지구에서 10억 광년 거리에 있는 두 은하 주위에서 전자 소용돌이가 발견됐다. 호주 웨스턴시드니대(UWS)와 호주연방과학원(CSIRO) 공동연구진은 ‘춤추는 유령들’(Dancing ghosts)이라고 부르는 전자 소용돌이는 두 숙주 은하 중심에 있는 각 초대질량 블랙홀에서 뿜어내고 있는 것이라고 밝혔다.‘PKS2130-538’로 명명된 이 거대한 전자 구름은 두 은하 내부의 강력한 은하풍(galactic wind)에 사로잡혀 소용돌이치는 모습을 만들어냈다. 연구진은 전자 소용돌이의 발견으로 두 블랙홀이 어떻게 작용해 두 은하 사이에서 무슨 일이 일어날 수 있는지 더 많은 정보를 밝혀낼수 있으리라 기대하고 있다. 연구진은 성명에서 “‘춤추는 유령들’을 처음 봤을 때 무엇인지 전혀 몰랐다”면서 “몇 주간 연구 끝에 약 10억 광년 거리에 있는 두 숙주 은하를 보고 있다는 사실을 알게 됐다”고 밝혔다. 이와 함께 “그 중심에는 두 초대질량 블랙홀이 있으며 방출되는 전자가 두 은하 사이의 바람에 의해 기이한 모양으로 휘어졌다”고 설명했다. 이어 “새로운 발견이 항상 의문을 제기하듯 이번 역시 마찬가지다. 아직 바람이 어디서 불어오고 왜 이렇게 뒤엉키고 무엇이 전파의 흐름을 일으키는지 모른다”면서 “이런 의문을 이해하려면 더 많은 관찰 연구와 컴퓨터 모델링이 필요할 것”이라고 덧붙였다.이번 전자 소용돌이는 ‘호주 스퀘어 킬로미터 어레이 패스파인더‘(ASKAP) 전파망원경을 이용해 우주의 전파원을 분석하는 우주의 진화지도(EMU) 프로젝트에서 발견됐다. ASKAP 망원경은 CSIRO를 통해 운영되며, 호주 국립 망원경 시설의 일부를 구성하고 있다. 이 망원경은 초고속 탐사 속도를 달성하기 위해 새로운 기술을 사용해 전파 파장에 맞춰 하늘을 지도화하는 세계 최고의 관측 장비 중 하나다. EMU 프로젝트의 일부로 지금까지 밝혀진 다른 천체나 현상으로는 신비로운 ‘오드 라디오 서클’(Odd Radio Circle·이상한 전파 고리)이 있다. 이는 멀리 떨어진 은하를 둘러싼 100만 광년 가까이 되는 거대한 고리로 보인다. 자세한 연구 결과는 동료검토 학술지 ‘호주천문학회 출판물’(Publications of the Astronomical Society of Australia) 최신호에 실렸다.

천문학자들이 2019년 인류 최초로 블랙홀의 모습을 촬영한 ‘사건의 지평선 망원경’(EHT)으로 약 1400만 광년 떨어진 은하 한 가운데에 있는 블랙홀 제트의 선명한 이미지를 확보하는데 성공했다. 독일 막스플랑크 전파천문학연구소, 네덜란드 라드바우드대 수학·천체물리·입자물리학연구소, 미국 하버드대 블랙홀연구소, 예일대, 캘리포니아공과대(칼텍)를 포함해 호주, 스페인, 일본, 대만, 이탈리아, 폴란드, 중국, 캐나다, 칠레 등 12개국 29개 연구기관과 ‘사건의 지평선 망원경’(EHT) 국제연구단은 거대 블랙홀을 가지고 있는 것으로 알려진 센타우루스A 은하가 내뿜는 제트를 비롯한 상세한 이미지를 얻는데 성공했다고 밝혔다. 이번 연구결과는 천문학 분야 국제학술지 ‘네이처 천문학’ 7월 20일자에 실렸다. 센타우루스A 은하는 남반구에서 관찰할 수 있는 별자리로, 우리은하에서 약 1400만 광년 떨어져 있는 센타우루스 자리에 있는 특이은하이다. 은하 중심에는 태양의 5500만배에 해당하는 질량을 가진 초대질량블랙홀이 있는 것으로 알려져 있으며 여기서 뿜어져 나오는 상대론적 제트는 X선과 라디오파를 방출한다. 블랙홀과 뿜어내는 제트에 대해 선명하게 관측된 자료가 없기 때문에 센타우루스A 은하 가운데 있는 거대블랙홀이 이전에 촬영된 M87 블랙홀과 다른 거동을 보이는지 등도 명확히 밝혀지지 않은 상태이다. 연구팀은 이 같은 비밀을 밝혀내기 위해 이번 연구에서도 1.3㎜ 파장의 선명한 해상도로 관찰하기 위해 2019년 블랙홀 촬영을 했을 때와 마찬가지로 초장기선 전파간섭측정기술(VLBI)을 활용했다. 전 세계 8개 전파망원경을 연결해 가상의 지구 크기 EHT 망원경을 만들어 관측했다. 또 4개 대륙 9개 전파망원경으로 연결돼 4㎝, 1.3㎝ 두 파장으로 우주를 관찰할 수 있는 ‘호주 활성 은하핵추적 밀리초 간섭계 기술’(TANAMI)도 사용했다. 흔히 블랙홀은 빛조차도 빠져나가기 어려운 것으로 알려져 있지만 실제로는 주변 물질을 빨아들이기도 하고 방출하기도 한다. 특히 거대 블랙홀에서는 블랙홀 극지방을 중심으로 강력한 제트 형태로 고에너지를 내뿜는다. 블랙홀의 제트 현상은 우주에서 가장 신비로운 특성 중 하나이지만 그 발생원리에 대해서는 잘 알려져 있지 않다. 연구팀은 기존의 모든 고해상도 관측촬영과 비교해서도 센타우루스A 은하에서 방출되는 제트를 16배 더 선명한 분해능으로 촬영하는데 성공했다. 이 같은 분해능은 달표면에 떨어져 있는 사과 하나를 구분해낼 수 있을 정도의 수준이다. 관측 결과 센타우루스A 중심에서 방출되는 제트는 중심보다 가장자리가 더 밝게 비추는 것이 확인됐다. 이 같은 현상은 크기가 작은 블랙홀에서는 관측됐지만 거대블랙홀에서도 같은 현상이 관측된 것은 처음이다. 연구를 이끈 독일 막스플랑크 전파천문학연구소 에두아르도 로스 교수는 “이번 발견은 초거대블랙홀에서 나오는 제트가 어떻게 만들어져 배출되는지를 이해할 수 있을 것”이라며 “우주의 신비 중 하나인 블랙홀 제트현상을 이해하고 블랙홀 탄생의 비밀을 파악하는 단초를 마련해줄 것으로 본다라고 설명했다.

131억 년 전 우주에 존재한 은하에서 휘몰아치는 강력한 ‘은하 폭풍’(이하 은하풍)을 알마(ALMA) 전파망원경을 사용한 관측 연구로 발견했다고 일본 국립천문대(NAOJ) 등 연구진이 밝혔다. 연구진에 따르면, 이런 은하풍이 발견된 은하로는 관측 사상 가장 오래된 것이다. 이번 발견은 은하와 블랙홀이 서로 영향을 미치며 진화해온 역사를 푸는 중요한 단서가 된다. 대형 은하의 중심에는 태양의 몇백만 배에서 몇백억 배 질량을 지닌 초거대 질량 블랙홀이 존재한다. 그리고 블랙홀의 질량은 은하 중심부의 질량에 거의 비례하므로 양측은 서로 영향을 주면서 진화한다고 여겨진다. 이 진화에 크게 관여하는 것이 바로 은하풍이다. 블랙홀로 빨려들어간 물질로부터 방출되는 막대한 양의 에너지는 블랙홀 주변의 기체를 밖으로 밀어내는데 그것이 은하 전체에 휘몰아치는 바람, 즉 은하풍이 된다. 은하풍은 별을 만드는 재료인 성간 가스를 은하 밖으로 몰아내므로 은하 안에서 별이 태어나기 어렵다. 블랙홀이 일으키는 은하풍은 은하의 진화에 영향을 미치게 된다는 것이다. 이에 대해 연구 주저자인 이즈미 다쿠마 NAOJ 조교수는 “이런 은하풍은 138억 년 우주 역사 중 언제부터 존재했을까?”라고 질문을 던지면서 “이 의문에 관한 답은 은하와 초거대 질량 블랙홀이 어떻게 서로 영향을 미치며 진화해 왔는지를 알아내는 중요한 열쇠가 된다”고 설명했다. 연구진은 하와이에 설치된 8.2m 구경 스바루 망원경의 하이퍼 슈프림-캠(Hyper Suprime-Cam, 이하 HSC) 카메라를 사용한 관측 연구로 130억여 년 전 우주에서 초거대 질량 블랙홀을 지닌 은하를 100개 이상 발견했다.그중 한 은하를 알마 망원경으로 관측해 은하 안의 기체 움직임을 분석한 결과, 초속 500㎞ 또는 시속 180만 ㎞나 되는 빠른 속도로 이동하는 기체가 존재하는 것으로 나타났다. 이것이 바로 은하풍이며, 이런 대규모 은하풍이 발견된 사례로는 가장 오래된 은하가 된다. 추정된 이 은하 중앙부의 질량과 다른 방법으로 계산한 블랙홀의 질량을 비교한 결과, 현대 우주에 있는 은하의 비율과 거의 일치했다. 이는 우주가 탄생한 지 10억 년도 안 된 이른 시기에 은하와 블랙홀이 서로 영향을 미치며 함께 진화하고 있었음을 시사한다고 연구진은 설명했다. 연구진은 앞으로 블랙홀을 가진 은하를 초기 우주에서 다수 관측하는 연구를 계획하고 있으며, 이번에 포착한 현상과 같은 것이 초기 우주에서 보편적인 것인지를 밝혀내길 기대하고 있다. 자세한 연구 결과는 세계적인 학술지 ‘천체물리학저널’(ApJ·Astrophysical Journal) 최신호에 실렸다. 사진=ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

과학자들이 우리 은하계에서 기록된 최대 규모의 항성 플레어 중 하나를 발견했다. 플레어는 태양 같은 항성이 돌연 대량의 에너지를 방출하면서 갑자기 밝아졌다 서서히 어두워지는 현상이다. 플레어 중 가장 잘 알려진 플레어는 태양 대기에서 발생하는 태양 플레어이다. 우리 태양에서 가장 가까운 별인 프록시마 센타우리에서 바깥쪽으로 발사된 플라스마 제트가 포착되었다. 태양계에서 경험한 어떤 것보다 100배 이상 강력한 이 플레어는 과학자들이 태양 복사와 외계 생명체에 대해 기존의 인식을 바꿀지도 모른다. 지구에서 약 4.25 광년 거리에 있는 프록시마 센타우리는 별 중에서도 가장 작고 어두운 적색왜성으로, 주계열성에 속하는 유형의 항성이다. 질량은 태양의 1/8에 불과하며, 그 둘레를 도는 두 개의 외계행성을 가지고 있다. 이 행성 중 하나인 프록시마 센타우리 b는 지구와 비슷한 것으로 간주되며 생명 거주 가능 구역(habitable zone) 내에 있다. 연구원들은 허블우주망원경를 비롯해 아타카마 대형 전파망원경, NASA 외계행성 탐사위성을 포함한 9개의 지상 및 궤도 망원경을 사용하여 2019년 몇 달에 걸쳐 총 40시간 프록시마 센타우리를 면밀히 모니터링했다. 2019년 5월 1일, 연구팀은 7초 동안 주로 자외선 스펙트럼에서 보이는 메가 플레어를 포착했다. 콜로라도 볼더대학 천체 물리학자 메러디스 맥그리거는 “별은 몇 초 동안 자외선 파장에서 볼 때 정상에서 1만4000배 더 밝아졌다”고 밝혔다. 이 플레어의 힘과 방출되는 방사선 유형은 적색왜성에 대해 우리가 알고 있는 상식과 별을 공전하는 행성의 생명 가능성에 관한 인식을 바꿀지도 모른다고 연구원들은 생각하고 있다. 이 같은 항성 플레어는 별의 강한 자기장에 의해 일어나는 현상이다. 다량의 전기로 충전된 가스에 의해 생성되는 자기장이 꼬인 상태에서 갑자기 제자리로 돌아오는 자기재연결(magnetic reconnection)로 짧은 시간에 폭발적으로 엄청난 양의 에너지를 방출하면서 강렬하게 빛나는 현상이다. 마치 손가락으로 고무 밴드를 발사하는 것과 같다. 프록시마 센타우리의 플레어는 태양에서 방출되는 플레어에 비해 매우 강력했으며, 게다가 태양 플레어와는 달리 다른 종류의 방사선을 방출했다. 특히 그것은 ‘밀리미터 복사’로 알려진 자외선과 라디오파의 엄청난 파도를 일으켰다. 맥그리거는 “과거에는 별이 밀리미터 범위에서 플레어를 낼 수 있다는 것을 몰랐기 때문에 밀리미터 플레어를 찾은 것은 이번이 처음”이라고 밝혔다. 이어 “이 발견은 팀이 각각 전자기 스펙트럼의 다른 부분에 초점을 맞춘 다양한 망원경을 사용하여 별을 모니터링했기 때문에 가능했다”면서 “우리가 이런 종류의 항성 플레어를 다양한 파장으로 포착한 것은 이번이 최초”라고 덧붙였다. 새로운 발견은 적색왜성에 의해 방출되는 항성 플레어가 이전에 예상했던 것보다 훨씬 더 폭력적이며, 외계 생명체가 주변에서 발생할 가능성을 크게 떨어뜨릴 수 있음을 시사한다. 프록시마 센타우리가 방출하는 방사선의 유형과 양은 강력한 플레어로 인해 대기가 없을 가능성이 높은 외계행성에서 생명체가 생존하기 어렵게 만들 것으로 연구원들은 보고 있다. 그러나 외계 생명체가 존재하는 것은 불가능하지는 않다. 맥그리거는 “만약 프록시마 센타우리에 가장 가까운 행성에 생명체가 존재한다면 지구상의 어떤 생명체와도 매우 다른 형태일 것”이라면서 “이 행성에 외계인이 존재한다면 아주 힘든 시간을 보낼 것”이라고 설명했다. 연구원들은 이제 우리은하 내 다른 별의 플레어에 초점을 맞추기 위해 다양한 망원경을 사용하기를 희망하고 있다. 맥그리그는 “우리가 이전에 생각하지 못한 다양한 유형의 물리학을 보여주는 특이 플레어가 분명 있을 것”이라고 기대했다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　　​

과학자들이 블랙홀의 비밀을 또 한 겹 벗겨 냈다. 한국을 포함해 미국, 유럽, 남미, 아프리카 등의 연구자들로 구성된 ‘사건지평선망원경(EHT) 국제 공동 연구팀’은 어제 지구로부터 5500만 광년 떨어진 은하(처녀자리) 중심부에 위치한 블랙홀에서 편광(전자기파)을 관측하는 데 성공했다. 관측 영상에서 편광이 관측되면서 블랙홀이 물질을 빨아들이고 막대한 에너지를 방출하는 메커니즘이 처음으로 확인됐다는 게 과학계의 설명이다. 블랙홀이란 우주에서 가장 빠른 빛조차 빠져나가지 못할 정도로 중력이 강한 천체를 말한다. 1789년 영국과 프랑스의 과학자들에 의해 그 존재 가능성이 제기됐으나 1915년 아인슈타인의 상대성 이론에 의해 이론적으로 존재가 처음 입증됐다. 블랙홀은 빛이 나오지 않기에 육안이나 일반 천체 망원경으로 그동안 확인이 불가능했으나 불과 2년 전인 2019년 4월에야 그 모습이 세상에 알려졌다. 이론을 확인하는 데 꼬박 100여년의 시간이 필요했다. 인류가 블랙홀의 존재를 확인하게 된 것은 전파망원경으로 구성된 ‘사건지평선망원경’과 과학자들의 공동 연구 덕분에 가능했다. 남극 등 지구 전역에 설치된 8대의 전파망원경을 하나의 큰 망원경처럼 관측하는 기술이 블랙홀의 존재를 확인할 수 있게 했다. 기술 발전과 국경을 초월한 과학자들의 상호 협력 덕분이다. 블랙홀은 여론을 한꺼번에 빨아들이는 사회현상을 설명할 때도 인용된다. 최근 1년여 동안은 코로나19가 전 세계인의 관심을 빨아들인 블랙홀이 됐다는 데는 이견이 없을 듯하다. 코로나19는 세계 도처에서 수많은 목숨을 앗아간 후에야 백신이 개발됐지만 아직도 일상에 엄청난 불편을 안겨 주고 있다. 여행뿐 아니라 가족 간의 만남도 제한되고 있다. 지구인의 관심을 모으는 도쿄 하계올림픽마저도 1년이나 연기시킨 코로나19는 여전히 강력하고도 큰 블랙홀임이 틀림없다. 부동산이 블랙홀이 되고 있다. 사람들의 모든 관심을 빨아들이고 있다. 현 정부는 코로나19를 비교적 안정적으로 관리해 왔다고 하지만 부동산 시장 안정에는 실패를 거듭했다. 25번째 부동산 대책이 이를 말해 준다. 그것도 모자라 최근 LH 직원의 투기 의혹은 한국 사회에 만연한 부동산 투기의 심각성을 드러낸다. 국회의원 3인을 포함해 정책을 입안·실행하는 실무진이나 사회지도층들이 앞장서 부동산 투기에 나선 정황들이 드러났다. ‘영끌’, ‘벼락거지’ 등 각종 비관적인 단어가 생겨나는 현실에 평범한 사람들의 박탈감만 커지고 있다. 부동산이란 블랙홀이 4월 7일 서울·부산시장 등의 보궐선거에서 표심을 어떻게 삼킬지 궁금하다. yidonggu@seoul.co.kr

블랙홀 주변에서 블랙홀의 흡입력보다 더 강력한 자기장이 발견되었다. 사건지평선 망원경(EHT) 국제공동연구팀은 M87 은하 중심에 있는 초대질량 블랙홀의 편광 관측 영상을 24일 최초로 공개했다. 인류 역사상 최초로 관측한 블랙홀 이미지가 공개된 후, 천문학자들은 다시 한번 블랙홀에 관한 놀라운 이미지를 잡아냈다. 블랙홀 주변을 감싸고 있는 강력한 자기장을 발견한 것이다. 이 작업은 거대한 천체에 대한 새로운 시각을 제공하는 것으로, 자기장이 블랙홀 근처에서 어떻게 거동하는지 알아낼 수 있는 실마리를 찾아줄 것으로 기대된다. 블랙홀은 빛까지도 탈출할 수 없는 강력한 중력을 가진 불가사이한 천체로, 주위의 모든 물질을 빨아들이며 시공간마저 일그러뜨린다. M87 내 초대질량 블랙홀은 태양보다 65억 배 더 무거운 것으로 알려져 있다. 블랙홀의 중력에 사로잡혀 빨려들어가는 물질 일부는 제트(가스 폭풍) 형태로 우주공간으로 방출된다. 흡입 방향과 반대로 작용하는 힘이 있다는 뜻인데, 그동안 이 과정이 베일에 싸여 있었다. 2019년, EHT 국제공동연구팀은 지구에서 5500만 광년 떨어진 M87 은하 중심에 있는 블랙홀의 이미지를 최초로 잡아내는 데 성공했다. M87은 처녀자리 은하단 중심부의 거대 은하다. 이미지는 블랙홀의 그림자인 어두운 중심이 있는 밝은 링을 보여준다. 이 이미지를 캡처하는 과정에서 천문학자들은 블랙홀 주변에서 상당한 양의 편광을 발견했다. 편광된 빛의 파장은 편광되지 않은 빛에 비해 방향과 밝기가 다르다. 또한 빛이 자화된 뜨거운 공간에서 방출될 때 빛이 편광판을 통과할 때처럼 편광된다. 이처럼 편광된 빛은 자기장이 존재한다는 신호이기 때문에 이 이미지는 블랙홀 고리가 자화되어 있음을 분명히 보여준다. “이는 사건지평선에 아주 근접한 자기장에 의해 블랙홀 고리로부터 방출이 이루어진다는 것을 분명히 보여주는 사례”라고 EHT 편광측정 그룹의 코디네이터 모니카 모스키보로츠카 박사가 밝혔다. 천문학자들이 블랙홀 가장자리 근접한 곳에서 편광을 측정할 수 있었던 것은 이번이 처음으로, 이 블랙홀에 대한 새로운 이미지는 블랙홀의 또다른 놀라운 모습을 드러낸 것일 뿐만 아니라, M87에서 방출되는 강력한 제트에 대한 새로운 정보를 담고 있다. 모스키브로츠카 박사는 “첫 번째 이미지에서는 제트의 강도만 보여주었다”면서 “이제 원본 이미지 위에 편광 정보를 추가로 공개한다”고 설명했다.EHT 이론작업 그룹 코디네이터 제이슨 덱스터 콜로라도대 교수는 “새로운 편광 이미지는 블랙홀 근처의 가스에 관한 많은 정보를 비롯해, 블랙홀이 어떻게 성장하고 제트를 발사하는지에 대한 중요한 과정을 보여준다”며 “M87 블랙홀 주변의 뜨거운 가스 일부는 가장자리 자기장의 압력으로 블랙홀의 중력 에너지를 이기고 밖으로 밀려 제트 형태로 멀리 날아가고, 나머지는 자기장에 끌려 사건지평선으로 나선운동하며 떨어진다”고 밝혔다. 사건지평선은 블랙홀의 안과 밖 경계면을 말한다. 사건지평선을 넘는 순간 어떤 물체도 바깥으로 탈출할 수 없어 이런 이름을 얻었다. 블랙홀 이미지를 잡아낸 사건지평선 망원경(EHT)은 미국 애리조나, 하와이, 칠레, 스페인, 멕시코, 남극 대륙 등 세계 곳곳의 8개 전파망원경으로 지구 규모로 구성한 가상 전파망원경을 말한다. 이 전파망원경으로 2017년 4월 M87 중심부의 블랙홀 이미지를 생성해내는 쾌거를 이룩한 것이다. EHT 국제연구팀은 한국천문연구원을 비롯해 세계 65개 기관 소속 300여 명의 연구진으로 구성되었으며, 이 연구팀에 참여하는 한국 연구자들 10명은 미국 하와이 소재 제임스클럭맥스웰망원경과 칠레 아타카마 망원경을 이용해 M87 블랙홀 편광 관측 영상을 만드는 데 기여했다. EHT 한국연구팀을 이끌고 있는 손봉원 천문연 책임연구원은 “연세대, 울산대, 제주 중문에 설치된 전파망원경을 연결한 한국우주전파관측망(KVN)을 토대로 M87 주변 강착원반과 제트 등에 대한 추가 관측을 수행하고 있다”고 밝혔다. 이 연구는 3월 24일(현지시간) ‘천체물리학 저널 회보’에 2개의 논문으로 발표되었다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　　

지난 57년 동안 우주로 향하는 지구의 커다란 눈 역할을 해 온 푸에르토리코의 아레시보 천체관측소 전파망원경이 지난 8월부터 파손이 보고됐는데 스스로 무너져내렸다. 천체과학자 칼 세이건의 원작을 바탕으로 외계와의 소통 시도를 다룬 1997년 조디 포스터와 매튜 매커너히가 주연한 영화 ‘콘택트’와 1995년 피어스 브로스넌이 주연한 007 시리즈 ‘골든아이’에도 등장했을 정도의 랜드마크였는데 무너지고 말았다. 미국 국립과학재단(NSF)은 1일(현지시간) 트위터에 “푸에르토리코 아레시보 관측소의 지름 305ｍ 망원경이 밤새 붕괴됐다”며 “부상자는 보고되지 않았다”고 전했다. NSF는 “안전이 최우선 순위”라면서 붕괴 소식에 안타까움을 표시했다. AP 통신과 푸에르토리코 일간 엘누에보디아 등에 따르면 이날 새벽 전파망원경 상단의 무게 900t 수신 플랫폼이 140ｍ 아래 지름 305ｍ 크기의 반사 접시 위로 떨어졌다. 관측소에서 26년 동안 근무한 조너선 프리드먼은 이날 AP 통신에 “우르릉 소리를 듣고 무슨 일인지 알아차렸다. 정신없이 비명을 질렀다”고 참담한 심경을 전했다. 천문학자인 카르멘 판토하 푸에르토리코 대학 교수는 “엄청난 손실이다. 아레시보 망원경은 내 삶의 한 장이었다”고 표현했다. 아레시보 천체관측소는 카리브해의 미국령 푸에르토리코의 석회암 채취장에 1963년 건립됐다. 2016년 중국이 지름 500ｍ의 전파망원경 톈옌(天眼)을 건설할 때까지 세계 최대 유일한 망원경이었던 아레시보 전파망원경은 오랫동안 굵직굵직한 천문학과 천체물리학 연구 성과의 산실 역할을 했다. 학자들은 이곳에서 외계 행성을 연구하고 지구로 향하는 소행성을 추적했다. 아레시보 망원경을 이용한 쌍성 펄서(강한 자기장을 갖고 빠른 속도로 회전하는 중성자별) 발견은 노벨상 수상으로도 이어졌다. 많은 예비 천문학자나 예비 물리학자들의 교육 공간으로도 널리 활용됐다. 아레시보 망원경은 외계와 교신하려는 인간의 노력에도 큰 역할을 수행했다. 망원경이 수집한 우주 전파 신호를 분석해 외계 생명체를 찾는 프로젝트도 진행됐고, 1970년대 세이건 등 천체물리학자들이 외계 생명체에 보내는 ‘아레시보 메시지’를 쏘아 올리기도 했다. 또 반세기 넘게 허리케인과 지진 등을 견뎌왔지만 세월의 무게를 견디지 못했다. 지난 8월 망원경을 지탱하던 보조 케이블이 끊어져 반사 접시 위에 떨어지며 구면 일부가 파손됐다. 지난달 메인 케이블마저 끊어지자 NSF는 더는 복구가 어려운 상황이라며 해체 결정을 내렸다. 망원경이 역사 속으로 사라지는 것을 안타까워하는 전 세계 과학자 등이 NSF의 해체 결정을 뒤집어 달라는 청원에 나서기도 했다. 임병선 평화연구소 사무국장 bsnim@seoul.co.kr

외계와 교신을 시도했던 아레시보 전파망원경이 붕괴되며 57년간 업무 수행을 마감했다. 아레시보 천체관측소는 카리브해의 미국령 푸에르토리코의 석회암 채취장에 1963년 건립됐다. 이곳은 수많은 천문학자, 물리학자들의 교육 장소로도 활용됐으며, 외계 행성을 연구했다. 아레시보 망원경을 이용한 쌍성 펄서(강한 자기장을 갖고 빠른 속도로 회전하는 중성자별) 발견은 노벨상으로 이어지기도 했다. 또한 외계 생명체를 찾는 프로젝트가 진행된 곳으로도 유명하다. 망원경이 수집한 우주 전파 신호를 분석해 외계 생명체를 찾으려 했으며, 1970년대 미국 칼 세이건 등 천체물리학자들이 외계 생명체에 보내는 ‘아레시보 메시지’를 우주를 향해 쏘아 보냈다. 세이건의 원작을 바탕으로 외계와의 소통 시도를 다룬 1997년 영화 ‘콘택트’에서 아레시보 관측소는 영화의 배경이 됐다. 또 1995년 007 시리즈 ‘골든아이’에도 이곳 아레시보 관측소가 등장한다. 하지만 1일(현지시간) 새벽 전파망원경 상단의 무게 900t 수신 플랫폼이 140ｍ 아래 지름 305ｍ 반사 접시 위로 떨어지며 역사 속으로 사라지게 됐다.앞서 지난 8월 망원경을 지탱하던 보조 케이블이 끊어져 반사 접시 위에 떨어지며 구면 일부가 파손됐다. 11월에 메인 케이블마저 끊어지자 미국 국립과학재단(NSF)는 더는 복구가 어려운 상황이라며 해체를 예고한 상태였다. NSF는 이날 “푸에르토리코 아레시보 관측소의 지름 305ｍ 망원경이 밤새 붕괴됐다”며 “부상자는 보고되지 않았다”고 전했다. 이어 “안전이 최우선순위”라면서 붕괴 소식에 애석함을 표시했다. 한편 아레시보 망원경의 해체 소식이 전해졋을 당시 망원경이 역사 속으로 사라지는 것을 안타까워하는 전 세계 과학자 등은 NSF의 해체 결정을 만류하는 청원에 나서기도 했다. 강경민 콘텐츠 에디터 maryann425@seoul.co.kr

얼마 전 금성 대기에서 발견된 ‘생명체 흔적’은 지구에서 유래한 것일 수도 있다는 연구 결과가 나왔다. 미국 하버드대 연구진은 최근 금성 대기에서 발견된 미량의 수소화인(PH₃) 기체가 지구를 스쳐간 소행성에 유입된 미생물이 생성한 것일 수 있다는 이론을 제시했다. 이 개념은 2017년 호주 상공에서 지구 대기를 스친 뒤 다시 우주로 날아간 소행성 사례에서 시작됐다.연구진은 당시 소행성이 지구 대기권에서 약 1만 마리에 달하는 미생물 군집을 획득해 다른 행성으로 옮겼을 가능성이 있다고 본다. 소행성은 우주로 돌아가기 전 1분 30초 동안 시속 27만2700㎞ 이상의 속도로 지구 대기를 횡단했다. 궤적을 토대로 소행성의 무게는 최대 60㎏으로 추정됐다. 미국 코넬대가 운영하는 출판전 논문·자료 저장소 ‘아카이브’(ArXiv.org)에 9월 22일자로 공개된 이번 연구는 지난 37억 년간 지구 대기를 스쳐간 수많은 소행성 가운데 적어도 60만 개가 금성과 충돌했다고 지적했다. 연구진은 논문에서 “상층 대기권에서 지구 생명체가 존재하는지는 알려지지 않았지만, 이처럼 지구를 스쳐간 소행성들은 잠재적으로 지구와 금성의 대기 사이에서 미생물을 옮겼을 수도 있을 것”이라면서 “결과적으로 금성 생명체의 가능성 있는 기원은 근본적으로 지구 생명체의 기원과 구별할 수 없을지도 모른다”고 명시했다. 기존 연구에서는 지구 생명체가 지표에서 상공 77㎞ 정도까지만 발견되는 것으로 나타났었다. 지구를 스치가는 소행성은 상공 85㎞에 도달할 때까지 막대한 열에 노출되지 않는다. 이는 이보다 낮은 고도로 내려오면 지구 대기에서 미생물을 획득하더라도 살아남을 가능성이 없다는 것이다. 이에 대해 연구진은 “상층 대기권 안에 있는 미생물의 존재 여부와 밀도를 조사하려면 추가적인 연구가 필요하다”고 지적했다. 연구진은 또 지구를 스쳐간 소행성은 다른 행성 대기에 진입하고 나서 분해되기 전 ‘히치하이킹’한 미생물들이 구름 속에 방출될 수도 있다는 점에 주목했다. 이 점에 대해서는 “금성의 거주 가능한 구름마루(cloud deck, 구름의 꼭대기부분) 표본을 조사할 수 있는 미래의 탐사선은 잠재적으로 지구 밖 미생물을 직접 발견할 것”이라고 예상하며 “특히 현장에서 미생물을 직접 분석하거나 대기의 표본을 지구로 회수하는 능력은 임무를 성공하기 위한 설계 과정에서도 매우 중요할 것”이라고 앞으로 탐사 계획에 대해서도 지적했다. 이어 “금성과 지구에서 정확히 같은 게놈 물질과 헬리시티(소립자가 운동하는 방향의 스핀 성분 값)를 발견하는 것은 판스페르미아에 관한 결정적 증거로 여겨질 것”이라고 덧붙였다. 여기서 판스페르미아는 생명은 지구상의 무기물에서부터 진화하지 않았고 멀리 있는 행성에서 날아온 박테리아 포자 형태에서 발생되었다는 이론을 말한다. 이번 연구에 앞서 지난 14일 영국 카디프대의 제인 그리브스 교수가 이끄는 국제 연구진은 금성 대기에서 생명체 존재를 증명할 생명지표(biosignature) 흔적을 찾았다고 국제 학술지 ‘네이처 천문학’에 발표했다.국제 연구진은 하와이 마우나케아천문대의 제임스 클러크 맥스웰 전파망원경과 칠레의 아타카다 대형 밀리미터 집합체(ALMA) 전파망원경을 사용해 금성 표면의 50~60㎞ 상공 대기에서 미량의 수소화인(PH₃) 기체를 발견했다. 10억개 대기 분자 중 10~20개가 수소화인 분자였다. 수소화인은 인(P) 원자 하나와 수소(H) 원자 3개가 결합한 물질로 지구 실험실에서 합성하거나 늪처럼 산소가 희박한 곳에 사는 미생물이 만든다. 국제 연구진은 금성에서도 구름에 있는 미생물이 수소화인을 생성했을 가능성이 있다고 밝혔다. 국제 연구진은 금성 대기에서 발견된 수소화인이 생명체 존재를 아직 입증한 것은 아니지만, 인류가 알지 못하는 생명 현상이 존재할 수도 있다는 여지를 열어야 한다면서 수소화인의 기원에 대해 더 자세히 탐구하려면 추가적인 연구가 필요할 것이라고 말했다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

우주는 광활하다. 그런 만큼 작은 행성 표면에서 살아가는 인간의 척도로는 상상도 할 수 없는 엄청난 규모의 자연 현상이 일어나곤 한다. 우주에서 강력한 자기장을 지닌 중성자별인 마그네타(Magnetar) 역시 그중 하나다. 중성자별 자체가 태양보다 큰 질량을 지닌 거대 별의 잔해가 도시 크기로 압축된 상태라 매우 극단적인 상황이지만, 마그네타는 일반적인 중성자별보다 더 극단적인 천체다. 평균적인 마그네타의 표면 자기장은 지구 자기장보다 1조 배 강력하며 인간이 만든 인공 자기장보다도 수억 배 이상 강력하다. 만약 인간이 마그네타 표면 1,000㎞ 이내로 접근한다면 모든 세포가 파괴돼 사망에 이를 정도다. 이렇게 극단적인 천체인 만큼 마그네타는 우주에 흔한 존재가 아니다. 대부분 멀리 떨어진 천체라 관측도 쉽지 않다. 그러나 최근 과학자들은 지구에서 비교적 가까운 위치에 있는 마그네타까지의 거리를 직접 측정하는 데 성공했다. 국제 천문학자 연구팀은 미국국립전파천문대(NRAO)의 초장기선 전파망원경 배열(VLBA)을 이용해 우리 은하에 있는 마그네타 중 하나인 XTE J1810-197을 관측했다.XTE J1810-197은 2003년 처음 발견됐으며 그해부터 2008년까지 강력한 전파 펄스를 방출하다가 갑자기 멈춘 뒤 2018년부터 다시 활동을 시작했다. 연구팀은 지난해 11월과 올해 3월, 4월에 XTE J1810-197을 관측해 이 마그네타가 정확히 8,100광년 떨어져 있다는 사실을 발견했다. 연구팀이 자신 있게 말할 수 있는 이유는 사상 최초로 연주시차(annual parallax)를 이용해 마그네타까지의 거리를 측정했기 때문이다. 연주시차는 지구의 공전을 이용해서 별까지 거리를 측정하는 방법이다. 지구가 태양 주위를 공전하기 때문에 6개월이 차이를 두고 별을 관측하면 사실 같은 별을 3억㎞ 떨어진 거리에서 관측한 것이 된다. 이때 매우 멀리 떨어진 천체를 기준으로 별의 이동을 확인해 각도를 측정하면 거리를 알아낼 수 있는 것이다. 마그네타 역시 예외가 아니다. (사진 참조) 연구팀은 이번 연구를 통해 마그네타에 대한 측정이 정확해질 것으로 기대하고 있다. 추정값이 아니라 정확한 거리를 알아내면 과학자들은 마그네타에서 방출되는 전파와 에너지양에 대해서 더 자신 있게 말할 수 있다. 마그네타는 강력한 자기장의 생성 원인을 비롯해 여러 가지 미스터리를 지닌 천체로 수수께끼의 고에너지 방출 현상인 빠른 전파 폭발(FRB)과의 연관성이 의심된다. 연구팀은 이번 연구가 마그네타의 미스터리를 밝히는 데 큰 도움이 될 것으로 기대하고 있다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

지난 8월, 카리브해 섬나라 푸에르토리코에 세워진 거대한 전파망원경이 대파됐다. 사고가 발생한 지 무려 한 달이 지났지만 원인은 여전히 오리무중인 것으로 알려졌다. 당시 대파된 것은 아레시보 전파망원경으로, 지름 305m의 거대한 접시 안테나가 핵심장비다. 1963년에 세워져 세계 최대 전파망원경으로 불리다, 2016년 중국이 지름 500m 전파망원경을 완공하면서 ‘최대’ 자리를 내려놓았다. 한달 전 사고는 굵기 7.6㎝의 철제 케이블이 끊어지면서 발생했다. 끊어진 케이블은 아래에 있던 접시 안테나를 강타했고, 둥근 형태의 지붕은 너덜거릴 정도로 부서졌다. 아레시보 전파망원경의 주된 임무는 소행성을 추적하고 외계생명체의 신호를 찾는 것이었다. 구체적으로 살펴보면, 발달한 기계문명을 가진 외계인이 있다면 사람처럼 인공적으로 전파를 생성해 사용할 것이고, 아레시보 전파망원경의 임무 중 하나는 이 전파를 탐지하는 것이었다.문제는 사고가 발생한 뒤 한 달이 지난 현재까지도 케이블이 왜 끊어졌는지 등 사고의 정확한 원인을 파악하지 못했다는 사실이다. 복구작업이 진행 중이긴 하지만, 파손 상태가 워낙 심한데다 정확한 사고 원인이 파악되지 않은 상태여서 더디게 진행되고 있다. 아레시보 천문대 측은 최근 성명에서 사고 발생 원인을 찾지 못했다는 소식과 함께 “현재는 부서진 조각을 제거하고 본래의 임무를 시작하기 전, 거대한 안테나를 본래 자리로 올려놓아도 될 정도로 안전한지를 확인하는 것이 급선무”라고 밝혔다. 아레시보 전파망원경이 다시 제 모습과 기능을 되찾을 때까지는 수 개월이 더 걸릴 것으로 보인다. 실제로 2017년 9월 허리케인 마리아 탓에 파손됐을 때에도 복구까지 3개월이 걸렸다. 전문가들은 아레시보 전파망원경이 외계생명체의 신호뿐만 아니라 지구 주변으로 접근하는 소행성을 찾는 핵심장비로 쓰이는 만큼, 최대한 빠른 복구가 필요하다고 입을 모았다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

금성 대기에서 생명체의 존재 가능성을 설명할 수 있는 현상이 탐지됐다. 영국 카디프대의 제인 그리브스 교수팀은 금성의 대기에서 수소화인(phosphine)를 관측하고, 이에 관한 논문을 네이처 천문학에 발표했다고 BBC 등이 14일(현지시각) 보도했다. 그리브스 교수팀은 “하와이의 제임스 클러크 맥스웰 전파망원경과 칠레 아타카마 대형 밀리미터 집합체 전파망원경으로 금성의 표면 50~60km 상공 대기에서 수소화인을 포착했다”고 밝혔다. 연구팀은 10억개 대기 분자 중에서 10~20개의 수소화인 분자를 관측했다. 이들이 발견한 수소화인은 지구에서는 펭귄 같은 동물의 내장이나 늪 등 산소가 부족한 환경에서 미생물 등 생명체의 활동과 관련된 물질이다. 수소화인 가스는 호수 침전물이나 동물의 내장 등 산소가 궁핍한 환경에서 미생물이 방출한다. 이 때문에 수소화인은 생명의 표시로 간주된다. 연구팀은 금성의 대기에서 발견된 수소화인이 생명체의 존재를 입증하는 것은 아니지만, 인류가 알지 못하는 생명 현상이 존재할 수도 있을 가능성에 여지를 열어야 한다는 입장이다.수소화인은 화학 작용을 통해서 인위적으로 만들 수 있고 화산이나 번개, 운석 등 무생체적으로 만들어질 수도 있지만, 금성의 조건을 감안하면 무생체적으로 만들어지기는 극히 어렵다는 설명이다. 그리브스 교수는 “그렇게 많은 황산으로 둘러싸여 있는 곳에서 생명이 존재할 수 있다고 말한다면 완전히 놀라운 것”이라면서도 “우리가 생각할 수 있는 모든 지질학적, 광화학적 통로들로는 우리가 보는 수소화인을 만들 수 없다”고 말했다. 금성은 표면 온도가 섭씨 400도가 넘고, 대기도 황산이 대부분인 구름으로 둘러싸여 있다. 인류가 알고 있는 생명체는 존재하기 힘든 지옥 같은 환경이나 마찬가지다. 이런 이유로 생명 현상인 수소화인이 관측된 것은 미지의 생명 현상이 있거나, 미지의 비유기적 화학 작용이 발생한 것으로 추측된다. 루이스 다트널 웨스트민스터대 교수는 “생명이 금성의 두꺼운 구름층에 생존한다면 매우 많은 것을 시사하는 것”이라며 “이는 생명이 우리 은하계 전반에서 흔한 현상임을 의미하기 때문”이라고 설명했다. 이기철 선임기자 chuli@seoul.co.kr

과학자들이 우주론의 기본 모델을 다시 조사해야 하는 상황이 일어날지도 모른다. 천문학자들은 우주 거리의 새로 측정한 값을 사용하여 허블 상수 계산을 세분화했다. 허블 상수는 우주의 특정 지점을 기준으로 우주가 얼마나 빨리 팽창하는가를 나타내는 값이다. 새로운 측정 결과 과학자들은 이 중요한 수치의 수정을 검토하고, 나아가 우주의 기본 특성을 설명하는 이론인 ‘우주론 표준 모델’을 개선해야 한다는 생각을 지지했다. 전 세계의 다양한 망원경들을 사용하여 수행한 이 새로운 측정은 허블 상수의 이전 측정치와 ‘표준 모델’에 의해 예측된 허블 상수의 값 사이의 불일치를 드러냈다. ‘표준 모델’은 알려진 모든 기본 입자를 분류하고 자연계의 4가지 기본 힘 중 3가지, 곧 강력, 약력, 전자기력을 기술한다. 이 이론은 중력을 포함되지 않는다. 새 연구에서 연구원들은 거리 측정에 있어 지구에서 1억 6800만 광년에서 4억 3100만 광년의 거리에 있는 4개의 은하에 대한 거리 측정과 추가적으로 이전에 이루어진 2개의 은하까지의 거리 측정으로 세분화했다. 그 결과 연구원들은 허블 상수, 즉 우주 팽창 속도가 메가파섹당 초당 73.9km(73.9km/s/Mpc)라는 값을 도출했다. 이는 지구로부터 326만 광년 거리에서 우주공간이 초당 73.9km 속도로 팽창하고 있다는 뜻이다. 그런데 문제는 이값이 표준 모델에서 예측한 값인 초당 67.4km와는 상당한 차이를 보인다는 점이다. 하버드 스미소니언의 천체물리학 센터의 연구원이자 새 논문의 수석저자인 돔 페스는 성명서에서 “허블 상수를 최고의 정밀도로 측정해야 하는 만큼 표준 모델을 테스트하는 것은 정말 어려운 문제”라고 전제하면서 “허블 상수의 예측값과 측정값 사이의 불일치는 모든 물리학에서 가장 근본적인 문제 중 하나를 제기하는 것인 만큼 문제를 검증하고 모델을 테스트하는 여러 개의 독립적인 측정이 필요하다”고 밝혔다. 이어 “우리의 방법은 기하학적이며 다른 모든 것과 완전히 독립적으로 이루어진 측정으로 불일치를 확연히 드러낸 것”이라고 덧붙였다. 이번 새로운 측정에는 독일의 에펠스베르크 전파망원경을 비롯해, 미국국립과학재단의 초장기 전파간섭계(VLBA), 잔스키 전파망원경, 그린뱅크 망원경(GBT) 등이 동원되었다. 허블 상수를 측정하는 메가매서 우주론 프로젝트를 지도하는 국립전파천문대의 제임즈 브라츠는 “우리는 은하들이 다른 방법의 거리 측정을 사용한 기존 표준 모델의 예측값보다 더 가깝다는 것을 발견했다“면서 “문제가 모델 자체에 있는지 또는 모델 테스트에 사용된 측정에 있는지에 대한 논쟁이 있었지만, 우리의 연구는 다른 모든 것과 완전히 독립적인 거리 측정 기술을 사용한 것으로, 측정된 값과 예측값 사이의 불일치를 확실히 보여준다”고 밝혔다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　　

코로나19 팬데믹으로 전 세계가 멈춰버린 가운데, 천문학자들이 우려를 감추지 못하고 있다. 세계 최대 망원경이 코로나19로 ‘눈’을 닫아버렸기 때문이다. 세계 최고의 성능을 자랑하는 망원경은 대부분 칠레에 자리잡고 있다. 전파망원경 배열인 아타카마 대형 밀리미터 집합체(ALMA)를 포함해 다양한 전파망원경이 가동돼왔다. 하지만 지난 3월, 칠레 당국은 방문객과 연구자들의 코로나19 감염 위험을 막기 위해 전파망원경 가동을 중단했다. 예상보다 가동 중단 기간이 길어지자, 전문가들이 우려하고 나섰다. 이미 상당수의 연구 프로젝트가 영향을 받은데다, 지구로 향하는 소행성이나 우주과학 분야에서 꼭 필요한 초신성 또는 신물질 발견이 가능한 감마선 폭발 천체(GRB)등의 관찰이 중단되면서 학문 발전에도 차질이 생기고 있기 때문이다. ALMA 소속 천문학자인 존 카펜터는 AFP와 한 인터뷰에서 “초신성이나 감마선 폭발 천체의 발견은 우리가 우주망원경을 폐쇄한 순간에도 언제든 일어날 수 있다”면서 “우리는 다양한 우주 관찰의 기회를 놓치게 될 것이다. 우주의 특별한 현상은 매우 빠르게 지나가며 두 번 다시 나타나지 않기 때문”이라고 밝혔다. 실제로 2011년 가동을 시작할 당시 세계 최대 규모였던 ALMA는 지난해 4월 최초의 블랙홀 관측에 동원되는 등 굵직한 천문 연구에 공을 세웠다. 또 ALMA와 400㎞ 떨어진 지역에 있는 유럽남방천문대(ESO)가 운영하는 가장 강력한 지상망원경으로 꼽히는 초거대 망원경(VLT)이 자리잡고 있지만 역시 가동이 중단된 상황이다. ESO의 한 관계자는 “천문대에는 최소한의 직원들이 남아 일을 하고 있지만, 망원경이 가동되는 것은 아니다”라며 “코로나19 팬데믹이 끝나고 다시 망원경을 가동하기 위해서는 몇 개월이 더 필요할 것으로 보인다”고 밝혔다. 이어 “이는 매우 심각한 (우주연구의) 지연 상황”이라면서 “ALMA는 매년 4000시간 가까이 우주를 관찰해 왔지만, 우리는 지난 6개월간 코로나19 봉쇄로 인해 2000시간의 손실이 발생했다”고 덧붙였다. 한편 칠레는 세계 각국의 천문 연구진이 모이는 ‘천문 강국’으로, 전 세계 천문학 투자의 70%가 칠레로 몰린다. 칠레 북부 사막 지역은 대기가 맑고 안정적이어서 천문 관측의 최적지로 꼽힌다. 하지만 첫 코로나19 확진자가 발생한 지난 3월 이래 칠레에서는 3000~5000명의 누적 사망자와 약 17만 5000명의 확진자가 발생했고, 당국은 감염 확산을 막기 위해 대부분의 천문대를 봉쇄했다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

1980년대 천문학 역사에 큰 획을 그었던 발견을 담고 있는 데이터 창고에서 천문학자들이 일련의 시간여행을 계속했으며, 이는 오랫동안 풀리지 않고 있는 우주의 미스터리를 해결하기 위한 것이라고 한다. 일단의 연구진이 하와이의 마우나 케아에 있는 케크 천문대와 미 항공우주국(NASA)의 찬드라 X-선 천문대가 보유하고 있는 오랜 데이터를 뒤졌는데, 이는 엄청난 양의 빛을 방출하는 퀘이사, 곧 활동 은하핵에 관한 데이터들이다. 그들이 관측한 것은 아인슈타인 고리라 불리는 것으로, 퀘이사와 지구 사이의 거대 질량체의 중력에 의해 휘어진 빛의 고리이다. 이 같은 고리는 휘어진 빛으로 인해 일종의 렌즈 기능을 하여 '중력 렌즈'라 일컬어지기도 한다. 따라서 거대 질량체의 후면에 있는 은하 등이 크게 확대되어 보인다. 질량이 시공간을 휘게 한다는 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 따른 현상으로, 아인슈타인 고리라는 이름을 얻었다.그러나 연구팀은 최초로 발견된 아인슈타인 고리인 '1131 + 0456'보다 더 오래된 아인슈타인 고리를 발견하는 데는 실패했다. 1131 + 0456는 1987년 뉴멕시코의 초대형 전파망원경 네트워크(VLA)를 사용하여 최초로 관찰된 것으로, 발견 당시에는 해당 천체까지의 거리나 적색이동(멀리 떨어진 물체가 방출하는 빛의 파장이 늘어나서 스펙트럼상에서 붉은 쪽으로 치우쳐 보이는 현상) 값은 알려지지 않다. 그러나 이번 새로운 연구를 통해 연구팀은 해당 천체까지의 거리를 결정할 수 있었는데, 그 값은 지구로부터 100억 광년 거리로, 적색이동 z = 1.849였다.　​ 이 같은 결과를 산출한 연구자는 공동저자인 캘리포니아 패서디나 소재 NASA 제트추진연구소의 선임 연구원 대니얼 스턴과 영국 케임브리지 대학 천문학연구소의 도미니크 월턴 STFC 어니스트 러더퍼드 팰로이다. 스턴 박사는 성명에서 “아인슈타인 고리가 처음 발견되었을 때는 베를린 장벽이 여전히 서 있을 무렵이었고, 우리 논문에 제시된 모든 데이터는 지난 2000년의 데이터”라고 밝혔다. “우리가 더 깊이 파고들자, 그렇게 유명하고 밝은 빛을 내는 천체인데도 측정한 거리가 없다는 사실에 놀랐다”고 말하는 스턴 박사는 “중력 렌즈를 이용해 거리를 측정하는 것은 우주 팽창 과정이나 암흑물질을 연구하는 모든 추가 연구에 필요한 첫 번째 단계”라고 덧붙였다. 이 연구는 6월 1일 ‘천체물리학 저널 레터스’에 게재되었다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

-초대질량 블랙홀의 강력한 불꽃을 이용해 전 우주적 거리 측정 ​한국 연구진이 우주의 끝까지 밝힐 수 있는 거리 측정법을 개발했다. 우주에서 은하 간의 거리를 측정하는 방법으로 흔히 '표준촛불(standard candle)'을 사용하는데, 이는 고유 밝기를 알고 있는 천체를 이용해 대상 천체의 밝기와 비교함으로써 거리를 측정하는 기법이다. 이번 국내 연구팀이 개발한 새로운 표준촛불은 페르세우스자리 A 은하 중심의 블랙홀에서 뿜어져 나오는 빛을 이용하여 천문학에서 가장 먼 우주 거리를 측정하는 지표로 제시했다는 데 큰 의미가 있다. 연구진은 이 새로운 표준촛불이 우주의 끝을 밝힐 수 있는 강력한 열쇠가 될 것이라고 전망했다. 지금까지 밝혀진 가장 먼 우주 거리를 측정할 수 있는 표준촛불은 Ia형(일에이형) 초신성이다. 그러나 100억 광년이 넘는 거리의 은하에서는 밝기의 한계로 Ia형 초신성이 관측되지 않는다. 이는 현재 크기가 940억 광년에 이르는 우리 우주를 측정하기에는 역부족일 수밖에 없다. 한국천문연구원 제프리 호지슨 박사와 이상성 박사가 이끄는 국제연구팀은 우주에서 가장 밝은 천체 중 하나인 활동은하핵(AGN, Active Galactic Nuclei) ‘3C 84’를 관측한 미국의 초장기선간섭계(VLBA, Very Long Baseline Array) 자료를 활용해 새로운 표준촛불 후보 검증에 성공했다고 22일 밝혔다. 우주에는 먼 거리에서 밝은 천체들이 존재하며, 그 중 하나가 활동은하핵이다. 이는 다양한 파장에서 대량의 에너지를 방출하는 특별한 활동성이 보이는 은하의 중심 영역을 말하는데, 태양 질량의 백만 배에서 수십억 배 질량에 이르는 초대질량 블랙홀이 존재한다고 알려져 있다. 초대질량 블랙홀이 주변 물질을 빨아들이고 그 과정에서 강착원반을 형성하며, 그 중심에서 원반의 수직 방향으로 물질을 내뿜는 제트가 형성된다. 이 제트는 빛의 속도에 가깝게 빠르게 분출되며 아주 강한 복사 에너지를 방출한다. 연구진은 페르세우스자리 A 은하 중심에 있는 활동은하핵 ‘3C 84’의 제트가 일부 영역에서 변광 특성을 보이며 광도가 146일 주기 동안 약 2.7배 정도 증가하는 것을 밝혀냈다. 활동은하핵 제트가 빛의 속도로 변광 주기 동안 이동한 거리를 광원의 크기 즉, 제트의 실제 크기라고 가정하고, 이를 고해상도 전파 관측이 가능한 미국 VLBA의 영상지도를 통해 얻은 각크기와 비교함으로써 활동은하핵 ‘3C 84’제트까지 거리는 2억 2천만에서 2억 5천만 광년임을 알아냈다. 이 결과는 같은 은하 내의 표준촛불 Ia형 초신성 관측을 통해 산출한 2억~2억 7천만 광년과 비슷한 값이다. 이는 활동은하핵을 활용한 거리측정 방법이 새로운 표준촛불 후보로서 유력하다는 것을 의미한다. 이번 연구를 이끈 한국천문연구원 전파천문본부 제프리 호지슨 박사는 “본 연구에서 검증한 새로운 표준촛불 후보는 천문학에서 가장 먼 거리를 측정할 수 있게 하는 중요한 지표가 될 것”이라고 전망했다. 이상성 박사는 “앞으로 수행할 연구에서는 한국천문연구원에서 운영하는 초장기선간섭계인 한국우주전파관측망(KVN, Korea VLBI Network)을 활용해 더 먼 우주에 존재하는 은하까지의 거리측정에 도전할 것”이라고 밝히면서 “이는 우주론 모형을 검증할 수 있는 새로운 열쇠가 되어 우주의 끝을 밝힐 수 있을 것”이라고 덧붙였다. 연구진은 앞으로 더욱 먼 활동은하핵까지의 거리를 측정하고 표준촛불로서의 활용 가능성을 검증해나갈 예정이다. 또한, 후속 연구를 위해 한국천문연구원에서 운영하는 KVN을 호주, 스페인, 이탈리아 등의 전파망원경들과 연계해 미국의 VLBA를 능가하는 고해상도 국제 전파관측망을 구축할 계획이다. 이번 연구논문은 영국 '왕립천문학회지' 최신호에 게재됐다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

중국의 구경 500미터 전파망원경 톈옌(天眼·FAST)이 지구로부터 약 2만7000광년 떨어진 헤르쿨레스자리의 구상성단 M92에서 최초로 동반성을 잡아먹고 있는 펄서를 발견했다. 새 연구에 따르면 'PSR J1717 + 4307A'와 'M92A'라는 두 개의 이름을 가진 이 천체는 빠르게 회전하면서 맥동하는 펄서로, 식 쌍성계의 일원이라고 한다. 세계 최대의 전파망원경인 FAST를 운영하는 중국과학원(NAOC) 국립천문대 소속 지첸 판과 리 디가가 이끄는 연구팀은 M92A가 초당 316.5번이라는 빠른 속도로 회전하면서 0.18 태양 질량으로 우리 태양보다 더 밝은 별과 함께 공동 궤도를 공전하고 있다. 연구진은 FAST를 사용하여 이 쌍성계에서 한 천체가 동반성 앞쪽을 지나갈 때 나타나는 두 차례의 일식 현상을 관찰했다. 연구에 따르면 일식은 약 5000초 동안 지속되었고, 1000초와 2000초 사이에 도달한 두 번째 식은 500초 동안 지속되었다. M92A는 약간 느리게 움직이는 펄서의 수프업 버전인 밀리초 펄서(millisecond pulsar)로 알려져 있다. 밀리초 펄서는 강한 자기장을 띤 중성자별로, 30밀리초 미만의 속도로 빠르게 회전한다. 1967년 케임브리지대 천문학과 대학원생인 조슬린 벨 버넬이 최초로 펄서를 발견한 이래 천문학자들은 은하계에서만 수천 개에 이르는 고속 회전 천체를 발견했으며, 이들은 대개 은하 질량이 대부분을 차지하고 있는 은하면에 모여 있는 것으로 밝혀졌다. 그리고 일부는 우리 은하의 중심을 공전하는 구상성단 안에 자리잡고 있다. 보통의 펄서는 거성의 생애 마지막 단계에 생겨난다. 거성이 초신성 폭발로 마지막을 장식하면 별먼지가 자욱한 속에서 별의 시체라 할 수 있는 중성자별이 모습을 드러내는데, 펄서란 짧고 강한 자기장을 갖고 빠른 속도로 회전하는 중성자별을 가리킨다. 이 중성자 별은 부피는 작지만 태양 질량의 몇 배나 되는 물질이 20~24km 지름 속에 극도로 압축되어 있어 성냥갑만한 부피의 질량이 약 5조 톤에 이른다.밀리초 펄서는 훨씬 고속으로 회전하는 펄서로, 초신성 폭발에서 살아남은 동반자 별의 가스를 빨아들여 중성자별 주위의 디스크에 쌓는데, 이 디스크를 강착원반이라 한다. 이 강착원반은 초당 수백 번 회전한다. 국립 전파천문대에 따르면, 이 과정에서 X-선 쌍성계로 관측된다. 그런 다음 강착 과정이 끝나면 중성자별은 밀리초 라디오 펄서 단계에 이른다. M92와 같은 구상성단에서는 이러한 과정이 약간 다르게 진행되는 것으로 알려졌다. 두 천체가 중력으로 너무나 꽉 묶여 있기 때문에 오래된 중성자별이 동반성과 더 쉽게 상호작용하여 정상적인 쌍성계를 이루고 있다. M92A의 경우, 펄서는 동반성으로부터 맹렬하게 물질를 빨아들이는데, 이는 마치 자신의 수컷을 잡아먹는 악명 높은 호주의 붉은등과부거미와 비슷하다고 연구원들은 성명서에서 말했다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

-46년 전 전파망원경으로 쏘아보낸 그림 이야기​ 지구 행성인의 이야기를 담은 아레시보 메시지(Arecibo message)를 우주로 쏘아보낸 지도 반세기가 다 돼간다. 외계문명과의 교신을 위한 이벤트의 하나로, 1과 0으로 이루어진 다이어그램을 담은 아레시보 메시지는 1974년 가장 큰 망원경의 하나인 아레시보 전파망원경으로 송출되었다. 이 전파의 행선지는 지구에서 2만 5000 광년 떨어져 있는 헤르쿨레스 대성단(M13)으로, 북반구에서 가장 크고 밝은 구상성단이다. 170광년의 지름 내에 무려 50만 개의 별들이 밀집되어 있어, 그 중에 어느 곳엔가 외계인들이 살고 있을 가능성이 가장 높다는 이유에서 선정된 것이다. 하지만 외계인이 이 메시지를 받고 보내온 답장을 받으려면 5만 년이나 기다려야 한다. 이 성단은 겉보기 등급이 5.8등급으로, 맑은 날에 빛공해가 적은 지역에서는 맨눈으로도 볼 수 있다. 또한 아마추어의 작은 망원경으로는 주변부를 분해하여 볼 수 있고, 대구경의 망원경으로는 중심부의 별들을 분해하여 볼 수 있는 밝은 성단이다.외계인 찾기 프로젝트인 SETI 계획의 일환으로 시행된 아레시보 메시지는 2진수 1679자리, 210바이트로 이루어져 있으며, 총 메시지의 길이는 3분 미만이다. 2진법을 사용한 이유는 외계인도 수를 사용할 거라고 생각했고, 숫자를 그림으로 나타내기 편하기 때문이다. 수농도가 1679인 이유는, 1679는 73과 23이 곱해진 반소수(두 소수의 곱으로 만들어진 수)기 때문인데, 가로 23칸 세로 73줄로 직사각형으로 배열하면 모양이 드러나지만, 반대로 가로 73칸 세로 23줄로 직사각형 배열하면 무작위로 뒤섞인, 아무 의미없는 모양만 나타난다. 이렇게 드러난 메시지는 그래픽 문자와 공간으로 번역되면 위에 보이는 것과 같은 그림을 형성하게 된다. 이 메시지를 작성한 사람은 외계인 존재 확률을 나태내는 드레이크 방정식을 고안한 프랭크 드레이크 박사로, 당시 코넬 대학교 소속이었다. 칼 세이건도 메시지 작성에 조언한 것으로 알려졌다. 메시지는 다음과 같이 암호화된 일곱 개의 부분으로 이루어져 있다. 현재에도 외계 지적 문명을 찾는 노력들은 여러 가지 형태로 진행되고 있으며, 그 중에는 당신이 집에서 컴퓨터로 직접 해볼 수 있는 프로그램도 있다.이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　 ​

달의 운석구덩이인 크레이터를 거대한 전파망원경으로 변신시키는 획기적인 프로젝트를 미국항공우주국(NASA)이 최근 발표했다. NASA에 따르면, 원형 크레이터 안에 전파망원경을 설치함으로써 지구에서는 탐지할 수 없는 주파수를 파악할 수 있다. 달은 지구와 가까운 거리에서 공전하므로 공전주기와 자전주기가 일치하는 조석고정(tidal locking) 현상이 발생해 지구를 향해 항상 같은 면을 향하므로, 전파망원경은 달의 뒷면에 있는 크레이터에 설치할 계획이다. 현재 달 크레이터 전파망원경(LCRT·Lunar Crater Radio Telescope)으로 불리는 이 관측기기의 크기는 지구에 있는 가장 큰 전파망원경의 두 배가 될 전망이다.설치 순서로는 공개된 첫 번째 이미지에서처럼 지름 3~5㎞의 크레이터 안에 달탐사로버를 이용해 와이어를 당겨 그 중심부에 지름 1㎞의 튼튼한 그물망을 만든다. 그 그물코에 매달아 내리는 형태로 수신기가 설치된다. 시스템의 가동은 수신기가 모두 자동으로 시행하므로 전파 관측과 기록에 수작업은 일절 필요 없다. 또 LCRT가 실현되면 태양계 최대의 구경을 가지는 전파망원경이 된다.현재 지구상에서 가장 큰 전파망원경은 중국 구이저우성 첸난주 핑탕현 산림지대에 설치된 지름 500m의 ‘구형 전파망원경 톈옌’(FAST)이다. 그전까지는 푸에르토리코에 있는 지름 305m의 아레시보 전파망원경이 최대였다. FAST는 이미 우주의 깊은 곳에서 나오는 수수께끼 같은 ‘빠른 전파 폭발’(FRB·Fast Radio Burst)을 파악해 그 가치를 증명하고 있다. 그런데 LCRT는 그보다 더 많은 전파 현상을 파악할 수 있다고 NASA 연구팀은 보고 있다. 왜냐하면 현재 지구의 저궤도대에는 인공위성의 수가 크게 늘어 우주에서 오는 전파를 포착하기가 어려워졌다. 또 지구를 둘러싼 전리층이나 다양한 전파 노이즈에 의해 지상의 전파망원경 성능이 떨어져 버리는 것이다. 하지만 LCRT에는 이런 장애가 없다. NASA 제트추진연구소(JPL)의 로보틱스 기술자 셉타르시 반디요파디예 박사는 “LCRT는 10~50m 파장 대역(6~30㎒ 주파수 대역)으로 초기 시대의 우주를 관측하므로, 천문학에 있어서의 미지의 대발견을 할 수 있을 것”이라고 말했다. 계획은 아직 준비 단계에 있어 어떤 크레이터를 LCRT에 사용할지는 결정하지 않았지만, 실현되면 우주 탄생의 비밀도 밝혀질지도 모른다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

지난해 4월 10일 아인슈타인의 상대성 이론과 간접 관측으로만 존재가 알려져 있었던 블랙홀이 처음으로 인류 앞에 모습을 드러냈다. 당시 연구팀은 지구에서 5500만 광년 떨어진 은하 M87 중심부에 위치한 블랙홀의 모습을 촬영했다. 그로부터 1년이 지난 7일 블랙홀의 모습을 촬영하는데 성공한 ‘사건의 지평선 망원경’(EHT) 연구팀이 블랙홀과 관련된 또 하나의 우주 비밀을 풀어냈다. 전 세계 148개 연구기관으로 구성된 EHT 연구팀은 EHT, 칠레 북부에 위치한 세계 최대 전파망원경 간섭계 ALMA는 물론 한국의 밀리미터파 초장기선 전파간섭계(VLBI) 등 전 세계의 전파망원경을 이용해 전파망원경 처녀자리에 위치한 초거대질량 블랙홀에서 발생하는 강력한 블랙홀 제트 분출을 촬영하는데 성공하고 그 결과를 천문학 분야 국제학술지 ‘천문학과 천체물리학’ 7일자에 발표했다. 이번 연구논문의 제1저자는 재독 한인과학자인 독일 막스플랑크 전파천문연구소 김재영 박사이며 국내에서도 한국천문연구원, 서울대, 연세대, 과학기술연합대학원대학교(UST), 울산과학기술원(UNIST) 소속 천문학자들이 대거 참여했다. 지난해 공개된 영상에서는 블랙홀에서 발생하는 거대한 에너지 분출현상인 ‘제트’가 없어 천문학자들 사이에서 불완전한 블랙홀 사진이라는 평가를 받기도 했었다. 연구팀은 지구로부터 약 5380만 광년 떨어져 있는 처녀자리에 있는 퀘이사 ‘3C 279’를 관측했다. 퀘이사는 은하의 중심에 있는 초거대질량 블랙홀 주변에서 별과 가스가 떨어질 때 나오는 마찰열 때문에 태양같은 항성(별)보다 수 배에서 수 백배 밝게 빛나는 발광(發光) 천체로 준항성이라고도 불린다. 특히 이번에 관측 대상이 된 3C 279는 타원형 은하 중심에 있는 초거대질량 블랙홀과 관련돼 광학적으로 매우 활발하고 다변성이 큰 퀘이사로 알려져 있다.연구팀은 이번 퀘이사 정밀관측으로 처녀자리 초거대질량 블랙홀에서 발생하는 제트를 관측하는데 성공한 것이다. 연구팀에 따르면 블랙홀 주변에 가스물질로 이뤄진 디스크, 일명 강착원반이 있고 위, 아래쪽으로 광속과 비슷한 속도로 제트가 뿜어져 나오는 것이 확인됐다. 블랙홀에서 뿜어져 나오는 제트는 직선형태가 아니라 새끼처럼 약간 비틀려 꼬인 상태로 뿜어져 나오는 것으로 확인됐다. 제1저자로 연구를 이끈 김재영 독일 막스플랑크 전파천문연구소 박사는 “제트가 발생할 것이라고 예측한 곳에서 정확히 선명한 제트를 발견했다는 점이 이번 연구에서 놀라운 점“이라며 “제트의 이미지가 빠른 속도로 변하고 일직선 형태로 곧게 뿜어져 나오는 것이 아니라 약간 비틀어지고 기울어져 뿜어나온다는 점에 대해서는 추가적인 논의가 필요하다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr