전 세계에서 가장 건조하고 메마른 땅이라고 불리는 칠레 아타카마 사막. 덕분에 연중 청명한 날씨를 보여 세계에서 별을 관측하기 가장 좋은 곳이라는 평가도 받고 있어 이곳에는 세계 최대 전파망원경 ‘ALMA’가 설치돼 있다. 지난달 초 블랙홀의 그림자 모습이 공개된 것도 ALMA 관측망 덕분이다. 그런데 이 곳에서 지구에 떨어진 가장 오래된 운석이 발견돼 주목받고 있다. 프랑스 엑스마르세이유대 천체물리학연구소, 소르본대 국립자연사박물관, 코트다쥐르대 천문대, 벨기에 브뤼셀자유대, 벨기에 왕립자연과학연구소, 미국 달·행성연구소, 칠레 밀레니엄 천체물리연구소 공동연구팀은 칠레 아타카마 사막에서 지구에 떨어진 운석 중에서 가장 오래된 것으로 추정되는 약 200만년 전 운석 조각을 발견했다고 27일 밝혔다. 이번 연구결과는 지구과학 분야 국제학술지 ‘지올로지’ 23일자에 실렸다. 일빈적으로 남극대륙이나 뜨거운 사막 지역에서 운석들이 많이 발견되기는 하지만 50만년 이상된 것들은 발견하기가 힘들다. 바람에 의한 풍화작용이나 얼어서 잘게 부스러지는 등의 자연현상으로 인해 사라지기 쉽기 때문이다. 연구팀은 전 세계에서 가장 건조하고 오래된 사막이며 운석 발견 확률이 높은 칠레 아타카마 사막에서 운석 388개를 채취한 다음 그 중 54개를 집중 분석했다. 그 결과 이들 54개 운석 조각들은 평균 약 71만년 전의 것으로 확인됐다. 이 중 30%의 운석은 100만년 이상된 것도 있고 2개의 표본은 200만년 전의 것으로 밝혀졌다. 54개의 운석 대부분은 알갱이가 굵은 광물들을 포함하고 있는 형태였지만 다른 형태의 운석들도 발견됐다. 연구팀 관계자는 “이번에 발견한 운석은 가장 오래된 것”이라며 “사막에서는 오래된 운석을 발견하기는 쉽지 않아 ‘젊은’ 운석을 발견할 것으로 예상했지만 나이 분포가 무척 다양하다는 것을 알 수 있었다”라고 말했다. 이번에 발견한 운석들을 분석함으로써 큰 덩어리들이 지구로 날아드는 운석 속도들을 계산할 수 있다. 연구팀의 분석에 따르면 운석이 지구로 날아드는 속도는 최근 200만년 동안 거의 일정하게 유지됐지만 지구로 날아드는 운석의 종류는 다양하다. 알렉시스 드루아르 엑스마르세이유 천체물리학연구소 박사는 “이번 연구는 지구로 떨어지는 운석의 속도가 지난 수 백만년이라는 기간 동안 어떻게 변해왔는가를 알 수 있게 해준다”라면서 “이와 함께 운석이 모체로부터 떨어져 나와 지구로 날아오는 동안의 여정을 분석할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 우리은하 끝자락에서 별이 만들어지는 모습을 포착하는데 성공했다. 한국천문연구원 전파천문본부 연구진은 대전 대덕전파천문대에서 운용하고 있는 13.7m 전파망원경을 이용해 우리은하 가장자리에서 무거운 별을 만들어 내는 영역인 ‘CTB 102’라고 불리는 전리수소영역을 관측했다고 13일 밝혔다. 전리수소영역은 별이 만들어지는 영역으로 은하의 진화에 중요한 역할을 하는 곳으로 천문학자들에게는 중요한 연구 영역이다. 이번 연구결과는 천문학 분야 국제학술지 ‘천체물리학 저널’ 최신호(5월 1일자)에 실렸다. 이번에 고해상도 영상 관측에 성공한 CTB 102 구역은 매우 큰 질량을 가진 전리수소영역이지만 먼지와 가스로 가득찬 분자구름 뒤에 존재해 심도 있는 관측이 이루어지지 못했다. 연구팀은 수신성능을 개선한 대덕전파망원경을 이용해 낮은 주파수로 관측한 기존 영상에 비해 10배 정도 우수한 고해상도 영상을 얻는데 성공했다. 이번 측정으로 CTB 102 영역의 물리적 구조와 그 속에서 생성되고 있는 어린 별의 특성과 별 생성률 등을 알아냈다. 또 고해상도 일산화탄소 관측 결과에 따라 CTB 102는 크기가 180광년 정도이고 무게는 태양의 10만배에 이르는 것으로 파악됐다. 연구팀은 미국 항공우주국(NASA)의 와이즈 적외선 망원경을 이용한 어린별 등급 분류방법으로 CTB 102 영역에서 별 생성률을 파악했는데 전체적으로는 5~10% 정도였지만 일부 특정 부분에서는 17~37%의 높은 어린 별 생성률을 보이는 것으로 나타났다. 강성주 천문연구원 박사는 “국내 전파망원경으로 우리은하 내 별 생성 영역의 고해상도 이미지를 관측하고 별 생성 특성을 파악했다는데 이번 연구의 의미가 크다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

블랙홀에서 격렬하게 요동치며 뿜어져나오는 입자의 제트 흐름이 발견되었다. 이같이 빠른 속도로 요동치는 제트는 블랙홀의 강한 중력이 주변의 공간을 크게 왜곡하고 있기 때문이라고 천문학자들은 해석하고 있다. 백조자리 V404(V404 Cygni)라는 이름의 블랙홀은 지구에서 약 8000 광년 떨어진 곳에 위치해 있으며, 블랙홀 치고는 비교적 작은 크기로 태양의 9배에 불과하다. 쌍성계를 이루고 있는 이 블랙홀은 서로의 둘레를 공전하는 태양과 같은 동반성으로부터 물질을 빨아들이고 있는데, 블랙홀로 빨려들어가는 물질은 블랙홀 주위에 강착원반을 형성한다.　​ 블랙홀에 떨어지는 입자 중 일부는 분출하는 제트를 통해 외부로 빠져나간다. 이 제트는 블랙홀의 회전축에서 빛의 속도의 절반에 해당하는 강력한 플라즈마의 빔을 형성한다. 천문학자들은 이전에도 블랙홀 제트를 관측한 적이 있지만, 백조자리 V404의 것처럼 단 몇 분 만에 빠르게 요동치는 제트를 본 것은 이번이 처음이다. 밀러-존스와 그 동료들은 미국립과학재단(NSF)이 운영하는 초장기선 전파망원경배열인 VLBA(Very Long Baseline Array)를 사용하여 백조자리 V404를 관측했다. 1938년 밝은 빛을 발산한 이후 관측 대상이 되어온 이 블랙홀은 2015년에 발생한 최근의 폭발로 블랙홀에 대한 새로운 관심을 불러일으켰고, 그때 밀러-존스 팀이 본 연구에 위한 관측을 시작했다.연구원들이 블랙홀을 처음 관찰하고 VLBA 데이터의 이미지를 결합했을 때, 제트는 “빠르게 변하고 있었기 때문에 4시간짜리 이미지에서도 단지 흐릿한 얼룩만을 보았을 뿐”이라고 연구에 참여한 알렉스 테타렌코 하와이 동아시아 천문대원이 밝혔다.​ 천문학자들은 일반적으로 블랙홀을 관찰하기 위해 장시간 노출을 사용하지만, 이번에는 V404의 제트를 명확하게 볼 수 있도록 전략을 수정해야 했다. 그들은 70초 노출로 100개 이상의 이미지를 잡아서 애니메이션으로 결합했다. 공동저자로 이 연구에 참여한 그레그 시바코프 앨버타 대학 천문학자는 “이 천문학적인 발견은 블랙홀과 은하들이 어떻게 형성되었는가 하는 문제에 대해 우리의 이해를 심화시켰으며, 우리가 어떻게 존재하게 되었는가 하는 큰 질문에 대해 많은 시사를 던져주고 있다”고 밝혔다. 블랙홀 제트의 격렬한 춤은 앨버트 아인슈타인의 일반 상대성 이론으로 설명될 수 있다고 천문학자들은 믿고 있다. 이 이론에 의하면, 거대한 질량체는 주변의 시공간을 왜곡하는 것을 보인다. “거대 질량체가 회전할 때, 그 중력 영향은 공간과 시간을 그 주위로 끌어당기는데, 이것이 좌표계 이끌림(frame-dragging)이라 불리는 효과”라고 국립전파천문대(NRAO) 관계자는 설명한다. 입자가 블랙홀 쪽으로 빨려들어감에 따라 강착원반은 중심에 더 밀집되고 더 뜨거워진다. 원반의 중앙에는 복사 압력으로 ‘부풀어오른’ 고밀도의 도넛형 반지가 형성된다. 강착원반의 지름은 약 1000만km인 반면, 도넛은 겨우 수천km에 불과하다. 이곳이 바로 엄청난 중력에 의해 왜곡된 공간이다. 블랙홀의 스핀 축이 블랙홀의 공전면과 어긋남으로 인해 좌표계 이끌림 현상이 발생하는 것으로 보인다. NRAO 관계자는 “프레임 드래그 효과가 디스크 안쪽 부분을 휘게 만든 다음 뒤틀린 부분을 뒤쪽으로 끌어당기게 된다”면서 “제트가 내부 디스크나 블랙홀에서 발생하기 때문에 제트 방향이 바뀌어 VLBA에서 관찰된 제트 요동이 나타나는 것”이라고 설명했다. 밀러-존스 대표저자는 “아인슈타인의 일반인 상대성 이론에 의해 제트 요동이 유발된다”면서 “이 현상이 느려지면서 회전하는 꼭대기가 요동하는 것이라고 생각할 수 있다”고 밝혔다. 이처럼 백조자리 V404 제트의 격렬한 요동에 대해서는 설명할 수 있지만 아직 그 제트가 어디에서 유래되었는지는 정확히 파악하지 못하고 있다. 다른 블랙홀의 제트 역시 마찬가지다. 과학자들은 제트가 블랙홀의 강착원반 안쪽 부분이나 블랙홀 자체에서 유래할 것이라고 예측하고 있다. 그러나 제트의 기원에 관계없이 이 새 연구는 내부 강착원반의 흔들림이 “제트를 직접 분출하거나 방향을 바꾸는 데 역할을 할 수 있을 것”이라고 제안했다. 논문은 4월 20일자(현지시간) ‘네이처’ 지에 발표되었다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

이론과 간접 증거로만 존재했던 블랙홀을 인류가 마침내 확인했습니다. 세계 8곳의 전파망원경을 연결하여 만든 지구 크기의 가상 망원경인 ‘사건지평선 망원경’(EHT·Event Horizon Telescope)으로 블랙홀을 포착함으로써 1세기 넘게 추적해온 블랙홀의 실체를 드디어 파악하기에 이른 것입니다. 이로써 1915년 발표된 알버트 아인슈타인의 일반 상대성 이론은 다시 한번 검증에 거뜬히 통과하는 쾌거를 이룩했습니다. 즉, 물체의 질량이 주변 시공간을 휘게 하며, 질량이 클수록 시공간의 곡률은 더욱 큰 곡률을 갖게 된다는 내용입니다. 천문학 최대의 화두인 블랙홀이란 과연 무엇일가요? 초간단 정리해보겠습니다. 상상 속에서 태어난 ‘검은 별’(Dark stars) 블랙홀은 우주에서 가장 기이하고도 환상적인 천체라 할 수 있습니다. 물질밀도가 극도로 높은 나머지 빛마저도 빠져나갈 수 없는 엄청난 중력을 가진 존재입니다. 가까이 접근하는 모든 물체를 가리지 않고 게걸스럽게 집어삼키는 중력의 감옥, 블랙홀. 모든 연령층, 모든 직업군을 아우르면서 블랙홀에 대해 크나큰 관심을 불러일으키고 상상력을 자극하는 것은 대체 무엇 때문일까요? 이 괴이쩍은 존재는 최초로 인간의 상상 속에서 태어났습니다. 1783년, 천문학에 관심이 많던 영국의 지질학자 존 미첼이 밤하늘의 별을 보면서 엉뚱한 생각을 합니다. 뉴턴의 중력 법칙과 빛의 입자설을 결합하여, '별이 극도로 무거우면 중력이 너무나 강한 나머지 빛마저도 탈출할 수 없게 되어 빛나지 않는 검은 별이 될 것이다' 이것이 블랙홀 개념의 첫 씨앗이었습니다. 미첼은 이런 생각을 쓴 편지를 왕립협회로 보냈습니다. '만약 태양과 같은 밀도를 가진 어떤 구체의 반지름이 태양의 500분의 1로 줄어든다면, 무한한 높이에서 그 구체로 낙하하는 물체는 표면에서 빛의 속도보다 빠른 속도를 얻게 될 것이다. 따라서 빛이 다른 물체들과 마찬가지로 관성량에 비례하는 인력을 받게 된다면, 그러한 구체에서 방출되는 모든 빛은 구체의 자체 중력으로 인해 구체로 되돌아가게 될 것이다' 그러나 당시 과학자들은 이론적인 것일 뿐, 그런 별이 실재하지는 않을 거라 생각하고 무시했습니다. 이러한 ‘검은 별’ 개념은 19세기 이전까지도 거의 무시되었는데, 그때가지 빛의 파동설이 우세했기 때문에 질량이 없는 파동인 빛이 중력의 영향을 받을 것이라고는 생각하기 힘들었기 때문입니다. 블랙홀 등장, 백조자리 X-1 그로부터 130년이 훌쩍 지난 1916년, 아인슈타인이 우주를 기술하는 뉴턴 역학을 대체하여 시간과 공간이 하나로 얽혀 있음을 보인 일반 상대성 이론을 발표한 직후, 검은 별 개념은 새로운 활력을 얻어 재등장했습니다. 일반 상대성 이론은 중력을 구부러진 시공간으로 간주하며, 질량을 가진 천체는 주변 시공간을 휘게 만든다는 이론입니다. 독일의 카를 슈바르츠실트가 아인슈타인의 중력장 방정식을 별에 적용해서 방정식의 해를 구했습니다. 그 결과, 별이 일정한 반지름 이하로 압축되면 빛마저 탈출할 수 없는 강한 중력이 생기게 되고, 그 중심에는 모든 물리법칙이 통하지 않는 특이점이 나타난다는 것을 알았습니다. 이것을 '슈바르츠실트 반지름'이라고 부릅니다. 이는 어떤 물체가 블랙홀이 되려면 얼마만한 반지름까지 압축되어야 하는가를 나타내는 반지름 한계치입니다. 이에 대해 아인슈타인은 “슈바르츠실트 반지름은 수학적 해석일 뿐, 실재하지 않는다는 것을 내 연구는 보여준다”면서 인정하지 않았습니다. 그러나 그 뒤 핵물리학이 발전하여 충분한 질량을 지닌 천체가 자체 중력으로 붕괴한다면 블랙홀이 될 수 있다는 예측을 내놓았고, 이 예측은 결국 강력한 망원경으로 무장한 천문학자들에 의해 관측으로 입증되었습니다. 1963년 미국 팔로마산 천문대는 심우주에서 유독 밝게 빛나는 천체를 발견했는데, 그것이 검은 별의 에너지로 형성된 퀘이사임을 확인했습니다. 오로지 상상 속에서만 존재하던 검은 별이 2세기 만에 마침내 실마리를 드러낸 것입니다. 사실 이전에는 ‘블랙홀’이란 이름조차 없었습니다. 대신 ‘검은 별’, ‘얼어붙은 별’, ‘붕괴한 별’ 등 이상한 이름으로 불려왔죠. ‘블랙홀’이란 용어를 최초로 쓴 사람은 미국 물리학자 존 휠러로, 1967년에야 처음으로 일반에 소개되었으며, 블랙홀의 실체가 발견된 것은 1971년이었습니다. 그 존재가 예측된 지 거의 200년이 지나서야 이름을 얻고 실체가 발견된 셈입니다. 1971년 미 항공우주국(NASA)의 X-선 관측위성 우후루는 블랙홀 후보로 백조자리 X-1을 발견했습니다. 강력한 X-선을 방출하는 이것이 과연 블랙홀인가를 놓고 이론이 분분했는데, 급기야는 과학자들 사이에 내기가 붙었습니다. 1974년 스티븐 호킹과 킵 손 사이에 벌어진 내기에서 호킹은 백조자리 X-1이 블랙홀이 아니라는 데에 걸었고, 킵 손 교수는 그 반대에 걸었습니다. 지는 쪽이 성인잡지 ‘펜트하우스’ 1년 정기 구독권을 주기로 했죠. 1990년 관측자료에서 특이점의 존재가 입증되자 호킹은 내기에 졌음을 인정하고 잡지 구독권을 킵 손에게 보냈는데, 그 일로 킵 손 부인에게 엄청 원성을 샀다고 합니다. 2005년에는 우리은하 중심에서도 블랙홀이 발견되었는데, 최신 관측자료에 의하면 전파원 궁수자리 A*가 태양 질량의 430만 배인 초대질량 블랙홀임이 밝혀졌습니다. 영화 ‘인터스텔라’ 제작에 자문역으로 참여하기도 했던 킵 손은 나중에 블랙홀 존재를 결정적으로 입증한 LIGO(레이저 간섭계 중력파 관측소)의 블랙홀 중력파 검출로 노벨 물리학상을 받았습니다. 블랙홀 연구에 큰 업적을 남긴 호킹은 노벨상을 받지 못해 안타깝게도 킵 손에게 두 번이나 패배한 형국이 되었습니다.블랙홀 존재, 어떻게 알 수 있나? 블랙홀은 엄청난 질량을 갖고 있지만 덩치는 아주 작습니다. 그만큼 물질밀도가 극도로 높다는 뜻이죠. 예컨대 태양이 블랙홀이 되려면 얼마나 밀도가 높아야 할까요? 슈바르츠실트 반지름의 해 공식으로 구해보면, 70만㎞인 반지름이 3㎞까지 축소되어야 하며, 밀도는 자그마치 1cm^3에 200억 톤의 질량이 됩니다. 각설탕 하나 크기가 그만한 무게가 나간다는 얘기죠. 지구가 블랙홀이 되려면 반지름이 우리 손톱 정도인 0.9cm로 작아져야 합니다. 이처럼 초고밀도의 블랙홀은 중력이 극강이어서 어떤 것도 블랙홀을 탈출할 수가 없습니다. 지구 탈출속도는 초속 11.2㎞이며, 빛의 초속은 30만㎞입니다. 블랙홀의 중력이 너무나 강해 탈출속도가 30만㎞를 넘기 때문에 빛도 여기서 탈출할 수가 없는 거죠. 따라서 우리는 블랙홀을 볼 수가 없습니다. 그런데 과학자들은 블랙홀의 존재를 확인할 수가 있습니다. 어떻게? 블랙홀이 주변의 가스와 먼지를 강력히 빨아들일 때 방출하는 X-선 복사로 그 존재를 탐색할 수 있습니다. 우리은하 중심부에 있는 초대질량 블랙홀은 두터운 먼지와 가스로 뒤덮여 있어 X-선 방출을 가로막고 있습니다. 물질이 블랙홀로 빨려들어갈 때 블랙홀의 사건 지평선 입구에서 안으로 들어가지 않고 스쳐지나는 경우도 있습니다. 블랙홀이 직접 보이지는 않지만, 물질이 함입될 때 발생하는 강력한 제트 분출은 아주 먼 거리에서도 볼 있습니다. 1958년에 미국 물리학자 데이비드 핀켈스타인이 블랙홀의 ‘사건 지평선’ 개념을 처음으로 선보였습니다. 사건 지평선이란 외부에서는 물질이나 빛이 자유롭게 안쪽으로 들어갈 수 있지만, 내부에서는 블랙홀의 중력에 대한 탈출속도가 빛의 속도보다 커서 원래의 곳으로 되돌아갈 수 없는 경계를 말합니다. 말하자면 블랙홀의 일방통행 구간의 시작점이죠. 어떤 물체가 사건의 지평선을 넘어갈 경우, 그 물체에게는 파멸적 영향이 가해지겠지만, 바깥 관찰자에게는 속도가 점점 느려져 그 경계에 영원히 닿지 않는 것처럼 보입니다. 블랙홀은 특이점과 안팎의 사건 지평선으로 구성됩니다. 특이점이란 블랙홀 중심에 중력의 고유 세기가 무한대로 발산하는 시공간의 영역으로, 여기서는 물리법칙이 성립되지 않습니다. 즉, 사건의 인과적 관계가 보장되지 않는다는 뜻이죠. 이 특이점을 둘러싸고 있는 것이 안팎의 사건 지평선으로, 바깥 사건 지평선은 물질이 탈출이 가능한 경계이지만, 안쪽의 사건 지평선은 어떤 물질이라도 탈출이 불가능한 경계입니다. 블랙홀, 화이트홀, 웜홀 1964년, 이론 물리학자 존 휠러가 최초로 ‘블랙홀’이라는 단어를 대중에게 선보인 데 이어 1965년에는 러시아의 이론 천체물리학자 이고르 노비코프가 블랙홀의 반대 개념인 ‘화이트홀’이라는 용어를 만들었습니다. 만약 블랙홀이 모든 것을 집어삼킨다면 언젠가 우주공간으로 토해낼 수 있는 구멍도 필요하지 않겠는가 하는 것이 이 화이트홀 가설의 근거입니다. 말하자면, 블랙홀은 입구가 되고 화이트홀은 출구가 되는 셈이죠. 이렇게 블랙홀과 화이트홀을 연결하는 우주 시공간의 구멍을 웜홀(벌레구멍)이라 합니다. 말하자면 두 시공간을 잇는 좁은 통로로, 우주의 지름길이라 할 수 있습니다. 웜홀을 지나 성간여행이나 은하 간 여행을 할 때, 훨씬 짧은 시간 안에 우주의 한쪽에서 다른 쪽으로 도달할 수 있다는 거죠. 웜홀은 벌레가 사과 표면의 한쪽에서 다른 쪽으로 이동할 때 이미 파먹은 구멍으로 가면 더 빨리 간다는 점에 착안하여 이름지어진 거죠. 하지만 화이트홀의 존재가 증명된 바 없으며, 블랙홀의 기조력 때문에 진입하는 모든 물체가 파괴되어서 웜홀을 통한 여행은 수학적으로만 가능할 뿐입니다. 그래서 스티븐 호킹도 웜홀 여행이라면 사양하고 싶다고 말한 적이 있습니다. 어쨌든 블랙홀의 현관 안으로 들어갔던 물질이 다른 우주의 시공간으로 다시 나타난다는 아이디어는 그다지 놀랄 만한 것은 아니지만, 여기에서 무수한 공상과학 스토리가 탄생했습니다. ‘닥터 후(Doctor Who)’, ‘스타게이트(Stargate)’, ‘프린지(Fringe)’ 등 끝이 없을 정도죠. 이런 얘기들은 하나같이 등장인물들이 우리 우주와 다른 우주 또는 평행우주를 여행한다는 줄거리로 되어 있습니다. 그러한 우주는 수학적으로 성립되는 가공일 뿐으로, 그 존재에 대한 증거는 아직까지 하나도 밝혀진 것이 없습니다. ​그러나 어떤 의미에서 시간여행이 현실적으로 불가능하다는 얘기는 아닙니다. 만약 우리가 엄청난 속도로 여행하거나, 또는 블랙홀 안으로 떨어진다면 외부 관측자의 눈에는 시간의 흐름이 아주 느리게 보일 것입니다. 이것을 중력적 시간지연이라 합니다. 이 효과에 의해 블랙홀로 낙하하는 물체는 사건의 지평선에 가까워질수록 점점 느려지는 것처럼 보이고, 사건의 지평선에 닿기까지 걸리는 시간은 무한대가 됩니다. 즉 사건의 지평선에 닿는 것이 외부에서는 관찰될 수 없습니다. 외부의 고정된 관찰자가 보면 이 물체의 모든 과정은 느려지는 것처럼 보이기 때문에, 물체에서 방출되는 빛도 점점 파장이 길어지고 어두워져서 결국 보이지 않게 됩니다. 아인슈타인의 특수 상대성 이론에 따르면, 빠르게 운동하는 시계의 시간은 느리게 갑니다. 2014년 영화 ‘인터스텔라’는 블랙홀 근처에서 일어나는 이러한 현상을 보여주었죠. 우주 비행사 쿠퍼(매튜 맥커너히)가 시간여행을 할 수 있었던 것은 그 때문입니다. 블랙홀의 사건 지평선 안에는 실제로 어떤 것이 있을까란 문제는 여전히 뜨거운 논쟁거리가 되고 있습니다. 블랙홀 내부를 이해하기 위해 끈이론, 양자 중력이론, 고리 양자중력, 거품 양자 등등 현대 물리학의 거의 모든 이론들이 참여하고 있습니다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

11일 아침 신문을 펼친 이들은 인류 최초로 담아낸 블랙홀 사진을 보고 많이 놀랐을 것이다. 지구에서 5000만 광년 떨어진 처녀자리 은하단 중심부에 존재하는 이 블랙홀을 어떻게 우리는 사진으로 볼 수 있게 된 것일까? 올해 29세의 케이티 보우먼이 주도한 알고리즘이 없었더라면 불가능한 일이었을지 모른다고 영국 BBC가 이날 전했다. 영화 ‘인터스텔라’에 강렬하게 묘사됐던 블랙홀이 실제로 사진으로 촬영됐다는 사실이 커다란 놀라움을 안겼고, 그녀의 이름도 트위터에서 선풍적인 관심을 끌었다. 본인도 무척 흥분했던 것 같다. 페이스북에 랩톱 컴퓨터 화면에 떠오른 블랙홀 사진을 바라보며 흔감해 하면서 수줍게 웃는 사진을 올린 것이다. 사진설명으로 “내가 만든 블랙홀 첫 번째 이미지가 재구축되는 과정을 바라보는 일이 믿기지 않았다”고 적었다.그녀가 알고리즘 개발을 시작한 것은 3년 전 매사추세츠 공대(MIT) 대학원생일 때부터였다. MIT 컴퓨터공학과 인공지능 실험실, 하버드대학 스미소니언 천체물리학 센터와 MIT 해이스택 실험실의 협력을 주도한 것이 그녀였다. 미국 하와이와 애리조나, 멕시코 푸에블라, 스페인 안달루시아, 칠레 아타카마, 남극 등 전 세계 여덟 곳에 흩어져 있는 전파망원경들이 촬영한 사진들과 200여명의 과학자들 컴퓨터를 한데 연결하게 만든 것이 바로 보우먼이 주도한 알고리즘이었다. 이번에 본 블랙홀 사진은 사실 그림자 사진이다. 주변 물질과 상호작용할 때 나온 그림자를 모은 것이다. 휘어지고 왜곡된 빛들로 블랙홀 윤곽이 드러나게 만든 것이다. 보우먼은 이런 난관을 뚫고 블랙홀을 촬영하기 위해선 지구 크기만한 망원경이 필요하다는 사실을 정교한 계산 끝에 알아냈다. 그 결과로 탄생한 것이 육대륙 여덟 망원경을 지구 크기 가상 망원경으로 연결하는 이벤트 호라이즌 텔레스코프(EHT) 프로젝트였다. EHT 프로젝트는 블랙홀을 담고 있는 M87 관련 데이터 수백만 기가바이트 분량을 수집했다. 이 때 사용된 것이 간섭측정법이었다. 하지만 이렇게 수집한 데이터를 이미지로 만들기 위해선 정제 과정을 거쳐야만 했다. 데이터 중간에 틈이 많을 뿐 아니라 노이즈도 적지 않았기 때문이다. 이 과정에서 주도적으로 해결 방법을 제시한 것이 보우먼이었다.또 여러 알고리즘들이 생성해낸 사진들을 연결해 그 경계를 흐릿하게 처리해 모든 알고리즘이 얻어낸 성과들을 균등하게 복구하는 작업을 해낸 것도 보우먼의 아이디어였다. 뉴욕주 하원의원(민주당) 알렉산드리아 오카시오코르테스는 보우먼이 “역사에서 맞춤한 자리를” 점해야 한다고 트위터에 적은 뒤 “과학과 인류에게 당신이 바친 무한한 헌신을 축하하고 감사드린다. 여기 #여성 STEM(과학과 기술, 공학과 수학)이 있다!”고 기뻐했다. MIT와 스미소니언 소셜미디어 계정도 “3년 전부터 MIT 대학원생 케이티 보우먼이 인류 최초의 블랙홀 사진을 얻기 위해 새로운 알고리즘을 만드는 것을 주도하기 시작했다. 그리고 오늘 그 사진이 배포됐다”고 했다. 하지만 현재 캘리포니아 공과대학 컴퓨터와 수학과학과 조교수인 보우먼 박사는 자신뿐만 아니라 팀원들이 함께 이룬 업적이라고 몸을 낮췄다. 그녀는 미국 CNN 인터뷰를 통해 “우리 모두 혼자의 힘으로는 못 해냈을 것”이라며 “많은 다른 배경을 지닌 많은 다른 사람들이 하나가 돼 이뤄낸 성과“라고 말했다. 임병선 기자 bsnim@seoul.co.kr

블랙홀이 어둠 속에서 마침내 모습을 드러냈다. 그 존재가 예견된 지 1세기가 넘도록 모습을 드러내지 않고 있던 우주의 괴물 블랙홀이 역사상 최초로 인류의 시야에 잡혔다. 극한의 중력으로 빛마저 탈출할 수 없는 시공의 구멍은 이로써 그 기괴한 정체를 서서히 드러낼 것으로 보인다. “우리는 볼 수 없다고 생각하던 것을 보았다”고 미국 하버드 스미스소니언 천체물리학 센터의 셰퍼드 도엘레만 박사가 10일(현지시간) 워싱턴 DC의 내셔널프레스클럽에서 열린 기자회견에서 말했다. 도엘레만 박사는 역사적인 블랙홀 촬영에 성공한 사건지평선망원경(EHT·Event Horizon Telescope) 프로젝트를 총괄하고 있다. 이날 공개된 4개의 이미지는 M87 타원은하 중심에 숨어 있는 블랙홀의 윤곽을 잡아낸 것이다. 이어 “그 이미지는 자체만으로도 충분히 충격적이지만, 더 중요한 것은 후속 연구에서 더욱더 놀라운 결과들이 도출될 것이란 점”이라고 덧붙였다. 이번에 최초로 이미지를 잡아낸 블랙홀은 지구에서 5500만 광년 거리에 있는 처녀자리 은하단에 속한 M87이란 타원은하의 초대질량 블랙홀로, 태양 질량의 65억 배, 지름은 160억㎞에 달한다. EHT 프로젝트는 약 20년 동안 200여 명의 넘는 다국적 과학자들이 참여한 컨소시엄으로, 지난 수년간 미국 국립과학재단 및 전 세계의 많은 기관들로부터 기금을 지원받아왔다. 이 프로젝트의 이름, 사건지평선이란 블랙홀의 유명한 경계선을 일컫는 것이다. 이 선 안으로 떨어지면 블랙홀의 극한 중력에 붙잡혀 빛마저 빠져나올 수 없다는 반환 불가의 경계선이다. 이것에 사건 지평선이란 멋진 이름을 붙인 사람은 미국 물리학자 존 휠러로 알려져 있다. 사실 초기에는 ‘블랙홀’이란 이름조차 없었으며, 대신 ‘검은 별’, ‘얼어붙은 별’, ‘붕괴한 별’ 등 이상한 이름으로 불려왔다. '블랙홀'이란 용어를 최초로 쓴 사람 역시 존 휠러로, 1967년에야 처음으로 일반에 소개되었으며, 블랙홀의 실체가 발견된 것은 1971년이었다. ​ ​어쨌든 빛마저도 탈출할 수 없는 블랙홀은 우리가 눈으로 볼 수도 없고 내부를 촬영하는 것도 불가능하다. 그래서 EHT는 블랙홀의 어두운 실루엣을 추적하여 사건 수평선을 이미지화한다. 연구진은 EHT로 블랙홀의 그림자를 먼저 관찰하고, 슈퍼컴퓨터를 이용해 원본 데이터를 최종 영상으로 변환했다. 이후 독일 막스플랑크 전파천문학연구소 등에 위치한 슈퍼컴퓨터를 이용해 EHT의 원본 데이터를 역추적했다. 그 결과 연구진은 M87 블랙홀의 그림자가 약 400억㎞이며, 블랙홀의 크기(지름)는 그림자에 비해 약 40% 정도인 것으로 측정했다. 애리조나 대학의 천문학 부교수로 이 프로젝트에 참여하고 있는 댄 마로네는 스페이스닷컴과의 인터뷰에서 "우리는 잃어버린 광자(빛)를 찾아냈다"고 말했다. 이 프로젝트는 그 동안 두 개의 블랙홀, 즉 태양 질량의 약 65억 배인 M87 거대 블랙홀과 궁수자리 A*로 알려진 우리은하의 중심 블랙홀을 면밀히 조사했다. 우리은하 블랙홀 역시 ​​거대 질량이지만 M87의 블랙홀과 비교하면 간난아기에 불과한 430 만 배 태양 질량에 지나지 않는다. 이 두 대상은 모두 지구로부터의 엄청난 거리에 있다. 궁수자리 A*는 우리로부터 약 26,000광년 떨어져 있으며, M87은 5350만 광년 떨어져 있다. 궁수자리 A*의 사건지평선은 "너무나 작아 우리가 보기에는 달 표면에 놓인 오렌지를 보는 거나 뉴욕시에서 로스앤젤레스 가판대의 신문을 읽는 거나 비슷하다" 도엘레만은 비유한다. 따라서 지구상에 있는 어떤 망원경으로도 관측이 불가능하다는 얘기다. 여기서 지구 크기의 망원경 제작이라는 아이디어가 나타났다. EHT 연구진은 미국 애리조나, 스페인, 멕시코, 남극 대륙 등 세계 곳곳의 8개 전파망원경을 연결, 지구 규모의 가상 망원경을 구성해 2017년 4월 총 9일간 M87을 관측, 이런 성과를 냈다. 그렇다면 이 같은 최초의 블랙홀 이미지가 지닌 의미는 무엇일가? EHT 팀원들과 외부 과학자들은 이번 결과는 아인슈타인의 일반상대성이론을 궁극적으로 증명하는 것으로, 과학사에 한 획을 그은 사건이라는 데 의견 일치를 보고 있다. 마로네 박사는 1968년 12월 아폴로 8호 우주 비행사 빌 앤더스가 찍은 유명한 사진 '지구 해돋이'가 인류에게 우주 속에 떠 있는 연약한 지구의 모습을 보여줌으로써 환경운동에 박차를 가한 사례를 인용하면서, 블랙홀 이미지는 우주에서 우리 자신과 우리의 위치에 대해 생각하는 방식을 바꿀 수 있다고 강조한다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

인류 최초의 블랙홀 사진에 전 세계가 떠들썩한 가운데 중국도 자금 지원, 데이터 분석 등에 기여했다고 나서고 있지만 정작 ‘세계 최대’라고 선전한 구이저우의 전파망원경은 블랙홀 사진 촬영에 참여하지 못했다.이번 블랙홀 사진은 전 세계 6개 대륙에서 8대의 전파 망원경을 동원해 블랙홀의 전파 신호를 통합 분석한 뒤 역추적하는 방식으로 처음 담아낼 수 있었다. 중국 글로벌타임스는 11일 스페인과 하와이에서 이뤄진 관측 작업에 중국 과학자들이 참여했으며 데이터 분석과 블랙홀에 대한 이론적 설명에 중국 연구진들이 기여했다고 보도했다. 중국과학원 상하이 천문대가 블랙홀 프로젝트에 참여하는 과학자들을 조직하고 공동 관측 및 연구를 조율했다. 아인슈타인의 상대성 이론을 증명하는 블랙홀 촬영에 성공한 세계 전파망원경 공동 프로젝트는 앞으로도 성과를 꾸준히 낼 계획이다. 하지만 중국이 그동안 ‘세계 최대’라고 주장했던 구이저우 전파 망원경은 정작 블랙홀 촬영에 참여하는 데 실패했다. 블랙홀 촬영에 참여한 전파망원경은 하와이, 캘리포니아, 애리조나, 멕시코, 칠레, 남극, 그린란드, 스페인, 프랑스 등에 있는 8대다. 중국 구이저우성의 지름 500m 전파망원경은 밀리미터 단위의 전파를 추적해야 하는 블랙홀 프로젝트에 참여 자체가 아예 불가능했다. 블랙홀은 빛조차 빠져나올 수 없는 강한 중력을 갖고 있어 촬영이 매우 어려운데 구이저우의 전파망원경은 센티미터 단위의 전파 측정만 가능하기 때문이다.‘톈옌’(天眼·하늘의 눈)이라고 불리는 중국 전파망원경은 펄서(눈에 보이지는 않지만 주기적으로 빠른 전파나 방사선을 방출하는 천체)에서 내보내는 전파는 측정할 수 있지만 블랙홀이 보내는 신호는 거의 추적 불가능하다. 중국 과학자들은 2006년부터 시작된 블랙홀 프로젝트에 200여명의 해외 과학자들과 함께 참여했다. 베이징대 우쉐빙 교수는 “데이터 처리에 걸리는 시간이 너무 어마어마해서 한 국가의 참여만으로 블랙홀 이미지를 완성하는 것은 불가능하다”고 설명했다. 그는 또 관측에는 단지 몇 시간밖에 안 걸리지만 조각난 이미지들을 모으는데만 일 년 가까이 걸렸다고 덧붙였다. 베이징 윤창수 특파원 geo@seoul.co.kr

아인슈타인의 일반상대성이론이 발표된 지 104년, 블랙홀의 존재가 예측된 지 103년 만에 드디어 베일 뒤에 숨겨져 있던 블랙홀의 모습이 처음 공개됐다. 이번에 포착된 블랙홀은 지구에서 5500만 광년 떨어져 있는 처녀자리 은하단(團) 중심부에 존재하는 거대은하 M87 중심부에 있는 것으로 무게는 태양 질량의 65억배에 달하는 것으로 알려졌다. ‘이벤트 호라이즌 망원경’(EHT) 프로젝트 연구진은 전 세계 8개의 전파망원경을 하나로 묶은 가상의 전파망원경을 형성해 초대질량 블랙홀 관측에 성공했다고 10일 밝혔다. 2016년 중력파 검출 발표에 이어 3년이 지난 시점에 블랙홀이 실제로 확인됨에 따라 아인슈타인의 일반상대성이론으로 예측됐던 현상들을 모두 발견하게 된 셈이다. 이 때문에 과학자들은 “일반상대성이론의 궁극적 증명에 이르렀다”는 평가를 내리고 있다. 이날 블랙홀 포착 소식은 세계표준시(UT) 기준 10일 오후 1시(한국시간 10일 오후 10시)에 벨기에 브뤼셀에서 유럽연구이사회, 유럽남방천문대(ESO), 독일 막스플랑크 전파천문연구소 연구진이 나서고 덴마크 린그비, 칠레 산티아고, 중국 상하이, 일본 도쿄, 대만 타이베이, 미국 워싱턴DC의 각국 연구진들을 위성으로 연결해 동시 기자회견을 열고 연구 결과를 공개했다.인류 최초로 블랙홀 모습을 포착한 이번 연구에는 전 세계 200여명의 천문학자가 참여했으며 이 중에는 국내에서 활동하는 연구자 8명과 외국에서 활동하고 있는 한국인 과학자 2명이 포함됐다. 이번 연구 결과는 천체물리학 분야 국제학술지 ‘천체물리학 저널 레터스’ 4월 10일자 특별판에 6편의 논문으로 게재됐다. 영화 ‘인터스텔라’에서 묘사된 블랙홀을 비롯해 수많은 SF나 TV 과학다큐멘터리 등에서 지금까지 보여 준 블랙홀은 모두 수학적·물리학적으로 계산하고 추정해 그린 ‘상상도’라고 할 수 있다. 이번에 ‘진짜’ 블랙홀 모습을 포착해 낸 EHT는 미국 하와이에 있는 SMA, JCMT, 애리조나 SMT, 멕시코 푸에블라 LMT, 스페인 안달루시아 IRAM, 칠레 아타카마 ALMA, APEX, 남극 SPT 등 전 세계 8개의 전파망원경을 연결한 가상의 전파망원경이다. ‘초장거리 간섭계’라고도 불리는 EHT는 전파망원경 8개를 연결해 1.3㎜파 파장대에서 거대한 지구 규모의 가상의 망원경을 만든 것으로 프랑스 파리 카페에서 미국 뉴욕에 있는 신문의 글자를 읽을 수 있을 정도의 해상도를 갖고 있다. EHT는 블랙홀의 외부 경계면인 ‘이벤트 호라이즌’(사건의 지평선)을 관측해 왔으며 관측 데이터들은 미국 매사추세츠공과대(MIT)와 독일 막스플랑크 전파천문연구소에서 분석됐다. EHT가 5일간 관측해 얻는 데이터는 대략 4페타바이트(PB) 분량으로 MP3 음악이라고 가정할 경우 재생하는 데만 8000년이 걸릴 정도로 방대하다. 이번에 블랙홀 포착에 활용된 데이터는 2017년 4월 5~14일 열흘간 수집된 것이다. 이처럼 엄청난 블랙홀 빅데이터를 분석해 이번에 그 결과를 발표한 것이다. 당초 2017년에 첫 사진을 발표할 예정이었지만 남극에 있는 SPT의 데이터 전달 문제 때문에 지연되면서 2년이 늦춰지게 된 것으로 알려졌다. 사실 빛조차 빠져나갈 수 없어 ‘검은 구멍’이라는 이름을 가진 블랙홀 영상을 찍기란 쉽지 않은 일이다. 블랙홀의 강한 중력은 블랙홀 외곽부인 이벤트 호라이즌 바깥을 지나는 빛도 휘어지게 만든다. 이 때문에 블랙홀 뒤편에 있는 밝은 천체나 블랙홀로 빨려 들어가는 천체와 물질들이 내뿜는 빛이 왜곡되면서 블랙홀 주위를 휘감게 된다. 이렇게 휘어지고 왜곡된 빛들은 우리가 볼 수 없는 블랙홀을 비춰 블랙홀 윤곽이 드러나게 만든다. 이번 EHT가 찍은 것도 엄격하게 따지면 블랙홀의 모습이라기보다는 블랙홀의 윤곽, 일명 ‘블랙홀의 그림자’이다. 연구팀은 방대한 관측자료를 보정하고 영상화 작업을 거쳐 고리 형태의 구조와 중심부의 어두운 지역인 블랙홀의 그림자를 발견했다. EHT 프로젝트 총괄단장인 미국 하버드스미스소니언 천체물리센터 셰퍼드 도에레만 박사는 “시공간의 휘어짐, 초고온 가열 물질, 강한 자기장 등 물리적 요소를 포함시킨 컴퓨터 시뮬레이션과 관측 자료들이 놀랄 만큼 일치되는 것에 깜짝 놀랐다”며 “불과 한 세기 전까지만 해도 불가능하리라 여겼던 일을 이번에 수많은 과학자들의 협력을 통해 이뤄 냈다”고 말했다. 2016년 중력파 검출 발표 이후 이번 블랙홀 발견 소식은 과학자들은 물론 전 세계인들을 흥분에 휩싸이게 만든 과학사의 역사적 순간으로 기록됐다. 사실 ‘블랙홀’은 사회, 정치, 문화 등 과학 이외의 다양한 분야에서 많은 사람들이 흔히 사용하지만 블랙홀이 정확하게 어떤 형태이며 어떤 물리학적 의미를 갖는지에 대해서는 잘 알지 못한다. 블랙홀을 간단히 표현하면 표면 중력이 엄청나게 강한 천체이다. 블랙홀의 표면 중력은 너무 커 이를 벗어나기 위한 최소한의 속도인 ‘탈출 속도’ 크기가 광속보다 크다. 탈출 속도가 광속보다 크다는 이야기는 빛도 그 천체 밖으로 빠져나오기 어렵다는 말이다. 그래서 그 천체를 바라보면 어둡게 보이는 것이다. 중력법칙에 근거해 빛이 탈출할 수 없는 별에 대한 언급은 18세기 프랑스 수학자 피에르 시몽 라플라스가 처음 했다. 오늘날 이야기되고 있는 블랙홀은 1915년 아인슈타인이 일반상대성이론을 발표하고 이듬해 독일 천문학자 카를 슈바르츠실트가 상대성이론을 바탕으로 처음으로 예견했다. 슈바르츠실트의 예측에 따르면 블랙홀은 밀도와 중력이 무한대여서 모든 물질이 빨려 들어가는 ‘특이점’과 블랙홀 경계면이라고 할 수 있는 이벤트 호라이즌으로 구성돼 있다. 이후 “블랙홀은 생각만큼 까맣지 않다”는 말을 남기며 평생을 블랙홀 연구에 바친 영국의 물리학자 스티븐 호킹은 로저 펜로즈와 함께 ‘특이점 정리’에 대한 증명을 통해 우주 곳곳에 블랙홀이 존재할 가능성이 있다는 것을 보여 줬다. EHT 과학이사회 위원장 하이노 팔케 네덜란드 라드바우드대 교수는 “이벤트 호라이즌에서 빛이 블랙홀의 강력한 중력으로 휘어져 만들어진 그림자는 블랙홀이라는 매혹적인 천체에 대해 많은 것을 알려주고 있다”며 “이번 블랙홀 발견이 우주의 생성과 진화에 대해 더 많은 지식을 얻을 수 있는 계기가 될 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

마침내 블랙홀이 인류에게 모습을 드러냈다. 이벤트 호라이즌 망원경(EHT) 프로젝트 국제연구진이 전 세계 전파망원경 8대를 동원해 사상 처음으로 촬영에 성공한 블랙홀 M87의 모습을 10일 공개했다. 지구에서 5500만 광년 떨어진 곳에 있는 이 블랙홀의 가운데 검은 부분은 블랙홀과 블랙홀을 포함하는 그림자이고 고리의 빛나는 부분은 블랙홀의 중력에 의해 휘어진 빛이다. EHT 제공

아인슈타인의 일반상대성이론이 발표된지 104년, 블랙홀의 존재가 예측된지 103년만에 드디어 어둠 속에 숨겨져 있던 블랙홀의 모습이 처음 공개됐다. 이번에 포착된 블랙홀은 지구에서 5500만 광년 떨어져 있는 처녀자리 은하단 중심부에 존재하는 거대은하 M87 중심부에 있는 것이다. 무게는 태양질량의 65억배에 달하는 것으로 알려졌다. ‘이벤트 호라이즌 망원경’(EHT) 프로젝트 연구진은 전 세계 8개의 전파망원경을 하나로 묶은 가상의 전파망원경을 형성해 초대질량 블랙홀 관측에 성공했다고 10일 밝혔다. 아인슈타인의 일반상대성이론으로 예측된 중력파를 2016년 검출하고 3년이 지난 지금 다시 상대성이론을 바탕으로 그 존재가 예견됐던 블랙홀을 실제로 확인하게 된 것이다. 이날 블랙홀 포착 소식은 세계표준시 기준 오후 1시에 벨기에, 덴마크, 칠레, 중국, 일본, 대만, 미국 7원 생중계로 전 세계에 알려졌다. 인류 최초로 블랙홀 모습을 포착한 이번 연구에는 전 세계 200여명의 천문학자가 참여했으며 국내 연구자도 8명이 포함돼 있는 것으로 알려졌다. 이번 연구결과는 천체물리학 분야 국제학술지 ‘천체물리학 저널 레터스’ 10일자 특별판에 6편의 논문으로 실렸다. 블랙홀은 빛조차 빠져나갈 수 없는 강한 중력을 갖고 있어서 블랙홀 외곽부인 이벤트 호라이즌(사건지평선)을 지나는 빛도 휘어지게 만든다. 이 때문에 블랙홀 뒤편에 있는 밝은 천체나 블랙홀 주변의 빛이 왜곡되면서 블랙홀 주위를 휘감아 윤곽인 ‘블랙홀의 그림자’를 드러내게 한다. 연구팀은 관측자료의 보정과 영상화 작업을 통해 블랙홀의 그림자를 발견한 것이다. EHT 프로젝트 총괄단장인 미국 하버드-스미소니언 천체물리센터 쉐퍼드 도에레만 박사는 “시공간의 휘어짐, 초고온 가열 물질, 강한 자기장 등 물리적 요소를 포함시킨 컴퓨터 시뮬레이션과 관측자료들이 놀랄만큼 일치되는 것에 깜짝 놀랐다”며 “불과 한 세기 전까지만해도 불가능하리라 여겼던 일을 이번에 수많은 과학자들의 협력을 통해 이뤄냈다”고 말했다. 한편 이번 관측에 사용된 EHT는 전파망원경 8개를 연결해 1.3㎜파 파장대에서 거대한 지구 규모의 가상의 망원경을 만든 것으로 프랑스 파리 카페에서 미국 뉴욕에 있는 신문의 글자를 읽을 수 있을 정도의 해상도를 갖고 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

어떤 관계는 맺어지는 것이 파멸로 직결되는 경우가 더러 있다. 특히 천문학에서 그런 일은 비일비재하다. 미 항공우주국(NASA)의 망원경이 몇 쌍의 은하들을 관측한 결과, 은하들이 서로 가까이 접근할 때 다른 은하에게 자신의 가스를 대량 빼앗기는 바람에 더 이상 별을 만들지 못하는 것으로 드러났다. NASA의 발표에 따르면, NASA의 스피처 우주망원경이 잡은 은하 합병 이미지는 은하들이 서로의 중력으로 묶이게 된 후 합병하는 방식을 더 잘 이해할 수 있게 되었다. 지금은 은하 합병이 아주 낮은 비율로 드물게 진행되고 있지만, 우주의 나이가 젊었던 60억 년에서 100억 년 전에는 은하 합병이 일반적으로 광범위하게 이루어졌다. 현재 우주의 나이는 약 138억 년으로 추정되고 있다. 은하 합병을 연구하면 오늘날 은하가 우주의 역사에서 어떤 과정을 밟아왔는가에 대해 더욱 잘 이해할 수 있게 되며, 우주가 어떻게 진화했는지에 대한 통찰을 얻을 수 있다. GOALS(Great Observatories All-sky LIRG Survey)라는 연구 프로그램은 이미 합병된 은하계를 포함해 200개에 가까운 천체를 관측, 연구했다.NASA 관계자는 “합쳐진 은하 내부에서 별 형성이 갑자기 멈추어지는 원인으로 생각되는 주요 과정 중 하나는 과식하는 블랙홀에 관계가 있다”라고 밝히면서 “대부분의 은하계의 중심에는 거대한 블랙홀이 있다. 태양 질량의 수백억 또는 수십억 배나 되는 거대 블랙홀이다. 이들이 은하 합병 때 별들을 생성하는 가스를 독차지해서 집어삼킨다”고 덧붙였다. 은하 합병은 높은 비용을 지불한다. 블랙홀이 커짐에 따라 은하계를 통해 파문을 일으킬 수있는 충격파가 생성되어 이웃의 가스가 방출시켜 별이 태어나는 데 필요한 연료를 빼앗기게 된다. 최악의 경우, 은하는 새로운 별을 만드는 데 필요한 모든 연료를 잃어버릴 수 있으며, 현재 갖고 있는 별들이 늙어서 죽으면 은하는 종말을 맞게 된다. NASA 관계자는 연구자들이 여전히 은하 합병과 별의 형성, 그리고 블랙홀 활동 사이에 어떤 인과관계가 존재하는지 이해하기 위해 연구하고 있다고 밝혔다. GOALS 과학자들은 최근 하와이의 W. M. 케크 천문대에서 활동 은하핵의 충격파를 찾아냈는데, 그 속에는 주변의 모든 것들을 집어삼키는 초질량 블랙홀이 숨어 있다.이 연구는 몇몇 충격적인 현상을 발견하기도 했는데, NASA 관계자의 설명에 따르면 합병 과정에서 은하 성장을 주도하는데 있어 활동 은하핵의 역할이 간단하지 않고 아주 복잡할 수도 있다는 것이다. 이 연구에 GOALS 과학자들은 스피처 적외선 우주망원경 은하 합병을 관측하는 한편, 허블과 찬드라 우주 망원경, 유럽 우주국의 허셜 위성과 같은 다른 우주 관측소를 사용해 같은 대상을 관측했다. 하와이의 케크 관측소, 미국국립과학재단(NSF)의 전파망원경 배열인 장기선간섭계(Very Large Array), 칠레 북부의 아타카마 사막에 있는 알마전파망원경 및 몇몇 지상 기반 관측소들도 목표 연구에 사용되었다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

15억 광년 떨어진 한 은하에서 미스터리하게 반복되는 폭발적인 전파 신호가 지구에 도달해 관심이 폭발하고 있다. 이른바 ‘빠른 전파 폭발’(FRB)로 불리는 폭발적인 전파 신호는 일시적이고 무작위로 나타나는 전파 방출이어서 감지하는 것은 물론 연구를 진행하기도 어렵다. 그런데 반복되는 FRB가 최근 캐나다의 차임(Chime·Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) 전파망원경에 감지된 사실이 확인되자 학자들의 관심이 쏠리고 있는 것이다. 세계적 학술지 ‘네이처’ 최신호에 실린 이번 연구 논문에 따르면, 캐나다 학자들이 주도한 국제 천문학 연구팀은 지난 여름 3주 동안 차임 전파망원경을 사용해 섬광 같은 FRB 13개를 감지했으며 이중 하나가 반복되는 것을 발견했다.최초의 FRB는 2007년 발견됐다. 그것도 2001년 수집한 자료를 분석하는 과정에서 우연히 나온 것이었다. 지금까지 감지된 60여 개의 FRB 중 이렇게 반복된 FRB는 2015년 푸에르토리코에 있는 아레시보 전파망원경이 포착한 것뿐이었다. FRB는 우리 은하 밖 수십억 광년 떨어진 곳에서 발생하는 것으로 여겨지지만, 정확히 어디서 나오는지 밝혀지지 않았다. 지금까지 나온 가장 그럴듯한 설명은 이런 신호를 먼 우주에 있는 강력한 천체들이 생성했다는 것이다. 전문가들은 이런 신호가 블랙홀이나 초밀도 중성자별에서 나왔다고 생각한다. 하지만 일부 전문가는 좀 다른 이론을 제시한다. 이 중에는 이번 연구에 참여한 미국 하버드-스미스소니언 천체물리학센터의 애비드 러브 교수도 있으며 이들 학자는 이같은 신호가 믿을 수 없을 정도로 발전한 외계인의 기술을 보여주는 증거일 수도 있다고 말한다. 차임 전파망원경에서 이번 연구를 수행한 브리티시컬럼비아대의 천체물리학자 잉그리드 스테어스 박사는 “지금까지 반복되는 것으로 알려진 FRB는 단 한 번뿐이었다”면서 “다른 것이 있다는 것을 아는 것은 더 많은 것이 있을 수 있다는 것을 시사한다”고 말했다. 또 “더 많은 반복되는 FRB 등 더 많은 연구 자료를 얻으면 이런 신호가 어디서 왔고 무엇이 발생하고 있는지 우주의 퍼즐을 맞출 수 있을 것”이라고 말했다. 연구팀에 따르면, 이번에 감지한 FRB 13개 중 대부분은 특수한 특징을 지닌 곳에서 강력한 천체가 될 수 있음을 시사하는 산란(입자선이 물체와 충돌하여 여러 방향으로 흩어지는 현상) 징후를 보였다. 연구에 참여한 토론토대학의 체리 잉 박사는 “이는 초신성(폭발하는 별)의 잔재처럼 밀집한 덩어리나 은하 중심 블랙홀 근처에서 나온 것일도 있다”고 설명했다.또한 이번에 감지한 새로운 FRB들은 전파 주파수가 비정상적으로 낮다. 이전에 감지한 대부분의 FRB는 약 1400㎒의 주파수를 갖고 있지만, 이들 FRB는 8000㎒보다 낮은 범위 안에 머물렀다. 러브 교수는 2017년 ‘천체물리학저널 레터’(ApJL·Astrophysical Journal Letters)에 발표한 연구논문에서 하버드대 동료 마나스비 링햄 연구원과 함께 이런 FRB가 진보한 외계인의 행성 크기 장치에서 나온 것일 수 있다고 말했다. 이는 이 장치가 우리와 소통하기 위해 만들어졌다기보다는 가벼운 돛 이른바 ‘라이트 세일’로 움직이는 거대 우주선을 추진하는 데 쓰인다는 것이다. 라이트 세일은 빛을 반사하는 것으로 이 경우에는 전파 빔으로 추력을 얻어 작동하는 것일 수도 있다. 이에 대해 러브 교수는 “인위적인 전파원은 고려해서 확인할 가치가 있다”고 말했다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

지난해 6월 처음으로 발견된 ‘암소'(The Cow)라는 별칭의 밝고 짧은 폭발은 갓 태어난 블랙홀이거나 초밀도의 중성자 별에 의한 것일 가능성이 있다고 새로운 연구보고서가 발표됐다. “X-선과 자외선 방출을 보인 ‘암소’는 백색왜성을 삼키는 블랙홀에 의한 것 같다”고 논문 대표저자 라파엘라 마르구티 노스웨스트 대학 천체물리학 조교수가 밝혔다. 백색왜성은 태양과 같은 작은 항성이 죽을 때 남겨진 작은 속심 같은 것이다. 태양보다 10배 이상 무거운 항성은 초신성 폭발로 최후를 맞는데, 폭발 후 별의 잔재는 밀도가 높은 중성자 별이나 블랙홀이 된다. 마르구티 교수는 “스펙트럼을 가로지르는 다른 파장의 관측으로 ‘암소’가 실제로 블랙홀 또는 중성자 별을 형성을 가리키는 것으로 해석되었다”면서 “이론상으로 블랙홀과 중성자 별은 별이 죽었을 때 형성되지만, 태어난 직후의 블랙홀이나 중성자 별은 아직까지 관측된 적이 없다”고 설명했다. ‘암소’는 비교적 가까운 우주에서 일어난 사건이다. 방향은 헤르쿨레스자리고, 거리는 지구로부터 약 2억 광년 떨어진 곳이다. 천문학자들은 하와이에 있는 한 쌍의 망원경 ATLAS(Asteroid Terrestrial-Impression Last Alert System)를 사용하여 이 폭발(AT2018cow)을 발견했다. ‘암소’는 처음부터 연구자들에게 흥분을 안겨주었는데, 무엇보다 엄청나게 밝았다. 놀랍게도 전형적인 초신성보다 10배에서 100배 더 밝았다. 게다가 불과 2주 만에 사라져버렸다.공동저자인 라이언 코르노크 오하이오 대학 천체물리학 조교수는 “이 광원이 단 며칠 만에 비활성 상태에서 최고 광도에 달했다는 것을 즉시 알아챘다”고 밝히면서 “이것은 너무나 특이할 뿐더러 천문학적 기준에서 볼 때 아주 가까이에서 일어난 사건이라는 점에서 모두를 흥분시키기에 충분했다”고 말했다. 이 같은 이유로 전세계의 연구자들은 다양한 망원경을 동원해 이 수수께끼 같은 광원을 추적하기 시작했다. 예컨대, 마르구티 팀은 미 항공우주국(NASA)의 NuSTAR와 유럽우주국(ESA)의 INTEGRAL 및 XMM-뉴턴 관측선을 사용하여 ‘암소’의 X-선 파장을 연구했으며, 국립천문대의 VLA 전파망원경, 미국 애리조나의 MMT 광학망원경, 칠레 남천 천체물리학 연구소(SOAR) 망원경의 동원되었다. 과학자들은 또 하와이의 케크 천문대에 있는 두 대의 대형 망원경에 장착된 장비를 사용하여 ‘암소’의 모양과 화학적 조성을 조사했다. 이 연구에 의해 수소와 헬륨의 존재가 밝혀지는 한편, 블랙홀과 중성자 별 사이의 극적인 합병을 포함하는 암소 시나리오는 배제될 수 있었다. 결국 그 강렬한 빛은 산산조각난 천체의 파편들을 게걸스럽게 집어삼키는 신생 천체에 의해 주로 생성된 것으로 결론 내려졌다. 이 연구결과는 지난 10일(현지시간) 시애틀에서 열린 미국천문학회(AAS) 회의에서 발표되었으며, ‘천체물리학 저널’에 실릴 예정이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

15억 광년 떨어진 한 은하에서 미스터리하게 반복되는 폭발적인 전파 신호가 지구에 도달해 관심이 폭발하고 있다. 이른바 ‘빠른 전파 폭발’(FRB)로 불리는 폭발적인 전파 신호는 일시적이고 무작위로 나타나는 전파 방출이어서 감지하는 것은 물론 연구를 진행하기도 어렵다. 그런데 반복되는 FRB가 최근 캐나다의 차임(Chime·Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) 전파망원경에 감지된 사실이 확인되자 학자들의 관심이 쏠리고 있는 것이다. 세계적 학술지 ‘네이처’ 최신호에 실린 이번 연구 논문에 따르면, 캐나다 학자들이 주도한 국제 천문학 연구팀은 지난 여름 3주 동안 차임 전파망원경을 사용해 섬광 같은 FRB 13개를 감지했으며 이중 하나가 반복되는 것을 발견했다.최초의 FRB는 2007년 발견됐다. 그것도 2001년 수집한 자료를 분석하는 과정에서 우연히 나온 것이었다. 지금까지 감지된 60여 개의 FRB 중 이렇게 반복된 FRB는 2015년 푸에르토리코에 있는 아레시보 전파망원경이 포착한 것뿐이었다. FRB는 우리 은하 밖 수십억 광년 떨어진 곳에서 발생하는 것으로 여겨지지만, 정확히 어디서 나오는지 밝혀지지 않았다. 지금까지 나온 가장 그럴듯한 설명은 이런 신호를 먼 우주에 있는 강력한 천체들이 생성했다는 것이다. 전문가들은 이런 신호가 블랙홀이나 초밀도 중성자별에서 나왔다고 생각한다. 하지만 일부 전문가는 좀 다른 이론을 제시한다. 이 중에는 이번 연구에 참여한 미국 하버드-스미스소니언 천체물리학센터의 애비드 러브 교수도 있으며 이들 학자는 이같은 신호가 믿을 수 없을 정도로 발전한 외계인의 기술을 보여주는 증거일 수도 있다고 말한다. 차임 전파망원경에서 이번 연구를 수행한 브리티시컬럼비아대의 천체물리학자 잉그리드 스테어스 박사는 “지금까지 반복되는 것으로 알려진 FRB는 단 한 번뿐이었다”면서 “다른 것이 있다는 것을 아는 것은 더 많은 것이 있을 수 있다는 것을 시사한다”고 말했다. 또 “더 많은 반복되는 FRB 등 더 많은 연구 자료를 얻으면 이런 신호가 어디서 왔고 무엇이 발생하고 있는지 우주의 퍼즐을 맞출 수 있을 것”이라고 말했다. 연구팀에 따르면, 이번에 감지한 FRB 13개 중 대부분은 특수한 특징을 지닌 곳에서 강력한 천체가 될 수 있음을 시사하는 산란(입자선이 물체와 충돌하여 여러 방향으로 흩어지는 현상) 징후를 보였다. 연구에 참여한 토론토대학의 체리 잉 박사는 “이는 초신성(폭발하는 별)의 잔재처럼 밀집한 덩어리나 은하 중심 블랙홀 근처에서 나온 것일도 있다”고 설명했다.또한 이번에 감지한 새로운 FRB들은 전파 주파수가 비정상적으로 낮다. 이전에 감지한 대부분의 FRB는 약 1400㎒의 주파수를 갖고 있지만, 이들 FRB는 8000㎒보다 낮은 범위 안에 머물렀다. 러브 교수는 2017년 ‘천체물리학저널 레터’(ApJL·Astrophysical Journal Letters)에 발표한 연구논문에서 하버드대 동료 마나스비 링햄 연구원과 함께 이런 FRB가 진보한 외계인의 행성 크기 장치에서 나온 것일 수 있다고 말했다. 이는 이 장치가 우리와 소통하기 위해 만들어졌다기보다는 가벼운 돛 이른바 ‘라이트 세일’로 움직이는 거대 우주선을 추진하는 데 쓰인다는 것이다. 라이트 세일은 빛을 반사하는 것으로 이 경우에는 전파 빔으로 추력을 얻어 작동하는 것일 수도 있다. 이에 대해 러브 교수는 “인위적인 전파원은 고려해서 확인할 가치가 있다”고 말했다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

2018년은 굵직한 사회적, 정치적 이슈들이 쏟아졌던 한 해였다. 과학계에서도 지난 3월 세계적인 과학자 스티븐 호킹이 세상을 떠났고 지난달 말에는 중국 과학자가 세계 최초로 유전자 편집 아기를 탄생시켜 충격에 빠지게 하는 등 사건 사고들이 많았다. 사이언스와 네이처 등 과학저널과 다양한 과학단체들에서도 올 한 해 주목받았던 과학 이슈들을 발표하며 한 해를 정리하고 있다.이런 가운데 네이처는 2019년에 관심을 갖고 지켜봐야 할 과학이슈 10선을 꼽아 발표했다. 특히 중국과 관련된 이슈가 2개나 선정되면서 내년은 중국의 ‘과학굴기’가 본격화되는 한 해가 될 것으로 과학계는 보고 있다. 네이처는 기후변화로 인한 남극 빙하의 변화에 대한 연구 프로젝트를 내년에 주목해야 할 과학이슈 1순위로 꼽았다. 2019년 1월 미국과 영국 과학자들은 남극에서 70여년 만에 최대 규모의 공동연구를 시작하게 된다. 5년 동안 진행될 이번 연구 프로젝트를 통해 과학자들은 남극 대륙의 5대 빙하 중 하나인 트웨이츠 빙하가 녹는 속도를 측정해 완전 붕괴 조건과 붕괴에 걸리는 시간을 예측한다. 또 연구진은 무인잠수정과 바다 표범에 센서를 부착해 남극의 해양조건도 연구할 계획이다. 내년 말에는 유럽 과학자들이 남극에서 150만년 된 얼음 코어를 찾는 시추 프로젝트를 시작한다. 이런 연구들은 고(古)기후와 기상조건을 파악함으로써 기후변화의 심각성을 그대로 보여주게 될 것으로 전망된다.중국의 ‘과학굴기’ 역시 내년에 주목해야 할 부분이다. 내년 말 세계 각국이 ‘2018년 회계보고서’를 발표하면 중국은 미국을 밀어내고 ‘세계 최대의 연구개발(R&D) 투자국가’로 떠오를 전망이다. 중국의 연구 수준은 주요 2개국(G2)인 미국에 비해 여전히 뒤처져 있지만 2003년부터 과학분야 투자가 급격히 늘어나고 있다는 점을 고려하면 질적 수준에서도 미국을 따라잡는 것은 시간문제라는 평가를 내리는 연구자들이 늘고 있다. 중국은 12억 위안(약 1960억원)을 들여 지름 500m로 축구장 3개가 들어갈 정도의 세계 최대 전파망원경(FAST) ‘텐옌’(天眼)을 만들어 2016년부터 예비가동을 시작했다. 예비가동 2년 동안 50여개의 펄사(빠른 속도로 자전하는 고밀도의 죽은 별)를 관측한 텐옌은 내년 9월 본격가동되면서 전 세계 과학자들에게도 개방될 예정이다. 중국은 이를 통해 정체불명의 고속전파폭발과 성간가스구름에서 나오는 희미한 신호를 관측하는 등 중국을 천문연구의 중심지로 만들려는 야심 찬 계획을 갖고 있다.지구온난화로 인한 기후변화가 가속화되면서 영화 ‘지오스톰’(2017)이나 ‘어벤져’(1998)에서처럼 인공적으로 지구온난화를 막기 위한 ‘지구공학’ 실험도 내년에 사상 처음으로 실시된다. 미국 하버드대 응용물리학과와 대기과학과 공동 연구진이 추진하는 이 실험은 빛을 잘 반사하는 탄산칼슘 미세입자 0.1~1㎏을 성층권인 20㎞ 상공에 살포한 다음 태양광의 감소정도, 온도변화, 탄산칼슘 미세입자와 대기 중 화학물질의 상호관계를 분석해 인공적으로 지구 냉각이 가능한지를 관측하는 것이다. 일부 회의론자들은 태양복사 관리기술(SRM)의 일종으로 ‘스코펙스’라고 이름 붙여진 이번 실험에 대해 “분필가루의 일종인 탄산칼슘이 상공에서 예기치 않은 결과를 만들어 낼 수 있다”고 반대하고 있다.지난달 말 중국 남방과기대 허젠쿠이 교수가 유전자 가위기술을 이용해 유전자 편집아기를 태어나게 했다고 주장하면서 생명과학계는 예상치 못하게 열린 ‘판도라의 상자’ 때문에 내년 한 해도 골머리를 앓게 될 것으로 네이처는 예상했다. 세계 과학계는 중국 연구진이 쌍둥이 아이들의 DNA를 어떤 방식으로 편집했는지 검증하는 한편 잠재적 부작용을 평가하는 작업에 착수할 계획이다. 생명과학 연구의 윤리적 가이드라인 마련이 시급하다는 목소리와 함께 유전자가위 기술을 비롯한 생명과학 연구의 전반적인 위축까지 우려되고 있는 상황이다.이 밖에도 인류의 기원을 밝히기 위한 고고학자들의 분투, 일본의 차세대 국제선형입자충돌기(ILC) 유치 여부 결정, 학술 연구결과를 지금과 같은 폐쇄적인 저널이 아닌 누구나 접근할 수 있는 오픈액세스 형태로 공개하려는 ‘플랜 S’의 시행도 내년에 주목되는 과학계 이슈이다. 또 지난 10월 세계 두 번째로 마리화나의 합법화를 발표한 캐나다에서 대마초에 대한 기초 및 응용연구가 쏟아져 나올 것이라고 네이처는 예측하기도 했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

크리스마스를 맞아 멀리 우주에서 선물이 날아들었다. 지난 22일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 최근 지구를 스쳐간 소행성 '2003 SD220'의 레이더 이미지를 홈페이지에 공개했다. NASA 측이 '마치 하마가 강물 위를 떠다니는 것처럼 보인다'고 표현한 이 이미지는 지난 15~17일 촬영된 것이다. 지난 22일 2003 SD220는 지구에서 약 290만㎞ 거리를 두고 안전하게 지나쳐갔다. 물론 물리적인 거리로는 상당히 멀어 보이지만 우주적인 관점에서는 그야말로 스쳐지나간 수준. NASA의 지구근접 소행성(Near-Earth Asteroid) 목록에 올라있는 2003 SD220는 지름 1.6㎞ 정도로, 2015년 크리스마스에도 지구로 찾아와 공포의 선물이 되기도 했다. 당시에는 1100만㎞ 떨어진 지점을 안전하게 통과했으며 다시 우리를 찾아올 시기는 오는 2070년이다. 이번에 NASA 측은 캘리포니아에 위치한 골드스톤 심우주 통신 콤플렉스의 70m 짜리 레이더 안테나와 푸에르토리코의 아레시보 천문대에 있는 지름 305m 전파망원경 그리고 웨스트버지니아주 그린뱅크에 있는 100m 직경의 전파망원경을 동원해 2003 SD220의 레이더 이미지를 잡아냈다. NASA 제트추진연구소 랜스 배너 박사는 "이 레이더 이미지는 2015년 이미지보다 20배는 더 선명하다"면서 "마치 근접비행하는 우주선에서 얻은 이미지와 비슷한 수준"이라고 자평했다. 이어 "향후 소행성의 특징을 연구할 수 있는 좋은 자료가 될 것"이라고 덧붙였다. 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

3개 우주전파 동시수신 세계 첫 개발 한국천문연구원(원장 이형목)은 3개 주파수 채널을 이용해 우주전파를 동시에 관측할 수 있는 초소형 우주전파 수신시스템을 세계 최초로 개발하는 데 성공했다고 21일 밝혔다. 이번에 개발한 시스템은 가로, 세로 각각 600㎜, 980㎜ 크기로 모든 규격의 전파망원경에 장착이 가능하다는 범용성을 갖고 있다. 연탄가스로 백금촉매 활성 기술 성공 광주과학기술원(GIST) 신소재공학부 최창혁 교수와 카이스트 화학과 김형준 교수 공동연구팀은 연탄가스의 주성분인 일산화탄소로 백금촉매의 활성을 높일 수 있는 방법을 찾았다고 21일 밝혔다. 이번 연구결과는 국제학술지 ‘미국화학회지’ 최신호에 게재됐다. 백금촉매는 자동차 배기가스의 유해물질 제거, 수소연료 전지의 수소 생산 등 다양한 화학반응에서 활용된다.

‘스타트렉’ 팬들이 좋아할 만한 소식일지도 모르겠다. 천문학자들이 이 영화에 나오는 상징적 우주선 ‘USS 엔터프라이즈’와 닮은 은하단을 발견했다고 밝혔다. 미국항공우주국(NASA)은 16일(현지시간) 지구에서 약 16억 광년 거리에 있는 은하단 ‘아벨 1033’에 관한 최신 이미지를 공개했다. 은하단은 수백에서 수천 개의 은하가 중력에 의해 묶인 것으로 우주에서 가장 거대한 구조다. 여기에는 은하 외에도 눈에 보이지 않는 암흑물질과 X선 등에서 밝게 빛나는 뜨거운 가스 덩어리들이 존재한다. 공개된 이미지는 NASA의 찬드라 X선 망원경에서 나온 X선 자료(보라색)와 네덜란드 등 유럽 5개국에 나눠 설치된 로파(LOFAR·Low-Frequency Array) 전파망원경에서 나온 전파 자료(파란색), 그리고 슬론 디지털 스카이 서베이에서 나온 광학 자료를 합성해 만든 것이라고 NASA는 설명했다. NASA에 따르면, 천문학자들은 아벨 1033에 관한 X선과 전파 관측 자료를 분석해 이 은하단이 사실 서로 충돌하고 있는 두 개의 은하단임을 확인했다.이에 대해 NASA는 “공개한 이미지 중 위에서 아래로 일어나고 있는 두 은하단의 충돌은 난류와 충격파를 일으켰다”면서 “이는 초음속 전투기가 음속을 돌파할 때 발생하는 소닉붐과 비슷하다”고 설명했다. 이밖에도 아벨 1033에서는 한쪽 은하단에 속하는 한 은하 중심에 있는 초질량 블랙홀 하나가 제트 분출을 일으켜 가스 덩어리에 영향을 미친 것으로 나타났다. 제트 분출은 블랙홀이 주변 물질을 빨아들이다가 어느 시점에 도달하면 일부 물질을 빛의 속도에 가까운 속도로 내뿜는 현상을 말한다. 흥미로운 점은 은하단의 모양이 스타트렉에 나오는 상징적 우주선 USS 엔터프라이즈와 상당히 닮았다는 것이다. 이는 전형적인 파레이돌리아의 사례라고 NASA는 덧붙였다. 파레이돌리아는 모호하고 연관성 없는 현상이나 자극에서 일정한 패턴을 추출해 연관된 의미를 추출하려는 심리 현상을 말한다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

흔히들 커뮤니케이션이나 소통이라고 하면 대화를 떠올리기 쉬운데 이는 사람을 기준으로 생각하기 때문이다. 미디어 철학자 존 더럼 피터스 미국 예일대 미디어학과 교수가 2016년에 발표한 ‘자연과 미디어’(The Marvelous Clouds)에 따르면 자연은 물질이나 에너지 흐름으로 커뮤니케이션한다고 봐야한다고 이야기하고 있다. 국제 공동연구진이 지구에서 124억 광년이 떨어져 있는 은하가 주변 다른 은하들과 물질을 주고받으며 커뮤니케이션하는 모습을 관측하는데 성공했다. 칠레 디에고 포르탈레스대, 영국 레스터대, 케임브리지대, 미국 캘리포니아 로스앤젤레스대(UCLA), 매사추세츠공과대(MIT), 중국과학원 국가천문대(NAOC), 프랑스 리옹 제1대학, 한국 고등과학원 국제공동연구진은 칠레 아타카마 사막에 설치된 대형 전파망원경 ‘아타카마 대형밀리미터파 간섭계’(ALMA)를 이용해 ‘W2246-0526’ 은하와 이웃 은하들끼리 물질의 흐름을 주고받는 것을 관측했다고 밝혔다. 이번 연구결과는 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 16일자에 실렸다. W2246-0526은하는 미국항공우주국(NASA)에서 운용하는 광시야 적외선탐사 우주망원경(WISE)으로 2015년에 발견됐다. 지구로부터 124억 광년 떨어진 곳에 위치한 W2246-0526은하는 우주 초창기 은하로 분류되고 있다. 발생 후 시간이 흐르면 빛이 흐려지기 마련인데 W2246-0526은하는 광도가 태양의 350조 배에 달해 과학계에서 주목하고 있었다. 연구진은 이번 관측과 분석을 통해 W2246-0526은하와 주변에 세 개의 은하 사이에서 물질의 흐름이 있다는 사실을 확인했다. 다른 세 개의 은하에서 W2246-0526 은하로 막대한 양의 물질이 흘러들어가면서 새로운 별을 만들거나 거대 블랙홀 성장에 이용될 것이라고 연구진은 예측하고 있다. 디아즈 산토스 박사(디에고 포르탈레스대)는 “W2246-0526은하가 세 개의 은하와 이웃하고 있다고는 알려져 있었지만 이번 연구는 이들 사이의 상호작용을 뒷받침할 수 있는 실질적 증거를 제시한 것으로 주변 은하들 사이에 연결고리가 있다는 것을 확실히 보여줬다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

중국 국이저우성의 세계 최대 전파망원경 ‘관톈쥐옌(觀天巨眼, 톈옌)’이 구인난으로 애를 먹고 있다. 2016년 구이저우성 첸난주 핑탕현 산림지대에 건설된 지름 500m의 ‘구형 전파망원경 톈옌(FAST)’는 블랙홀, 중력파처럼 멀리서 오는 전파와 우주의 통신 신호를 감지한다. 그동안 44개의 중성자별을 발견했다.톈옌에서는 연봉 10만 위안(약 1700만원)에 현지 거주 연구원들을 구하고 있는데, 전파망원경이 있는 곳이 중국 서부의 극심한 오지여서 지원자가 거의 없다고 중국과기일보가 30일 보도했다. 톈옌에서 제공하는 연봉은 핑탕현의 2016년 평균 연봉인 6만 6279위안보다 높고 중국 연구원의 평균 연봉 9만 6638위안보다도 많다. 하지만 최근 24명을 구한 데이터 및 통신 관리직에는 지원자가 거의 없어 겨우 필요 인원의 절반에 가까운 숫자만 뽑을 수 있었다. 톈옌의 근무환경이 외딴 곳인 데다 데이터 연구진은 하루 24시간 3교대 근무라는 가혹한 근무 조건을 소화해야만 한다. 전파망원경을 방해하지 않기 위해 연구원은 휴대전화나 디지털 카메라를 소지하는 것도 금지되며 와이파이도 거의 작동하지 않는다. 톈옌의 연구진은 유선전화나 데스크톱 컴퓨터로만 소통할 수 있다. 2016년 9월부터 정식 가동한 톈옌이 수집한 정보는 전 세계 과학자들도 공유한다. 중국의 우주 굴기를 상징하는 존재와도 같은 톈옌은 외계 생명과 문명 탐사는 물론 국가안보를 위해서도 활용되는 것으로 알려졌다. 축구장 30개 넓이의 반사판을 장착한 톈옌은 푸에르토리코에 있는 지름 300m 규모의 미국 아레시보 천문대 망원경보다 두 배쯤 크다. 베이징 윤창수 특파원 geo@seoul.co.kr