거대한 유령 같은 손이 심우주에서 발견되어 눈길을 끌고 있다. 이 거대한 ‘우주의 손’은 길다란 손가락으로 뜨겁게 빛나는 구름을 막 움켜잡으려 하고 있다. SF소설처럼 들리지만 이건 현실이다. 미 항공우주국(NASA)의 찬드라 X-선 망원경이 심우주에서 건져올린 현실 그대로의 이미지이다. 찬드라 팀의 설명에 의하면, ‘우주의 손’은 거대한 별의 죽음인 초신성 폭발로 생겨났으며, 이 폭발로 인해 별의 중심부에 ‘펄서’라는 빠르게 회전하는 초밀도의 별 시체가 남았다. 펄서는 주위에 고에너지 입자로 이루어진 거품들을 날려버렸고, 이것이 초신성 폭발에 의해 뿜어져나오는 별의 잔해와 결합되어 무려 150광년 길이의 손 같은 구조를 만든 것이다. ‘우주의 손’이 움켜쥐려는 빛나는 구름은 RCW 89로 알려진 거대한 성운이다. 손의 중심부에 남아 있는 초신성 MSH 15-52는 지구에서 약 1만7000광년 거리에 있다. 천문학자들은 폭발로 인한 빛이 약 1700년 전에 우리에게 도달했으며, MSH 15-52를 우리 은하계에서 알려진 가장 젊은 초신성 잔해 중 하나로 만들었다고 밝혔다. 찬드라 망원경은 과거에도 이와 유사한 ‘우주의 손’ 이미지를 포착한 바 있으며 이를 통한 연구가 진행되어 왔다. 지난해 6월 ‘아스트로노미컬 저널 레터’에 게재된 연구에 따르면 손끝에 있는 초신성 폭발의 파가 시속 1450만㎞로 이동하며, 손바닥에 가까운 물질은 그보다 빠른 시속 1770만㎞로 움직이고 있음을 밝혀냈다. 한편 20년 이상 X선으로 우주를 관측해온 찬드라 X선 우주망원경은 1999년 7월 우주 왕복선 컬럼비아를 타고 지구 궤도로 발사되었으며, 1990년과 2003년 사이에 발사된 NASA의 ‘위대한 천문대’ 4개 중 하나이다. 다른 셋은 지금도 여전히 활약하는 허블 우주망원경, 1991년에 발사되어 2000년에 임무를 종료한 콤프턴 감마선 천문대(CGRO)가 있으며, 적외선에 최적화된 스피처 우주망원경은 2003년에 발사되어 작년에 퇴역했다.　

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

과학자들은 이제까지 수천 개 이상의 외계 행성을 발견했다. 이 가운데 상당수는 목성 같은 거대 가스 행성으로 별에서 가까운 위치에 있다. 외계 행성의 크기가 클수록, 그리고 별에 가까울수록 포착하기 쉽기 때문이다. 그러나 최근 관측 기술의 발전으로 지구만큼 작은 행성이나 별에서 멀리 떨어진 행성의 관측 빈도도 점점 늘어나고 있다. 그런데 이 가운데는 기존의 이론으로는 설명할 수 없는 특이한 외계 행성도 존재한다. 최근 네덜란드 레이던 대학 알렉산더 본이 이끄는 연구팀이 지구에서 360광년 떨어진 젊은 별 YSES 2 주변에서 발견한 외계 행성도 그런 경우다. 연구팀은 유럽남방천문대 (ESO)의 대형 망원경인 VLT에 설치된 SPHERE 시스템으로 목성 질량의 6배에 달하는 거대 가스 행성 YSES 2b를 관측했다.(사진) 이 정도 질량을 지닌 거대 가스 행성은 드물지 않게 발견되지만, 연구팀을 놀라게 한 부분은 공전궤도다. YSES 2b는 태양에서 지구 거리의 110배나 되는 거리를 공전하고 있다. 이는 명왕성이나 해왕성 공전 궤도와 비교해도 거의 3배나 먼 거리다.현재 가스 행성 생성 이론에 따르면 행성은 별 주변의 가스와 먼지의 모임인 원시행성계 원반(protoplanetary disk)에서 생성된다. 원시행성계 원반은 별을 형성하고 남은 가스와 먼지가 별 주변에 원반 형태로 모인 것으로 당연히 별에서 가까울수록 밀도가 높아진다. 하지만 너무 가까운 거리에서는 별에서 방출하는 강력한 복사열과 항성풍에 의해 충분한 먼지와 가스가 뭉치기 힘들다. 따라서 거대 가스 행성은 너무 멀지도 않고 너무 가깝지도 않은 공전궤도에서 생성된다. 태양계의 목성과 토성이 바로 그런 경우다. 그런데 YSES 2b는 매우 무겁지만, 충분한 가스를 모으기에는 너무 먼 거리에 존재한다. 기존의 이론을 변경하지 않고 이 관측 결과를 설명할 수 있는 가장 간단한 방법은 YSES 2b가 본래 궤도를 이탈해 아주 먼 장소로 이동했다고 보는 것이다. 그런데 이렇게 큰 천체를 이동시킬 수 있는 것은 비슷하거나 더 큰 질량을 지닌 천체다. 연구팀은 YSES 2b가 아직 발견하지 못한 다른 거대 가스 행성의 중력 간섭으로 멀리 떨어진 위치까지 이동했을 가능성에 주목하고 있다. 사실 YSES 2b와 반대로 너무 가까운 공전궤도에서 발견되는 거대 가스 행성인 뜨거운 목성형 가스 행성 역시 같은 이론으로 설명할 수 있다. 다만 이 가설을 입증하기 위해서는 별 주변에서 아직 발견하지 못한 거대 행성을 찾아내야 한다. 연구팀은 태양처럼 젊은 별 주변에서 새로 생성된 외계 행성을 찾아내는 YSES (Young suns Exoplanet Survey) 연구를 진행 중이다. 목성보다 더 무거운 외계 행성을 먼 거리로 이동시키는 힘이 과연 무엇인지 아직 알지 못하지만, 과학자들은 결국 그 이유를 알아낼 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

중국이 이번 달 자체 우주정거장 톈궁(天宫) 건설을 위한 첫 번째 모듈을 발사할 예정이며, 또한 수년 내 우주정거장에 합류시켜 궤도를 도는 대형 우주망원경 발사를 준비 중에 있다. 신화통신에 따르면, 2024년에 발사될 중국 우주정거장 망원경(CSST)은 중국 과학자들이 천체관측을 수행 할 수 있는 우주 광학 천문대다. 쉰티엔(巡天)이라는 이름의 이 우주망원경은 지름 2m의 반사경을 장착하여 허블 우주망원경에 필적할 뿐더러, 31년 된 허블과 비슷한 해상도를 유지하면서 300배 더 넓은 광시야를 자랑한다. CSST는 이같은 넓은 시야와 25억 픽셀의 거대 카메라를 사용하여 10년 동안 전천 우주를 최대 40%까지 관측할 수 있다. 우주의 가속 팽창 메커니즘, 암흑 에너지 및 암흑물질, 우주의 기원과 진화를 연구하는 데 사용될 이 망원경은 우주정거장의 한 모듈로 제작되지만, 톈궁에 부착되지는 않고 근처의 독립적인 궤도를 돈다. 그러나 수리 작업 등을 위해 우주정거장에 연결할 수 있다. 톈궁은 내년에 완공된다. 중국의 인간 우주비행 프로그램의 수석 설계 주지안핑은 “망원경은 우주 탐사선의 효율성을 높이기 위해 궤도에서 독립적으로 비행할 수있는 광학 모듈에 설치될 것”이라면서 "CSST는 미래의 우주정거장과 거의 공동 궤도를 돌게 되는데, 이는 망원경에 대한 연료 보급과 업그레이드 수행에 유리하기 때문”이라고 밝혔다.허블은 다양한 구성 요소와 시스템에 대한 수리와 업그레이드, 교체를 위해 여러 차례 임무를 수행해야 했는데, 이런 점에 비추어 CSST에 큰 이점을 가지고 있다고 할 수 있다. 한편, 지상에는 우주망원경의 데이터를 활용하기 위해 중국 전역에 4개의 천문학 연구센터가 건설되고 있다고 신화통신이 작년에 보도한 바 있다. CSST는 근자외선과 가시광선 영역을 관찰한다. 중국과학원 산하 국립천문관측소(NAOC) 회원들의 2019년 논문에 따르면, 이 망원경으로 수행될 주목할 만한 우주 및 천문학적 목표에는 암흑물질과 암흑 에너지의 특성, 우주의 대규모 구조와 은하 형성 및 진화에 대한 연구가 포함된다. CSST는 또한 해왕성보다 더 먼 곳에서 움직이는 ‘해왕성바깥천체'(trans-Neptunian objects TNOs)와 지구 접근 소행성을 탐지하고 조사하는 데도 기여할 것으로 예상된다. 중국의 새로운 우주정거장 완공을 앞두고 중국 우주비행사들은 현재 정거장 건설을 위한 최초의 승무원 임무를 위해 집중 훈련을 받고 있다. 중국은 프로젝트 건설 단계를 위해 4명의 승무원 임무를 포함하여 2021년과 2022년에 걸쳐 11차례 발사를 준비하고 있다. ‘천상의 조화’를 의미하는 톈허(天和) 핵심 모듈은 4월 원창에서 창정 5호 로켓에 실려 발사될 예정이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

지구 시간으로 이틀 반 정도면 새해를 맞이하는 슈퍼지구가 발견됐다. 스페인 카나리아제도 천체물리학연구소(IAC) 연구진은 지구에서 36광년 거리에 있는 외계항성 ‘글리제740’을 공전하는 외계행성 글리제740b를 발견했다고 16일(현지시간) 발표했다. 글리제740은 지름과 질량이 모두 우리 태양의 절반 정도인 적색왜성(표면온도 약 3600℃)으로 뱀자리 방향에 있다. 그 주위를 공전하는 글리제740b는 최소 질량이 지구의 약 3배로 추정돼 슈퍼지구로 여겨진다. 그런데 이 행성은 흥미롭게도 주성에서의 거리가 약 0.029AU(천문단위)밖에 되지 않는다. 이는 지구에서 태양까지 거리의 약 3%로, 행성과 주성이 그야말로 바짝 붙어있는 셈이다. 이 행성의 공전 주기는 약 2.4일로 극히 짧으며 평균 표면 온도는 무려 550℃로 생명체가 존재할 가능성은 적다. 천문학자들은 지금까지 이런 외계행성을 4300개 이상 발견했는데 그중 대부분은 시선속도 측정법이나 통과 관측법 같은 간접적인 방법을 이용해 감지한 것이다. 시선속도 측정법은 외계행성의 공전에 따라 원을 그리듯 약간 흔들리는 주성의 움직임 가운데 지구에서 본 시선 방향의 움직임을 주성 색상의 미미한 변화를 토대로 포착해 외계행성을 감지하는 것이다. 반면 통과 관측법은 외계행성이 주성의 앞을 통과할 때 생기는 주성 밝기의 미묘한 변화를 바탕으로 외계행성을 감지하는 것이다. 이번 관측은 유럽남방천문대(ESO)가 운용하는 칠레 라실라천문대 망원경에 장착된 초정밀 시선속도 행성추적기(HARPS)와 카나리아제도 로크데로스무차초스천문대 망원경의 북반구용 초정밀 시선속도 행성추적기(HARPS-N) 그리고 스페인 칼라르알토천문대 망원경의 분광기 카르메네스(CARMENES)로 수집한 시선속도법 자료를 통해 확인한 것이다. 이 방법으로는 공전주기와 최소 질량을 도출 할 수 있지만 정확한 지름을 알 수 없다. 글리제740b의 지름은 지구의 약 1.4배로 추정되지만, 더 정확한 값을 알아내려면 통과 관측법에 의한 추가 관측이 필요하다. 따라서 연구진은 미국항공우주국(NASA)의 테스(TESS) 우주망원경이나 유럽우주국(ESA)의 케옵스(CHEOPS) 우주망원경에 의한 관측에 기대를 걸고 있다. 또 이번에 확인된 글리제740와는 별도로 공전주기가 약 9년으로 토성 정도(지구의 약 100배)의 질량을 지닌 다른 외계행성이 같은 항성계 안에 존재할 가능성이 있는 것으로 전해졌다. 연구진은 태양계로부터 비교적 가까운 곳에 있는 글리제740의 외계행성 글리제740b에 대해 가까운 미래에 등장할 유럽초대형망원경(ELT)이나 30m 망원경(TMT)과 같은 구경 30~40m급 대형 망원경의 관측 대상이 될 가능성이 있다고 말했다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘천문학과 천체물리학’(Astronomy & Astrophysics) 최신호에 실렸다. 사진=IAC 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

우리은하 중심부에는 태양 질량의 400만 배에 달하는 거대 질량 블랙홀이 존재한다. 그 주변으로는 블랙홀의 중력에 이끌려온 많은 별과 가스가 존재한다. 하지만 과학자들은 은하 중심부 근방에서 새로운 별이 생성되기는 어려울 것으로 생각해왔다. 별의 재료가 될 가스는 풍부하지만, 블랙홀에서 나오는 강력한 에너지와 빈번한 초신성 폭발, 그리고 강한 자기장 등 여러 가지 방해 요소가 많기 때문이다. 그러나 최근 일본국립천문대 싱 루가 이끄는 국제 천문학자 팀은 강력한 전파 망원경인 ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)를 이용해 과거 생각했던 것보다 많은 별이 은하 중심부에서 생성된다는 증거를 발견했다. 연구팀은 과거 새로 생성되는 별이 거의 없는 것으로 알려진 중심 분자 지대(Central Molecular Zone)를 관측하던 도중 이런 사실을 확인했다. 중심 분자 지대는 천문학적 관점에서 은하 중심 거대 질량 블랙홀 인근인 1000광년 이내에 위치한 거대한 분자 구름으로, 만약 블랙홀에서 충분히 떨어진 위치에 있었다면 내부의 가스가 뭉쳐 수많은 아기 별이 탄생할 조건을 갖추고 있다. 연구팀은 분자 구름 내부에서 생성되는 별이 매우 드물 것으로 예상했다가 800개에 달하는 가스 핵(gas core)를 발견하고 깜짝 놀랐다. 국소적으로 밀도가 높아진 가스가 뭉쳐 가스 핵을 만드는데, 이는 새로운 별이 생성되는 초기 단계이기 때문이다. 더 나아가 연구팀은 두꺼운 가스와 먼지를 뚫고 내부를 관찰할 수 있는 ALMA의 강력한 성능으로 43개의 가스 핵에서 에너지와 물질이 방출되는 확인했다.(사진) 이는 가스 핵이 더 뭉치면서 내부 온도가 상승해 나타나는 현상으로 아기별이 아기 새처럼 껍질을 뚫고 나오는 것에 비유할 수 있다. 다시 말해 새로운 별이 탄생하는 장면을 여럿 목격한 것이다. 연구팀은 이 데이터를 근거로 중심 분자 지대에서 새로운 별이 생성되는 속도가 기존 이론처럼 은하 다른 지역의 10% 수준이 아니라 사실상 비슷하다는 연구 결과를 천체물리학 저널(Astrophysical Journal) 최신호에 발표했다. 이론과 다른 결과가 나온 이유는 모르지만, 여러 가지 악조건 속에서도 아기 별은 꿋꿋하게 태어난다는 이야기다. 그리고 이론적으로 그럴 듯하고 초기 관측 역시 이론과 부합되는 결과가 나와도 과학자는 끊임없는 이론을 검증해야 한다는 교훈을 남기는 이야기이기도 하다. 참고로 ALMA는 칠레의 고산 지대에 설치된 여러 개의 거대 전파 망원경 집합으로 광학 망원경이나 일반 전파 망원경보다 더 긴 파장인 밀리미터/서브밀리미터 파장에서 우주를 관측하고 있다. 파장이 길수록 가스나 먼지를 뚫고 관측하는데 용이하기 때문에 ALMA의 진가는 두꺼운 가스에 가린 천체를 연구할 때 드러난다. 앞으로 비슷한 천체를 연구하는 데 있어 ALMA의 활약을 계속해서 기대할 수 있는 대목이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

외계인에게 보낸 인류의 메시지에 관한 이소벨 위트콤의 흥미로운 칼럼을 소개한다. 스페이스닷컴의 24일자에 게재됐다.  19세기 초 오스트리아의 천문학자 요셉 요한 폰 리트로는 사하라 사막에 거대한 기하학적 무늬의 도랑을 판 후 거기다 등유를 채우고 불을 붙일 것을 진지하게 제안했다. 태양계의 다른 곳에 살고있는 외계 문명들에게 "우리는 여기 있습니다"라는 내용의 명확한 메시지를 보내자는 아이디어였다.   그러나 폰 리트로는 자신의 아이디어가 실현되는 보지 못했다. 그래도 야심찬 그의 제안은 오랜 시간이 지나도록 살아남아 인류의 외계문명 접촉 시도는 꾸준히 이어져왔다. 그래서 우리는 외계인에게 어떤 메시지를 보냈을까?  지구에 사는 인류의 존재를 알리는 데는 전파가 이용되었다. 1962년 구소련 과학자들은 금성에 무선 송신기를 겨냥하고 모스 부호로 인사를 건넸다. 우주공간으로 쏘아보낸 최초의 이 메시지 머리말에는 Mir('평화' 또는 '세계'를 의미하는 러시아어), Lenin, SSSR('소련'의 키릴어 이름의 라틴 알파벳 약어)의 세 단어가 포함되었다. '우주생물학 국제 저널'에 게재된 2018년 기사에 따르면, 이 메시지는 대체로 상징적인 성격의 것이었다. 태양계 천체를 관찰하고 매핑하기 위해 우주로 전파를 보내는 기술인 행성 레이더 테스트의 일환이었다. 거리의 측면에서 ET에 접촉하려는 다음 시도는 훨씬 더 야심적이었다. 1974년 천문학자 프랭크 드레이크, 칼 세이건을 포함한 과학자 팀은 푸에르토리코의 아레시보 천문대에서 전파 메시지를 송출했다. 2진 코드로 전송된 이 이미지는 막대기 표시로 사람의 모양, 이중 나선 DNA 구조, 탄소원자 모델 및 망원경 그림이 포함되어 있었다. 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. 심리학자이자 MTI(Messaging Extraterrestrial Intelligence) 인터내셔널 대표 더글러스 바코치는 "아레시보 메시지는 우리가 수학과 과학의 언어로 인류에 관한 스냅샷을 제공하려 한 것"이라고 밝혔다.  아레시보 메시지는 문자 그대로 우주공간의 어둠 속으로 날아갔다. 코넬 대학 천문학과에 따르면, 광속으로 날아가는 이 메시지가 M13에 도달하는 데는 약 2만 5000년이 걸릴 것이며, 그 동안에도 성단은 움직일 것이라고 한다. 그리고 만약 외계인이 이 메시지를 감지하고 답신을 보낸다면 우리는 또 2만 5000년을 더 기다려야 그것을 받아볼 수 있다.  아레시보 메시지의 전파 신호는 우리 태양의 전파 강도보다 천만 배 더 강하다. 하지만 외계인이 그 메시지에 응답해올 가능성은 낮다고 SETI(Search for Extraterrestrial Intelligence) 연구소의 천문학 자 세스 쇼스탁은 전제하면서 "어떤 의미에서 가장 강력한 메시지지만, 아주 외진 고속도로변의 거대한 광고판 같은 것"이라고 비유했다.마찬가지로 인류의 메시지를 부착하고 1977년 지구를 떠난 보이저 우주선은 태양계를 벗어나 ​​지금도 성간 공간을 날아가고 있지만, 외계인이 그것을 발견할 확률은 과연 얼마나 될까? 외계 지성체 연구 전문인 언어학자 셰리 웰스-젠슨은 "제로"라고 말했다. 그녀는 '라이브 사이언스'와의 인터뷰에서 "실제로 소통의 측면에서는 의미가 없다 하더라도 인류의 실체를 최적으로 요약한 것으로, 아름답고 시적이고 사랑스럽고 용감한 시도였다"라고 밝혔다. 전문가들은 이러한 시도가 외계문명에 접촉할 가능성이 낮다는 데 대체로 동의한다. 물론 그 결과는 우리 항성계에 외계 생명체가 있는지 여부에 달려 있다. 그러나 외계인이 우리의 전파 신호를주의 깊게 듣고 메시지를 해석할 수 있을 만한 수준의 수학과 과학을 갖고 있어야 한다. 하지만 그렇다고 이 모든 메시지가 무의미하다는 의미는 아니다. "우리는 찾고 있는데 왜 그들은 우리를 찾고 있지 않을까?" 하고 웰스-젠슨은 의문을 표한다. 그리고 '우리의 메시지가 외계문명이 이해할 수 없다면?'이라는 의구심에 대해서 그녀는 "괜찮아. 우리가 지금까지 말한 가장 중요한 것은 우리가 존재한다는 그 자체이니까"라고 답했다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

은하 중심에는 거대 질량 블랙홀이 존재한다. 우리은하 중심에는 태양 질량의 400만 배에 달하는 거대한 블랙홀이 있으며 심지어 태양 질량의 수십억 배에 달하는 초거대 질량 블랙홀도 존재한다. 이런 거대 질량 블랙홀은 단순히 은하에서 가장 큰 블랙홀이 아니라 은하의 진화에 결정적인 영향을 미치는 중요한 존재다. 특히 과학자들에게는 은하는 물론 우주의 진화를 이해하는 데 매우 중요한 천체라고 할 수 있다. 그런데 거대 질량 블랙홀이 생성 과정은 여전히 베일에 가려 있다. 은하 중심이 은하에서 가장 물질 밀도가 높은 곳이기 때문에 여기에 있는 블랙홀은 쉽게 질량을 모아 금세 초거대 질량 블랙홀로 성장할 수 있을 것 같지만, 태양 질량의 수백 배에 달하는 별이 죽어서 남기는 항성 질량 블랙홀은 의외로 물질을 흡수할 수 있는 범위가 넓지 않다. 많아 봐야 태양 질량의 수십 배 수준인 항성 질량 블랙홀이 서서히 커져 지금 우리가 보는 거대 질량 블랙홀이 되려면 상당한 시간이 필요하다. 그러나 과학자들은 허블 우주망원경을 통해 우주 초기부터 엄청난 속도로 성장하는 거대 질량 블랙홀을 관측했다. 이 모순된 결과를 설명하기 위해 대만 중앙 연구원 산하의 천체 물리학 연구소인 ASIAA(Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics)와 일본 국립 천문대의 과학자들은 새로운 가설을 제시했다. 연구팀이 제시한 대안은 간단하다. 기존 이론으로는 설명할 수 없는 초거대 질량 별이 있었다고 가정하는 것이다. 현재 우주에서 가장 무거운 별이라도 태양 질량의 수백 배는 넘지 않는다. 별의 질량이 커질수록 별이 생성하는 에너지가 기하급수적으로 커지면서 주변으로 물질을 방출하기 때문이다. 그러나 연구팀은 우주 초기에 물질 밀도가 지금보다 훨씬 높았던 시기에 태양 질량의 1만~10만 배에 달하는 초거대 질량 별이 존재할 수 있다고 주장했다. 물론 이런 별은 순식간에 초신성 폭발과 함께 최후를 맞이하게 된다. 그리고 그 후에는 항성 질량 블랙홀보다 훨씬 무겁고 강한 중력을 지닌 블랙홀을 남긴다. 이 가설이 옳다면 우주 초기 은하 중심에 생각보다 더 크고 강력한 블랙홀이 존재하는 이유를 쉽게 설명할 수 있다. 연구팀의 가설이 옳다면 우주 극초반에 지금까지 관측하지 못했던 매우 강력한 초신성 폭발이 존재했을 것이다. 연구팀은 시뮬레이션을 통해 이런 초신성이 지니는 특징을 연구했다. 하지만 이론적으로 예측된 거대 초신성 폭발은 현재 존재하는 망원경으로는 관측할 수 없다. 우주의 먼 과거를 관측하기 위해서는 더 먼 거리를 볼 수 있는 강력한 망원경이 필요하다. 연구팀은 올해 발사 예정인 제임스 웹 우주 망원경(JWST)이 이 가설을 검증할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

태양 질량의 무려 300만 배에 달하는 초거대 블랙홀이 상상 이상의 속도로 우주를 이동하고 있다는 사실이 밝혀졌다. 미국 하버드대학과 스미스소니언 천체물리학 관측소 공동 연구진은 지구에서 2억 3000만 광년 떨어진 은하 ‘J0437 + 2456’에서 시간당 11만 마일(17만 7000㎞)의 속도로 이동하는 블랙홀을 확인했다고 밝혔다. 일반적으로 초거대 질량 블랙홀은 그 무게와 질량 등의 이유로 같은 자리에 머문 채 관측됐다. 이론적으로 제자리에 있지 않고 활발하게 움직이는 초거대 질량 블랙홀도 존재할 수 있지만, 이 이론에 대한 증거를 찾는 일은 쉽지 않았다. 현재는 붕괴된 푸에르토리코의 아레시보 망원경과 하와이의 쌍둥이자리 천문대에서 발견한 이 블랙홀은 초거대 질량 블랙홀도 빠르게 우주에서 이동할 수 있다는 것을 보여주는 대표적인 사례가 될 것으로 연구진은 기대했다. 연구진은 이 블랙홀이 거대한 몸집으로 이동하는 정확한 원인은 아직 밝혀내지 못했지만, 두 개의 블랙홀이 합쳐지면서 발생한 현상일 수 있다는 가설을 내놓았다.연구진은 “두 개의 초대형 블랙홀이 합쳐진 뒤 발생하는 여파를 관찰했다”면서 “두 블랙홀 합체의 결과는 새로 태어나는 블랙홀에게 일종의 ‘반동’을 줄 수 있고, 반동 또는 다시 안정되는 과정에서 블랙홀의 이동 에너지를 관측할 수 있다”고 설명했다. 이어 “볼링공을 차는 것이 축구공을 차는 것보다 더 어렵다. 이 블랙홀은 볼링공과 같다. 태양 질량의 수백만 배에 달하기 때문”이라면서 “이를 움직이게 하려면 매우 강력한 발차기가 필요하다는 것”이라고 비유했다. 전문가들은 이 블랙홀이 2개의 천체가 공통의 질량 중심을 기준으로 상호작용을 일으키는 계인 쌍성계(연성계, binary system)일 가능성도 있을 것으로 내다봤다. 자세한 연구결과는 미국 천체물리학 학술지(The Astrophysical Journal) 최신호 12일자에 실렸다.  송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

하늘에서 가장 밝고 가장 유명한 별 중 하나인 베가(직녀성)를 공전하는 타는 듯이 뜨거운 행성 후보가 하나 발견되었다.  해당 천체가 과연 외계행성인지는 후속 관찰이나 분석으로 확인해야 하지만, 이 외계행성 후보는 대략 해왕성의 크기이며 베가와의 거리가 매우 가깝다. 행성이 모항성인 베가 주위 궤도를 한 바퀴 도는 데 불과 2.5일(지구 기준)밖에 걸리지 않는다. 이 행성의 표면 온도는 대략 섭씨 2976도 정도라는 계산서가 나왔는데, 이는 모항성과 너무나 가까운 거리에 있기 때문으로 보인다. 해당 천체가 실제로 외계행성으로 판명된다면 그것은 지금껏 발견된 외계행성 중 두 번째로 뜨거운 행성이 될 것이다. 현재 가장 뜨거운 행성인 KELT-9b는 약 4300도로 알려져 있다. 직녀성으로도 불리는 베가는 지구에서 불과 25광년 거리에 있으며, 북반구 하늘에서 상대적으로 높은 고도에 있으므로 이 후보 행성계에 대한 후속 연구가 계속될 것으로 보인다. 과학자들은 이 해왕성 크기의 행성 후보를 확인함과 아울러 거문고자리에 있는 유명한 베가별 주변에 또 다른 행성들이 있는지 탐색할 예정이다. 베가의 외계행성 후보 발견에 대한 새로운 연구의 대표저자 스펜서 허트는 콜로라도 대학의 천문학 학부생으로, 성명에서 “이것은 우리 태양계보다 훨씬 더 큰 거대한 시스템"이라고 전제하면서, "이 시스템 안에 다른 행성이 있을 수 있으며, 그것을 찾아내는 것은 시간 문제일 것으로 보인다"고 덧붙였다. 팀원들은 애리조나에 있는 프레드 로렌스 위플 천문대에서 수집한 약 10년간의 데이터를 검토한 후 이 후보 행성을 발견했다. 그들은 별의 움직임에서 약간의 흔들림을 탐지했는데, 이는 궤도를 도는 행성과의 중력 상호작용 때문인 것으로 판단했다. 천문학자들은 수년 동안 베가 주변에서 행성 탐색 작업을 게속했다. 2013년 연구자들은 베가를 도는 거대한 소행성대가 있다는 증거를 발표하고, 머지않아 행성을 발견할 수 있을 것이라는 희망을 표명했다. 그러나 연구팀은 발견한 행성 후보가 정말 외계행성이지 여부는 올해 10월에 발사될 예정인 미 항공우주국(NASA)의 강력한 차세대 우주망원경 제임스웹이 발사될 때까지 기다려야 할지도 모른다고 덧붙였다. 베가는 너무 밝은 나머지 첨단 천체망원경으로 낮에도 볼 수 있는 만큼 자유로운 관측이 가능하다. 허트와 그의 동료들은 후속 연구에서 후보 행성에서 직접 방출하는 빛을 찾아냄으로써 해당 천체의 존재를 확인하기를 기대하고 있다고 밝혔다. 베가의 행성들과 외계인은 1951년에 발표된 아이작 아시모프의 '파운데이션' 시리즈를 시작으로 '스타트랙: 오리지널 시리즈' 에피소드 '더 케이지'(The Cage: 1965년에 발표되어 1988년 첫 방영)에 이르기까지 여러 시대에 걸쳐 SF 영화나 텔레비전 쇼의 필수 요소가 되어왔으며, 그밖에도 '콘택트'(1997), '바빌론 5'(1993-98) 등 많은 프로그램에 등장한다. 과학과 공상과학에 있어서 베가의 매력은 대부분 지구와의 근접성 때문이다. 25광년이란 우리은하 크기 10만 광년에 비교한다면 정말 지척이다. 북반구의 여름 밤하늘을 올려다보면 은하수를 사이에 두고 견우성 알타이르와 마주보고 있는 베가는 누구라도 쉽게 맨눈으로 발견할 수 있으며, 은하수 위를 나는 백조자리의 데네브와 함께 여름철 대삼각형의 한 꼭짓점을 이루고 있다. 새로운 연구는 3월 2일 '천체물리학' 저널에 발표되었다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　    

지구에서 무려 130억 광년 떨어진 곳에 존재하는 은하의 초대형 블랙홀에서 에너지와 물질이 분출되는 현상이 포착됐다. 일명 ‘제트 현상’으로 불리는 이 현상은 블랙홀이 빛에 가까운 빠른 속도로 물질을 분출하는 것으로, 이번 관측은 지금까지 확인된 제트현상 중 가장 멀리서 관측됐다는 점에서 더욱 학계의 관심을 모으고 있다. 미국 국립전파천문대(NRAO)와 유럽남방천문대(ESO) 공동 연구진은 130억 광년 떨어진 퀘이사를 통해 블랙홀의 제트현상을 발견했다. 퀘이사는 블랙홀이 주변 물질을 집어삼키는 에너지에 의해 형성되는 거대 발광체로, 별처럼 밝은 빛을 내는 은하를 의미한다. 연구진은 ‘P172+18’이라고 명명된 퀘이사를 발견했고, 이를 통해 블랙홀이 빠르게 우주 물질을 내뿜는 제트 현상까지 포착하는데 성공했다. 해당 블랙홀은 태양 질량의 3억 배에 달하는 거대한 규모로, 주변 물질을 빠르게 흡수하고 있으며, 지금까지 관측된 것 중 가장 빠른 속도로 질량을 키우고 있다고 연구진은 밝혔다. 초대질량의 블랙홀이 급속히 팽창하는 과정에서 제트현상이 포착됐으며, 특히 이번에 포착된 제트현상은 지금까지 확인된 것 중 가장 멀리서 관측된 것이어서 더욱 관심이 쏠렸다. 현재까지 ‘P172+18’보다 더 먼 우주에서 관측된 퀘이사도 있었지만, 제트현상을 보이는 퀘이사 중에서는 ‘P172+18’이 가장 멀리 떨어져 있다. 다만 연구진은 향후 극대망원경(ELT)와 같은 첨단 망원경을 이용한다면, ‘P172+18’처럼 지구에서 더 멀리 떨어진 밝은 퀘이사를 추가로 발견할 수 있을 것으로 보고 있다. 전문가들은 지구에서 약 130억 광년 떨어진 퀘이사의 블랙홀에서 관측된 제트현상이 초기 우주를 이해하는데 꼭 필요한 단서를 제공해 줄 것으로 기대했다. 자세한 연구결과는 미국 천체물리학학술지 최신호(8일자)에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

지구 이외의 행성에 생명체가 존재할 가능성을 연구하는데 도움이 될 지구형 행성인 ‘슈퍼지구’가 발견돼 학계의 관심이 쏠리고 있다. 슈퍼지구는 지구처럼 암석으로 이뤄져 있지만 질량은 지구의 2~10배에 이르는 천체를 의미한다. 중력이 강해 대기가 안정적이고, 화산 폭발 등의 지각 운동이 활발해 생명체가 탄생하기에 유리한 조건을 갖췄다는 점 등으로 ‘슈퍼지구’라고 부른다. 독일 하이델베르크의 막스플랑크천문학 연구소와 호주 뉴사우스웨일대학 공동 연구진이 발견한 슈퍼지구 ‘글리제 486b’(Gliese 486b)는 지구에서 불과 26광년 떨어진 처녀자리에서 관측됐다. 연구진은 스페인 칼라 알토 천문대에 있는 길이 3.5m의 망원경에 장착된 분광기를 이용해 적색왜성 주변의 지구형 행성을 찾는 프로젝트를 진행해 왔다. 행성이 별 앞을 지날 때 빛의 변화를 포착하는 방식과 중력의 영향으로 별빛이 미세하게 흔들리는 것을 잡아내는 관찰 방식 등을 이용한 연구진은 천문단위로는 비교적 가까운 26광년 떨어진 곳에 암석형 행성이 존재한다는 것을 확인했다. 이 행성은 적색왜성인 글리제 486를 1.467일 주기로 공전하며, 지구 크기보다 약 1.3배 크고, 질량은 2.8배 수준으로 추측됐다. 또 지구와 유사한 암석형 행성이긴 하나 표면 온도는 매우 높다는 사실도 확인됐다.  연구진에 따르면 태양과 약 250만㎞ 밖에 떨어져있지 않은 탓에 행성의 최고 기온은 섭씨 430℃에 달한다. 곳곳에 용암으로 이뤄진 강이 흐를 가능성도 있으나, 행성 전체가 용암으로 뒤덮일 정도의 고온은 아닌 만큼, 대기가 존재할 가능성이 있는 것으로 보인다. 전문가들은 고온의 표면을 가진 글리제 486b에 현재 생명체가 존재할 가능성은 낮지만, 지구와 질량 및 크기가 유사한 암석형 행성이라는 점과 대기가 존재할 가능성이 있다는 점 등을 통해 생명체 서식 가능성을 판단하는데 도움을 줄 것으로 기대했다. 연구진은 “만약 행성이 표면 온도가 100℃만 더 높거나 낮았더라도 대기 관측이 어려웠을 것”이라면서 “글리제 486b는 우리가 수십 년 동안 꿈꿔오던 슈퍼지구 행성”이라고 설명했다. 자세한 연구결과는 과학 저널 ‘사이언스’에 게재됐다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

블랙홀이 거대한 중력으로 별과 같은 천체를 면발처럼 빨아먹는다는 애기를 들어 봤겠지만, 이는 어차피 먼 우주에서 일어나는 일이므로 우리와 상관없다고 생각할지도 모르겠다. 그렇지만 그 영향을 실제로 지구에서도 볼 수 있다고 과학자들은 말한다. 세계적 학술지 네이처의 자매지인 ‘네이처 아스트로노미’(Nature Astronomy) 최신호(2월 22일자)에 실린 한 연구논문에 따르면, 2019년 1월 1일 지구에 거의 빛의 속도로 이동하는 눈에 보이지 않는 고에너지 우주선(Ultrahigh Energy Cosmic Ray)이 명중했다. 은하를 떠도는 이런 우주선은 지금도 1초에 1회꼴로 우리 몸을 관통하고 있어 걱정할 필요는 없지만, 당시 남극 아이스큐브 중성미자 관측소에서 검출한 것은 매우 특별하다. 그 정체는 7억 년 전 한 블랙홀에 의해 찢겨진 별의 잔재로 밝혀졌기 때문이다. 이 우주선은 중성미자라고 불리는 소립자로, 질량이 거의 없고 전하도 띠지 않아 이른바 ‘유령 입자’라고도 불린다. 전하를 띤 입자라면 자기장에 영향을 받지만 중성미자는 아무런 영향을 받지 않아 우주를 똑바로 이동할 수 있다. 이는 태양의 중심핵에서도 대량으로 방출되고 있고 지구에서도 핵반응로나 입자가속기를 통해 만들어낼 수 있다.그해 4월 미국 캘리포니아주 팔로마 천문대에서 7억 광년 떨어진 한 블랙홀 주위에서 빛나는 밝은 빛이 관측됐다. 이 빛은 태양의 3000만 배 질량을 지닌 별이 블랙홀의 엄청난 중력에 의해 빨려들어가다가 산산이 흩어졌을 때 발생한 것이다. 조석파괴 사건(Tidal Disruption Event)이라고 불리는 이 현상이 일어났을 때 흩어진 별의 절반은 우주로 튕겨나가고 나머지 절반은 블랙홀 주위에 남아 거대한 강착 원반이 된다. 이런 고온의 먼지와 기체는 블랙홀의 막대한 에너지에 의해 제트 분사처럼 방출된다. 이는 지구상의 입자가속기처럼 중성미자를 생성해 우주를 향해 엄청난 속도로 날아가게 한다. 이 중에는 우주에서 발사된 총알처럼 지구에 명중하는 것도 있다.이번 중성미자가 발생한 시기는 별이 잡아먹힌 지 반년이 지나고 나서의 일이다. 이 시기는 컴퓨터 모델로 자연스럽게 설명할 수 있다고 독일전자싱크로트론연구소(DESY)의 월터 윈터 박사는 밝혔다. 사실 중성미자의 발원지를 확인한 사례는 이번이 두 번째다. 첫 번째 중성미자는 2017년, 이 역시 아이스큐브 중성미자 관측소에서 검출한 것이다. 그 궤적을 조사한 결과 거대질량 블랙홀이 에너지원이 돼 빛을 내뿜는 천체인 블레이자(blazar)가 있는 먼 은하까지 추적할 수 있었다. 이들 중성미자는 멀리 떨어진 블랙홀의 영향이 우리 지구까지 날아오고 있다는 사실을 보여준다. 과학자들은 1960대 이후로 종종 지구에 쏟아지는 이들 우주선에 의문을 가지면서도 이를 계속해서 검출하면 수수께끼를 밝혀낼 수 있을 것이라고 말했다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

영화 ‘그래비티’(2013) 속 과학자들에겐 스릴이 넘친다. 우주 공간에서 허블 망원경을 수리하다 우주 쓰레기에 쫓겨 지구로 탈출해야 하는 위험도 마다하지 않는다. 이 정도는 아니더라도 최소한 ‘천문학자’라면 매일 밤 망원경으로 행성을 관측하며 살아간다고 생각하기 쉽다. 하지만 심채경 한국천문연구원 선임연구원은 천문학자가 천문대에서 망원경으로 행성을 직접 관찰하는 일은 드물다고 말한다. 행성 관측 자료는 컴퓨터로 전송받을 수 있기 때문에 주로 데이터와 씨름을 한다는 것이다. 국제학술지 ‘네이처’가 2019년 미래 달 탐사를 이끌 젊은 연구자 5명 중 1명으로 꼽은 심 연구원은 첫 에세이를 통해 독자를 두 종류의 ‘우주’로 안내한다. 하나는 천체들이 모여 있는 곳이고, 다른 하나는 정규직이 되려고 달려온 ‘워킹맘’ 과학자의 분주한 일상이다. 저자는 생텍쥐페리의 ‘어린 왕자’가 소행성에서 일몰을 연달아 보려면 의자를 어떻게 옮기면 되는지 계산할 정도로 우주를 사랑한다. 달 표면에서 일어나는 우주 풍화의 원인이 태양풍이라는 사실을 세계 최초로 입증했다. 하지만 “누구에게나 각자 인생의 흐름이 있는 것이고, 나는 삶을 따라 흘러다니며 살다 보니 지금 이러고 있다”(145쪽)며 언론의 ‘영웅 만들기’엔 부담감을 내비친다. 우리나라 최초 우주인 이소연에 대한 세상의 편견도 지적했다. “우주인이 고산에서 이소연으로 교체된 사건은 남자의 자리를 여자가 대신한다는 충격으로 퍼져 나갔다”며 “이소연이 기계공학을 전공하고 생명공학 박사 학위를 받은 전문가라는 점은 무시됐다”고 강조한다. 과학 용어를 검색하며 책장을 넘겨야 할 줄 알았는데, 이해하기 어렵지 않아 단숨에 읽게 된다. ‘유니버스’와 ‘코스모스’, ‘스페이스’의 차이를 차근차근 짚어 주며, 인류를 ‘지구라는 멋진 우주선에 올라탄 여행자’로 규정한 저자의 사려 깊은 문장들이 청량하다. 하종훈 기자 artg@seoul.co.kr

지구온난화 탓에 열대 강우대 이동 전망동아시아·인도 남부 홍수 피해 시달릴 듯최근 기상청은 2100년까지의 한반도 기후변화 전망을 발표했다. 전망은 충격적이었다. 화석연료 사용이 계속되고 도시 중심의 무분별한 개발 확대가 지속돼 현재 수준의 탄소배출이 지속되거나 더 많아질 경우 2100년이 되면 한반도 평균기온은 지금보다 7도나 오른다. 극한기후 현상도 2050년 이후 가속화되면서 21세기 후반에는 낮 기온이 30도가 넘는 폭염일이 1년 중 3개월이 넘는 93.4일에 이르고, 겨울은 35.1일이나 줄어든다는 것이다. 열대기후에 가깝게 변할 것이라는 말이다. 한국뿐만 아니라 세계 곳곳에서 기후변화에 대한 경고등이 켜지고 있다. 연초에 과학저널 양대 산맥인 네이처와 사이언스 모두 올해 가장 중요한 과학 이슈로 ‘기후변화’를 꼽은 것도 이 때문이다.이 같은 상황에서 아일랜드 던독공과대 담수·환경연구센터, 유럽 우주국(ESA) 기후센터, 독일 헬름홀츠 환경연구센터, 스웨덴 웁살라대 생태·육수(陸水)학과, 영국 랭카스터 환경연구센터 공동연구팀은 지구온난화가 육지와 바다의 고온화뿐만 아니라 강과 함께 담수의 중요한 부분을 차지하는 호수의 열파(heatwave) 현상까지 가속화시켜 21세기 말이 되면 극단적인 상황에 이를 것이라는 연구 결과를 ‘네이처’ 1월 21일자에 발표했다. 연구팀은 1901년부터 2099년까지 전 세계 주요 702개 호수에 대한 폭염의 영향을 분석했다. 연구팀은 온실가스 배출량이 현재 추세를 그대로 유지하는 RCP 8.5 시나리오와 강도 높은 온실가스 저감정책으로 인간의 영향을 생태계가 상쇄할 수 있는 수준인 RCP 2.6 시나리오로 나눠 컴퓨터 가상실험을 했다.그 결과 RCP 8.5에서는 호수 평균온도가 최대 5.4도까지 높아지고 호수 열파현상 지속시간이 지금보다 평균 3개월 이상 늘어난다. 일부 호수는 영구적인 고온 상태가 유지될 것이라고 추정됐다. RCP 2.6 시나리오에서도 호수 온도는 최대 4도까지 상승하겠지만 열파 지속시간이 1개월 미만에 불과한 것으로 나타났다. 연구를 이끈 리처드 레스틴 울웨이 아일랜드 던독공과대 교수는 “지구온난화로 인해 호수 열파의 강도와 지속시간이 길어질 경우 호수에서 살 수 있는 생물체는 거의 사라지게 된다”면서 “지구 생태계의 복원력이 사실상 ‘0’이 된 상태”라고 지적했다. 한편 미국 캘리포니아 어바인대 토목환경공학과, 지구시스템과학과, 컴퓨터과학과, 예일대 지질학·지구물리학과 공동연구팀도 지구온난화가 열대 강우대(tropical rain belt)를 이동시켜 극한 기후를 심화시킬 수 있다는 연구 결과를 환경분야 국제학술지 ‘네이처 기후변화’ 1월 19일자에 내놨다. 연구팀은 최신 기후모델 27개의 컴퓨터 가상실험 결과를 바탕으로 온실가스 배출 시나리오에 따라 열대 강우대의 변화를 조사한 결과 동반구의 열대 강우대는 북쪽으로, 서반구의 열대 강우대는 남쪽으로 이동할 것으로 전망됐다. 동반구와 서반구는 영국 그리니치천문대를 지나는 본초자오선을 기준으로 동쪽과 서쪽으로 나눈 지역들로 동반구는 유라시아, 아프리카, 오세아니아 대륙을 포함하고 서반구는 아메리카 대륙 전체와 유럽, 아프리카 대륙 서쪽 끝 일부를 포함하는 지역이다. 이렇게 될 경우 아프리카 남동부와 마다가스카르, 중앙아메리카 지역은 극심한 가뭄에, 인도 남부와 동아시아 지역은 홍수 피해에 시달리게 된다. 결국 수자원 이용과 식량 생산 등의 변화로 전 세계 3분의1 이상 인구의 삶에 상당한 변화가 발생하게 된다고 연구팀은 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

은하 중심부에 있는 일부 초거대 질량의 블랙홀이 실제로는 우주의 먼 두 부분을 연결하는 웜홀이 가능성이 있다는 연구결과가 나왔다. 천재 과학자 알버트 아인슈타인은 상대성 이론을 통해 공간 또는 시간의 두 지점을 연결하는 웜홀의 존재를 예측했었지만, 실제로 웜홀이 발견된 적은 단 한 번도 없다. 그러나 러시아 중앙천문대 연구진은 활성은하핵(AGN)중심에 있는 블랙홀이 웜홀의 입구일 가능성이 있다고 주장했다. AGN은 대량의 에너지를 방출하는 은하의 중심영역을 뜻한다. 이론적으로 웜홀은 시간과 공간을 순회할 수 있어 우주선이 통과할 수는 있지만, 강력한 방사능으로 둘러싸인 탓에 인간뿐만 아니라 우주선까지도 ‘시공간여행’을 버텨내는 일은 거의 불가능하다. 게다가 블랙홀은 입구로 들어간 물체나 에너지가 또 다른 출구로 분출되거나 튀어나오지 않지만, 웜홀은 입구로 들어갔다가 우주의 또 다른 곳을 출구 삼아 나올 수 있다는 차이점이 있다. 그럼에도 불구하고 웜홀과 블랙홀은 밀도와 부피가 비슷하며, 매우 강력한 중력을 가지고 있다는 점 등 유사점도 많아 일부 블랙홀이 웜홀로서 작동할 수 있다고 연구진은 보고 있다.연구진은 또 웜홀의 입구로 들어가는 물질이 동시에 웜홀의 또 다른 입구에서 들어오는 물질과 충돌할 가능성도 있다고 예측했다. 이 충돌은 빛의 속도 및 화씨 약 18조℃의 온도에서 웜홀의 양쪽 입구의 플라즈마 구체가 확장되는 결과를 유발할 수 있다. 만약 이러한 충돌이 발생한다면 플라즈마가 6800만 볼트의 에너지로 감마선을 생성하고, 일부 미국항공우주국(NASA) 관측소는 폭발을 감지할 수 있을 정도다. 연구진에 따르면 웜홀일 가능성이 있는 가장 가까운 활성은하핵은 지구에서 약 1300만 광년 떨어진 곳에 있는 센타우루스A은하다. 연구진은 “웜홀이 실존하는지, 실존한다면 그 내부 구조가 어떤지에 대해 우리가 아는 것은 거의 없다. 하지만 인간이 이 먼 은하의 핵으로 여행을 갈 수 있다면, 잠재적인 우주비행의 새로운 길이나 시간 여행의 길이 열릴 수 있을 것”이라고 말했다. 이어 “문제는 웜홀이 강력한 방사선에 둘러싸여 있는데다 지구에서 1300만 광년이나 덜어져 있기 때문에 웜홀을 실제로 확인하는 데에는 시간이 걸릴 것”이라고 덧붙였다. 자세한 연구결과는 영국 왕립천문학회 월간보고 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

“외계인이 보낸 인사? (중략) 4.2광년 행성계에서 날아온 의문의 전파.” “지구서 가장 가까운 4.2광년 밖 행성계서 외계인 신호?” 지난주 국내 언론들이 보도했던 뉴스의 제목이다. 외계 문명에서 나온 것일지 모르는 전파가 관측됐다는 내용이다. 발단은 지난 18일 영국 가디언의 기사. “외계인을 찾고 있는 과학자들, ‘가까운 별에서 온’ 전파 빔을 분석하다.” 이에 따르면 ‘태양계에서 가장 가까운 별’은 4.2광년 떨어져 있는 알파 센타우리다. 이 붉은 난쟁이별 주위에는 ‘만일’ 물이 존재한다면 액체 상태를 유지할 수 있는 적당한 거리에서 행성 프록시마b가 공전하고 있다. 이 방향에서 온 듯한 전파가 지난해 4, 5월 호주의 파크스 천문대에서 관측됐다. 원래 이런 것은 거의 전부 인류 문명의 산물이거나 자연현상이다. 하지만 파장이 980메가헤르츠 안팎이라는 좁은 대역에 집중돼 있으며, 발신 방향에 프록시마b가 포함되고, 센타우리 주변을 공전하는 물체에서 온 것이라면 설명하기 쉬운 파장의 이동이 있었다. 이를 분석한 미국 UC버클리 연구팀이 논문 발표를 준비 중이다. 논조는 신중하지만 가디언과 사이언티픽아메리칸이 중점 보도한 사실 자체가 파장을 키웠다. 그러자 지난 21일 이 분야의 원조이자 당사자인 외계지능탐사(SETI) 연구소에서 찬물을 끼얹는 발표를 했다. 제목은 ‘프록시마 센타우리에서 인사차 신호를 보낸 것일까? 그럴 리가(Not Really)!’. 이에 따르면 파크스에 잡힌 신호는 지구에서 나온 것일 가능성이 가장 크다. 우리가 일상적으로 사용하는 전파가 간섭을 일으키기 때문이다. 20만 광년에 걸친 우리 은하계 내에 생명이 존재할 수도 있는 (엄마 별과 적절한 거리에서 공전하는) 행성은 3억개에 이른다. 그런데 하필 지구와 프록시마b라는 두 문명이 같은 시기에 같은 기술을 사용 중이라면 놀라운 우연이 아닐 수 없다. 이번 전파가 외계 출신이 아니라는 사실은 곧 밝혀질 것이다. 사실 천문학자의 대다수는 외계에 지능이 발달한 생명체가 있다고 생각하고 있다. 그중에는 전파를 이용할 정도로 발전한 외계 문명도 존재할 것이다. 1992년 SETI 계획이 출범한 배경이다. 2016년부터는 실리콘밸리의 부자가 1억 달러를 기부해 10년 계획의 ‘브레이크스루 리슨’(Breakthrough Listen) 프로젝트를 시작했다. 가까운 은하 100곳에서 오는 메시지를 포함해 지구 근처의 별 100만개를 중점 탐사한다. 앞서의 호주 천문대 관측과 미국측 분석도 이 프로젝트의 하나다. 그렇다면 별과 별 사이에 통신할 수준에 이른 문명이 우리 은하계에 얼마나 될까. 영국의 천문학자 프랭크 드레이크는 이를 계산하는 식을 만들었다. ‘드레이크 방정식’의 변수는 7개다. 이 중 6개까지의 계산은 확률 추정으로 간단하게 나온다. 우선 우리 은하에 있는 별의 숫자를 추정(4000억개)한다. 여기에 별이 행성(5개 정도)을 거느리고(확률 10%), 그 행성에서 생물이 살기에 적합해(10%) 생명이 탄생하고(10%), 지능이 진화해(1%) 항성 간 통신기술을 개발할 확률(10%)을 곱하면 된다. 그 결과 200만개라는 계산이 나온다. 그러나 이 중 대부분은 우리 은하계 탄생 이래 130여억년이 흐르는 동안 멸망했을 것이다. 여기서 중대한 질문이 나온다. 기술이 발달한 종은 얼마나 오래 살아남는가? 평균 1000만년이라면 현재 그런 문명이 2000개 정도 존재할 것이다(200만개×1000만년/100억년). 존속 기간이 1만년이라면 2개로 줄어든다. 일곱째 변수의 값을 매기는 것은 결국 우리 자신이 얼마나 오래 살아남을 것인가 하는 문제와 직결된다. 지난 20세기는 ‘과학의 세기’ 이자 ‘인류 역사상 가장 폭력적인 세기’로 꼽힌다. 오늘날 핵무기를 보유한 나라는 9곳이며 총량은 1만 3000기가 넘는다. 미국은 4050기 중 1750기를, 러시아는 4805기 중 1570기를 즉시 발사 가능한 상태로 실전 배치 중이다(스톡홀름국제평화연구소 2020). 78억 인류를 몇 차례 멸절시키고도 남을 숫자다. 외계 문명이 현시점에서 드레이크 방정식으로 지구 인류를 들여다본다면 앞으로 얼마나 존속하리라고 볼까. 1000년? 1만년?

2020년 경자년도 보름 정도밖에 남지 않았다. 한 해가 끝날 무렵이 되면 ‘다사다난’이라는 단어를 관용구처럼 사용하는데 코로나19가 모든 이슈를 삼켜버린 올 한 해는 어느 때보다 다사다난했다. 지금까지 알려지지 않았던 코로나19 바이러스(SAS-CoV-2)가 전 세계를 휩쓸면서 지난 15일 기준으로 전 세계 누적확진자 약 7285만명, 사망자 약 162만명이 발생했고 경제·사회적 혼란까지 유발됐다. 세계적인 과학저널 ‘네이처’는 ‘올해 주목받은 과학계 인사 10명’을 선정한 데 이어 ‘올해 과학계 사건’을 뽑았다. 대신 많은 사람의 입에 오르내린 코로나19 관련 이슈를 제외한 ‘코로나를 넘어: 올해를 만든 과학계 소식’을 선정했다.네이처는 지난 7월 잇단 화성탐사선 발사와 역대 최악의 호주와 미국 캘리포니아 지역의 산불, 상온 초전도체 개발을 올해 주목해야 할 과학계 사건으로 꼽았다. 가장 먼저 꼽힌 과학계 소식은 우주탐사 특히 ‘화성 탐사’였다. 올해는 화성이 지구와 가장 가까운 위치에 놓이는 해로 우주선의 이동시간과 연료를 줄일 수 있다는 장점 때문에 많은 나라가 지난여름 화성탐사선을 발사했다. 가장 먼저 아랍에미리트(UAE)가 7월 20일 화성탐사선 ‘아말’(희망)을 발사했으며 사흘 뒤인 7월 23일 중국은 첫 화성탐사선 ‘톈원 1호’를, 30일에는 미국 항공우주국(NASA)이 5번째 화성탐사선 ‘퍼서비어런스’(인내)를 발사했다.지난 10월 20일에는 NASA에서 운용하는 소행성 탐사선 ‘오시리스·렉스’가 지구에서 3억 3400만㎞ 떨어진 소행성 베누 표면에서 암석 표본을 채취하는 데 성공했고 이달 초에는 일본 하야부사2호가 소행성 류구에서 채취한 암석을 지구로 보내기도 했다.또 지난 1월 호주 전역에서 발생한 산불과 시베리아 툰드라 지역, 남미 열대 습지, 미국 캘리포니아 일대를 삼킨 전례 없는 산불도 올해의 주요 과학계 사건으로 꼽혔다. 이들 산불 탓에 엄청난 인명, 재산 피해는 물론 생태계가 파괴되면서 전 세계 생물다양성에도 악영향을 미친 것으로 평가되고 있다. 캘리포니아 산불은 산호세에 있는 132년 전통의 릭 천문대와 패서디나 윌슨천문대까지 위협했다. 이 같은 역대 최악의 산불 원인에 대해 많은 과학자들은 지구온난화로 인한 기후변화가 결정적이라고 지적하고 있다. 실제로 기후변화 때문에 북극해빙면적은 지난 9월 역대 두 번째로 작아진 것으로 기록됐다. 또 태풍, 허리케인 같은 열대 저기압의 규모와 강도가 점점 세지고 있으며 발생건수도 늘고 있다고 네이처는 지적했다.또 네이처는 지난 10월 미국 로체스터대 연구팀이 개발한 상온초전도체 기술을 주목해야 할 과학계 소식이라고 꼽았다. 로체스터대 연구팀은 섭씨 14.5도라는 상온에서 전기저항이 0이 도달하는 상온초전도체 기술을 개발했다고 밝혔다. 1911년 초전도라는 성질이 밝혀진 지 100여년 만에 이뤄 낸 성과이다. 지난 6월 미국 캘리포니아공과대(칼텍) 연구팀이 중력이 거의 없는 국제우주정거장(ISS)에서 ‘물질의 제5상태’라고 불리는 ‘보스·아인슈타인 응축’이라는 특수한 상태의 물질을 구현한 것도 과학계 주요 이슈로 꼽혔다.한편 네이처는 정치적 변화도 과학계에 영향을 미치는 주요 사건으로 꼽았다. 지난 11월 미국 대통령선거 결과 민주당 조 바이든 후보가 승리하면서 지난 4년간 도널드 트럼프 대통령이 취해 온 반과학적인 정책들이 원상복구될 수 있을 것이라는 기대감이 커지고 있다. 트럼프 대통령은 취임 직후 파리기후변화 탈퇴와 백신 효과에 대한 부정으로 코로나19 상황을 악화시킨 것으로 지적받았다. 네이처는 4년 전 트럼프 대통령의 당선 때도 그의 당선이 과학계에 악영향을 미칠 것을 예상하면서 그해 주목해야 할 과학계 소식으로 꼽은 바 있다. 지난 5월 미국 미니애폴리스에서 발생한 조지 플로이드 사망사건으로 과학자들이 과학계에서도 여전한 인종, 성별에 따른 불평등을 지적하고 나선 것도 주목해야 한다고 네이처는 지적했다. 실제로 과학자들은 플로이드 사망사건 이후 과학계 내부의 불평등에 항의하고자 하루 동안 연구를 전면 중단하자는 ‘셧다운 STEM(과학·기술·공학·수학)’ 운동을 펼치기도 했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지구를 포함한 태양계 행성은 중심 항성인 태양의 중력에 영향을 크게 받지만, 이들 행성 역시 중력을 지녀 그 주위를 공전하는 위성과 같은 천체에 영향을 준다. 그런데 이런 중력의 상호작용에 의해 생성된 보이지 않는 구조가 태양계 안을 빠르게 이동할 수 있는 일종의 ‘우주 고속도로’를 만들어내는 것으로 밝혀졌다. 세르비아와 미국 공동 연구진은 관측 및 시뮬레이션 자료를 분석해 우주 고속도로의 형성 과정을 발견했다는 연구 논문을 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 최신호(11월 25일자)에 발표했다. 태양계에는 행성과 위성뿐만 아니라 수많은 소행성과 혜성이 있다. 이중 소행성 집단 중 하나인 켄타우루스 소행성군(이하 켄타우루스군)은 목성과 해왕성 사이를 불안정한 궤도로 공전하고 있어 언젠가 궤도에서 벗어날 것으로 여겨진다. 그런데 지난 몇십 년간의 시뮬레이션에서 켄타우루스군은 해왕성보다도 먼 거리를 공전하는 해왕성 바깥천체(TNO)에서 목성의 중력 영향을 받는 목성족 혜성(JFC)으로 궤도가 변하는 과정에 있는 천체일 가능성이 제기됐었다. 해왕성 바깥천체가 목성족 혜성으로 변하는 데는 1만 년에서 10억 년이 걸릴 것으로 추정된다. 이처럼 태양계 행성은 소행성이나 혜성 등 천체의 움직임에 크게 관여하고 있지만, 이와 관련한 중력의 상호작용은 매우 복잡해서 지금까지 수수께끼로 여겨졌다. 이에 따라 세르비아 베오그라드천문대의 나타샤 토도로비치 박사와 미국 캘리포니아대 샌디에이고캠퍼스의 에런 로즌그렌 교수 등이 이끄는 국제연구진은 태양계 천체의 궤도 몇백만 개에 관한 수치 데이터를 수집해 금성부터 해왕성까지 7개 행성의 중력에 의해 생성되는 섭동을 모형화했다. 여기서 섭동은 행성의 궤도가 다른 천체의 힘에 의해 정상적인 타원을 벗어나는 현상을 말한다.분석 결과, 태양이나 행성의 중력에 의해 아치형 구조가 형성되는 것으로 나타났으며, 이중 가장 크게 눈에 띄는 구조는 목성과 관련한 것으로 확인됐다. 이 아치 구조가 천체의 이동에 미치는 영향을 알아내기 위해 연구진은 몇천 개의 가상 천체를 가상의 목성 근처에 던지는 시뮬레이션을 진행했다. 그러자 몇십 개의 천체가 목성에 충돌했지만 대다수 천체는 태양계를 탈출하는 아치형 궤도에 진입했다. 천체들은 평균적으로 38년 뒤 천왕성으로, 48년 뒤에는 해왕성에 도달하며 가장 빠른 천체는 목성 근처에 던저지고 나서 10년 안에 해왕성까지 도달했다. 또 천체의 70%는 100년 안에 100AU(천문단위·1AU=지구와 태양의 평균거리)에 해당하는 위치까지 도달했다. 이에 대해 연구진은 이처럼 놀라운 속도로 태양계 안을 이동할 수 있는 이 경로를 ‘진정한 천체 고속도로’(true celestial autobahn)라고 명명하고, 이런 역학적 아치 구조는 목성 이외의 행성에서도 그 궤도 주기에 맞는 규모로 생성될 것이라고 지적했다. 연구진은 또 “이번 발견은 멀리 떨어진 우주 공간에 탐사선을 보내는 임무에도 응용할 수 있으며, 태양계 안을 이동하는 소행성이나 혜성의 이해를 깊게 하는 연구에 도움이 될 가능성이 있다”고 밝혔다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

세계에서 노출 시간이 가장 긴 것으로 추정되는 사진 한 장이 공개됐다. 영국 웰린해트필드타임스 12일자 보도에 따르면, 노출 시간이 무려 8년 1개월인 태양 궤적 사진을 영국 하트퍼드셔대가 공개했다. 이 사진은 지난 2012년 하트퍼드셔대에서 석사 과정을 밟았던 예술가 레지나 발켄버그가 촬영한 것으로, 그녀는 렌즈 대신 바늘 구멍을 뚫어 사용하는 핀홀카메라라는 고전적인 기술을 사용한 사진 촬영에 흥미를 가지고 있었다. 당시 그녀는 맥주캔에 인화지를 부착해 핀홀카메라를 만든 뒤 이 대학의 교육 천문대인 베이포드버리 천문대에 비치돼 있는 한 망원경 위에 설치했지만, 시간이 지나면서 맥주캔 핀홀카메라를 설치한 사실 자체를 잊고 있었다. 그후 이 핀홀카메라가 다시 발견된 시기는 촬영이 시작된지 8년 1개월 뒤인 지난 9월이었다. 이 천문대의 선임 연구원인 데이비드 캠벨이 망원경 위에 설치된 맥주캔을 발견한 것이 계기였다.오랜 세월 잊고 있던 맥주캔 핀홀카메라 속 인화지에는 2953일 동안 태양이 뜨고 지는 궤적이 겹겹이 쌓여 몽환적인 풍경을 만들었다. 사진 왼쪽에 찍힌 것이 베이포드버리 천문대 돔이고 오른쪽에 찍힌 것은 촬영 도중 건설된 대기관측용 기구인 것으로 전해졌다. 지금까지 기록 중 노출 시간이 가장 긴 것으로 여겨져온 사진은 독일인 예술가 마하엘 베셀리가 촬영한 4년 8개월의 노출 시간을 가진 사진이었기에 이번 사진은 기록을 큰 차이로 갈아치우는 것이다.이에 대해 발켄버그는 “이전에 같은 기법으로 촬영을 시행했을 때에는 인화지가 말려 버리거나 습기로 망친 적이 있다”면서 “이렇게 긴 노출 시간을 의도하지 않았지만 사진이 남아 있어 놀라웠다”고 말했다. 현재 50대인 발켄버그는 영국 런던의 바넷 앤드 사우스게이트 칼리지에서 사진 기술자로 근무하고 있는 것으로 전해졌다. 사진=영국 하트퍼드셔대 제공 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr