-죽은 별들의 비명과 수천 개의 백색왜성 무덤 포착 우리은하의 중심부를 들여다보던 천문학자들이 죽은 별들이 그들의 동반성에게 잡아먹히면서 내지르는 '비명 소리'를 처음으로 포착했다고 영국 일간지 데일리메일이 30일(현지시간) 보도했다. 이 좀비 별들은 우리은하 중심부 가까이에 백색왜성들의 거대한 무덤을 만들고 있는 것으로 추정되고 있다. 백색왜성은 거대 질량의 별이 연료를 소진한 후 남은 별의 속고갱이 같은 것이다. 그러나 이들 백색왜성들이 왜 은하 중심부에 그처럼 많이 모여 있는지는 아직까지 밝혀지지 않은 미스터리로 남아 있다. '네이처' 지에 발표된 이번 발견은 누스타(NuSTAR, Nuclear Spectroscopic Telescope Array) 망원경으로 관측한 미국 하버포드 대학의 과학자들이 거둔 쾌거이다. "우리는 누스타의 이미지에서 우리은하 중심부를 이루는 완전히 새로운 구성요소를 볼 수 있습니다" 하고 커스틴 페레스 콜럼비아 대학 교수가 설명했다. "아직까지 그 X선 신호를 완전히 해독하지는 못하고 있지만, 좀더 연구하면 설명할 수 있을 겁니다." 은하 중심부에 있는 수천 개 백색왜성들이 방출하는 것과 같은 X선은 1000분의 1초 펄서(빠르게 회전하는 중성자별)나 강한 자기장에서도 방출될 수 있다. "어쨌든 이 모든 가능성이 별의 진화와 쌍성 체계, 은하 중심에서 나오는 우주선에 관한 우리의 기존 지식을 크게 뒤바꿀 수 있는 중요한 도전이다" 하고 연구자들은 논문에서 말하고 있다. 이번에 발견된 X선은 궁수자리 A*라고 불리는 26광년 크기의 은하 중심부 13에서 나오는 것으로 알려졌다. 이 근처에 우리은하 중심에 똬리 틀고 있는 거대 질량의 블랙홀이 있다. 항성 진화 이론에 따르면, 별이 죽을 때 조용히 어둠 속으로 사라지는 것은 아니다. 우리 태양과는 달리 동반성이 있는 별은 붕괴되어 백색왜성이 되면서 동반성의 물질을 빨아들이게 된다. 이때 물질이 엄청난 속도로 빨려들어가면서 X선을 방출한다. 이 과정에는 아주 흥미로운 사실이 하나 있는데, 백색왜성이 짝별의 물질을 빨아들여 태양 질량의 1.4배에 달하면 예외없이 대폭발을 일으킨다는 사실이다. 이른바 1a형 초신성 폭발이다. 이 한계 질량을 발견한 사람이 인도 출신 물리학자인 찬드라세카르인데, 그의 이름을 따 '찬드라세카르 한계'라 한다. 그는 이 발견으로 노벨 물리학상을 받았다. 많은 수의 젊고 무거운 별들이 우리은하 중심의 블랙홀 둘레를 돌고 있는데, 그처럼 많은 백색왜성들이 왜 청소되지 않은 채 남아 있는지는 아직까지 밝혀지지 않고 있다. 백색왜성은 우리 태양 같은 중간 크기의 별이 생애의 마지막에 바깥층을 날려버리고 남은 알맹이 같은 것이다. 밀도가 아주 높고 희게 빛난다. 태양이 백색왜성이 된다면 지구 크기만한 것이 될 것이다. 우리은하 중심에서 발견된 수천 개의 백색왜성들은 우리은하 중심이 참으로 기괴한 장소라는 사실을 말해준다고 연구자들은 믿고 있다. "거대 질량의 블랙홀 부근에서 천체들이 잔뜩 밀집되어 있는데도 이들 백색왜성들이 건재한 것은 마치 복잡한 지하도에서 사람들이 엉켜 있는데도 유유히 걷는 것과 똑같은 현상이다. 이것을 규명하는 것이 앞으로의 과제이다" 하고 논문 공동저자 처크 헤일리 콜럼비아 대학 교수가 말했다. 이광식 통신원 joand999@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

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

강력한 중력을 지닌 천체에 이끌려 행성이 파괴되는 장면을 상상해 보자. 블랙홀 같은 큰 중력을 가진 천체에 다가간 행성은 금방 조석력의 차이에 의해 산산조각나 버린다. 블랙홀에 가까운 부위의 중력과 멀리 떨어진 부위의 중력이 다르므로 이 차이에 의해서 마치 잡아당기는 힘이 생기기 때문이다. 산산 조각난 행성은 잘게 부서진 다음 일부는 블랙홀의 경계인 사상의 지평면 안으로 흡수되어 영원히 사라지게 된다. 나머지 일부는 제트(jet)라는 행태로 뿜어져 나오게 된다. 유럽 우주국(ESA)의 과학자들이 구상성단 NGC 6388을 인테그랄(INTEGRAL) 감마선 우주 망원경으로 관측했을 때도 이와 같은 현상이 일어나는 것으로 보였다. 그러나 과학자들이 이 과정을 더 상세히 관측하기 위해 나사의 찬드라 X 선 망원경으로 다시 관측을 시행하자 의외의 결과가 나왔다. 알고 보니 행성을 잘게 부서서 잡아먹는 천체가 이 구상성단 중앙에 있는 블랙홀이 아니라 근방에 있는 다른 천체였던 것이다. 이탈리아 국립 천체물리학 연구소의 멜라니아 델 산토(Melania Del Santo)와 그 동료들은 나사의 찬드라 X선 망원경, 그리고 스위프트 감마선 망원경을 이용해서 이 미지의 천체를 연구했다. 그 결과 이 현상을 일으키는 천체의 정체가 바로 백색왜성이라는 사실을 밝혀냈다. 백색왜성은 블랙홀과 마찬가지로 '이빨'을 가지고 있지는 않지만, 위에서 설명한 조석력의 차이 덕분에 행성을 잘게 조각내 먹어치울 수 있다. 백색왜성은 태양 같은 별이 마지막 단계에서 핵융합 반응을 중단하고 남은 잔재들이 뭉쳐 만들어진다. 크기는 지구만 해도 질량은 별만큼 크기 때문에 그 표면 중력은 태양보다 1만 배나 크다. 과학자들의 분석에 따르면 이 백색왜성의 질량은 태양의 1.4배 수준으로 아슬아슬하게 백색왜성과 중성자별의 경계에 걸쳐있다. 조각난 행성의 질량은 지구의 3배 정도였던 것 같다. 아마도 이 행성은 백색왜성이 된 별이 살아있을 때, 그 주변을 공전하던 행성이었을 것이다. 별의 생명이 끝나고 백색왜성으로 축소되는 순간까지 수십억 년 이상을 살아남은 행성이지만, 결국 다 끝나고 나서 백색왜성에 삼켜지는 운명이 된 셈이다. 50억 년이 지나면 태양 역시 같은 길을 걷게 된다. 태양이 크게 부풀어 올라 적색거성이 되면, 수성과 금성은 바로 태양에 삼켜질 것이다. 지구의 운명은 확실치 않지만 살아남을 가능성을 높게 보고 있다. 적색거성 이후 단계는 백색왜성이다. 만약 지구가 이 시기까지 살아남았다고 해도 운이 없다면 이 행성처럼 백색왜성에 끌려가 최후를 맞이할 수도 있다. 어느 쪽이든 우리 인간은 상상하기 어려운 먼 미래의 일이지만, 과학자들은 다른 별과 행성을 연구해서 지구나 다른 행성들의 미래를 예언할 수 있다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

강력한 중력을 지닌 천체에 이끌려 행성이 파괴되는 장면을 상상해 보자. 블랙홀 같은 큰 중력을 가진 천체에 다가간 행성은 금방 조석력의 차이에 의해 산산조각나 버린다. 블랙홀에 가까운 부위의 중력과 멀리 떨어진 부위의 중력이 다르므로 이 차이에 의해서 마치 잡아당기는 힘이 생기기 때문이다. 산산 조각난 행성은 잘게 부서진 다음 일부는 블랙홀의 경계인 사상의 지평면 안으로 흡수되어 영원히 사라지게 된다. 나머지 일부는 제트(jet)라는 행태로 뿜어져 나오게 된다. 유럽 우주국(ESA)의 과학자들이 구상성단 NGC 6388을 인테그랄(INTEGRAL) 감마선 우주 망원경으로 관측했을 때도 이와 같은 현상이 일어나는 것으로 보였다. 그러나 과학자들이 이 과정을 더 상세히 관측하기 위해 나사의 찬드라 X 선 망원경으로 다시 관측을 시행하자 의외의 결과가 나왔다. 알고 보니 행성을 잘게 부서서 잡아먹는 천체가 이 구상성단 중앙에 있는 블랙홀이 아니라 근방에 있는 다른 천체였던 것이다. 이탈리아 국립 천체물리학 연구소의 멜라니아 델 산토(Melania Del Santo)와 그 동료들은 나사의 찬드라 X선 망원경, 그리고 스위프트 감마선 망원경을 이용해서 이 미지의 천체를 연구했다. 그 결과 이 현상을 일으키는 천체의 정체가 바로 백색왜성이라는 사실을 밝혀냈다. 백색왜성은 블랙홀과 마찬가지로 '이빨'을 가지고 있지는 않지만, 위에서 설명한 조석력의 차이 덕분에 행성을 잘게 조각내 먹어치울 수 있다. 백색왜성은 태양 같은 별이 마지막 단계에서 핵융합 반응을 중단하고 남은 잔재들이 뭉쳐 만들어진다. 크기는 지구만 해도 질량은 별만큼 크기 때문에 그 표면 중력은 태양보다 1만 배나 크다. 과학자들의 분석에 따르면 이 백색왜성의 질량은 태양의 1.4배 수준으로 아슬아슬하게 백색왜성과 중성자별의 경계에 걸쳐있다. 조각난 행성의 질량은 지구의 3배 정도였던 것 같다. 아마도 이 행성은 백색왜성이 된 별이 살아있을 때, 그 주변을 공전하던 행성이었을 것이다. 별의 생명이 끝나고 백색왜성으로 축소되는 순간까지 수십억 년 이상을 살아남은 행성이지만, 결국 다 끝나고 나서 백색왜성에 삼켜지는 운명이 된 셈이다. 50억 년이 지나면 태양 역시 같은 길을 걷게 된다. 태양이 크게 부풀어 올라 적색거성이 되면, 수성과 금성은 바로 태양에 삼켜질 것이다. 지구의 운명은 확실치 않지만 살아남을 가능성을 높게 보고 있다. 적색거성 이후 단계는 백색왜성이다. 만약 지구가 이 시기까지 살아남았다고 해도 운이 없다면 이 행성처럼 백색왜성에 끌려가 최후를 맞이할 수도 있다. 어느 쪽이든 우리 인간은 상상하기 어려운 먼 미래의 일이지만, 과학자들은 다른 별과 행성을 연구해서 지구나 다른 행성들의 미래를 예언할 수 있다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

-새로운 화성 지도에서 증거 발견 새로 작성된 화성의 대기권-지표 지도를 분석해본 결과, 과거 '붉은 행성'의 지표 20%가 바다로 덮여 있었다는 연구결과가 나왔다고 우주전문 사이트 스페이스닷컴이 5일(현지시간) 보도했다. 연구에 따르면, 물의 양은 지구 대서양보다 많았지만 오래 전 모두 우주로 증발되고 말았다고 한다. 앞으로 연구가 더 진척되면 화성의 지표 아래 얼마나 물이 남아 있는지 알 수 있을 것으로 전망된다. 현재 화성의 지표는 춥고 건조하지만, 수십억 년 전 많은 강과 호수, 그리고 바다가 존재했던 증거를 수없이 보여주고 있다. 물이 있는 곳에는 어디든 생명이 서식할 수 있다. 과학자들은 화성에 오랜 기간 물이 존재했던 만큼 생명체가 나타나 진화할 수 있는 충분한 시간이 있었을 것으로 보고 있다. 또한 지표 아래 대수층에 생명이 현재 서식하고 있을지도 모른다는 예측을 조심스레 내놓고 있다. 화성의 바다가 왜 사라져버렸는지, 그리고 화성 지표 아래 물이 얼마나 있는지는 아직까지 밝혀지지 않고 있다. 이러한 미스터리를 풀려면 화성 대기 안에 있는 물이 어떤 물인지를 먼저 알아내야 한다. 보통 물은 하나의 산소 원자가 두 개의 수소원자를 붙들고 있는 형태이다. 그런데 이들 수소 중 하나나 둘이 핵 안에 중성자가 하나 있는 중수소일 수가 있다. 그런 물을 중수(重水)라고 한다. 중수는 보통 물보다 무겁기 때문에 다른 현상을 보인다. 예컨대, 중수는 보통 물에 비해 화성 지표에서 더 빨리 증발될 수 있다. 화성 대기가 메탄으로 되어 있기 때문이다. 태양 복사가 중수를 수소와 산소로 분해하고, 수소는 화성 중력을 벗어나 우주로 탈출한다. 현재 화성의 물 성분에서 중수소가 차지하는 비율을 조사함으로써 과학자들은 과거에 화성에 물이 얼마나 있었는가를 알아냈다. 화성 대기의 물에 포함되어 있는 수소와 중수소의 비율을 보여주는 새로운 지도를 작성하는 데는 칠레의 초거대망원경(Very Large Telescope)과 하와이에 있는 미국항공우주국(NASA)의 적외선 망원경과 케크 망원경 등이 2008년에서 2014년까지 수집한 데이터를 사용했다. 연구자들은 화성의 어느 지역 물성분을 조사해본 결과 중수의 비율이 예상보다 높다는 것을 알아냈다. 이는 지구의 물에 비하면 거의 7배에 육박하는 수준으로, 화성의 바다가 과거에 많은 물을 잃어버렸음을 말해주는 것이다. "우리는 이제 화성에 얼마나 많음 물이 있었는가에 대해 자신있는 예측 값을 내놓을 수 있습니다" 하고 설명하는 제르니모 빌라누에바 나사 행성 과학자는 "이번 연구 작업으로 우리는 화성의 역사에 대해 한 걸음 더 나아갈 수 있는 기틀을 마련했다"고 덧붙였다. 새로운 발견에 근거하여 과학자들은 40억 년 전 화성은 지표를 20% 뒤덮을 만큼 많은 물을 가지고 있었다는 결론에 이르렀으며, 그 87%는 우주로 증발했지만, 아직도 화성 지각 아래에는 다량의 물이 있을 것으로 예측하고 있다. 앞으로 화성 대기 물 지도가 더 세밀히 작성되면 화성 지표 아래 얼마나 물이 남아 있는지 알 수 있을 것으로 전망된다. 이번 연구는 저널 사이언스(3월 5일)에 발표되었다. 동영상 보기 https://www.youtube.com/embed/_0w6HICGk64 이광식 통신원 joand999@naver.com

태평양 해저에서 ‘초신성 폭발 잔해’가 발견됐다. 호주국립대(ANU) 안톤 월너 박사가 이끈 국제 연구팀이 1978년 태평양 해저 4830m 깊이에서 건져올린 페로망간(FeMn) 표면에서 초신성에서 온 것으로 추정되는 ‘우주 먼지’를 확인했다. 연구팀은 이 먼지를 분석하면 초신성 폭발로 형성되는 중원소의 양을 결정하는 데 도움이 될 것이라고 밝혔다. 월너 박사는 “이 조그만 먼지는 초신성 폭발 잔해로 우주를 여행하던 끝에 지구에 도달한 것”이라면서 “해저에 정착한 이 먼지는 약 2500만 년 전 형성됐으며 기존 가설과 달리 플라토늄, 우라늄 등의 방사성 중원소가 훨씬 덜 포함돼 있었다”고 설명했다. 이 분석결과는 인간의 삶에 필수적인 철과 칼륨, 요오드와 같은 일부 원소가 우주에서 생성되고 분산됐다는 현재의 초신성 이론과 상이한 것이라고 한다. 초신성은 또한 납과 은, 금과 같은 중원소는 물론 플루토늄과 우라늄 같은 방사성 중원소도 생성할 수 있다. 연구팀은 먼지 속에서 플루토늄-244를 찾아냈다. 초신성 폭발 시 우주로 방출되는 것으로 알려진 플루토늄-244는 가장 안정한 플루토늄 동위원소로 자연계에서 가장 흔하며 반감기가 약 8100만 년으로 가장 길다. 월너 박사는 “플루토늄-244 중 어떤 것은 지구가 형성됐을 시기부터 존재하기도 했다”면서 “우리가 분석한 원소는 그보다 훨씬 최근인 수백만 년 전 ‘폭발적인 사건’(초신성 폭발을 뜻함) 당시 발생했다”고 말했다. 연구팀은 태평양에서도 매우 안정적인 해저에서 수집한 심해 침전물 뿐만 아니라 페로망간 표면에서 채집한 두께 10cm 표본을 분석해 약 2500만 년 전 형성된 것임을 알아냈다. 월너 박사는 “우리 기대보다 100배 더 짧은 기간의 플루토늄-244를 발견한 것”이라면서 “어쨌든 이런 중원소는 일반적인 초신성에서는 형성될 수 없다”고 말했다. 이어 “2개의 중성자별이 병합한 초신성이 폭발한 것과 같은 더 드물고 더 폭발적인 사건일 것”이라고 덧붙였다. 또 그는 “지구에 존재하는 플루토늄과 우라늄, 토륨과 같은 중원소는 사실 지구에서 가까운 곳에서 발생한 초신성 폭발로 생성됐다는 것”이라고 말했다. 이번 연구결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’(Nature Communications) 20일 자로 게재됐다. 사진=NASA/ESA/J. Hester/A. Loll(ASU, 위), Nature Communications 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

중성자별은 우주에서 가장 밀도가 높은 물체이다. 중성자별 물질 한 숟가락의 분량이 달보다도 더 무겁다. 크기가 기껏 해봐야 지구의 도시 하나 크기 정도인 이 놀라운 별의 내부에서 희한한 상황이 진행되고 있는 것이다. 연구자들은 중성자별의 물질이 극도로 압착된 나머지 '이상한 물질'로 변했으며, 전체적으로 '이상한 별'이 된 이 천체를 잘 관측하면 우주의 비밀을 풀 수 있을지도 모른다고 생각한다. 이 같은 최신 이론은 브라질 국립우주연구소 소속인 페드로 모라에스 박사와 오스왈도 미란다 박사가 내놓은 것이다. 그들은 어떤 유형의 중성자별은 새로운 형태의 '이상한 물질'로 이루어진 것으로 보인다고 주장한다. 중성자별이란 태양 질량의 1.3~2.5배에 이르는 무거운 별이 생애의 마지막에 이르러 중력붕괴를 일으킴으로써, 별의 물질을 이루던 중성자와 양성자가 극도로 압착되어 만들어지는 고밀도의 천체이다. 우주에서 가장 놀라운 물체의 하나인 중성자별은 보통 지름 20㎞의 도시만한 크기로 뭉쳐지는데, 각설탕 하나만한 분량의 무게가 10억t에 달한다. 대략 에베레스트 산의 중량과 비슷한 수치이다. 이 '물질'의 특성은 아직 알 수 없으나, 몇 가지 유형의 아원자 입자 '액체'일 가능성이 높다고 생각한다. 모라에스 박사는 데일리메일 온라인판과 한 인터뷰에서 “별이나 은하, 행성, 심지어 우리 몸도 바리온(중입자) 물질로 이루어진 존재”라고 설명했다. 그는 “양성자나 중성자 같은 게 바리온 입자인데, 이들은 쿼크라고 불리는 보다 기본적인 소립자로 이루어져 있다”라면서 “쿼크는 또 여섯 가지 종류가 있다. 각각 위쿼크 ·아래쿼크·야릇한쿼크·맵시쿼크·바닥쿼크 ·꼭대기쿼크로 불린다”고 덧붙였다. 또 “이들 쿼크가 어떻게 결합하느냐에 따라 다른 바리온들이 만들어진다. 예컨대 위쿼그 2개와 아래쿼크 1개가 합치면 양성자가 만들어지고, 아래쿼크 2개와 위쿼크 1개가 결합하면 중성자가 된다”고 말했다. 어쨌든 중성자별 안에는 삼라만상을 만드는 바리온 입자인 중성자와 양성자들이 극도로 압착된 나머지 새로운 유형의 '이상한 물질'을 만들어냈다고 모라에스 박사는 설명한다. 그것은 어쩌면 일반 물질처럼 보일 수도 있고, 암흑물질과는 다른 어떤 것일 수도 있지만, 이것은 앞으로 물리학이 풀어야 할 숙제이다. 중성자별에서 '이상한 물질'이 만들어지는 것은 극도로 높은 물질밀도에서 희귀하게도 위쿼크와 아래쿼크, 야릇한쿼크 세 종류가 결합되어 만들어지는 것으로 연구자들은 생각하고 있다. 모라에스 박사는 “만약 중성자별이 충분히 무겁고 회전속도가 엄청나다면 별 전체가 '이상한 물질'로 변할 수가 있다”고 설명한다. 이렇게 해서 만들어지는 별은 일반 중성자별보다 훨씬 작고 가벼운데, 일례로 태양 질량의 0.2배인 중성자별은 반지름이 15㎞ 남짓인 데 비해, '이상한 별'은 그 3분의 1밖에 안된다는 게 연구자들의 결론이다. 이러한 가설이 사실로 입증된다면 우리 우주에는 우리가 아직까지 모르고 있는 유형의 물질들이 더 많이 존재하고 있다는 증거가 된다. 지구상에서 독립된 쿼크를 관측할 수 없는 것과 마찬가지로 '이상한 물질'을 발견할 수 있는 방법이 없다고 말하는 모아레스 박사는 “유일한 방법은 중성자별에서 그 존재를 확인하는 길뿐”이라고 설명한다. 그런데 흥미롭게도 '이상한 별'의 존재가 입증된다면 천문학의 '성배' 중 하나인 중력파를 탐지하는 실마리를 잡을지도 모른다는 사실이다. 중력파는 엄청난 질량을 가진 천체들이 상호작용할 때 시공간의 왜곡을 불러오는데, 이러한 현상이 광속으로 파도처럼 전달되는 것을 말한다. 그러나 아직까지 이론적으로만 존재할 뿐 실제로 직접 탐지된 적은 한 번도 없다. 만약 '이상한 별'의 존재가 확인된다면 그와 짝별인 중성자별과의 상호작용으로 중력파를 발생시킬 수 있으며, 우리를 이를 탐지할 수 있을지도 모른다고 모아레스 박사는 기대감을 나타냈다. 어쨌든 이 우주에는 인간의 지각력을 훨씬 넘어서는 물질과 현상들이 얼마든지 존재한다는 사실을 이번 '이상한 물질' 연구 결과가 일깨워주고 있다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

관측 사상 가장 강력한 블랙홀 폭발을 천문학자들이 확인했다.　미국항공우주국(NASA)은 5일(현지시간) 찬드라 X선 망원경이 우리 은하에서 가장 큰 블랙홀 폭발을 관측했다고 밝혔다. 이번 관측으로 거대질량 블랙홀과 주변 환경의 메커니즘에 관한 새로운 의문이 제기되고 있다. 우리 은하 중심에 있는 밝고 작은 전파원으로 거대질량 블랙홀로 추정되고 있는 천체 ‘궁수자리 A별’(Sagittarius A* 혹은 Sgr A*)에서 사상 최대 X선 플레어(입자 대방출)가 관측됐다. 궁수자리 A별은 우리 태양보다 450만 배 정도 많은 질량을 지닌 것으로 추정된다. 이번 관측은 궁수자리 A별에 점차 접근 중인 가스구름 G2의 영향을 확인하기 위한 탐사 과정에서 뜻하지 않는 발견으로 확인됐다. 관측 연구를 이끈 대릴 해가드 미국 앰허스트대학 천문학과 조교수는 “안타깝게도 가스구름 G2가 궁수자리 A별에 근접했을 때 예상했던 것은 발생하지 않았으나, 뜻하지 않은 놀라운 발견을 하게 됐다”고 말했다. 2013년 9월 14일, 해가드와 동료들은 궁수자리 A별이 평소보다 400배 밝은 X선 플레어를 보이는 것을 관측했다. 이 ‘메가 플레어’는 2012년 초 일어났던 기존의 가장 밝은 X선 플레어보다 3배 정도 더 밝았다. 이후 지난해 10월 20일, 궁수자리 A별의 또 다른 X선 플레어가 관측됐는데 이때 밝기는 평소보다 200배 더 밝았다. 천문학자들은 지난해 3월, 가스구름 G2가 궁수자리 A별에 가장 가까운 150억 마일까지 근접했다고 추정한다. 2013년 9월 관측된 X선 플레어는 블랙홀에 100배 더 가까이 있어 G2와는 관련이 없는 것으로 여겨진다.과학자들은 궁수자리 A별이 이런 대폭발을 일으키는 원인에 대해 두 가지 주된 가설을 제시하고 있다. 첫 번째는 소행성이 거대질량 블랙홀에 가까이 다가가면서 중력으로 분열됐다는 설이다. 이때 발생한 잔해는 매우 뜨거워졌고 사상 수평선(이벤트 호라이즌)을 지나기 전까지 X선을 방출했다는 것이다. 사상 수평선은 탈출 속도가 빛의 속도가 되는 부분으로서 블랙홀과 우주의 경계가 되는 것을 말하며 일단 경계선 안으로 들어가 버리면 빛조차 벗어날 수 없게 된다. 연구에 참여한 프레드 바게노프 MIT(매사추세츠공과대) 교수는 “이처럼 소행성 분열에 의한 것이라면 마치 배수구로 빠지는 물이 도는 것처럼 블랙홀로 빨려 들어가기 전인 두세 시간 동안 블랙홀 주변을 돌았을 것”이라고 말했다. 또 “이 때문에 우리는 가장 밝은 X선 플레어가 지속하는 것을 봤고 이는 우리가 검토할 만한 흥미로운 단서를 제공하는 것”이라고 말했다. 이 이론이 유효하다면 천문학자들은 궁수자리 A별에 의해 부서져 X선 플레어를 방출한 가장 큰 소행성을 발견했다는 것이다. 두 번째 가설은 궁수자리 A별을 향해 흐르는 가스 안의 자력선이 빽빽하게 채워져 뒤엉켰다는 것이다. 이런 자력선은 가끔 스스로 바뀌면서 더 밝은 X선을 분출한다. 이런 형태의 자기성 플레어는 태양에서 관측되며 궁수자리 A별의 플레어도 비슷한 강도와 패턴을 보이고 있다. 연구에 참여한 가브리엘레 폰티 독일 막스플랑크 천체물리학연구소(MPA) 박사는 “결론은 아직 궁수자리 A별이 이런 거대 플레어를 일으킨 원인을 단정할 수 없는 것”이라면서 “이런 드물고 극단적인 사건은 우리 은하의 가장 이상한 천체 중 하나에 관한 물리적 현상을 이해하는 특별한 기회를 제공한다”고 말했다. 천문학자들은 이번 거대 플레어 현상 외에도 G2에서 중성자별 마그네타에 관한 더 많은 자료를 수집할 수 있었다. 궁수자리 A별 근처에 있는 이 별은 강력한 자기장을 형성하고 있다. 이 별은 장파장 X선을 방출하고 있으며 이 때문에 천문학자들은 이 흔치 않은 천체에 대해 더 잘 이해할 기회를 얻게 됐다. 한편 이번 연구성과는 미국 시애틀에서 열린 225차 미국 천문학협의회(AAS) 연례회의에서 발표됐다. 사진=NASA/CXC/노스웨스턴대학/대릴 해가드 외. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

400년 전쯤 우리 은하 내 초신성 폭발 이후, 지구에서 가장 가까운 곳에서 폭발한 초신성 1987A의 잔해에서 미지의 방사선이 발견됐다. 이는 초신성 폭발의 흔적에서 생성되는 중성자별일 수 있어 천문학계의 관심이 집중되고 있다. 24일(현지시간) 미국 우주전문 스페이스닷컴에 따르면 국제전파천문학연구센터(ICRAR) 서호주대학(UWA) 연구소 천문학자들이 칠레 ALMA 전파망원경과 호주 ATCA 망원경을 사용해 초신성 1987A 속에서 중성자별(혹은 펄서)로 여겨지는 천체의 흔적을 발견했다. 초신성 1987A(SN 1987A)는 16만 광년 저편에 있는 대마젤란 은하라는 왜소 은하 속 독거미 성운 근처에 있는 초신성 잔해이다. 1987년 2월에 출현한 이 초신성은 광도 2.9등까지 밝아진 뒤 남은 잔해는 지금도 여러 연구의 대상이 되고 있다. 이 연구소(ICRAR UWA) 소속 지오반나 잔나르도 박사가 이끈 연구팀은 이번에 그 잔해 속에서 중성자별일 수도 있는 천체의 흔적을 발견한 것이다. 초신성 잔해는 내부에서 일어나는 다양한 방사선으로 빛을 발하고 있지만, 칠레 아타카마사막에 있는 세계 최대 전파망원경인 ALMA(Atacama Large Millimeter-submillimeter Array)와 호주 뉴사우스웨일스주(州)에 있는 업그레이드 된 ATCA(Australia Telescope Compact Array)를 이용해 원적외선과 전파로 관측하고 잔해 속 먼지가 방출하는 방사선을 제거한 결과, 지금까지 볼 수 없었던 방사선이 남아 있는 것을 확인했다. 이는 중성자별의 강한 자기장으로 주위로 부는 펄서풍 성운일 수도 있다고 연구팀은 설명했다. 즉 28년에 걸친 SN 1987A에 관한 탐사에서 중성자별의 흔적을 처음 발견했다는 것이다.　함께 연구에 참여하고 있는 토비 포터 박사는 전파 관측으로 볼 수 있는 초신성 폭발(SN 1987A)의 비대칭 형태에 관한 풀리지 않은 비밀을 파헤치고 있다. 초신성 폭발이 비대칭 형태로 일어나는 것을 재현하기 위해 주위 가스 조성의 조건을 바꾸는 것으로 펼쳐지는 충격파의 입체 시뮬레이션을 시행한 결과, 충격파의 한쪽이 다른 한쪽보다 빠르게 확산하는 것을 재현하는 데 성공했다는 것이다. 이는 초신성 잔해가 형성되는 구조나 초신성 폭발의 주변 환경에 대해 이해하는 성과를 얻을 수 있다고 한다. 한편 이번 연구성과는 국제학술지 ‘천체물리학 저널(Astrophysical Journal)’ 최근호에 실렸다. 사진=ICRAR, http://vimeo.com/111111756 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

우주에는 수많은 은하가 있다. 이들은 서로 영향을 주며 간혹 충돌을 일으키기도 한다. 이때 더 큰 은하가 작은 은하를 ‘파괴’하며 막대한 양의 질량을 흡수하면서 새로운 별들을 ‘창조’한다. 이는 우리 은하 주변에 남은 별들을 통해서도 예상된다. 미국항공우주국(NASA)은 11일(현지시간) 거대한 두 은하의 화려한 충돌을 나타낸 이미지를 공개했다. NASA는 연말을 맞아 두 은하를 화려한 축제 조명에 비유했다. 사진 속 두 은하는 한겨울 무렵 남동쪽 하늘에서 볼 수 있는 큰개자리 방향에서 관측할 수 있는데 지구로부터 약 1억 3000만 광년 거리에 있다. ‘NGC 2207과 IC 2163’라는 이름의 두 은하는 이미지에서 오른쪽에 자리 잡고 있는 NGC 2207이 왼쪽에 있는 IC 2163의 질량을 흡수하고 있다. NASA에 따르면 두 은하에서는 지난 15년간 세 차례의 초신성 폭발이 관측됐고 ‘엄청나게 밝은 X선 빛을 내뿜는 천체’들이 탄생하고 있다. ‘초광도 X선원’(ULX)으로 알려진 이런 특별한 천체는 과학자들이 NASA의 찬드라 X선망원경의 데이터를 사용해 발견했다. 두 은하에는 중성자별이나 항성이 소멸해 탄생하는 항성 블랙홀과 짝을 이루는 쌍성들이 무수히 존재한다. 이들은 X선 관측으로 볼 수 있다. 중성자별이나 블랙홀의 강력한 중력은 이들의 동반성으로부터 막대한 양의 에너지를 흡수한다. 이런 중성자별이나 블랙홀로 흡수되는 질량으로부터 수백만 도 이상의 극고온이 발생하고 이때 X선을 내뿜게 되는 것이다. 그런데 ULX는 이런 일반적인 쌍성들이 내뿜는 X선보다 훨씬 더 밝다고 한다. ULX의 실제는 아직 논쟁거리가 되지만, 이들은 X선을 내뿜는 쌍성의 특별한 유형으로 추정된다. 일부 ULX에 있는 블랙홀들은 태양 질량의 70배 이하로 알려진 항성 블랙홀들보다 훨씬 더 무거울 수 있으며 아직 가설이지만 중간질량 블랙홀로 분류된다. 공개된 이미지에서 분홍색은 찬드라의 데이터를, 나머지 적색, 녹색, 청색으로 조합 가능한 색상은 기존 허블우주망원경의 광학 데이터를 합성한 것이며 여기에 스피처 우주망원경의 적외선 데이터를 적색으로 첨가했다. 찬드라 데이터를 더한 이 새로운 이미지는 두 은하의 충돌 과정에서 존재하는 ULX를 연구하기 위한 것으로 기존 이미지보다 5배 이상 선명하게 관측하고 분석할 수 있다. 과학자들은 지금까지 두 은하에서 무려 28개에 달하는 ULX를 찾아냈다. 이 중 12개는 수년의 기간에 걸쳐 변화했는데 초기 관측 과정에서 잠잠했던 7개는 기존에는 볼 수 없었던 것이라고 한다. 학자들은 두 은하의 서로 다른 영역에 있는 X선원의 개수와 그 영역에서 형성되는 별의 비율 사이에 강한 상관관계가 있다고 지적한다. 공개된 합성 이미지에서 이런 상관관계는 많은 별이 형성되는 것으로 알려진 은하 ‘나선팔’에 집중된 X선원을 통해 알 수 있다. 또 이 상관관계는 이중성계에 있는 동반성이 젊고 크다는 것을 시사한다. 이런 은하 충돌은 강력한 별 형성 과정이 있음을 잘 보여준다. 은하 충돌 시 초음속 항공기의 소닉붐과 같은 충격파가 형성되고 가스운의 붕괴가 나타나며 성단이 형성된다. 사실, 관련 학자들은 ULX와 관련한 별들은 매우 젊어 생성 시기가 약 1000만 년인 것으로 추정하고 있다. 반면 우리 태양은 생성 시기가 약 100억 년인 것으로 알려졌다. 더욱이 두 은하의 충돌로 다양한 질량의 별이 형성되고 있으며 우리 태양과 비슷한 질량을 가진 별은 매년 평균 24개씩 생성되고 있는 것으로 분석됐다. 이에 비해 우리 은하와 같은 은하에는 매년 1~3개의 태양이 태어나고 있는 것으로 추정되고 있다. 이번 연구성과는 국제학술지인 ‘천체물리학회지’(The Astrophysical Journal) 최근호에 실렸다. 사진=은하 충돌 NGC 2207(오른쪽)과 IC 2163(X-ray: NASA/CXC/SAO/S.Mineo et al, Optical: NASA/STScI, Infr) 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

우주에는 수많은 은하가 있다. 이들은 서로 영향을 주며 간혹 충돌을 일으키기도 한다. 이때 더 큰 은하가 작은 은하를 ‘파괴’하며 막대한 양의 질량을 흡수하면서 새로운 별들을 ‘창조’한다. 이는 우리 은하 주변에 남은 별들을 통해서도 예상된다. 미국항공우주국(NASA)은 11일(현지시간) 거대한 두 은하의 화려한 충돌을 나타낸 이미지를 공개했다. NASA는 연말을 맞아 두 은하를 화려한 축제 조명에 비유했다. 사진 속 두 은하는 한겨울 무렵 남동쪽 하늘에서 볼 수 있는 큰개자리 방향에서 관측할 수 있는데 지구로부터 약 1억 3000만 광년 거리에 있다. ‘NGC 2207과 IC 2163’라는 이름의 두 은하는 이미지에서 오른쪽에 자리 잡고 있는 NGC 2207이 왼쪽에 있는 IC 2163의 질량을 흡수하고 있다. NASA에 따르면 두 은하에서는 지난 15년간 세 차례의 초신성 폭발이 관측됐고 ‘엄청나게 밝은 X선 빛을 내뿜는 천체’들이 탄생하고 있다. ‘초광도 X선원’(ULX)으로 알려진 이런 특별한 천체는 과학자들이 NASA의 찬드라 X선망원경의 데이터를 사용해 발견했다. 두 은하에는 중성자별이나 항성이 소멸해 탄생하는 항성 블랙홀과 짝을 이루는 쌍성들이 무수히 존재한다. 이들은 X선 관측으로 볼 수 있다. 중성자별이나 블랙홀의 강력한 중력은 이들의 동반성으로부터 막대한 양의 에너지를 흡수한다. 이런 중성자별이나 블랙홀로 흡수되는 질량으로부터 수백만 도 이상의 극고온이 발생하고 이때 X선을 내뿜게 되는 것이다. 그런데 ULX는 이런 일반적인 쌍성들이 내뿜는 X선보다 훨씬 더 밝다고 한다. ULX의 실제는 아직 논쟁거리가 되지만, 이들은 X선을 내뿜는 쌍성의 특별한 유형으로 추정된다. 일부 ULX에 있는 블랙홀들은 태양 질량의 70배 이하로 알려진 항성 블랙홀들보다 훨씬 더 무거울 수 있으며 아직 가설이지만 중간질량 블랙홀로 분류된다. 공개된 이미지에서 분홍색은 찬드라의 데이터를, 나머지 적색, 녹색, 청색으로 조합 가능한 색상은 기존 허블우주망원경의 광학 데이터를 합성한 것이며 여기에 스피처 우주망원경의 적외선 데이터를 적색으로 첨가했다. 찬드라 데이터를 더한 이 새로운 이미지는 두 은하의 충돌 과정에서 존재하는 ULX를 연구하기 위한 것으로 기존 이미지보다 5배 이상 선명하게 관측하고 분석할 수 있다. 과학자들은 지금까지 두 은하에서 무려 28개에 달하는 ULX를 찾아냈다. 이 중 12개는 수년의 기간에 걸쳐 변화했는데 초기 관측 과정에서 잠잠했던 7개는 기존에는 볼 수 없었던 것이라고 한다. 학자들은 두 은하의 서로 다른 영역에 있는 X선원의 개수와 그 영역에서 형성되는 별의 비율 사이에 강한 상관관계가 있다고 지적한다. 공개된 합성 이미지에서 이런 상관관계는 많은 별이 형성되는 것으로 알려진 은하 ‘나선팔’에 집중된 X선원을 통해 알 수 있다. 또 이 상관관계는 이중성계에 있는 동반성이 젊고 크다는 것을 시사한다. 이런 은하 충돌은 강력한 별 형성 과정이 있음을 잘 보여준다. 은하 충돌 시 초음속 항공기의 소닉붐과 같은 충격파가 형성되고 가스운의 붕괴가 나타나며 성단이 형성된다. 사실, 관련 학자들은 ULX와 관련한 별들은 매우 젊어 생성 시기가 약 1000만 년인 것으로 추정하고 있다. 반면 우리 태양은 생성 시기가 약 100억 년인 것으로 알려졌다. 더욱이 두 은하의 충돌로 다양한 질량의 별이 형성되고 있으며 우리 태양과 비슷한 질량을 가진 별은 매년 평균 24개씩 생성되고 있는 것으로 분석됐다. 이에 비해 우리 은하와 같은 은하에는 매년 1~3개의 태양이 태어나고 있는 것으로 추정되고 있다. 이번 연구성과는 국제학술지인 ‘천체물리학회지’(The Astrophysical Journal) 최근호에 실렸다. 사진=은하 충돌 NGC 2207(오른쪽)과 IC 2163(X-ray: NASA/CXC/SAO/S.Mineo et al, Optical: NASA/STScI, Infr) 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

태양계의 별과 행성, 위성들을 지구로 끌어다와 그 크기를 비교한 그림이 웹사이트 Astronomy Central 에 올라와 누리꾼들의 뜨거운 관심을 받고 있다. 사실 우주의 크기는 인간의 상상을 뛰어넘는 것이라 제대로 실감하기가 쉽지 않다. 일례로 태양의 크기만 해도 지름 140만km라 하지만, 그게 얼마나 큰 것인지 가늠하기란 어려운 일이다. 쉽게 말하면, 지구-달 간의 거리가 약 38만km인데, 태양의 크기는 그 거리의 4.5배가 된다는 것이다. 일상적으로 미터, 킬로미터에만 익숙한 지구 행성인에게는 가공스러운 사이즈임이 틀림없다. 하나의 물건이 이렇게 클 수 있다는 사실을 실감한다면, 우주에 대한 관념이 달라질 수도 있지 않을까? 위와 같은 그림을 제작한 사람은 영국 랭커셔의 아마추어 천문가 존 브래디 씨로, 인간의 감각으로 우주의 크기를 실감할 수 있는 방법이 없을까 고민하다가 지구로 끌어다놓은 이 같은 이미지를 만들게 됐다고 Astronomy Central 에 밝히고 있다. 어떤 그림은 지구를 끌어다가 해당 천체와 비교한 것도 있는데, 일례로 지구를 토성에 끌어다놓으면, 토성의 목에 거는 목걸이의 구슬 하나 정도밖에 안되는 그림도 있다. 반면에, 태양계에서 가장 크고 높은 산인 화성의 올림푸스 산은 미국 애리조나 주를 통째로 덮는 크기(그림2)다. 애리조나가 얼마나 큰지 감이 없는 한국 독자라면, 부산에서 신의주까지 한반도를 통째로 덮는 크기로 생각하면 쉽다. 이 산은 지구 행성에서 가장 높은 에베레스트 산보다 3배나 높으며, 산의 밑바닥 지름은 624km나 된다. 또한 우주의 중성자별을 영국으로 끌어다놓으면, 영국 북서부의 리버풀에서 워링턴을 덮는 크기(그림3)다. 하지만, 크기가 비록 수십km인 중성자별이지만 질량은 태양의 1.5배나 된다고 말하는 브래디 씨는 이렇게 덧붙인다. "밀도가 극도로 높아 차숟갈 한 술만한 질량이 10억 톤에 달합니다." 이미지에는 북미 대륙도 등장한다. 목성의 위성 이오를 지구로 끌어오면 거의 북미 대륙을 덮는 크기(그림1)다. 브래디 씨는 '치즈 피자처럼 보이는' 이오는 샌프란시스코에서 디트로이트까지는 넉넉히 덮을 수 있다고 말한다. 각각 해당 천체의 크기를 살펴보면 중성자별: 20km, 올림푸스 산: 624km/ 목성 위성 이오: 3,636km/ 화성: 6,792km/ 지구: 12,742km/ 토성: 116,464km/ 목성: 142,984km/ 토성 고리: 282,000km/ 태양: 1,392,000km다. 이오는 목성의 갈릴레오 위성 4개 중 모성에 가장 가까운 위성으로서, 목성으로부터 엄청난 조석력을 받고 있다. 이 때문에 이오는 지구를 포함해서 태양계에서 가장 화산활동이 심한 천체가 되고 말았다. 이오의 표면에는 수백 개의 화산들이 왕성한 활동을 보이고 있어 심한 피부병을 앓고 있는 얼굴같이도 보인다. 브래디 씨의 다음 이미지는 화성이다. 지구 크기의 반이지만, 북미 대륙을 너끈히 품고도 공간이 꽤 남는다(그림4). 하지만 이 북미 대륙을 목성에다 갖다 붙이면, 넓은 도로 바닥에 붙어 있는 검딱지(그림5)에 지나지 않는다. 북미 대륙이 가스체 거대 행성의 구름띠 가장자리에 자리한 조그만 얼룩처럼 보인다. 사실 지구의 지름은 목성의 11분의 1에 지나지 않는다. 그래서 목성에서 치는 번개는 지구 번개보다 1000 배는 강력하다. 브래디 씨를 따라 더 멀리 나가보자. 지구를 토성에다 갖다놓는 것도 무척 재미있는 일이다. 토성 고리의 너비를 지구로 재본다면, 지구가 6개 들어가는 폭이다(그림6). 이 고리의 지름은 무려 28만 2천km로, 지구-달 사이 거리의 3분의 2에 해당한다. 이 토성 고리야말로 참으로 장관이 아닐 수 없다. 태양계 8경 중 1위를 차지할 만하다. 지구는 토성 목에 걸린 목걸이의 구슬 하나 정도에 지나지 않는다. 만약 지구를 토성 자리에다 갖다놓는다면, 가장 안쪽 고리로부터 6만 6,900km 떨어진 곳에 자리잡게 될 것이고, 고리들은 더욱 멀리 확장되어 우주 공간으로 퍼져갈 것이다(그림7). 이번엔 태양으로 가보자. 우리 지구는 더욱 보잘것이 없어진다. "태양의 규모에서 볼 때 지구는 그야말로 보잘것없는 존재죠" 하고 브래디 씨는 덧붙인다. "태양 지름을 따라 지구를 늘어놓는다면 109개의 지구가 들어갑니다(그림8). 부피는 세제곱이니가, 거의 130만 개의 지구가 들어갈 공간이죠." "태양이 1초 동안에 생산해내는 에너지는 인류가 전 역사를 통해 생산해낸 에너지보다 더 많습니다. 그리고 매초 태양은 우주 공간으로 40억 톤의 물질을 방출하지요. 그러고도 태양은 앞으로 50억 년을 너끈히 버틸 수가 있지요." "태양 표면에서 강력한 자기마당이 깨어질 때 나타나는 태양 플레어의 폭발은 히로시마 원폭의 10억 배에 달하는 위력입니다." 브래드 씨가 만든 이미지들은 우주 안에서 지구가 얼마나 보잘것없는 존재인가를 새삼 일깨워주는 노작이라는 평가를 받고 있다. 이것을 보면 인간이 조금은 겸손해질 수도 있지 않을까? 이광식 통신원 joand999@naver.com

박근혜 대통령은 3일 청와대에서 우리나라를 국빈 방문한 빌럼 알렉산더르 네덜란드 국왕과 정상회담을 열고 원자력 분야를 비롯해 과학기술·에너지·농업 분야 등에서 양국 간 실질적인 협력을 더욱 강화하기로 하고, 1900만 유로(약 250억원) 규모의 ‘네덜란드 연구용 원자로 개선사업’ 수주 계약에 서명했다. 이 사업은 델프트 공대의 연구용 원자로를 개조하고 냉중성자 연구설비를 내년 5월 시공해 2018년 초까지 설치와 시운전 완료를 목표로 하는 것으로, 한국원자력연구원이 주축이 된 한국컨소시엄은 지난 6월 독일과 프랑스 등과의 경쟁 끝에 우선 협상대상자로 선정됐다. 또 한국뇌연구원은 생명공학기술(BT) 분야에서 가장 핵심적 연구 분야인 뇌연구 부문에서 독보적인 위치를 갖고 있는 네덜란드 뇌은행과 연구협력 양해각서(MOU)에 서명했다. 박 대통령은 알렉산더르 국왕이 ‘유럽연합(EU)과 네덜란드가 동북아 국가간 관계에 기여할 일은 있겠느냐’고 묻자, “한국과 일본은 동북아의 평화와 번영 실현을 위해 협력해야 할 동반자이며 다만, 역사문제 인식 특히 군대위안부 문제가 현안으로 있어 이의 해결을 위해 노력하고 있다”면서 “동북아 지역의 공동 이익과 발전을 위해 연성 이슈부터 시작해 협력의 관행을 쌓아 신뢰를 구축해 나감으로써 이를 바탕으로 어려운 문제를 해결해 나가자는 동북아 평화협력구상을 제안하고 있다”고 답했다. 이날 회담에는 네덜란드에서 큰 인기를 끌고 있는 아르헨티나 태생 막시마 왕비도 함께했으며, 2002년 한·일 월드컵 때 우리 축구대표팀을 4강에 올려놓은 거스 히딩크 감독이 경제사절단 담당 특사로 동행했다. 이지운 기자 jj@seoul.co.kr

당신이 오늘 아침에도 마시고 세수한 그 물이 얼마나 오래된 것인지 아는가? 물은 지구나 태양보다 더 전에 만들어진 것이며, 지구의 바다는 최소한 지구 역사에 버금가는 40억 년이 넘는 역사를 가진 것이라는 학설이 최근에 발표되어 학계의 이목을 끌고 있다. 사실 지구의 바다는 최대 미스터리 중의 하나다. 지구 행성의 지표 면적 중 70%를 넘게 차지하고 있는 바다는 지구상의 모든 생명을 보듬고 있는 어머니 같은 존재다. 지구가 푸른 행성으로 불리는 것도 바다 때문이다. 하지만 지금까지 우리는 지구상 언제 물이 생겨났는지, 어떻게 바다가 만들어졌는지에 대해 아는 것이 별로 없다. 이제 과학자들은 그 답을 알아냈다고 생각하고 있다. 물은 혜성이 가져온 게 아니라, 소행성들이 가져왔으며, 그 시기는 지구에 막 암석층이 형성될 무렵이었다고 믿고 있다. "사람들은 보통 언제나처럼 있는 것이라고 생각하고 있죠"라고 우즈홀 해양학 연구소 소속으로 논문의 주저자인 애덤 새러피언 박사가 '사이언스'지에서 밝혔다. 지구가 형성되고 한참 뒤에 물이 지구상에 왔다고 보는 기존의 가설과는 달리, 이번 학설은 지구와 내부 태양계에 물이 나타난 증거는 훨씬 시간을 거슬러올라간다는 것이다. "원시 지구는 행성 형성기의 높은 에너지로 인해 아주 메마른 상태였죠"라고 밝히는 새러피언 박사는 이렇게 덧붙였다. "물은 훨씬 뒤에 왔죠. 혜성이라든가 아주 물기 많은 소행성들이 가져온 거죠. 소행성이 얼음과 가스 덩어리거든요" "엄청나게 큰 소행성과 혜성들의 충돌로 지구는 격변의 시기를 겪었답니다" 논문의 공동저자인 지질학자 호스트 마셜이 설명했다. "연구자들은 원시 지구가 형성될 때 있었던 물 분자들은 모두 증발하여 우주 공간으로 날아가버렸다고 보고, 지금 지구상을 덮고 있는 물은 훨씬 뒤에 온 것이라고 추정하고 있죠" 논문 저자들은 이 문제를 풀기 위해 지구 바다의 또 다른 잠재적인 근원을 연구하고 있다. 가장 원초적인 물질로 알려진 소행성은 탄소질의 콘드라이트로서, 행성들이 형성되기 훨씬 이전, 그러니까 46억 년 전 태양계의 성운이 막 태양을 잉태하려고 회전할 무렵 소용돌이 안에서 만들어진 것이다. "원시 소행성은 원시 태양계 구성물질과 아주 흡사하죠"라고 우즈홀 해양학 연구소 지질학자인 수네 닐센 공동저자가 밝혔다. "소행성은 물이 아주 많아요. 지구 바다의 근원 물질 후보로 생각되고 있죠" 원시 태양계를 묘사한 위의 그림(사진 2)에서 보이는 흰 점선은 설선(雪線)이다. 이 선의 안쪽은 따뜻한 내부 태양계로, 외부 태양계에 대해 얼음이 안정되지 않은 상태로 있는 데 반해, 푸른색의 외부 태양계는 얼음이 안정된 상태다. 내부 태양계가 물을 수용할 수 있는 방법은 두 가지로, 하나는 설선 안에서 물 분자가 먼지 입자에 들러붙는 것이고(말풍선 그림), 다른 하나는 원시 목성의 중력 영향으로 탄소질 콘드라이트가 내부 태양계로 밀어넣어지는 것이다. 이 두 가지 요인에 의해 태양계가 형성된 지 1억 년 안에 물이 내부 태양계에서 만들어진 것으로 보인다. 지구 바다의 근원을 결정짓기 위해 과학자들은 수소와 그 동위원소인 중수소의 비율을 측정했다. 중수소란 수소 원자핵에 중성자 하나가 더 있는 수소를 말한다. 그 결과, 지구 바다의 물과 운석이나 혜성의 샘플이 공히 태양계가 형성되기 전에 물이 생겨났음을 보여주는 화학적 지문을 갖고 있는 것으로 밝혀졌다. 물은 다 같이 비슷한 수준의 중수소를 갖고 있다. 이 중수소는 성간 우주에서밖에는 만들어지지 않는 물질이다. 이러한 사실은 적어도 지구와 태양계 내 물의 일부는 태양보다도 더 전에 만들어진 것임을 뜻한다. 이 연구는 지구의 물이 지구의 암석과 같은 시기에 생성되었음을 강력하게 시사한다고 호스트 마셜은 강조하면서 "지구는 이런 경로를 거쳐 물의 행성이 되었다"고 밝혔다. "이 같은 상황은 지구상에 생명체가 기존에 생각햇던 것보다 훨씬 빨리 나타났을 수도 있다는 추론도 가능하다"고 닐센이 덧붙였다. 그는 "이처럼 물이 내부 태양계에 일찍 생겨난 것을 고려해볼 때, 다른 내부 행성들 역시 초창기에는 물을 갖고 있어, 오늘날처럼 환경이 가혹하게 되기 전엔 생명체가 존재했을 가능성을 배제할 수 없다"고 힘주어 말했다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

물리학자들이 지구상에서 가장 차가운 공간을 만들어냈다고 미국 인터넷매체 허핑턴포스트가 27일(현지시간) 보도했다. 이 공간은 약 399kg짜리 구리 소재 구조물로 내부 온도는 6밀리캘빈(mK)까지 떨어뜨릴 수 있다. 이는 화씨 영하 459.659도(섭씨 영하 273.14도)로 절대영도(0K, 섭씨 영하 273.15도) 수준이다. 이 프로젝트를 주관한 카스텐 히거 미국 예일대 물리학과 교수는 “이는 중대한 기술적 성취”라고 성명을 통해 밝혔다. 카스텐 히거 박사는 극저온 연구를 위한 이탈리아 중성미자 검출기인 ‘쿠오레’(CUORE, 극저온 지하 드문현상 관측소)를 운용하는 그란사소 국립실험실과 협력 관계에 있는 대학 내 아서 라이트 실험실 소장이다. 따라서 이 프로젝트에는 이탈리아는 물론 미국, 중국, 스페인, 프랑스 등 여러 국가의 과학자 130여 명이 참여하고 있다. 세계 기록을 세운 이 공간은 ‘크라이오스탯’이라는 저온유지 장치로 미지의 아원자 입자인 중성미자 검출에 쓰인다. 연구팀은 “이 공간에서의 실험으로 ‘중성미자 미방출 이중 베타(β)붕괴’(neutrinoless double-beta decay)로 불리는 희귀 과정을 관찰할 수 있을 것”이라고 기대하고 있다. 중성미자가 없는 이중 베타붕괴란 2개의 중성미자나 반중성미자를 방출하지 않는 과정에서 이중 베타붕괴(핵물리학의 방사성 감쇠 중 하나로 전자나 양전자인 베타입자가 방출되는 방사성 감쇠를 뜻함)가 가능하다는 것으로, 이 과정에서 방출되는 중성미자가 그 즉시 원자핵 내부의 다른 핵자(핵알, 원자핵을 구성하고 있는 양성자와 중성자 등을 총칭)에 의해 반중성미자로서 흡수돼 두 전자의 전체 운동 에너지는 정확히 처음과 나중 상태의 원자핵 결합 에너지의 차이가 된다. 즉 중성미자가 반중성미자와 실제로는 같은 입자라는 ‘마요라나 입자’인 것을 입증해 이로써 우주에는 반물질보다 물질이 풍부한 이유를 설명하게 된다고 연구팀은 밝히고 있다. 사진=INFN 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

당신은 이 사진을 보고 무엇을 떠올리는가. 혹시 인간의 얼굴을 떠올리고 있는가. 이는 파레이돌리아(변상증)라는 심리적 현상으로, 흔히 구름이나 암석 등에서 특정한 패턴을 추출해 그 모습과 유사한 것과 연관시키는 것을 말한다. 나사(NASA, 미국항공우주국)는 24일 ‘우주운 속의 환상’이란 제목으로 오늘의 사진을 공개했다. 우주운은 은하 안에 존재하는 성간물질의 집합체를 말한다. 공개된 사진은 지구로부터 약 1만 7000광년 거리에서 고속으로 회전하는 중성자별(펄서) PSR B1509-58을 관측한 것이다. 사실 이 중성자별은 지난 2009년 나사의 찬드라 엑스선관측선으로 촬영해 공개한 이미지 속에서 마치 거대한 사람의 손처럼 보여 크게 주목받았고 사람들에게 ‘신의 손’으로 불렸다. 이번에 공개된 이미지에서 금빛은 엑스선으로 관측한 찬드라 망원경의 데이터이며, 빨강과 초록, 파랑은 적외선으로 포착한 와이즈(WISE, 광역적외선탐사위성) 망원경의 데이터로 나타낸 것이다. 이를 두고 일부 사람들은 ‘신의 얼굴’이라고 부르고 있다. 또한 나사는 이 중성자별의 성운을 나타내기 위해 원자스펙트럼 배열 망원경인 누스타(NuSTAR)의 엑스선 데이터도 사용했다. 이는 찬드라 데이터보다 고에너지 엑스선을 나타낸다. 와이즈 망원경 임무는 미국 캘리포니아공과대(칼텍)에 있는 제트추진연구소(JPL), 찬드라 프로그램은 앨라배마주(州)의 마셜우주비행센터, 찬드라 기술과 운항 통제는 매사추세츠주(州)의 스미스소니언 천체물리학센터가 맡고 있다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

당신은 이 사진을 보고 무엇을 떠올리는가. 혹시 인간의 얼굴을 떠올리고 있는가. 이는 파레이돌리아(변상증)라는 심리적 현상으로, 흔히 구름이나 암석 등에서 특정한 패턴을 추출해 그 모습과 유사한 것과 연관시키는 것을 말한다. 나사(NASA, 미국항공우주국)는 24일 ‘우주운 속의 환상’이란 제목으로 오늘의 사진을 공개했다. 우주운은 은하 안에 존재하는 성간물질의 집합체를 말한다. 공개된 사진은 지구로부터 약 1만 7000광년 거리에서 고속으로 회전하는 중성자별(펄서) PSR B1509-58을 관측한 것이다. 사실 이 중성자별은 지난 2009년 나사의 찬드라 엑스선관측선으로 촬영해 공개한 이미지 속에서 마치 거대한 사람의 손처럼 보여 크게 주목받았고 사람들에게 ‘신의 손’으로 불렸다. 이번에 공개된 이미지에서 금빛은 엑스선으로 관측한 찬드라 망원경의 데이터이며, 빨강과 초록, 파랑은 적외선으로 포착한 와이즈(WISE, 광역적외선탐사위성) 망원경의 데이터로 나타낸 것이다. 이를 두고 일부 사람들은 ‘신의 얼굴’이라고 부르고 있다. 또한 나사는 이 중성자별의 성운을 나타내기 위해 원자스펙트럼 배열 망원경인 누스타(NuSTAR)의 엑스선 데이터도 사용했다. 이는 찬드라 데이터보다 고에너지 엑스선을 나타낸다. 와이즈 망원경 임무는 미국 캘리포니아공과대(칼텍)에 있는 제트추진연구소(JPL), 찬드라 프로그램은 앨라배마주(州)의 마셜우주비행센터, 찬드라 기술과 운항 통제는 매사추세츠주(州)의 스미스소니언 천체물리학센터가 맡고 있다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

미국항공우주국(NASA, 나사)의 고에너지 X선 관측위성인 누스타(NuSTAR)가 우리 태양보다 1000만 배 이상 밝은 에너지를 내뿜는 죽은 별의 잔해를 발견했다. 국제 천문학 연구팀은 큰곰자리 방향으로 지구에서 약 1200만 광년 거리에 있는 은하 메시에82(M82) 속에서 강력한 X선 펄사를 사로 잡았다. 펄사는 죽은 별의 잔해로 남은 중성자별이 매우 빠른 속도로 자전하면서 에너지를 내뿜는 것을 의미한다. 올해 초 천문학자들은 시가 은하로 알려진 이 메시에82에서 초신성 SN2014J를 관측하던 중 초신성 폭발이 발생한 자리에서 매우 강력한 펄사를 발견했다. 누스타로 관측한 이 펄사는 강력한 X선원인 초광도 X선원(ULX)로 관측됐다. 이번 발견 전까지 천문학자들은 ULX가 모두 블랙홀일 것으로 추정했다. 하지만 이 ULX는 맥동하는 펄사로 주기는 1.37초였다. 찬드라와 스위프트 위성 관측으로도 이 ULX는 확실히 펄사인 것으로 나타났다. 사실 이 은하에는 다른 ULX가 이전에 존재했기에 이 펄사는 M82 X-2라는 명칭으로 불리고 있다. 연구팀은 이번 발견으로 펄사가 기존 생각보다 훨씬 더 많은 물질을 흡수해 블랙홀 만큼이나 강력한 에너지를 내뿜을 수도 있다는 새로운 이론을 제기하며 또 다른 ULX를 관측해 비슷한 펄사가 있는지 조사를 할 것이라고 설명했다. 이번 연구성과는 세계적인 학술지 네이처지 9일 자로 게재됐다. 사진=M82 은하와 X선원 M82-X2(분홍색)NASA/JPL-Caltech/SAO/NOAO 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

적어도 현재 지구상에 존재하는 바닷물의 반은 태양계 형성 시점보다 오래됐다는 주장이 제기돼 화제를 모으고 있다. 미국과학진흥협회에서 발행하는 세계적 과학전문저널 사이언스(Science)는 미국 미시건 대학 앤아버 캠퍼스·영국 엑서터 대학 연구진이 “지구상의 바닷물 중 적어도 50%는 태양계 형성 전, 다른 외계 행성에서 옮겨왔을 가능성이 있다”는 견해를 밝혔다고 25일(현지시간) 보도했다. 연구진은 지구상에 존재하는 다양한 운석 샘플 속에서 지구 태양계가 형성된 시점인 45억년 전 보다 오래된 것으로 추정되는 얼음결정을 추출, 이를 현 지구 바닷물 샘플과 비교·분석했다. 결과적으로, 연구진은 바닷물 일부에서 듀테륨(deuterium) 성분이 존재한다는 것을 확인했다. 듀테륨은 양성자 1개, 중성자 1개로 이뤄진 수소의 동위원소로 해당 성분이 물에 존재한다는 점은 바닷물 일부의 기원이 지구가 아닌 먼 우주공간이라고 가정해야만 성립할 수 있는 사실이라고 연구진은 주장한다. 이는 지구 바닷물 일부가 물이 가득한 외계 지구형 행성 어딘가에서 유래했을 수 있다는 화학적 지문으로 볼 수 있다. 지구와 유사한 환경을 가진 외부행성을 찾기 위해 우주로 발사된 케플러 우주 망원경은 오늘날까지 1000개에 달하는 태양계 밖 행성을 찾아냈으며 최근에는 메릴랜드 대학 연구진이 지구에서 약 124광년 떨어져있는 해왕성 크기 외계행성 HAT-P-11에 수증기가 존재한다는 사실을 확인하기도 했다. 이 모든 사실은 지구 바닷물이 태양계가 형성된 45억년 이전 또 다른 외계행성에 이미 존재하다가 해당 행성에서 떨어져 나간 소행성, 운석 파편에 담겨져 지구에 도착했다는 가설을 가능하게 만든다. 연구를 주도한 미시건 대학 앤아버 캠퍼스 천문학자 이시도르 클리브스 박사는 “이 시뮬레이션 결과는 지구 바닷물 모두가 자연생성된 것이 아닌 타 행성으로부터 ‘상속’ 됐을 수도 있다는 가능성을 품고 있다”고 설명했다. 사진=Bill Saxton/NSF/AUI/NRAO 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr