하기 어려운 크기의 사건들이 발생할 수 있다. 최근 천문학자들은 거대한 우주 쓰나미(Giant Cosmic tsunami)라고 불릴 만한 현상을 발견했다. 물론 그 원인은 지구에서 발생하는 쓰나미와 다르지만, 거대한 충격파가 만드는 별과 물질의 파도는 인간의 상상을 압도하기에 충분하다. 왜냐하면, 폭이 수백만 광년에 달하는 거대 충격파가 시속 900만km의 속도로 움직이고 있기 때문이다. 네덜란드의 레이던 천문대(Leiden Observatory)의 앙드라 스트로에(Andra Stroe)와 데이비드 소브랄(David Sobral)은 ‘영국 왕립천문학회 월간보고’(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) 에 발표한 논문에서 이와 같은 내용을 보고했다. 이들은 아이작 뉴턴 및 윌리엄 허셜 망원경, 스바루 망원경, 켁 망원경, CFHT 등 다수의 관측 장비를 이용해서 지구에서 23억 광년 떨어진 은하단 CIZA J2242.8+5301을 관측했다. 은하단은 수천 개 이상의 많은 은하가 모인 집단으로 때때로 서로 충돌과 합체를 통해 더 커진다. 은하단 CIZA J2242.8+5301 역시 최근 다른 은하단과의 충돌 및 합체 과정에 있는데, 이 과정에서 거대한 충격파가 발생한다. 연구팀은 이 충격파가 은하들에 어떤 영향을 미치는지 생생하게 관측했다. 본래 오래된 은하들은 활발하게 별을 생성하지 않는다. 나이가 들면 성장을 멈추는 것과 같이 은하 역시 시간이 지나면 노쇠하기 마련이다. 하지만 이런 대규모 충돌은 은하들에 새로운 활력을 부여한다. 지구의 쓰나미가 많은 생명을 앗아가는 것과는 반대로 거대한 우주 쓰나미는 성간 가스의 농도를 높여 새로운 별이 탄생하게 한다. 천문학자들은 망원경을 통해서 이 은하단에 있는 콤마 모양 은하(comatose galaxies)가 새롭게 회춘해서 수많은 별을 탄생시키는 모습을 관측할 수 있었다. 이 별 가운데는 태양의 수십 배가 넘는 많은 질량을 가져서 짧은 시간 이내로 초신성 폭발을 일으켜 이미 사라진 것들도 존재한다. 그 빈자리에는 블랙홀과 중성자별이 남는다. 우주에서 발생하는 은하나 은하단의 충돌은 수많은 새로운 별을 탄생시킨다. 그리고 이 별 가운데는 태양 같은 별과 지구 같은 행성이 수없이 존재할 것이다. 지구에서 봤을 때는 한 장의 사진에 불과하지만 어쩌면 그 안에는 다른 세상이 들어있을지 모른다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

우주에는 과속으로 질주하는 자동차처럼 남들보다 훨씬 빠른 속도로 움직이는 별이 있다. 천문학자들은 이 과속 별들을 HVS(HyperVelocity Star)로 분류해 연구해왔다. 이런 별 가운데는 초속 500km에서 1,000km가 넘는 엄청난 속도로 움직이는 별도 있다. 엄청난 질량을 가진 별을 이 정도로 빠르게 움직이는 힘은 은하 중심 거대 블랙홀이나 혹은 초신성 폭발 같은 격렬한 에너지 방출에 의해서만 가능하다고 천문학자들은 보고 있다. 그런데 최근 과학자들이 별이 아니라 은하 전체가 과속으로 움직이는 현상을 발견하는 데 성공했다고 한다. 그것도 하나가 아닌 11개의 달아나는 은하(runaway galaxies)가 동시에 발견되었다. 과연 어떤 힘이 별이 아니라 은하계 전체를 빠르게 움직일 수 있을까? 그 힘의 근원은 바로 중력이다. 하버드 스미스소니언 천체물리 연구소의 이고르 칠린가리안(Igor Chilingarian)과 그의 동료들은 본래 작은 은하들을 연구하고 있었다. 작은 타원은하(compact elliptical galaxy, cE)들은 일종의 미니 은하로 그 크기가 구상 성단보다 약간 더 큰 정도에 지나지 않는다. 작은 것은 수백 광년에 지나지 않는 지름을 가지고 있다. 우리 은하계와 비교할 때, 이 은하들은 1,000분의 1 수준에 지나지 않은 크기다. 연구팀은 SDSS(Sloan Digital Sky Survey) 및 갈렉스(GALEX) 관측 위성 자료를 이용해서 200개 정도의 작은 타원은하를 연구했는데 이 중에서 11개의 은하가 예상치 않게 매우 빠른 속도로 이동하는 것을 발견했다. 이들의 이동속도는 초속 3,000km에 달했다. 더욱이 놀라운 사실은 이 작은 타원은하들이 다른 큰 은하 주변을 공전하거나 은하단에 속한 대신 단독으로 빠르게 움직인다는 것이다. 일반적으로 우주에서 우리 은하계 같은 큰 은하들은 주변에 작은 위성 은하들을 거느린다. 반대로 작은 은하들은 단독으로 존재하기보다는 중력에 이끌려 큰 은하 주변을 공전하거나 적어도 은하군에 속한 경우가 많다. 그러나 이번에 발견된 은하들은 고속으로 움직일 뿐 아니라 홀로 이동하고 있었다. 과학자들은 이와 같은 은하가 존재할 수 있는 이유에 대해서 다음과 같은 가설을 세웠다. 일단 은하단 중심에 있는 큰 은하 주변을 공전하는 작은 은하가 있었다. 이런 위성 은하들은 매우 흔하게 관찰된다. 그런데 여기에 또 다른 은하가 큰 은하의 중력에 이끌려 다가온다. 만약 새롭게 등장한 은하가 작은 은하의 공전 궤도 중간에 끼어들면, 작은 은하는 중력의 상호 작용으로 밀려날 수도 있다. 결국, 새로운 은하가 들어오면서 본래 있던 은하는 튕겨 나가듯 빠져나가게 된다. 마치 '굴러온 돌이 박힌 돌 뺀다'라는 속담 같은 일이 은하 사이에서도 일어날 수 있다는 이야기다. 과학자들은 은하 사이에서도 중력에 의해 다양한 상호 작용이 일어난다는 사실을 알고 있다. 이번 연구는 은하들이 충돌과 합체는 물론 자리다툼까지 벌일 수 있다는 놀라운 사실을 알려준다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

우주에서는 인간의 상식으로는 가늠하기 어려운 크기의 사건들이 발생할 수 있다. 최근 천문학자들은 거대한 우주 쓰나미(Giant Cosmic tsunami)라고 불릴 만한 현상을 발견했다. 물론 그 원인은 지구에서 발생하는 쓰나미와 다르지만, 거대한 충격파가 만드는 별과 물질의 파도는 인간의 상상을 압도하기에 충분하다. 왜냐하면, 폭이 수백만 광년에 달하는 거대 충격파가 시속 900만km의 속도로 움직이고 있기 때문이다. 네덜란드의 레이던 천문대(Leiden Observatory)의 앙드라 스트로에(Andra Stroe)와 데이비드 소브랄(David Sobral)은 ‘영국 왕립천문학회 월간보고’(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) 에 발표한 논문에서 이와 같은 내용을 보고했다. 이들은 아이작 뉴턴 및 윌리엄 허셜 망원경, 스바루 망원경, 켁 망원경, CFHT 등 다수의 관측 장비를 이용해서 지구에서 23억 광년 떨어진 은하단 CIZA J2242.8+5301을 관측했다. 은하단은 수천 개 이상의 많은 은하가 모인 집단으로 때때로 서로 충돌과 합체를 통해 더 커진다. 은하단 CIZA J2242.8+5301 역시 최근 다른 은하단과의 충돌 및 합체 과정에 있는데, 이 과정에서 거대한 충격파가 발생한다. 연구팀은 이 충격파가 은하들에 어떤 영향을 미치는지 생생하게 관측했다. 본래 오래된 은하들은 활발하게 별을 생성하지 않는다. 나이가 들면 성장을 멈추는 것과 같이 은하 역시 시간이 지나면 노쇠하기 마련이다. 하지만 이런 대규모 충돌은 은하들에 새로운 활력을 부여한다. 지구의 쓰나미가 많은 생명을 앗아가는 것과는 반대로 거대한 우주 쓰나미는 성간 가스의 농도를 높여 새로운 별이 탄생하게 한다. 천문학자들은 망원경을 통해서 이 은하단에 있는 콤마 모양 은하(comatose galaxies)가 새롭게 회춘해서 수많은 별을 탄생시키는 모습을 관측할 수 있었다. 이 별 가운데는 태양의 수십 배가 넘는 많은 질량을 가져서 짧은 시간 이내로 초신성 폭발을 일으켜 이미 사라진 것들도 존재한다. 그 빈자리에는 블랙홀과 중성자별이 남는다. 우주에서 발생하는 은하나 은하단의 충돌은 수많은 새로운 별을 탄생시킨다. 그리고 이 별 가운데는 태양 같은 별과 지구 같은 행성이 수없이 존재할 것이다. 지구에서 봤을 때는 한 장의 사진에 불과하지만 어쩌면 그 안에는 다른 세상이 들어있을지 모른다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

암흑물질이 중력 이외에 다른 어떤 힘과 상호작용한다는 증거를 처음 발견했다고 천문학자들이 14일(현지시간) 밝혔다. 암흑물질은 지금까지 오로지 중력에만 작용하는 것으로 생각돼 왔는데 ‘암흑’이라는 이름이 붙을 정도로 찾기 어려운 물질로 여겨졌다. 그런데 영국 더럼대와 미국 미네소타주립대 등이 참여한 국제 연구팀이 네 은하의 동시다발 충돌 모습에서 암흑물질이 다른 어떤 힘에 의해 작용하는 것을 확인했다고 밝혔다. 이들 학자는 칠레에 있는 유럽남방천문대(ESO)의 초거대망원경(VLT)과 허블 우주망원경을 사용해 지구로부터 약 14억 광년 거리에 있는 은하단 ‘아벨 3827’에 있는 네 은하가 충돌하는 모습을 관측했다. 여기서 연구팀은 충돌하는 은하 뒤편으로 아주 먼 거리에 있는 배경 은하로부터 나오는 빛의 경로가 심하게 왜곡되는 것을 확인했다. 연구팀은 이를 어떤 힘에 의해 상쇄하는 것이라고 말했다. 상쇄는 암흑물질이 중력 이외에 다른 어떤 힘을 통해 스스로 상호작용할 수 있는 경우에만 가능해 중요하다고 한다. 만일 우리가 암흑물질이라고 부르는 입자들이 서로 충돌할 수 있다면 이때 발생하는 마찰이 암흑물질을 느리게 만들어 그런 왜곡을 만들 수 있다는 것이다. 하지만 연구팀은 이런 작용의 정확한 특징을 밝혀내지 못했음을 인정했다. 이들은 이런 현상이 잘 알려진 효과이거나 알려지지 않은 힘에 의한 것일 수 있다고 말했다. 연구팀은 현 시점에서 말할 수 있는 것은 그런 힘이 중력이 아니라는 것이라고 설명한다. 연구를 이끈 리처드 메시 더럼대 박사는 “암흑물질이 중력을 제외하고는 다른 어떤 것에도 참견하지 않고 빈둥거린다고 생각됐지만, 은하 충돌 동안 나타난 현상이 실제로 암흑물질이 느려져 발생한 것이라면 이는 암흑물질에 관한 최초의 증거가 될 수 있다”고 말했다. 이번 연구결과는 ‘영국왕립천문학회월간보고’(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) 최신호에 실렸다. 사진=리처드 메시/ESO 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

- 진화과정의 '증거'들이 가득한 '금광' 찾았다 두 개의 유럽 우주망원경이 수집한 데이터에서 태고의 희귀한 은하단을 심우주에서 발견해냈다고 영국의 데일리메일이 2일(현지 시간) 보도했다. 플랑크와 허셜 우주망원경은100억 년에서 110억 년 전에 형성된 은하를 찾아내는 데 운용되고 있다. 적어도 200개 이상 발견된 이 태고의 은하들 중 많은 은하들이 중력 렌즈의 효과에 의해 확대된 이미지로 발견되었다. 이 엄청난 발견은 '아스트로노미 앤드 아스트로피직' 저널에 발표되었는데, 미항공우주주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)에 의해 '금광'의 발견으로 평가받고 있다. 이들 태고의 은하들을 발견하기 위해 과학자들은 먼저 플랑크 데이터에서 밝은 부분들을 찾아 조사했다. 이 데이터를 생산한 플랑크 우주선은 빅뱅의 유물, 곧 우주배경복사로 알려진 마이크로파를 기록해 우리은하 지도를 만드는 데 운용되었던 우주망원경이다. 플랑크 데이터를 조사한 과학자들은 다음 단계로 허셜 망원경을 이용해 전 우주에 걸쳐 원시은하 후보들을 정밀 관측했다. 그 결과, 초기 우주에서 많은 은하들이 몰려 있는 은하단을 발견했는데, 대단히 활발한 별들의 형성이 이루어지고 있는 곳이었다. 논문 주저자 에르베 돌레는 "이처럼 활발한 별 형성 은하들이 모여 있는 곳을 발견한 것은 놀랄 만한 일"이며 "이것을 우주 구조의 형성에서 잃어버린 고리라고 추정하고 있다"고 말했다. 태초의 은하들은 은하단 안에서 무더기로 발견되었다. 비교적 젊은 은하들은 빅뱅 이후 불과 30억 년 남짓 만에 나타난 것들로, 가스와 먼지가 매년 태양 질량의 수백 배에서 1,500배까지 되는 별들을 형성했다. 현대 우주론의 핵심적인 과제는 이처럼 무거운 천체들이 어떻게 초기 우주에서 형성, 조합되어왔는가를 밝혀내는 것이다. 천문학자들은 이들 모든 은하의 나이를 아직 확정하지는 못하고 있지만, 이 은하들이 지금 우리가 우주에서 보는 크고 성숙한 은하들의 선배인 원시 은하일 가능성이 가장 높은 것으로 보고 있다. "플랑크 망원경이 찾아낸 '원시' 은하의 목록을 더욱 확장할 준비를 하고 있다. 더 많은 은하들을 목록에 올릴 수 있을 것으로 본다"고 프랑스 툴루즈의 천문물리학 연구재단의 루도빅 몬티에르 연구원이 밝혔다. 만약 후속 연구에서 원시 은하들의 형성 과정을 명확히 밝혀낸다면 우주가 현재의 거대 구조에 이르기까지 어떤 진화 경로를 밟아왔는가 하는 문제와, 이의 형성에 암흑물질이 수행한 역할이 무엇인지에 대해 본질적인 통찰을 제공해줄 것으로 기대되고 있다. 이광식 통신원 joand999@naver.com　

- 진화과정의 '증거'들이 가득한 '금광' 찾았다 두 개의 유럽 우주망원경이 수집한 데이터에서 태고의 희귀한 은하단을 심우주에서 발견해냈다고 영국의 데일리메일이 2일(현지 시간) 보도했다. 플랑크와 허셜 우주망원경은100억 년에서 110억 년 전에 형성된 은하를 찾아내는 데 운용되고 있다. 적어도 200개 이상 발견된 이 태고의 은하들 중 많은 은하들이 중력 렌즈의 효과에 의해 확대된 이미지로 발견되었다. 이 엄청난 발견은 '아스트로노미 앤드 아스트로피직' 저널에 발표되었는데, 미항공우주주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)에 의해 '금광'의 발견으로 평가받고 있다. 이들 태고의 은하들을 발견하기 위해 과학자들은 먼저 플랑크 데이터에서 밝은 부분들을 찾아 조사했다. 이 데이터를 생산한 플랑크 우주선은 빅뱅의 유물, 곧 우주배경복사로 알려진 마이크로파를 기록해 우리은하 지도를 만드는 데 운용되었던 우주망원경이다. 플랑크 데이터를 조사한 과학자들은 다음 단계로 허셜 망원경을 이용해 전 우주에 걸쳐 원시은하 후보들을 정밀 관측했다. 그 결과, 초기 우주에서 많은 은하들이 몰려 있는 은하단을 발견했는데, 대단히 활발한 별들의 형성이 이루어지고 있는 곳이었다. 논문 주저자 에르베 돌레는 "이처럼 활발한 별 형성 은하들이 모여 있는 곳을 발견한 것은 놀랄 만한 일"이며 "이것을 우주 구조의 형성에서 잃어버린 고리라고 추정하고 있다"고 말했다. 태초의 은하들은 은하단 안에서 무더기로 발견되었다. 비교적 젊은 은하들은 빅뱅 이후 불과 30억 년 남짓 만에 나타난 것들로, 가스와 먼지가 매년 태양 질량의 수백 배에서 1,500배까지 되는 별들을 형성했다. 현대 우주론의 핵심적인 과제는 이처럼 무거운 천체들이 어떻게 초기 우주에서 형성, 조합되어왔는가를 밝혀내는 것이다. 천문학자들은 이들 모든 은하의 나이를 아직 확정하지는 못하고 있지만, 이 은하들이 지금 우리가 우주에서 보는 크고 성숙한 은하들의 선배인 원시 은하일 가능성이 가장 높은 것으로 보고 있다. "플랑크 망원경이 찾아낸 '원시' 은하의 목록을 더욱 확장할 준비를 하고 있다. 더 많은 은하들을 목록에 올릴 수 있을 것으로 본다"고 프랑스 툴루즈의 천문물리학 연구재단의 루도빅 몬티에르 연구원이 밝혔다. 만약 후속 연구에서 원시 은하들의 형성 과정을 명확히 밝혀낸다면 우주가 현재의 거대 구조에 이르기까지 어떤 진화 경로를 밟아왔는가 하는 문제와, 이의 형성에 암흑물질이 수행한 역할이 무엇인지에 대해 본질적인 통찰을 제공해줄 것으로 기대되고 있다. 이광식 통신원 joand999@naver.com　

- 최초로 만든 거대 초은하집단 지도 '라니아케아' 우리은하와 10만 개의 다른 은하를 이어주는 도로를 나타내는 은하 도로지도가 선보여 비상한 관심을 끌고 있다고 영국 일간 데일리메일이 16일(현지시간) 보도했다. 라니아케아(Laniakea)라고 불리는 이 놀라운 은하 도로지도는 천문학자들이 10년간의 연구와 작업 끝에 완성한 것이다. 라니아케아란 말은 하와이 말로 '무한한 하늘'이란 뜻으로, 우리은하를 포함한 거대 초은하단에 과학자들이 붙인 이름이다. 라니아케아는 지름이 무려 5억 광년에 이르고, 우리은하를 포함해 10만 개의 은하를 거느리고 있다. 이는 태양 질량의 10경 배에 이르는 어마어마한 것이다. 과학자들은 은하가 우주공간에 멋대로 흩어져 있는 것이 아니라, 무리를 지어 모여 있을 거라는 생각을 오래 전부터 해왔다. 그 최대의 규모는 은하들이 구슬처럼 메달려 '필라멘트'를 이룬 구조물이다. 이러한 구조물들이 우주 속에서 서로 뒤얽혀 라니아케아 같은 거대 초은하단을 이루며, 이들은 모두 중력으로 서로 묶여 있다. 이 광대한 은하지도는 무수한 은하들이 촘촘히 모여 있는 것처럼 보이지만, 그 속에는 수백만 광년에 이르는 암흑 공간들이 곳곳에 자리잡고 있다. - 천문학자들 10년 작업끝 완성 우주 속에 우리 인류가 있는 위치를 가름하자면, 우리는 라니아케아의 한 가장자리에 수천억 개의 별들로 이루어진 '미리내 은하'라는 곳에 있는 '태양계'의 '세번째 행성'인 지구에 살고 있는 셈이다. 하지만 우리은하는 인류의 고향 지구가 있다는 사실 외에는 라니아케아의 다른 10만 개 은하들과 전혀 다를 게 없는 평범한 은하이다. 그리고 아무리 크고 밝은 은하들의 집단이라 하더라도 그것은 우리가 볼 수 있는 극히 좁은 우주의 한 가장자리에 있는 존재일 뿐이다. 라니아케아 안에는 '그레이트 어트랙터'(Great Attractor)라고 불리는 거대한 중력 골짜기 지대를 향해 은하들이 흐르고 있으며, 라니아케아 주위에는 섀플리 초은하단을 비롯해, 헤르쿨레스, 머리털, 페르세우스-물고기자리 등 4개의 초은하단들이 있다. 국부 은하들의 속도를 측정해서 이 지도 작업을 마무리한 호놀룰루의 하와이 대 브런트 툴리 박사가 이끄는 라니아케아 지도 프로젝트 연구진은 은하의 흐름을 언덕과 계곡에서 흐르는 물에 비유하며, 중력으로 깊이 팬 공간 안으로 은하들이 물처럼 흘러들고 있다고 설명한다. '우리는 한 초은하단이 그런 표면에서 큰 덩어리로 존재한다는 것을 알았다. 그래서 우리는 우리의 고향 초은하단을 찾아내서 라니아케아(무한한 하늘)라고 이름 붙인 것이다'라고 그들은 '네이처'에 쓰고 있다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

-우주에는 '제자리'가 없다 책상 앞에 앉아 있을 때, 우리는 조금의 움직임도 없이 정지해 있다고 '믿는다'. 하지만 이것은 착각이다. 그 자리에 앉은 채 당신은 자신의 의지와는 상관 없이 적어도 1초에 400m는 공간이동을 당하고 있는 중이다. 그것은 지구의 자전 운동 때문이다. 지구가 24시간에 한 바퀴 도니까, 지구 둘레 4만km를 달리는 셈이다. 적도지방에 사는 사람이라면 1초에 500m씩 이동당하고, 북위 38도쯤에 사는 사람은 초속 400m로 이동당하는 것이다. 이는 음속을 넘는 수치로, 시속 1,500km에 달하는 맹렬한 속도이다. 항공기 속도의 두 배니까, 자동차로 이렇게 달린다면 날개 없이 공중 부양을 할 것이다. 그런데 이것은 시작에 불과하다. 2단계로, 지구는 지금 이 순간에도 당신을 싣고 태양 둘레를 쉼없이 달리고 있는 중이다. 태양까지의 거리가 1억 5천만km니까, 반지름이 1억 5천만km인 원둘레를 1년에 한 바퀴 도는 셈인데, 이것이 무려 초속 30km의 속도다. 그런데도 우리는 왜 못 느낄까? 우리가 지구라는 우주선을 타고 같이 움직이고 있기 때문이다. 바다 위를 고요히 달리는 배 안에서는 배의 움직임을 알 수 없는 거나 마찬가지다. 이것을 갈릴레오의 상대성 원리라고 한다. 3단계가 또 있다. 우리 태양계 자체가 은하 중심을 초점으로 하여 돌고 있다. 시속 70만km라니까, 초속으로 따지면 약 200km다(아래 영상에서는 시속 70,000km로 나와 있는데, 틀린 것임). 이처럼 맹렬한 속도로 달리더라도 은하를 한 바퀴 도는 데 걸리는 시간은 무려 2억 3천만 년이나 된다. 이는 곧, 광대한 태양계란 것도 은하에 비한다면 망망대해 속의 물방울 하나라는 얘기다. 하긴 은하라는 것도 이 대우주의 크기에 비한다면 역시 조약돌 하나에 지나지 않는다. 그래서 어떤 천문학자는 신이 인간만을 위해 이 우주를 창조했다면 공간을 너무 낭비한 것이라고 푸념하기도 했다. 태양이 은하를 한 바퀴 도는 데 걸리는 시간을 1은하년이라 한다. 태양의 은하년 나이는 20살쯤 된다. 앞으로 그만큼 더 나이를 먹으면 태양도 생을 마감하게 된다. 적색거성으로 태양계 모든 행성들과 함께 종말을 맞게 될 것이다. 어쨌든 이 정도만 해도 멀미가 날 것 같은데, 이게 아직 끝이 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 결정적으로, 우주 공간 자체가 지금 이 순간에도 빛의 속도로 무한팽창을 계속해가고 있으며, 수많은 별들이 탄생과 죽음의 윤회를 거듭하고 있다. 광막한 우주공간을 수천억 은하들이 비산하고, 그 무수한 은하들 중에 한 모래알인 우리은하 속 태양계의 지구 행성 위에서 우리가 살고 있는 것이다. 이는 실제 상황이다. 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 '일체무상(一切無常)'이라 한다. 당신은 지금 이 순간에도 우주의 '일체무상' 속에 몸을 담그고 있는 것이다. 이것은 소설이나 공상이 아니라, 현실이다. 이 정도면 어질어질하신가? 하지만 우주는 너무나 조화로워, 우리는 이 모든 격렬한 움직임에서 보호받으며 이렇게 평온 속에 살아가고 있는 것이다. 우주는 이토록 위대하며, 신비를 넘어 감동이다. 만약 당신이 시인의 마음으로 이 우주의 감동을 느낄 수 있다면, 그것만으로도 우주 속에 태어나서 본전은 뽑은 셈이 아닐까? (동영상 보기 http://youtu.be/0jHsq36_NTU) 이광식 통신원 joand999@naver.com

-우주에는 '제자리'가 없다 책상 앞에 앉아 있을 때, 우리는 조금의 움직임도 없이 정지해 있다고 '믿는다'. 하지만 이것은 착각이다. 그 자리에 앉은 채 당신은 자신의 의지와는 상관 없이 적어도 1초에 400m는 공간이동을 당하고 있는 중이다. 그것은 지구의 자전 운동 때문이다. 지구가 24시간에 한 바퀴 도니까, 지구 둘레 4만km를 달리는 셈이다. 적도지방에 사는 사람이라면 1초에 500m씩 이동당하고, 북위 38도쯤에 사는 사람은 초속 400m로 이동당하는 것이다. 이는 음속을 넘는 수치로, 시속 1,500km에 달하는 맹렬한 속도이다. 항공기 속도의 두 배니까, 자동차로 이렇게 달린다면 날개 없이 공중 부양을 할 것이다. 그런데 이것은 시작에 불과하다. 2단계로, 지구는 지금 이 순간에도 당신을 싣고 태양 둘레를 쉼없이 달리고 있는 중이다. 태양까지의 거리가 1억 5천만km니까, 반지름이 1억 5천만km인 원둘레를 1년에 한 바퀴 도는 셈인데, 이것이 무려 초속 30km의 속도다. 그런데도 우리는 왜 못 느낄까? 우리가 지구라는 우주선을 타고 같이 움직이고 있기 때문이다. 바다 위를 고요히 달리는 배 안에서는 배의 움직임을 알 수 없는 거나 마찬가지다. 이것을 갈릴레오의 상대성 원리라고 한다. 3단계가 또 있다. 우리 태양계 자체가 은하 중심을 초점으로 하여 돌고 있다. 시속 70만km라니까, 초속으로 따지면 약 200km다(아래 영상에서는 시속 70,000km로 나와 있는데, 틀린 것임). 이처럼 맹렬한 속도로 달리더라도 은하를 한 바퀴 도는 데 걸리는 시간은 무려 2억 3천만 년이나 된다. 이는 곧, 광대한 태양계란 것도 은하에 비한다면 망망대해 속의 물방울 하나라는 얘기다. 하긴 은하라는 것도 이 대우주의 크기에 비한다면 역시 조약돌 하나에 지나지 않는다. 그래서 어떤 천문학자는 신이 인간만을 위해 이 우주를 창조했다면 공간을 너무 낭비한 것이라고 푸념하기도 했다. 태양이 은하를 한 바퀴 도는 데 걸리는 시간을 1은하년이라 한다. 태양의 은하년 나이는 20살쯤 된다. 앞으로 그만큼 더 나이를 먹으면 태양도 생을 마감하게 된다. 적색거성으로 태양계 모든 행성들과 함께 종말을 맞게 될 것이다. 어쨌든 이 정도만 해도 멀미가 날 것 같은데, 이게 아직 끝이 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 결정적으로, 우주 공간 자체가 지금 이 순간에도 빛의 속도로 무한팽창을 계속해가고 있으며, 수많은 별들이 탄생과 죽음의 윤회를 거듭하고 있다. 광막한 우주공간을 수천억 은하들이 비산하고, 그 무수한 은하들 중에 한 모래알인 우리은하 속 태양계의 지구 행성 위에서 우리가 살고 있는 것이다. 이는 실제 상황이다. 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 '일체무상(一切無常)'이라 한다. 당신은 지금 이 순간에도 우주의 '일체무상' 속에 몸을 담그고 있는 것이다. 이것은 소설이나 공상이 아니라, 현실이다. 이 정도면 어질어질하신가? 하지만 우주는 너무나 조화로워, 우리는 이 모든 격렬한 움직임에서 보호받으며 이렇게 평온 속에 살아가고 있는 것이다. 우주는 이토록 위대하며, 신비를 넘어 감동이다. 만약 당신이 시인의 마음으로 이 우주의 감동을 느낄 수 있다면, 그것만으로도 우주 속에 태어나서 본전은 뽑은 셈이 아닐까? (동영상 보기 http://youtu.be/0jHsq36_NTU) 이광식 통신원 joand999@naver.com

아인슈타인의 일반 상대성 이론은 천체의 중력장에 의해 빛이 경로가 변할 것으로 예측했고, 에딩턴은 개기 일식 때 실제로 태양 주변을 지나는 별빛의 경로가 변하는 것을 관측했다. 이후 과학자들은 빛의 경로가 중력장에 의해 휘어지는 것을 수없이 관측했다. 그런데 이렇게 빛의 경로가 변하는 것은 마치 렌즈에 의해 빛의 경로가 변하는 것과 유사한 현상을 일으킬 수 있다. 이는 중력 렌즈 효과라 불리며, 실제 천문학에서 매우 중요한 역할을 한다. 예를 들어 아주 멀리 떨어진 천체를 관측할 경우, 보통은 관측이 어려울 만큼 멀리 떨어진 경우라도 중력 렌즈에 의해 본래 밝기보다 훨씬 밝아져 관측이 가능한 경우가 생기는 것이다. 보통 렌즈의 역할을 하는 천체는 막대한 질량을 가진 은하나 은하단이며, 렌즈에 의해 확대되는 물체는 아주 멀리 떨어진 은하이거나 혹은 퀘이사이다. 중력 렌즈에 의해 확대된 천체들은 고리 모양으로 보일 수 있는데 이는 아인슈타인 링(Einstein Ring)이라고 부른다. 물체가 4개로 복사되어 보이는 경우도 생기는 데 이는 아인슈타인 십자가(Einstein Cross)라고 불린다. 최근 캘리포니아 대학의 과학자들은 허블 우주 망원경의 이미지를 분석해서 지구에서 93억 광년 정도 떨어진 초신성의 아인슈타인 십자가를 발견했다. 연구에 참여한 캘리포니아 대학의 알렉스 필리펜코 교수에 의하면 지금까지 발견된 아인슈타인 십자가는 대부분 퀘이사였다. 초신성의 아인슈타인 십자가는 처음 발견되는 것이다. 초신성의 이름은 'SN Refsdal' 이며, 이 초신성을 확대한 렌즈는 거대한 은하단인 MACS J1149.6+2223이다. 실제 공개된 사진을 보면 배경의 은하는 크지만, 초신성의 크기는 작아서 십자가 보다는 네 개의 점이 박힌 은하처럼 보인다. 아무튼, 중력과 빛이 만든 신기한 사진임이 틀림없다. 연구팀에 의하면 중력 렌즈의 또 다른 재미있는 기능이 재생(replay) 기능이라고 한다. 즉, 초신성이 폭발하고 난 후 지구에 도달했을 때, 우리가 이를 관측하지 못하더라도 더 먼 경로를 거쳐서 온 초신성이 빛이 시차를 두고 지구에서 관측된다. 빛의 속도는 일정한 데, 이동 경로는 더 길어서 나타나는 현상이다. 중력 렌즈의 효과를 이용해서 과학자들은 멀리 떨어진 천체를 더 밝게 볼 뿐 아니라 이전에 미처 보지 못했던 천체까지 확인할 수 있다. 이를 연구하는 과학자들에게는 빛과 중력이 만드는 예술 작품이자 선물이라고 할 수 있을 것이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com