미 항공우주국(NASA)의 쌍둥이 우주 탐사선 보이저호가 성간공간에서 계속 새로운 발견들을 알려오고 있다. 보이저호는 새로운 유형의 ‘전자 폭발'(electron burst)을 감지했는데, 이는 별이 플레어를 일으키는 메커니즘을 규명하는 데 하나의 통찰을 줄 것으로 보인다고 새로운 연구가 보고했다. 전자 폭발은 태양계를 가로질러 빠른 속도로 움직이는 입자인 우주선(宇宙線)이 태양면 폭발로 야기된 충격파에 의해 밀렸을 때 일어난다. 그럴 경우 전자는 성간공간의 자기장선을 따라 믿을 수 없을 정도의 속도로 가속된다고 연구팀의 한 과학자가 밝혔다. “충격파가 입자를 가속시킨다는 것은 새로운 아이디어는 아니다”라고 전제한 논문 교신저자 돈 거넷 미국 아이오와 대학 천체물리학 명예교수는 “그러나 그 같은 현상을 새로운 영역, 곧 유사한 과정이 관찰된 태양계의 태양풍과는 전혀 다른 성간 매체 속에서 발견했다는 점이 특기할 만하다”고 설명했다.두 보이저 우주선은 43년 동안 우주를 항해하고 있는 중이지만 여전히 건강한 체력을 유지하고 있으며, 탑재된 과학장비들도 정상적으로 작동하면서 각종 과학 데이터들을 지구로 전송하고 있다. 단, 보이저 2호는 지구의 수신 시설 업그레이드로 인해 올해 몇 달 간 교신하지 못했지만, 지난 11월 다시 통신이 재개되었다. 전자 폭발을 일으키는 첫 번째 단계는 태양의 코로나 질량 방출에서 촉발된다. 이러한 태양 폭발은 엄청난 양의 초고온 플라스마를 우주공간으로 방출하고, 이것은 태양계를 가로질러 퍼져나가는 충격파를 만든다. 이러한 충격파는 빠르게 움직이는 우주선 전자, 즉 먼 초신성으로부터 오는 하전 입자를 가속한다. 이러한 우주선은 성간 매질 속에서 별 사이로 이어지는 자기장선을 따라 더욱 가속된다. 그리하여 자기장선은 결국 우주선을 거의 광속에 가깝게 가속시킨다. 이는 처음 우주선을 가속시킨 태양 충격파보다 670배나 빠른 속도다. 연구진은 충격파의 속도가 시속 160만㎞에 이른다고 밝혔다. 아이오와 대학 연구팀은 “물리학자들은 성간 매질에 있는 이러한 전자가 충격파의 첨단에 있는 강화된 자기장에서 반사된 후 충격파의 움직임에 의해 가속되는 것으로 믿고 있다"면서 "반사된 전자는 성간 자기장선을 따라 나선형으로 진행하며, 전자와 충격점 사이의 거리가 멀어짐에 따라 속도는 더욱 빨라진다”고 밝혔다. 보이저 1,2호는 충격파로 인한 전자 가속이 발생한 후 며칠 내로 이를 감지했다. 그리고 얼마 후 두 탐사선은 모두 전자 폭발에 의해 생성된 성간 매체를 통해 느리고 낮은 에너지의 플라스마 파 진동을 발견했다. 보이저 1, 2호는 모두 전자 폭발이 발생한 후 최대 1년이 지난 후에야 태양 충격파를 감지했다. 이는 우주선이 태양으로부터 멀리 떨어져 있었기 때문에 걸린 대기 시간이다. 보이저 1호는 태양에서 약 227억㎞ 떨어져 있고, 보이저 2호는 약 188억㎞ 거리에 있다. 지구와 태양의 평균 거리는 1억 5000만㎞(1AU)이므로 두 우주선은 각각 151AU, 125AU 거리에 있는 셈이다. 천문학자들은 충격파와 우주선이 어떻게 태양 폭발에서 발생하는지 더욱 잘 이해하기를 희망한다. 태양 폭발은 국제우주정거장(ISS)이나 NASA가 2024년에 착륙하기를 희망하는 달과 같은 곳의 우주비행사에게 위험한 방사선을 생성할 수 있다. 특히 격렬한 폭발은 지구 궤도를 도는 위성이나 전력선과 같은 기반 시설에 치명적인 손상을 끼칠 수도 있기 때문에 이에 대한 연구의 중요성은 우리 생존에도 직격된 문제다. 새로운 연구는 ‘천문학 저널’ 12월 3일자에 발표되었다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　　

​무거운 별일수록 수명은 짧아진다 별이 영원의 상징처럼 보이는 것은 그 장대한 수명 때문이다. 인간은 기껏 살아야 100년을 못 넘지만, 태양 같은 별은 100억 년을 거뜬히 산다. 별은 질량이 작을수록 오래 살 수 있다. 무거운 별은 중심핵의 압력이 매우 커서 수소를 작은 별보다 훨씬 빨리 태우기 때문에 질량이 큰 별일수록 수명은 기하급수적으로 짧다. 대략 질량이 태양의 5배, 10배 정도인 별은 수명이 길어야 1억 년, 짧으면 3000만 년이다. 하지만 질량이 태양의 반이면 500억 년 이상, 10분의 1 정도이면 5000억 년이나 빛날 수 있다. 적색왜성처럼 질량이 작은 별은 연료를 매우 느리게 태우므로 수백억 년에서 수천억 년까지 산다. 인간의 척도로 보면 거의 영원이라 할 만하다. 우리은하 내 별들의 나이는 대부분 1억 살에서 100억 살 사이이다. 일부 별은 우주의 나이와 비슷한 137억 살에 근접하기도 한다. 현재까지 우주에서 가장 나이 많은 별로 밝혀진 것은 136억 살이 넘는 7.2등급 므두셀라(Methuselah)라는 별이다. 공식 명칭이 HD 140283으로 불리는 이 별은 처녀자리와 전갈자리 사이에 자리잡은 황도 제7자리인 천칭자리 방향으로 약 190광년 거리에 있다. 표면온도가 약 5500℃로 태양과 거의 비슷한 이 별은 현재 초속 169㎞의 속도로 지구 쪽으로 가까워지고 있으며, 동시에 우리은하 속을 초속 361㎞의 속도로 이동하고 있다. 이 별을 항성에 포함된 금속의 양과 표면온도 수치로 계산한 결과, 미국항공우주국(NASA)은 우주 초창기에 형성된 최고령의 이 별에 성경에서 가장 장수한 인물로 나오는 므두셀라를 가져와 ‘므두셀라 별'(Methuselah star)이라는 별명을 붙였다. 별의 색깔과 구성 원소비 분석으로 나이 측정그렇다면 천문학자들은 이 같은 별의 나이를 대체 어떻게 알아내는 걸까? 과학적으로 별의 나이를 측정하는 방법은 크게 두 가지가 있다. 별의 색을 분석하는 방법과 별빛의 스펙트럼을 분석하는 방법이 그것이다. 별의 색은 붉은색을 띠는 것일수록 온도가 낮으며, 무거운 원소를 많이 포함하고, 나이가 많은 것으로 해석된다. 푸른색은 그 반대다. 별은 태어난 처음에는 청색 계열의 색상을 지니고 있지만, 늙어감에 따라 점차 흰색, 황색, 주황색, 붉은색 순으로 바뀐다. 항성이 태어날 때의 구성비는 대체로 70%의 수소, 28%의 헬륨, 그리고 나머지 2%는 헬륨 이후의 중원소로 되어 있다. 무거운 원소의 비율은 통상적으로 항성 상층부 대기 내에 포함된 철의 함유율로 표시하는데, 이는 철이 상대적으로 흔한 원소이자 스펙트럼상의 흡수선이 강하게 나타나서 측정하기 쉽기 때문이다. ​별의 분류에는 매우 뜨거운 O형부터 상층 대기에 분자가 생성될 수 있을 정도로 차가운 M형까지 스펙트럼에 따라 항성을 나누는 여러 기준이 있다. 가장 많이 쓰이는 분류 기호는 O, B, A, F, G, K, M으로, 표면 온도가 뜨거운 것에서 차가운 순서에 따라 7개로 구별한 것이다. 우리 태양은 G2형의 노란색 별이다. 스펙트럼 분석법은 별의 구성성분을 통해 나이를 분별하는 방법이다. 생성된 후 얼마 지나지 않은 별에는 수소(H) 성분이 많고, 시간이 흐르면 헬륨 성분이 많아진다는 점을 고려한 것이다. 특히 산소나 철, 칼슘, 규소 등 산소보다 무거운 원소들의 존재가 다량 확인된다면 이는 사실상 생명이 거의 다해가는 별이라고 할 수 있다. 별의 최후는 그 질량에 따라 나누어지는데, 태양처럼 작은 별은 백색왜성으로 짜부라드는 반면, 태양보다 10배 이상 무거운 별은 장대한 초신성 폭발로 생을 마감한다. 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

개미. 흔하디흔하지만 언론에 이토록 오래 회자될 만큼 ‘잘난’ 곤충은 아니었다. 요즘은 주식시장과 관련해 신문지상에 ‘동학개미’가 자주 오르내린다. ‘동학개미운동’이라고 하는 이 신조어는, 코로나19 사태로 외국인 투자자가 한국 주식을 팔며 급락세가 이어지자 이에 맞서 개인 투자자들(개미)이 대규모 매수세를 이어 간 상황을 1894년 동학농민운동에 빗대어 표현했다. IMF 당시 금 모으기 운동과 비슷한 운동이랄까. 안타깝게도 상징으로만 사용할 뿐 우린 개미의 진짜 생태는 잘 모른다. 단지 부지런하다는 의미를 붙여 개미라는 곤충을 다 안다고 생각하기도 한다. 최근 출간된 책 가운데 개미의 생태를 가장 잘 알려 주는 게 최지범의 ‘개미의 수학’이다. 서울대 생명과학부 석박사 통합 과정을 밟고 있는 저자는 수학을 생물학에 접목해 개미 경로 형성, 양육 이론, 진화유전학 등을 연구하는 젊은 과학도다. 저자는 개미의 이동 경로를 2년 넘게 관찰했는데, 단언하기를 개미도 페르마의 법칙에 따라 움직인다고 주장한다. 페르마의 법칙이란 ‘빛은 이동 시간을 최소화하는 경로로 움직인다’는 내용이다. 저자는 개미굴 앞에 먹이를 놓은 실험판과 카메라를 설치하고 개미의 움직임을 분석했다. 결과는, 개미 역시 자연 세계의 일원답게 경로를 최소화해 움직였다. 갑작스럽게 장애물이 생긴다면 어땠을까. 여기서는 17세기 수학자이자 천문학자 빌레브로르트 반 로이옌 스넬의 이론을 꺼내 든다. 빛이 휘는 정도는 굴절물질의 성질과 관계가 있다는 ‘스넬의 법칙’이다. 개미는 널리 알려진 것처럼 사회성이 강한 곤충이다. 개미처럼 사회생활을 하는 곤충들은 독특한 분비물, 즉 페로몬을 뿜어내는데, 이것으로 어디로 이동했는지 무리에게 알릴 뿐 아니라 위험신호도 보낸다. 군집 활동에 없어서는 안 되는 페로몬은 성적 유인과 교미에도 도움을 주는데, 저자는 이처럼 다양한 개미의 활동을 다양한 수학공식을 통해 풀어낸다. 이정모 국립과천과학관장의 “생물의 세계를 경험하는 새로운 길을 제시하는 책”이라는 추천사는 흔한 공치사가 아닌 게 분명하다. 책은 전혀 어울릴 것 같지 않은 두 과학, 즉 수학과 생물학의 만남을 비교적 쉽게 풀어낸다. 군데군데 오래전 외웠다가, 역시 오래전 잊어버린 공식들이 난무한다고 겁먹을 이유는 없다. 배경 설명만으로도 개미의 습성 혹은 생태를 짐작할 수 있기 때문이다. 개미에게 배우라던 옛말, 다시금 생각해 볼 수 있는 책이기도 하다.

지구 주위에는 밤하늘을 휘영청 밝혀주는 아름답고 커다란 달이 떠있지만 사실 우리도 모르는 사이에 달이 됐다가 사라진 천체도 있었다. 최근 영국 벨파스트 퀸스대학 등 국제공동연구팀은 소위 ‘미니 문’(mini-moon)이라 불렸던 천체 ‘2020 CD3’의 연구결과를 국제 학술지 ‘천문학 저널’(The Astronomical Journal) 최신호에 발표했다.　 지난 2월 미국 애리조나 대학 카탈리나 스카이 서베이(Catalina Sky Survey) 천문학자들에 의해 처음 존재가 확인된 2020 CD3은 자동차만한 크기로, 지구 주위를 돌다가 그 다음달 경 홀연히 우리 곁을 떠났다. 너무나 작고 빠른 속도로 움직이기 때문에 새로 생긴 미니 문의 존재를 아무도 몰랐던 셈이다. 이번에 연구팀은 미국 로웰 천문대 4.3미터 망원경으로 데이터를 모아 2020 CD3에 대한 보다 상세한 정보를 밝혀냈다. 먼저 2020 CD3는 예상했던 것보다 크기가 작은 지름이 1.2m에 불과했다. 3474㎞의 지름을 가진 달과 비교할 수 없을 만큼 작은 크기. 2020 CD3이 지구와 가장 가까웠던 거리는 1만3000㎞로, 달이 평균 38만㎞인 것과 비교하면 바짝 붙어있는 수준이었다. 또한 2020 CD3의 색깔과 밝기로 보아 소행성대에 있는 많은 천체처럼 규산염 암석으로 이루어졌을 것으로 추측됐으며 최소 2.7년 지구를 돌다 떠난 것으로 계산됐다.물론 2020 CD3은 실제 달과 비교할 수 없을 만큼 작고 볼품없지만 연구가치는 높다. 먼저 이같은 천체는 매우 작고 빠르기 때문에 관측이 매우 어렵다. 이같은 이유로 지구 주위에는 아직 발견하지 못한 미니 문이 더 있을 가능성이 있으며 이를 발견하는 것은 관측 기술의 진보를 의미한다. 연구에 참여한 그리고리 페도레츠 박사는 "관측기술이 최고에 올라선다면 두세 달에 한번씩 미니 문을 발견할 수도 있을 것"이라면서 "우리는 이처럼 작은 천체에 대해 거의 알지 못하기 때문에 가까이서 이를 연구할 수 있는 독특한 기회가 된다"고 밝혔다. 한편 미니 문 발견은 처음이 아니다. 지난 2006년에도 지름이 3~6m 정도로 매우 작은 ‘2006 RH 120’이 발견된 바 있다. 2006 RH 120 역시 지난 2006년 6월에 첫 포착된 이후 이듬해인 2007년 9월 경 지구를 벗어났다. 전문가들에 따르면 미니 문은 태양을 향해 끌려 들어가던 천체가 지구 중력에 붙잡힌 경우에 생긴다.　　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

버스만한 소행성 하나가 13일의 금요일이었던 일주일 전 지구에서 약 386㎞ 떨어진 대기권을 스쳐지나간 사실이 다음 날이 돼서야 확인됐다. 영국 과학전문 피조그닷컴 18일자 보도에 따르면, ‘2020 VT4’라는 이름의 이 소행성은 지구를 스쳐간지 15시간 만에 미국 하와이에 있는 한 지상망원경에 의해 밝혀졌다.마우나로아산에 있는 이 망원경(ATLAS-MLO)은 소행성 지구충돌 최후경보체계(ATLAS)를 운영하는 두 관측 장비 중 하나로, 나머지 망원경(ATLAS-HKO)은 약 160㎞ 떨어진 할레아칼라산에 존재한다. 특히 이 소행성은 관측 자료 분석에서 그 길이가 최소 5m부터 최대 10m까지로 추정되고 있는데 이는 이 천체가 지구에 좀 더 가까이 접근해 중력에 의해 떨어졌다면 남태평양 대기권에서 불타 사라졌으리라 여겨진다. 심지어 이 소행성이 지구에 가장 가까이 접근했을 때의 거리는 지구에서 국제우주정거장(ISS)까지의 거리보다 가까웠다. 따라서 이 소행성은 지금까지 지구를 스쳐간 소행성 가운데 지구에 가장 가깝게 접근한 것으로 기록됐지만, 지구와 스치면서 궤도가 크게 변해 앞으로 다시 지구를 방문할 가능성은 없는 것으로 전해졌다. 참고로 이전 기록은 지난 8월 지구에서 약 2950㎞ 거리까지 접근한 소행성 2020 QG가 갖고 있었다. 길이 1.8~5.5m의 이 소행성도 크기가 작아서인지 지구를 스쳐가고 나서야 발견됐었다.지구를 가장 가까이 스치고 지난간 이 소행성의 첫 소식은 ‘오빗 시뮬레이션’이라는 천문 웹사이트를 운영하는 천문학자 토니 던이 지난 14일 트위터를 통해 “새로 발견된 소행성 A10sHcN이 어제 남태평양 성공 몇백 마일까지 접근했었다”고 밝히면서 알려졌다. 여기서 A10sHcN은 이 소행성의 임시 이름이었다. 소행성은 지구 표면에 지역적인 피해를 주려면 그 지름이 최소 25m를 넘어야 하고 세계적인 수준의 피해를 주려면 1~2㎞는 돼야 한다고 전문가들은 말한다. 비교하자면 6600만 년 전 지구를 지배한 공룡들을 멸종에 이르게 한 소행성의 폭은 약 12.1㎞였다고 과학자들은 추정한다. 반면 지난 2013년 러시아 상공에서 폭발한 첼랴빈스크 운석은 넓은 지역에 걸쳐 건물 몇천 채의 창문들을 부수고 112명의 주민을 입원하게 하는 등의 간접적인 피해를 줬지만, 이번 소행성보다 30배 정도 더 컸던 것으로 추정된다. 이와 달리 지구상에서 생명체의 존재를 지우려면 소행성의 폭은 약 96㎞를 넘어야 한다. 공교롭게도 소행성 2020 VT4는 불길한 날로 일컬어지는 13일의 금요일에 지구를 스쳐간 유일한 소행성으로 기록됐다. 하지만 이른바 ‘아포피스’라고 불리는 폭 300m짜리 거대 소행성은 8여년 뒤인 오는 2029년 4월 13일 금요일에 지구를 스쳐지나갈 것으로 예상된다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

망망대해의 칠흙같은 어둠 속을 가로지르는 아름다운 유성의 모습이 호주 태즈메이니아 섬 남쪽 약 100㎞ 지점 선박 위에서 포착됐다. 지난 19일(이하 현지시간) 호주 ABC뉴스 등 현지언론은 호주 정부과학기관인 CSIRO의 연구용 탐사선에 탑재된 라이브스트림 카메라에 포착된 유성 영상을 공개했다. 지난 18일 오후 9시 30분 경 우연히 포착된 유성의 모습은 영화에서나 볼 법한 정도로 크고 눈부시다. 바다라는 특성상 인공빛이 전혀없는 곳이기 때문에 유성의 모습이 더욱 확연히 드러난 것. 항해 매니저인 존 후퍼는 "유성이 떨어지는 모습을 본 것은 말 그대로 운명의 장난이었다"면서 "초록빛으로 빛나는 유성이 우주에서 내려와 곧 우리 눈앞에서 분해됐다"며 놀라워했다. 이어 "다만 아쉬운 점은 카메라가 흑백이라 이 광경을 온전히 담아내지 못한 것"이라고 덧붙였다. CSIRO 천문학자인 글렌 나글도 "매일 100톤 이상의 우주 파편이 지구 대기로 유입된다"면서 "대기 진입과정에서의 마찰로 열과 빛이 변환되기 때문에 화려하게 빛나는 것"이라고 설명했다.지구 중력에 이끌려 떨어지는 유성은 소행성이나 혜성이 남긴 파편으로, 보통 지구에서 약 4억㎞ 떨어진 화성과 목성 사이에 위치한 소행성대에서 온다. 1년이면 4만 톤 정도가 지구에 떨어지는데 대부분의 유성체는 작아서 지상 100㎞ 상공에서 모두 타서 사라지지만, 큰 유성체는 그 잔해가 땅에 떨어지는데 이것이 바로 운석이다. 그러나 운석도 그중 3분의 2 정도는 이번 사례처럼 바다에 떨어지며 나머지도 대부분 사람이 거의 살지않는 곳에 떨어져 쉽게 발견되지 않는다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

태양처럼 스스로 빛나는 별이 되기 위해서는 별 중심부 압력과 온도가 수소 핵융합 반응을 유지할 정도로 높아야 한다. 과학자들은 태양 질량의 0.08배 이하인 작은 별은 안정적인 수소 핵융합 반응을 유지할 수 없다고 본다. 하지만 그렇다고 해서 핵융합 반응이 전혀 일어나지 않는 것은 아니다. 중수소처럼 무거운 원소에 의한 미약한 핵융합 반응이 일어날 수 있기 때문이다. 이렇게 별에 비하면 너무 어둡지만, 그렇다고 완전히 스스로 내는 에너지가 없는 것도 아닌 애매한 천체를 갈색왜성(brown dwarf)이라고 부른다. 질량이 부족해 별이 되지 못한 가스 천체이기 때문에 흔히 '실패한 별'로 불리기도 한다. 갈색왜성은 목성 질량의 13~80배 사이의 천체로 우주에 매우 흔하지만, 차갑고 어둡기 때문에 그 가운데 극히 일부만 망원경으로 관측이 가능하다. 네덜란드 아스트론(ASTRON) 연구소와 미국 하와이 대학 천문학자들은 적외선 망원경으로도 찾기 힘든 갈색왜성을 사상 최초로 전파 망원경을 통해 관측하는 데 성공했다. 이들이 사용한 전파 망원경인 로파(Low-Frequency Array, LOFAR)는 네덜란드를 중심으로 유럽 대륙 1000㎞에 펼쳐져 있는 2만 개 이상의 안테나를 연결해 만든 거대 전파 망원경이다. 로파는 매우 미세한 전파까지 관측할 수 있지만 수백 광년 떨어진 갈색왜성이 방출하는 전파를 관측하는 것은 완전히 새로운 시도였다.연구팀은 갈색왜성이 목성보다 더 강력한 자기장을 지니고 있을 것으로 예측했다. 그리고 강력한 자기장을 지닌 갈색왜성에서 나오는 전파에 맞는 관측 결과를 로파 데이터에서 검색했다. 그 결과 지구에서 212광년 떨어진 위치에서 갈색왜성으로 의심되는 천체인 'BDR J1750+3809'를 찾는 데 성공했다. 연구팀은 144MHz 영역에서 이 천체를 찾은 후 지상의 망원경으로 다시 확인해 실제로 갈색왜성이라는 것을 증명했다. 연구팀은 이 갈색왜성에 북유럽 신화의 주인공인 엘레가스트(Elegast)라는 별명을 붙였다. 과학자들은 태양계 인근에 수많은 갈색왜성이 숨어 있다고 보고 있다. 또 갈색왜성보다 조금 작지만 역시 강력한 자기장을 지닌 떠돌이 가스 행성도 여러 개 존재할 수 있다. 이번 연구는 전파 망원경을 통해 이들의 존재를 확인할 수 있는 길을 열었다는 점에서 주목할 만한 성과다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

4년 전 영국 런던 근교 펠트햄에 있는 창고에서 도둑을 맞은 희귀 도서 240여권 가운데 대부분이 주인들에게 돌아갔다. 이탈리아 천문학자 갈릴레오 갈릴레이와 영국 물리학자 아이작 뉴턴의 초판본에다 이탈리아 시인 단테의 여러 희귀본, 스페인 화가 프란시스코 드 고야의 스케치 등등 모두 250만 파운드(약 37억 7380만원)의 값어치를 지닌 것으로 여겨졌는데 두 명의 이탈리아 국적 도서 중개상과 독일 중개상 손에 다시 넘겨졌다고 영국 BBC가 10일(이하 현지시간) 전했다. 부큐레슈티까지 찾아가 도둑 맞은 240권을 회수한 런던경찰청의 앤디 더럼 경사는 네 권은 어디론가 사라졌다고 안타까움을 금치 못했다. 83권은 약간이거나 많이 훼손됐다. 이들 희귀본은 지난 9월 16일 루마니아 북동부 네암트란 시골 마을의 한 주택 바닥에서 발견됐다. 땅 밑에 묻혀 있어서 물이나 찰흙 등에 피해를 입었고, 엉망인 도구에 훼손됐거나 이송 과정에 손상된 것으로 분석됐다. 그 중 28권은 훼손 정도가 상당한 것으로 평가를 받았고, 두 권은 도저히 원 상태로 복원하기 어려울 것이라는 초기 판정을 받았다. 이탈리아 중개상 알레산드로 리퀴에르는 “3년 반 뒤에야 이 끔찍한 얘기는 아주 행복한 결말을 맞게 됐다”면서 “희망에 가득 차 부쿠레슈티로 가면서도 얼마나 책들이 훼손됐을지 걱정이 조금은 됐다. 내 책들을 되찾게 돼 너무 기쁘고 대단히 기껍다”고 말했다. 같은 이탈리아 중개상인 나탈리나 바도는 “책들이 돌아오는 경험은 매우 긍정적이고 흥분되는 일이다. 3년 9개월 전에 도둑 맞았는데 내 책들을 다시 살펴보고 만지니 가슴에서 기쁨이 샘솟는다. 우리는 책을 한권씩 열어볼 때마다 어떤 상태인지 큰 기대를 갖곤 했는데 우리 작품들은 모두 좋은 상태였다. 물론 몇몇 훼손된 책들을 보며 아픔을 느꼈지만 좋은 책을 보면 대단히 행복했다”고 말했다.2016년 도둑들은 마침 미국 라스베이거스에서 열리는 전문 서적 경매에 출품하려고 배에 선적하기 전에 모아 둔 펠트햄 창고를 치밀하게 털었다. 이들은 히드로 공항에서 얼마 떨어지지 않은 창고 이웃의 세탁물 맡기는 장소에 먼저 침입한 뒤 창고 지붕에 구멍을 내고 감지 장치를 피하기 위해 두 명만 줄을 타고 12m 바닥에 내려가 책들을 훔쳐 달아났다. 그 뒤 갱단 전체가 동원돼 루마니아로 옮겼다. 런던 경찰청의 전문 범죄 수사팀은 3년 반 넘게 끈질기게 추적한 것이 결실을 맺었다. 사실 루마니아의 조직범죄단이 지목된 것은 사건 직후였다. 영국 전역의 고가품 창고들을 잇따라 털어 온 갱단의 실체가 파악됐다. 하지만 이들이 훔쳐간 책들을 되찾는 데는 많은 시간이 걸렸다. 유럽 여러 나라의 협력이 필요했기 때문이었다. 지난해 6월 영국 전역은 물론, 루마니아와 이탈리아의 45곳 주소지를 샅샅이 뒤져 마침내 소중한 책들을 되찾았다. 13명이 기소됐는데 지난달 12명이 유죄를 선고받고 수감됐다. 더럼 경사는 “결코 대체할 수 없는 책들을 다시 만나 환해지는 피해자들의 얼굴을 지켜보며 행복했다”고 털어놓았다. 임병선 평화연구소 사무국장 bsnim@seoul.co.kr

1998년에 건설이 시작되어 2010년에 완성된 국제우주정거장(ISS)이 수명을 다해감에 따라 그 마무리 수순에 관심이 쏠리고 있다. 3일 우주전문 사이트 '스페이스닷컴'에 게재된 관련기사를 가공, 소개한다. 정확히 20년 동안, 지상 400㎞ 고도에서 지구궤도를 돌고 있는 길이 73m의 이 거대한 실험실은 언제나 인간의 포근한 보금자리였다. 그 동안 몇 안되는 운좋은 사람들만이 이 기묘한 미세중력의 세계로 모험을 떠날 수 있었다. 그러나 우리 인간과 마찬가지로 ISS도 노화를 피할 수가 없다. 언제까지 궤도에 머물 수는 없는 것이다. ISS가 고도를 유지하기 위해서는 정기적인 고도 상승이 필요하며, 그러기 위해서는 우주선이 방문할 때마다 연료를 공급 받아야 한다. 이러한 작업이 중단되면 ISS는 얼마 못 가 추락하고 말 것이다. 조너선 맥도웰 하버드대 천문학자는 "기본적으로 우주정거장에 도착하는 기체는 보통 여분의 추진제를 가지고 있다"면서 "랑데부를 하려면 추진제가 있어야 하며, 때로는 리부스트를 하기 위해 연료가 추가로 필요할 수 있다"고 설명했다.　 ISS는 최소 2024년까지 지구궤도를 돌 것이다. ISS는 미국, 러시아, 캐나다, 일본 및 유럽우주국이 합작으로 운영하는 시스템인 만큼 퇴역 결정에 있어서 공학적인 측면뿐 아니라 정치적인 고려도 필수적이다.　​ NASA 관계자는 성명에서 “ISS는 현재 국제 파트너 정부에 의해 적어도 2024년 12월까지 운영되도록 승인받았지만, 기술적 관점에서는 2028년 말까지 비행하도록 허가했다”고 밝혔다. 또한 “필요한 경우 운영기간을 2028년 이후까지 확장하는 데 장애가 될 수 있는 문제를 현시점에서는 파악하지 못했다”면서 “그러나 언젠가는 문을 닫아야 할 시간이 올 것이다. 거대한 ISS의 제반 시설은 노후화되고 있으며 우주 파편과 미세 운석으로 인해 지속적으로 위험이 가중되고 있는 상황이다. 우리가 그것을 폐기하지 않으면 결국 우주의 위험물체가 되고 말 것”이라고 덧붙였다.ISS의 궁극적인 운명은 항상 NASA와 러시아연방우주국(Roscosmos)을 괴롭힌 난제였지만, 시간이 지남에 따라 우주 전문가들에게 커다란 당면과제로 자리잡게 되었다. 물론 ISS는 언젠가 궤도에서 끌어내려지겠지만, 5년 전까지만 해도 폐기의 구체적인 방법을 생각해본 적이 없었다. 사실 당시는 여전히 건설작업이 진행되고 있을 때이기도 했다. ISS 건설 계획은 1980년대에 시작되었다. 오늘날에는 대규모 궤도 실험실 개념이 낯설지 않지만 당시에는 전례가 없던 야심찬 계획이었다. 우주정거장 건설에는 42번의 로켓 발사가 필요했다. 이 시설의 총 무게는 무려 420톤이 넘었고, 크기는 축구장과 비슷했다. 덩치 또한 6개의 침실을 갖춘 주택과 맞먹을 정도였다. 한마디로 어마무시한 크기의 인공위성이었다. ISS의 설계 과정에서 용도 폐기 문제는 거의 고려되지 않았다. 불과 몇 년 전인 1979년 NASA의 스카이 랩 우주정거장이 궤도에서 이탈했다. NASA는 우주 왕복선을 사용하여 지구 대기권에서 스카이랩을 파괴할 계획이었다. 그러나 왕복선 제작이 지연되는 바람에 80톤 중량의 스카이랩은 태양 활동이 활발하게 진행되어 지구 대기권을 팽창시킴에 따라 공기 저항이 증가하는 바람에 당초 예상보다 빠른 1979년 7월 11일 대기권에 재돌입하여 통제불능 상태에서 호주 에스페란스 일대에 추락해 잔해를 흩뿌렸다. 잔해 중 가장 큰 것은 거대한 산소 탱크였다. 에스페란스 지방정부는 미국정부가 쓰레기를 불법 투기했다는 명목으로 400달러의 벌금 딱지를 발부했지만, 아직껏 지불되지 않고 있다. 만약 우주정거장이 통제불능 상태에서 지구에 떨어지면 위험이 크다고 맥도웰 박사는 주장한다. 약 400톤에 달하는 ISS는 지구 궤도를 도는 어떤 인공물보다 무거운 물체다. 덩치가 클수록 대기 마찰로 완전히 타버릴 가능성이 적어진다. 게다가 ISS의 태양 전지판이 길게 뻗어 있어 통제하기가 더욱 어렵다. 통제되지 않은 진입으로 이어진다면 무엇이든 그 결과는 좋지 않을 것이라고 맥도웰 박사는 우려한다. 그는 “비록 핵 재앙 수준은 아니겠지만, 비행기 추락과 비슷할 것”이라면서 “최악의 경우 인구밀집 지역에 떨어진다면 끔찍한 피해를 내겠지만, 소행성 충돌에 비할 바는 아닐 것”이라고 덧붙인다. 그렇다면 우주정거장의 대기권 재진입을 제어하는 방법으로 가장 이상적인 것은 무엇일까? NASA와 로스코스모스의 엔지니어 그룹은 2017년 국제우주비행대회에서 일부 폐기 옵션을 평가하는 논문을 발표했다. 그들의 작업은 2001년 러시아 우주정거장 미르에 적용된 궤도 이탈 기법을 기본으로 한다. ISS는 미르보다 약 3배 더 무겁다.계획의 요지는 우주정거장이 정상 작동 중에 고도를 유지하는 방식이다. 가장 일반적으로 러시아 프로그레스 우주화물선은 ISS에 도킹된 상태에서 선체 연소를 수행하거나 선체 연소를 위한 연료를 공급하기 위해 주 서비스 모듈의 추진기로 연료를 전달하는 것이다. 어느 쪽이든 우주정거장은 상승한다. 신중하게 시간을 정한 이러한 선체 연소는 궤도의 한 지점에서만 우주정거장 궤도를 낮춤으로써 재진입을 더욱 예측 가능하게 하고, 인구밀도가 낮은 남태평양으로 잔해물을 추락시킬 수 있다. 나머지는 지구 대기의 파괴력에 달려 있다. 당연히 이 전략에는 위험이 따른다. 무언가가 연소 과정에서 차질이 빚어진다면 재진입 예측은 어려워질 수 있다. 2017년 논문은 예정된 궤도 이탈 계획과 우주정거장의 잠재적 재앙에 대한 모든 대응 옵션을 제시한다. 궤도를 도는 우주정거장에서 갑자기 문제가 발생해 우주정거장을 폐기해야 할 경우, 진행 방법을 결정하는 데 2주의 시간밖에 없을 것이라고 논문은 밝히고 있다. 현재 ISS는 지구 저궤도에 속하는 400㎞ 고도에 떠 있으며, 시속 2만7743.8㎞의 속도로 매일 지구를 15.7바퀴 돌고 있다. 밤하늘에서 깜빡이지 않는 별 같은 불빛 하나가 천천히 하늘을 가로지는 게 보인다면 거의 ISS라고 보면 된다. 한쪽 지평선에서 다른 지평선까지 가로지는 데 약 15분 걸린다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　　

할로윈데이를 맞아 미 항공우주국(NASA)의 허블 망원경이 우주에서 '할로윈 호박'을 빼닮은 '거대 호박'을 발견해 화제가 되고 있다. 할로윈의 유령 호박등(jack-o'-lantern)을 방불한 이 거대한 '우주 호박'은 사실 두 은하의 충돌 초기 모습이다. 이 '우주 호박' 가면은 눈처럼 보이는 두 개의 붉은 별이 얼굴을 오렌지색으로 물들이고 있으며, 푸른색을 띤 갓 태어난 성단은 희미한 미소를 짓는 것처럼 보이고, 전면에는 푸른 별들이 흩어져 마치 할로윈 호박이 반짝이는 것처럼 보인다. 이 거대한 '우주 호박'은 무려 지름이 10만 9천 광년으로 우리은하보다도 더 크다. 우리 눈에는 지금 할로윈 호박등처럼 보이는 이 충돌 은하는 머지않아 상호 중력 작용으로 모양이 바뀔 것이다. NASA의 설명에 따르면, 충돌하는 두 은하는 큰개자리에 있으며, 거리는 1억 2천만 광년이라고 한다. 또한 미소처럼 보이는 부분은 은하의 나선팔이 충돌로 인해 형태가 바뀌기 시작하는 초기 모습이다. 은하들이 충돌할 때 성간 가스가 압축되면서 만든 이 미소 모양의 팔이 두 은하를 같이 감싸고 있다. 나선은하들이 충돌하면 대개 원래의 원반 형태를 흩뜨리게 되는데, 두 은하는 서로 합쳐지면서 축구공 같은 형태로 바뀌어지며, 이윽고 타원은하로 정착된다. 그러나 은하 충돌에서 별들이 충돌하는 일은 거의 벌어지지 않는다. 별들 사이의 거리가 워낙 멀어 서로 비켜가기 때문이다. 별이 충돌할 확률은 동해 바다에서 두 개의 미더덕이 우연히 박치기하는 확률과 비슷하다. 만약 이 '우주 호박'이 거대한 나선은하로 변형된다면 대단히 희귀한 우주적 사례에 속할 것이다. 그러한 예는 지금까지 루빈 은하를 포함해 극소수에 지나지 않는다고 NASA 천문학자는 기자회견에서 밝혔다. 이번 할로윈 데이에는 '우주 호박'을 본딴 호박등이 등장해 사람들의 눈을 즐겁게 해줄지도 모른다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

심연의 우주 속에서 마치 흐뭇하게 미소짓는 듯한 모습을 연상시키는 신기한 은하의 모습이 공개됐다.　 지난 29일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 허블우주망원경으로 촬영한 은하의 모습을 핼러윈데이를 기념해 공개했다. NASA가 '그레이트 펌프킨'(Greater Pumpkin)이라고 별칭을 붙인 이 은하는 실제로도 핼러윈데이의 상징인 호박등을 떠올리게 한다. 전체적으로 동그란 외형에 두 눈, 살짝 미소를 짓는듯한 모습이 연상되기 때문. 물론 여기까지는 인간의 상상이다. 과학적으로 풀어보면 이 은하는 사실 두 개로 이루어져있으며 각각의 이름은 NGC 2292와 NCG 2293이다. 지구에서 약 1억2000만 광년 떨어진 곳에 위치한 두 은하는 현재 서서히 충돌하고 있는 중으로 영겁의 시간이 지나면 거대한 나선은하가 될 수 있다. 사진 속에서 눈처럼 보이는 곳의 중심에는 초질량블랙홀이 자리잡고 있으며 주변에는 수많은 별들이 모여있어 반짝거리며 빛난다. 또한 두 은하는 무려 10만9000년 광년에 걸쳐 퍼져있어 대략 우리은하의 지름과 비슷하다. NASA 측은 "우주 전역에서 벌어지는 은하충돌은 마치 달걀프라이 두 개를 섞어놓은 스크램블드에그와 비슷하다"면서 "우리은하도 60억 년 후에는 안드로메다와 충돌할 것인데 아마 이처럼 으스스한 모습을 보일 것"이라고 전망했다. 천문학자들은 태어나지도 않은 이 은하에 이미 ‘밀코메다‘(Milkomeda)라는 이름을 만들어 놓았다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

‘아포피스’라는 악의 신 이름을 딴 한 소행성이 점차 속도가 빨라지면서 약 48년 뒤인 2068년 4월 13일(한국시간) 우리 지구에 충돌할 가능성이 남아 있다고 소행성 전문가들이 경고하고 나섰다. 미국 과학전문 매체 기즈모도 27일자 보도에 따르면, 미국 하와이대와 미국항공우주국(NASA) 공동연구진은 지름 300m급 소행성 아포피스를 올해 초 하와이 스바루망원경으로 두 차례 관측한 결과, 야르콥스키 효과가 궤도 경로에 영향을 주고 있는 것을 확인했다고 밝혔다. 야르콥스키 효과는 소행성이 태양의 빛에너지를 흡수해 다시 복사함에 따라 추진력이 생기는 효과를 말한다. 이 효과로 소행성의 한쪽 면에만 햇빛이 계속 쪼일 경우 소행성은 그 맞은편 방향으로 힘을 받는다. 이전까지 천문학자들은 아포피스가 오는 2068년까지 지구에 충돌할 가능성은 거의 없다고 확신했었다. 하지만 이번 발견으로 이 소행성이 지구에 충돌할 가능성은 여전히 남아 있으며 그 때문에 재앙이 될 수도 있다는 점을 시사한다. 지금까지 관측 결과 지름이 300m를 조금 넘는 것으로 추정되는 아포피스가 만일 지구에 충돌한다면 TNT(트리니트로톨루엔) 폭탄 8억8000만t이 한꺼번에 폭발하는 결과와 맞먹는 것으로 알려졌다.아포피스는 16여 년 전인 2004년 6월 19일 미국 애리조나주(州)에 있는 키트피크 국립천문대에서 이번에서 안타까운 발견을 한 하와이대 천문학연구소 소속 데이비드 톨렌 박사 등의 천문학자들이 발견했었다. 톨렌 박사는 그 후로 지금까지 아포피스를 추적 관측하며 연구해 왔다. 이에 대해 톨렌 박사는 “올해 초 스바루 망원경으로 입수한 새로운 관측 자료는 아포피스의 야르콥스키 효과로 인한 가속도를 밝힐 만큼 좋았으며 이 소행성이 순전히 중력 궤도에서 연간 170m 정도 벗어나고 있다는 점을 보여준다”면서 “이는 2068년 충돌 시나리오를 유지하기에 충분하며 0(제로)가 아님을 보여준다”고 설명했다.아포피스는 NASA의 센트리 위험표에서 세 번째로 위협적인 근지구천체 타이틀을 기록하고 있는 것으로 전해졌다. 이 표는 47년 반쯤 뒤 아포피스가 지구에 충돌할 확률은 15만분의 1(약 0.00067%)로 추정한다. 하지만 톨렌 박사는 기즈모도와의 인터뷰에서 “야르콥스키 효과 탓에 앞으로도 변수가 있겠지만, 현재 충돌 확률은 53만분의 1(약 0.00018%)에 가까운 것으로 예상된다”고 설명했다. 천문학자들은 야르콥스키 효과의 변화 폭과 그것이 아포피스의 궤도에 어떤 영향을 미치는지를 완전히 이해하려면 더 많은 관측이 필요하다는 점에 주목한다. 그리고 이들 연구자는 아포피스의 충돌 가능성을 2068년 이전까지 지금보다 더욱더 정확하게 알아내는 것을 목표로 삼고 있다.아포피스가 처음 발견됐을 때 전문가들은 2029년에 지구에 충돌할 가능성은 2.7%라고 말했었다. 하지만 현재 관측 자료에 따르면, 아포피스는 인공위성보다 더 가까운 거리인 3만1600㎞까지 접근할 예정이다. 이는 전문가들이 미리 아는 이 정도 크기급의 소행성 중 가장 가까운 접근인 것으로 알려졌다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

-푸코의 진자로 보는 지구의 자전 해가 지고 달이 뜨는 것을 보고 하늘이 지구를 중심으로 움직인다고 하는 천동설을 철석같이 믿었던 인류에게, 그 반대로 우리가 딛고 있는 땅덩어리가 태양 둘레를 돈다는 지동설을 한 천재가 주장한 것은 무려 2300년 전의 일이다. 고대 그리스의 천문학자 아리스타르코스는 달이 정확하게 반달이 될 때 태양-달-지구는 직각삼각형의 세 꼭짓점을 이룬다는 사실에 착목하여, 이 직각삼각형의 한 예각을 알 수 있으면 삼각법을 사용하여 세 변의 상대적 길이를 계산해낼 수 있다고 생각했다. ​그는 먼저 달-지구-태양이 이루는 각도를 쟀다. 87도가 나왔다(참값은 89.5도). 세 각을 알면 세 변의 상대적 길이는 삼각법으로 금방 구해진다. 그런데 희한하게도 달과 태양은 겉보기 크기가 거의 같다. 이는 곧, 달과 태양의 거리 비례가 바로 크기(지름)의 비례가 된다는 뜻이다. 아리스타르코스는 이런 방법으로 세 천체의 상대적 크기를 또 구했다. 그가 구한 세 천체의 물리적 양은 다음과 같았다. 태양은 달보다 19배 먼 거리에 있으며(참값은 400배), 지름의 크기 또한 19배 크다. 고로 지구보다는 7배 크다(참값은 109배). 따라서 태양의 부피는 지구의 300배에 달한다고 결론지었다. 실제 값과는 큰 오차를 보이긴 했지만, 당시의 조건을 고려한다면 이것만으로도 대단한 업적이라 하지 않을 수 없다. 그의 기하학은 정확했지만, 도구가 좀 부실했던 모양이다. 하지만 본질적인 핵심은 놓치지 않았다. 지구보다 300배나 큰 태양이 지구 둘레를 돈다는 것은 모순이며, 지구가 스스로 자전하며 태양 둘레를 돈 다는 사실이었다. 이리하여 천동설을 젖히고 인류 최초의 지동설이 탄생하게 되었지만, 당시 이 같은 아리스타르코스의 주장은 큰 반발을 불러일으켰다. 게다가 신성 모독이므로 재판에 부쳐야 한다는 주장과 함께 스토아 학파의 학자들로부터 날카로운 반론이 튀어나왔다. “당신 주장대로라면 공중 높이 돌을 던지면 던진 장소로부터 서쪽으로 이동한 자리에 떨어져야 하는 것 아닌가? 물론 하늘을 나는 새도 동쪽으로 날기 위해서는 매우 힘겹게 날아가야 하겠지만 서쪽으로 날기 위해서는 방향만 잡은 채 가만히 있어도 서쪽으로 이동할 것 아닌가?” 이에 적절히 답할 물리학이 당시엔 없었으므로, 지동설이 힘을 얻지 못하는 한 원인이 되었다. 그에 대해 정확한 답변은 1,800년 뒤, 모든 계의 물리법칙은 동일하게 작용한다는 갈릴레오 갈릴레이의 상대성 이론을 기다려야만 했다. 우리는 지구와 같이 움직이므로 지구의 자전이나 공전을 체감할 수 없는 것이다. 그런데 지구가 자전하면서 태양 둘레를 돈다는 아리스타르코스의 주장을 완벽히 뒷받침하는 직접적인 증거는 그로부터 2100년이나 뒤인 1851년에야 발견되었다.프랑스 물리학자 레옹 푸코는 지구 자전을 증명하기 위해 이른바 '푸코의 진자'라는 장치를 고안해냈다. 1851년 푸코는 팡테옹의 돔에서 길이 67m의 실에다 28㎏의 납추를 매달아 진동시켰는데, 시간이 지남에 따라 진동면이 천천히 회전하는 것이 밝혀졌다. 진동면의 바닥, 즉 지구는 반시계방향으로 회전하는데, 추의 진동면은 고정된 상태이므로, 겉보기로는 진동면이 시계방향으로 움직인다는 사실이 밝혀진 것이다. 추의 진동면은 32.7시간마다 완전한 원을 만들면서 시계방향으로 매 시간 11도씩 회전했는데, 이는 곧, 지구가 자전하는 것을 보여주는 직접적인 증거였다. 인류는 아리스타르코스가 지동설을 주창한 지 무려 2100년이 지난 후에야 비로소 그 직접적인 증거를 눈으로 보게 된 셈이다. 푸코는 이 실험으로 영국 왕립협회의 코플리 상을 받았다. 진자가 매우 오랫동안 진동을 유지할 때, 지구의 관찰자는 진자의 진동면이 회전하는 것을 관찰할 수 있다. 실제는 지구가 회전을 하면서 진자의 고정점을 함께 이동시키지만, 지구와 함께 회전하는 관찰자에게는 진자의 고정점은 변하지 않고 진동면이 회전하는 것으로 보이게 된다. 이와 같이 지구에 정지한 관찰자의 관점에서 진자의 진동면을 회전시키는 힘을 코리올리 힘라고 부른다. 푸코 진자의 회전 주기는 위도에 따라 변한다. 북극이나 남극에서는 중력과 지구 자전축의 방향이 같으므로 회전 주기가 지구의 자전 주기와 같다. 이에 비해 적도에서는 중력과 지구자전축의 방향이 서로 수직이므로 진자 진동면은 거의 변하지 않고 진자 진동면의 회전주기는 무한대가 된다.지구 자전의 증거를 직접 볼 수 있는 푸코의 진자는 집에서도 간단히 만들 수 있다. 아래 그림은 필자의 2층 베란다에 만든 끈 길이 5m 푸코 진자로, 남북 방향의 흰줄과 나란하도록 진동시킨 후 20분쯤 시간이 지나면 추의 진동방향이 시계방향으로 틀어져 있음을 확인할 수 있다. 직접 내 눈으로 지구 자전을 본 것이라 해도 틀린 말은 아니다. 현재 파리의 팡테온 돔 아래에서 기존 푸코 진자의 정확한 복제품이 1995년 이후 영구적으로 진동하고 있다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

'외계인들이 우리를 지켜보고 있다?' 인류가 외계 생명체에 대한 탐색을 강화함에 있어 반드시 고려하지 않으면 안될 사항은 외계인 역시 우리를 탐색하고 있을지 모른다는 점이다. 새로운 연구는 생명체가 서식할 가능성이 있는 가까운 항성계를 1000개 이상 확인함에 따라 이 같은 문제를 제기하고 나섰다. 코넬대학 천문학 부교수이자 칼 세이건 연구소 소장인 리사 칼테네거 논문 대표저자는 "만약 그러한 별들의 행성에 외계인이 산다면 그들은 우리 행성의 대기에서 생명의 신호들을 발견할 수 있을 것"이라고 예측하면서 "우리는 쌍안경이나 천체망원경 없이도 외계인들이 살 만한 밝은 별들을 관측할 수 있다"라고 밝혔다. 천문학자들은 지금까지 발견된 4,000개 이상의 외계행성 대부분을 '트랜싯 방법'으로 발견했는데, 외계행성들이 모항성의 앞을 가로지를 때 일어나는 밝기의 감소를 탐지하여 외계행성을 찾아내는 기법이다. 미 항공우주국(NASA)의 유명한 케플러 우주망원경은 이 기법을 사용해 현재까지 발견된 3,750개의 외계행성 중 약 70 %를 발견하는 큰 성과를 거두었다. 이 방법은 케플러 망원경의 뒤를 이은 TESS 망원경에도 적용되고 있다.​ 머지않아 연구자들은 생명 신호를 찾기 위해 가까운 외계행성의 대기를 스캔할 수 있게 될 것이다. 그것은내년 말에 발사될 예정인 NASA의 98억 달러짜리 제임스 웹 우주망원경이 수행할 많은 작업 중 하나가 될 것이다. 또한 2025년에 완성될 지상 기반의 거대마젤란 망원경도 이러한 작업을 수행할 것으로 보인다. 새로운 연구의 공동저자인 리하이 대학 물리학 부교수 조슈아 페퍼는 지구 자체를 트랜싯 기법으로 발견할 수 있는 위치의 별들을 찾아나섰다. 과학자들은 TESS와 유럽의 별 매핑 우주선 가이아의 데이터 세트를 면밀히 조사한 결과, 태양을 공전하는 궤도면인 황도와 나란한 100파섹(약 326 광년) 이내의 공간에서 그 같은 별들을 찾았다. 참고로 지구가 태양면을 가로지르는 것을 보려면 이러한 정렬이 필요하다. 이러한 탐색으로 1004개의 주계열 별들의 목록이 작성되었다. 우리 태양처럼 별의 중심에서 수소를 헬륨으로 융합하는 별들이다. 그 별들 중 508개가 지구의 태양면 통과를 관측함으로써 "지구의 이동을 최소 10시간 동안 관찰할 수 있도록 보장"한다고 칼테네거와 페퍼는 지난 20일(현지시간) 영국의 '왕립천문학회 월간공보 서신'에 발표했다. 그러나 칼테네거와 페퍼가 찾아낸 1,004개의 별을 공전하는 행성의 수는 파악하지 못하고 있으며, 따라서 생명체가 서식할 만한 세계가 얼마나 있는지에 대해서도 아무런 정보도 갖지 못한 상태이다. TESS와 같은 외계행성 사냥꾼이 계속 작업을 진행함에 따라 생명체 서식 가능 외계행성의 수는 더욱 명확히 밝혀질 것으로 기대된다.​ "이 새로운 연구는 앞으로 우주 생물학자들의 이정표 역할을 할 수 있을 것"이라고 전망하는 칼테네거는 "우리가 소통하기를 원하는 외계 지성체들을 발견하고자 한다면 가장 먼저 눈길을 주어야 할 별지도를 지금 우리 팀이 만든 것"이라고 새 연구의 성과를 규정했다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

지구에서 약 63광년 떨어진 또 다른 항성계 안쪽에서 숨어 공전하고 있는 외계행성을 직접 관측하는 데 성공했다고 천문학자들이 밝혔다. 독일 막스플랑크 외계물리학연구소(MPE) 등 국제연구진은 ‘화가자리 베타별c’이라고 불리는 이 외계행성을 칠레 파라날천문대에 있는 유럽남방천문대(ESO)의 초거대망원경(VLT)으로 포착했다. 화가자리 베타별c는 남쪽 하늘의 화가자리를 구성하는 화가자리 베타별을 공전하는 외계행성으로, 질량은 목성의 약 8.2배로 여겨진다. 공전 궤도의 긴 반지름은 약 2.7AU(천문단위·1AU는 약 1억5000만㎞로 태양에서 지구까지의 평균 거리에서 유래)로, 약간 찌그러진 타원형 궤도를 그리는 것으로 보인다. 연구진이 VLT에 설치된 관측장비 ‘그래비티’(GRAVITY)로 분석한 자료를 가지고 생성한 이미지에는 티끌로 된 원반 안쪽으로 두 행성이 포착돼 있다. 이 중 더 안쪽에 있는 행성이 화가자리 베타별c이고, 좀 더 바깥쪽에 있는 행성은 2008년 VLT에 의한 직접 관측으로 이미 발견됐던 화가자리 베타별b의 모습이다. 이 행성의 질량은 목성의 6~15배, 궤도 긴 반지름은 약 9.0AU로 추정된다. 연구진에 따르면, 화가자리 베타별b와 화가자리 베타별c는 모두 비슷한 질량을 가지고 있을 가능성이 있지만, 밝기는 화가자리 베타별b가 6배 밝은 것이 이번 관측 자료에서 드러났다.화가자리 베타별c는 별을 공전하는 행성이 잡아당기는 힘으로 별빛이 미세하게 흔들릴 때 나타나는 빛(파장)의 변화를 분석하는 시선속도법(radial velocity method)을 이용함으로써 간접적으로 발견됐던 외계행성이다. 시선속도법으로는 외계행성의 질량만 알 수 있지만, 이번 사례처럼 직접 관측할 수 있다면 외계행성의 밝기도 조사할 수 있다. 연구 공동저자인 프랑스 파리천문대 산하 우주연구·천체물리학계측연구소(LESIA)의 실베스트레 라쿠르 박사는 “이번 성과는 탐지한 행성을 시선속도법을 사용해 처음으로 직접 확인한 것”이라고 설명했다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘천문학과 천체물리학’(Astronomy & Astrophysics) 최신호에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

이른바 빅뱅으로 불리는 대폭발이 일어나 우주가 형성된 지 불과 10억 년도 채 지나지 않은 초기 우주에서 한 초질량 블랙홀의 중력 그물에 얽힌 은하 여섯 개가 발견됐다. 이탈리아 국립천체물리연구소(INAF) 등 국제연구진은 우주가 시작된 직후 하나의 초질량 블랙홀 주위에 이렇게 많은 은하가 밀집한 사례는 이번이 처음이라고 밝혔다. 우주 초기에 발생한 블랙홀들은 최초의 별들의 붕괴로부터 형성한 것으로 여겨지지만, 천문학자들은 지금까지 이들 블랙홀이 어떤 방법으로 빠르게 태양의 10억 배에 달하는 질량으로 거대하게 성장할 수 있었는지는 잘 알지 못했다. 그런데 이번 연구에서는 유럽남방천문대(ESO)의 초거대망원경(VLT) 등을 사용해 초질량 블랙홀을 둘러싸고 있는 여섯 은하가 그물처럼 얽히고설켜 있는 모습이 발견돼 이들 은하가 블랙홀의 연료로 쓰일 많은 가스를 포함한 그물망 같은 구조 안에서 성장하고 있음을 시사한다. 초질량 블랙홀은 비교적 흔한 우주의 현상으로, 우리 은하를 포함한 대부분 은하의 중심에 출현한다. 연구 주저자로 INAF의 천문학자 마르코 미뇰리 박사는 “이 연구는 우주 초기의 초질량 블랙홀을 이해하려는 열망 덕분에 추진됐다”면서 “이는 극단적인 은하 시스템으로 우리는 지금까지 초기 초질량 블랙홀의 존재에 대해 적절하게 설명하지 못했다”고 지적했다.이 초질량 블랙홀을 둘러싸고 있는 여섯 은하는 모두 우리 은하의 300배 이상 크기에 달하는 거미줄 같은 우주 가스 속에 얽혀 있다. 미뇰리 박사는 “우주의 그물 가닥(웹 필라멘트)은 거미줄과 같다”면서 “은하들은 그 가닥들이 교차하는 곳에 멈춰 성장한다”면서 “은하들과 그 중심의 초질량 블랙홀에 연료를 공급하기 위해 사용할 수 있는 가스의 흐름은 그 가닥들을 따라 흐를 수 있다”고 설명했다. 태양 10억 개의 질량을 지닌 이 초질량 블랙홀로부터 얽혀 있는 커다란 거미줄 같은 구조에서 나오는 빛은 우주가 탄생한 지 9억 년쯤 됐을 때부터 지구에 날아오기 시작했다. 이 발견은 빅뱅 이후 비교적 풍부하지만 이처럼 극단적인 초질량 블랙홀들이 어떻게 그렇게 빨리 형성했는지에 관한 퍼즐의 일부 조각을 채우는 데 도움이 됐다고 연구진은 말했다. 최초의 블랙홀들은 우주가 태어난 지 처음 9억 년 안에 질량이 10억 배까지 도달하려면 매우 빠르게 성장했던 것으로 추정된다. 이번 연구에서는 초기 우주의 초질량 블랙홀이 빠르게 성장할 수 있었던 이유가 암흑물질 헤일로 때문일 수 있다고 예측한다. 암흑물질 헤일로는 암흑물질로 구성된 은하의 가상적 구성 요소를 말한다. 연구에 공동저자로 참여한 미국 존스홉킨스대 교수인 콜린 노먼 박사는 “이번 발견은 거대한 거미줄 모양의 구조들에 있는 암흑물질 헤일로 안에서 초질량 블랙홀들이 형성하고 성장한다는 이론을 지지한다”고 말했다. 이처럼 암흑물질로 이뤄져 보이지 않는 넓은 영역은 초기 우주에서 엄청난 양의 가스를 끌어들인 것으로 여겨진다. 그 가스와 보이지 않는 암흑물질이 함께 은하와 블랙홀이 진화할 수 있는 거미줄 같은 구조를 형성해 블랙홀들이 초질량이 되도록 했다는 것이다.이번에 발견된 여섯 은하는 현재 지구나 우주에 기반을 둔 망원경을 사용한 관측 연구에서 발견된 일부분에 지나지 않을 수 있다. 이들 은하보다 덜 밝은 은하들을 찾으려면 더 큰 망원경이 필요하다. 이에 대해 또 다른 공동저자인 INAF의 천문학자 바르바라 발마베르데 박사는 “우리는 이제 빙산의 일각을 발견했으며 이 초질량 블랙홀 주변에서 지금까지 발견한 몇몇 은하는 단지 가장 밝을 뿐”이라고 설명했다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘천문학과 천체물리학’(Astronomy & Astrophysics) 10월호에 실렸다. 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

2017년 1월 영국 런던 근교 펠트햄에 있는 창고에 도둑이 들었다. 마침 미국 라스베이거스에서 열리는 전문 서적 경매에 출품하려고 희귀한 책 200여권을 보관하고 있었는데 이것을 모두 훔쳐갔다. 대략 250만 파운드(약 37억 7380만원)로 값어치가 매겨졌다. 16세기와 17세기 이탈리아 천문학자 갈릴레오 갈릴레이와 영국 물리학자 아이작 뉴턴의 초판본에다 이탈리아 시인 단테의 여러 희귀본, 스페인 화가 프란시스코 드 고야의 스케치 등등이었다. 도둑들은 히드로 공항에서 얼마 떨어지지 않은 창고의 지붕에 구멍을 내고 감지 장치를 피하기 위해 줄을 타고 12m 바닥에 내려와 책들을 훔쳐 달아났다. 런던 경찰청의 전문 범죄 수사팀은 3년 반 넘는 끈질긴 추적 끝에 지난 16일(이하 현지시간) 루마니아 북동부 네암트란 시골 마을의 한 주택 바닥에서 책들을 모두 되찾는 데 성공했다고 BBC가 전했다. 사실 루마니아의 조직범죄단이 지목된 것은 사건 직후였다. 영국 전역의 고가품 창고들을 잇따라 털어 갱단의 실체가 이미 파악됐다. 하지만 이들이 훔쳐간 책들을 되찾는 데는 많은 시간이 걸렸고, 유럽 여러 나라의 협력이 필요했기 때문이었다. 지난해 6월 영국 전역은 물론, 루마니아와 이탈리아의 45곳 주소지를 샅샅이 뒤져 이날에야 마침내 소중한 책들을 되찾았다. 13명이 기소됐는데 그 중 12명은 벌써 유죄를 인정했다고 경찰은 전했다. 앤디 더럼 경사는 “이 책들은 엄청난 가치를 지녔는데 그보다 더 중요한 것은 다른 무엇으로도 대체할 수가 없다는 것이며 국제적인 문화유산이란 점“이라고 말했다. 임병선 평화연구소 사무국장 bsnim@seoul.co.kr