가을. 천체관측 시즌이 시작되었다. 날씨가 덥지도 춥지도 않아 야외활동을 하기에 더없이 좋은 계절, 때마침 하늘에서도 여러 가지 볼거리가 푸짐한 마당이 펼쳐지고 있다. 별과 행성들이 만드는 경이로운 우주쇼가 한 달 내내 밤하늘을 수놓을 예정이다. 간단한 천체망원경이나 쌍안경을 챙겨들고 자녀들과 함께 별밤을 같이 보내면서 우주의 신비와 아름다운 추억거리를 같이 엮어보도록 하자.　 9월 3일(화) 오후 11시까지 목성 대적점 관측 목성의 자전주기는 10시간밖에 안되므로 대적점은 3일 또는 4일 밤 3시간 동안 관찰할 수 있다. 대적점은 대기가 안정된 날 구경이 중간 이상의 망원경으로 보는 것이 바람직하다. 목성은 9월 3일 저녁 이후 11시까지 남서쪽 하늘 전갈자리의 안타레스 바로 위에서 찬란하게 빛난다. 갈릴레이 위성으로 알려진 목성의 4대 위성들이 나란히 늘어선 모습은 가히 환상적이다. 400년 전 갈릴레오 갈릴레이가 목성 주위를 도는 이 위성들을 발견함으로써 ‘모든 천체들은 지구를 중심으로 돈다’고 주장하던 천동설의 관짝에 마지막 대못을 박았다. 9월 6일(금) 저녁 목성이 달에 4도까지 접근한다 6일 저녁 남쪽 하늘에서 상현달은 밝게 빛나는 목성의 바로 오른쪽 옆에 접근하는데, 둘 사이의 간격은 손가락 4개 너비에 약간 못 미칠 정도이다. 각도로는 약 4도. 쌍안경으로 보면 한 시야(붉은 원) 안에 다 잡힌다. 해질녘부터 시작하여 몇 시간 동안 이 두 천체를 주의 깊게 관측해보면 달의 궤도가 행성에 더 가까이 다가가는 것을 볼 수 있다. 위쪽에 늘어선 별들은 뱀주인자리의 아랫자락 별들이다. 9월 7일(토) 저녁, 해왕성이 물병자리 파이별에 접근한다7일 저녁의 남동쪽 하늘에서 희미한 푸른 행성 해왕성의 궤도 운동은 맨눈으로 보이는 붉은 별인 물병자리 P파이(φ) 별에 매우 가까이 접근한다. 6일과 7일, 해왕성은 별에서 1분각 안에 있으며, 고배율 망원경으로 한 시야에 잡힌다. 보다 큰 망원경으로 보면 해왕성의 큰 달 트리톤을 관측할 수도 있다. 10일에는 해왕성이 태양의 정반대편에 놓이는 충의 위치에 간다. 9월 8일(일) 저녁, 달에 토성이 접근한다 8일 저녁 황혼 이후 토성이 남쪽 하늘에서 달의 왼쪽에 접근한다. 달은 보름달에 가까운 월령 10일이며, 둘은 사이좋은 자매처럼 밤새 함께 하늘을 가로지른다. 황혼부터 시작하여 몇 시간 동안 그것들을 관측해보면, 시간이 지날수록 달과 토성이 점점 더 가까이 접근하여 11시경에는 토성이 달의 뒤편으로 숨는 엄폐현상이 나타난다. 9월 13일(금), 수성과 금성이 접근한다 12일 일몰 후, 내부 행성인 수성과 금성이 아주 가까이 접근한다. 태양이 진 후 서쪽 수평선 위를 보면 밝은 금성 아래 보름달 크기(0.5도)보다 작은 간격을 주고 반짝이는 천체를 볼 수 있는데, 이것이 바로 태양에 가장 가까운 행성인 수성이다. 수성의 공전속도는 아주 빨라, 지구의 약 1.6배로 초속 48km나 된다. 따라서 12일에는 금성에서 오른쪽 아래로, 금요일에 금성에서 왼쪽으로 떨어진다. 쌍안경이나 일반 천체 망원경으로 관측하면 두 행성이 가까이 붙어 아름답게 반짝이는 광경을 즐길 수 있다. 수성은 태양에 너무 가까운 나머지 요하네스 케플러 같은 천문학자도 평생 수성을 못 봤다는 얘기가 전해질 만큼 관측하기가 쉽지 않다. 이번에 도전해 수성 관측에 성공한다면 당신은 인류의 1% 안에 확실히 들 수 있다. 9월 18일(수) 저녁, 천왕성이 달에 접근한다18일 저녁 하늘에서, 추석을 지나 이울기 시작하는 월령 19일의 달이 청록색의 행성 천왕성에 바짝 접근한다. 위치는 천왕성 아래 손바닥 너비 간격에 해당하는 6도 이내에 들어온다. 밝은 달빛이 어두운 천왕성을 압도하지만, 행성이 주변 별과 비교되는 위치를 기록한 후, 다음날 저녁 달이 그 자리를 떠난 후에 다시 한번 천왕성을 찾아보라. 1781년 4월, 영국의 음악가이자 아마추어 천문학자인 윌리엄 허셜이 최초로 발견함으로써 천문학사에 불멸의 이름을 남겼을 뿐더러 궁정 천문학자로 일약 수직적인 신분상승을 이루었던 천왕성에 당신도 도전해보기 바란다. 허셜은 그 자신 역시 딱 천왕성 공전주기인 84년을 살고 하늘로 떠났다. 9월 23일 오후 4시 49분 태양이 추분점을 지난다 23일 오후 4시 49분 태양은 천구의 추분점을 지나 적도를 건너 남반구로 이동함에 따라 북반구의 가을이 시작된다. 3월 춘분과 9월의 추분에는 낮과 밤의 길이는 동일하며, 태양은 정동에서 뜨고 정서쪽으로 진다. 9월 29일(일) 저녁, 수성과 스피카가 금성 근처에서 만난다 29일 일요일 저물녘 이후, 낮은 위도의 관측자들은 수성이 처녀자리의 밝은 일등성 스피카의 우상에서 반짝이는 광경을 볼 수 있다. 간격은 손가락 하나 남짓한 정도. 수성의 안시등급은 -0.24, 스피카는 0.95이므로, 수성이 스피카보다 약 3배 밝다. 별과 행성은 모두 쌍안경이나 일반 천체망원경으로 관측할 수 있지만, 해가 완전히 진 후 천문박명이 시작된 후에 관측하는 게 좋다. 두 천체의 오른쪽으로 손바닥만한 너비의 간격에 엄청 밝게 빛나는 금성이 자리잡고 있다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

화가자리 베타별(beta pictoris)은 천문학이나 별자리에 관심 있는 사람이 아니라면 잘 모르는 밤하늘의 평범한 별 가운데 하나다. 우리나라에서는 화가자리 자체가 잘 보이지 않는 데다 별 자체가 3.9등급 정도로 그다지 밝은 별도 아니기 때문이다. 하지만 지난 수십 년간 화가자리 베타별은 천문학자들의 집중적 관측 대상이 됐다. 태어난 지 2300만 년 정도 되는 어린 별로 주변에 새로 태어난 행성과 거대한 먼지 디스크, 외계 혜성 등 여러 가지 흥미로운 특징을 지니고 있기 때문이다. 화가자리 베타별은 질량은 태양의 1.75배에 달하고 밝기는 8.7배 정도다. 지구에서 비교적 가까운 63.4광년 떨어진 별로 상대적으로 관측이 용이하지만, 그래도 작은 행성을 직접 관측하는 일은 쉽지 않아 지금까지 알려진 행성은 화가자리 베타별 b 하나뿐이었다. 최근 프랑스 국립 과학 연구소의 앤-마리 라그랑쥐가 이끄는 연구팀은 10년에 걸친 관측 끝에 새로운 행성 화가자리 베타별 c를 확인했다. 화가자리 베타별 c는 목성 질량의 9배에 달하는 대형 가스 행성으로 공전 궤도는 지구-태양 거리의 2.7배이고 공전 주기는 1200일이다. 앞서 발견된 화가자리 베타별 b와 질량은 비슷하나 공전궤도는 훨씬 안쪽이다.(b 행성은 지구-태양 거리의 9.2배) 이렇게 안쪽 궤도에서 거대 가스 행성이 생성된 이유에 대해서는 잘 모르지만, 거대 가스 행성의 생성을 직접 관측할 수 있다는 점에서 과학자들의 관심이 쏠리고 있다. 화가자리 베타별은 두 개의 행성은 물론 태양계의 소행성대와 카이퍼 벨트와 유사한 먼지 디스크를 지니고 있다. 화가자리 베타별 b와 c 사이에 작은 먼지 디스크가 있고 다시 명왕성 궤도보다 몇 배 먼 거리에 거대한 먼지 디스크가 존재한다. 그리고 외계 혜성이 존재한다는 보고도 있었다. 과학자들은 화가자리 베타별 행성계가 원시 태양계의 확대 버전이라고 생각하고 있다. 제임스 웹 우주 망원경을 포함해 현재 개발 중이거나 건설 중인 차세대 거대 망원경이 본격적으로 관측을 시작하면 화가자리 베타별 행성계에 대해서 더 자세한 관측이 가능하다. 이를 통해 지금보다 더 많은 원시 행성과 외계 혜성, 그리고 행성의 재료가 되는 먼지와 가스 디스크의 모습을 직접 관측할 수 있을 것으로 예상된다. 화가자리 베타별을 통해 과학자들은 46억년 전 태양계 생성의 비밀을 풀 단서를 찾아낼 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

아르헨티나가 운석을 노린 절도로 골치를 앓고 있다고 현지 언론이 최근 보도했다. 운석 도둑이 들끓고 있는 곳은 아르헨티나 차코주와 산티아고델에스테로주에 걸쳐 펼쳐져 있는 이른바 '스카이 캠프'다. 약 4000년 전 운석이 소나기처럼 내렸다는 스카이 캠프는 세계에서 운석이 가장 많은 곳으로 알려져 있다. 아르헨티나는 스카이 캠프를 과학공원으로 지정하고 운석의 반출을 금지하고 있지만 워낙 광활한 데다 인력도 부족해 도둑이 끊이지 않고 있다. 과학공원에서 근무하는 과학자들은 "아무런 제재도 받지 않고 스카이 캠프에 들어간 도둑들이 찾아낸 운석을 트럭에 싣고 사라지는 모습을 쉽게 볼 수 있다"고 말했다. 차코박물관에 근무하는 지질학자 카를로스 세루티는 "운석이 돈이 된다는 소문이 돌면서 최근엔 도둑이 더욱 많아진 것 같다"고 말했다. 차코 천문학협회에 따르면 지난 2~3년간 절도범들이 스카이 캠프에서 반출하려다 실패한 운석은 최소한 6톤 이상이다. 모두 경찰이 불심검문 등으로 운좋게 적발한 경우다. 운석은 암시장에서 킬로당 약 1000달러(120만원 정도)에 거래되고 있다. 세루티는 "지면에 떨어져 노출돼 있는 운석도 많고, 금속탐지기를 이용하면 파묻힌 운석도 쉽게 찾을 수 있어 금을 찾듯 운석을 찾는 도둑이 끊이지 않는다"고 설명했다. 운석이 돈이 된다는 말이 퍼지면서 최근엔 아예 무장강도사건까지 발생했다. 지난 5월 과학공원 내 위치한 박물관엔 무장강도가 들었다. 경비원들을 제압한 강도들은 무게 25kg짜리 운석 2개, 18kg짜리 1개 등 운석 3개를 빼앗아 도주했다. 스카이 캠프엔 무게 37.4톤짜리 초대형 운석도 보관돼 있다. 세계에서 두 번째로 큰 운석이다. 1990년엔 이 운석을 미국으로 몰래 빼내려던 일당이 경찰에 붙잡힌 적도 있다. 천문학자이자 아르헨티나 과학기술위원회 회원인 알레한드로 로페스는 "최근엔 운석 암시장도 글로벌화됐다"면서 "시장이 커지면서 운석을 노린 절도가 더욱 기승을 부리고 있다"고 말했다. 현지 언론은 "스카이 캠프의 보존을 위해 예산을 늘려야 한다는 지적이 과학계에서 거세게 일고 있다"고 보도했다. 사진=클라린 남미통신원 임석훈 juanlimmx@naver.com

국내 연구진이 우리은하 끝자락 어두운 곳에서 처음으로 왜소신성을 발견했다. 한국천문연구원 은하진화그룹, 캐나다 토론토대 공동연구팀은 외계행성탐색시스템(KMTNet)을 이용해 지금까지 발견된 것들보다 훨씬 멀리 떨어져 있는 우리은하 헤일로에 존재하는 왜소신성을 발견했다고 20일 밝혔다. 이번 연구결과는 천문학 분야 국제학술지 ‘천체물리학 저널’에 실렸다. 헤일로는 은하의 원반 주위를 감싸듯 둘러싼 구름 형태 부분으로 천체가 많지 않고 대부분 어둡고 멀리 떨어져 있다. 특히 우주 대부분을 차지하고 있는 암흑물질을 포함하고 있을 것으로 여겨져 천문학자들의 주요 연구대상이다. 주로 구상성단, 행성상 성운 등으로 연구했지만 이번처럼 헤일로에서 발견되는 왜소신성의 수가 늘어나면 헤일로를 연구할 수 있는 새로운 도구가 될 수 있을 것으로 기대되고 있다. 왜소신성은 신성이나 초신성에 비해 덜 밝아 가까운 거리에 있어야 발견되기 쉽다. 이 때문에 지금까지 발견된 왜소신성들은 대부분 지구로부터 3000 광년 이내의 거리에서 발견됐다.연구팀이 이번에 발견한 왜소신성 ‘KSP-OT-201611a’는 지구로부터는 2만 4000광년, 우리은하 중심에서는 4만 5000광년, 우리은하 평년에서는 5500광년 떨어져 있는 우리은하 외곽 헤일로에 있는 것으로 확인됐다. 연구팀은 헤일로 근처에 있는 왜소신성은 별 내부의 금속 함량이 적고 만들어진 나이도 많을 것으로 보고 있다. 김상철 천문연구원 박사는 “우리은하 헤일로 천체의 관측은 쉽지 않은데 이번 연구는 24시간 연속관측이 가능한 KMTNet 덕분”이라며 “이번 연구로 금속 함량이 적은 왜소신성을 설명하는데 필요한 이론과 모형을 개선하는데 도움이 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

20년 묵은 천문학계의 난제가 해결되었다. 심우주에 밝은 빛을 방출하는 수수께끼의 천체 퀘이사(Quarsars)가 최초로 발견된 것은 1950년대 후반이었다. 엄청나게 밝은 이 은하 빛은 발견된 이래 지금까지 천문학자들을 혼란스럽게 만들었다. 그러나 이 신비한 천체에 새로운 빛을 던져주는 연구결과가 발표되어 마침내 20년 묵은 천문학적 논쟁에 종지부를 찍게 되었다. 퀘이사는 숙주 은하의 중심에 위치한 은하 핵으로, 지구에서 관측할 수 있는 가장 먼 거리에 있는 천체이다. 별처럼 보인다고 하여 ‘준성'(準星)이라고도 불리는 퀘이사는 사실은 수천 내지 수만 개의 별로 이루어진 은하이다.　​ 퀘이사가 그렇게 멀리 있음에도 불구하고 관측이 가능한 것은, 은하 중심에 숨어 있는 초거대 블랙홀이 주변을 둘러싼 원반의 물질을 집어삼킬 때 물질의 중력 에너지가 빛 에너지로 바뀌면서 엄청난 밝기의 빛으로 방출되기 때문이다. 퀘이사가 방출하는 빛의 밝기는 태양 밝기의 600조에 해당하는 엄청난 것이다. 과학자들은 수십 년 동안 퀘이사 같은 핵을 가진 세이퍼트 은하의 유형이 하나인가 둘인가를 놓고 열띤 논쟁을 벌여왔다. 산타 바바라 소재의 캘리포니아 대학이 발표한 성명에 따르면, 연구팀이 허블우주망원경을 사용하여 두 가지 유형의 특징을 모두 지닌 세이퍼트 은하를 관측함으로써 이러한 은하가 실제로 한 종류의 천체라는 사실을 발견했다. 지금까지 논쟁의 초점이 된 두 유형의 은하들이 보여준 차이점은 제1형 세이퍼트 은하가 넓은 빛 기둥을 생성하는 반면, 제2형 세이퍼트 은하는 그 같은 빛 기둥이 없다는 점이다. 그러나 이번 새로운 연구는 두 유형의 세이퍼트 은하가 사실은 같은 종류의 은하임을 밝혀냈다. 연구자들은 빛 기둥이 없는 제2형 세이프트 은하의 중심을 집중 관측한 결과, 은하의 내부를 가리는 짙은 먼지 고리를 발견했다. 과학자들이 관측한 대상은 NGC 3147이라고 불리는 제2형 세이퍼트 은하로, 그 핵 중심에서 보이지 않던 넓은 빛 기둥을 찾아냈던 것이다. 과학자들은 초기에 X-선을 사용하여 은하 중심을 조사했지만, 먼지 고리나 방출선을 발견하지 못했다. 또한 최근 관측에서는 허블우주망원경을 사용하여 은하 중심을 확대해 넓은 빛 기둥 지역을 찾았지만 주변의 밝은 별빛에 압도되어 역시 발견에 실패했다. UC 산타바바라 물리학과 교수이자 공동저자 인 로버트 안토누치는 “천문학자에게 가장 중요한 것은 이런 불필요한 가지들을 쳐내는 것”이라고 밝혔다. 연구자들은 이런 과정을 거친 후 은하 중심을 자세히 들여다볼 수 있었고, 마침내 지금껏 알려진 두 유형의 세이퍼트 은하가 기실은 한 종류라는 사실을 발견하기에 이른 것이다. 연구팀은 이전 관측 결과를 확인하기 위해 NGC 3147의 중심을 더욱 세밀히 관찰할 계획이라고 밝혔다. 이 연구는 7월 11일 왕립천문학회 월보에 발표되었다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

허블우주망원경이 은하들이 충돌하는 현장을 잡았다. 이 '우주의 블랙박스'에 잡힌 충돌하는 은하들은 격렬하게 파편들이 튀는 장면이 아니라, 마치 우아한 춤을 추는 듯한 광경을 보여주고 있다. 두 은하가 마치 발레리나처럼 서로를 끌어 당기면서 우주 춤을 추고 있는 풍경이다. 지난 13일(현지시간) 발표된 허블우주망원경의 은하 충돌 이미지는 두 은하가 점점 더 가까이 접근하는 모습을 보여주는데, 물론 이들을 서로 끌어당기는 힘은 상호 중력이다. 과학자들이 'UGC 2369'라고 부르는 이 ‘슬로우 모션 은하 충돌’은 지구로부터 약 4억 2400만 광년 떨어져 있는 우주공간에서 벌어지고 있는 사건이다. 광년은 초속 30만㎞인 빛이 1년 동안 달리는 거리로, 약 10조㎞에 해당한다. 참고로, 지구-태양 간 거리는 약 1.5억㎞다. 별과 가스, 우주 먼지로 이루어진 두 은하계는 이미 상당히 접근한 상태로, 강한 중력 작용으로 인해 두 은하의 길게 늘어난 물질들이 다리처럼 두 은하를 연결하고 있다. 유럽 우주국(ESA)은 성명에서 이 물질은 두 은하 사이의 ‘축소 분할'(diminishing divide)에서 나온 것이라고 밝혔다. ESA는 “다른 은하와의 상호작용은 은하의 역사에서 흔한 사건”이라고 말하면서 “우리은하와 같은 큰 은하의 경우, 대부분 이러한 상호작용으로 왜소은하들을 합병하기도 하지만, 수십억 년 단위로 볼 때 더 큰 사건이 발생할 수도 있다"고 설명한다. 예컨대, 우리은하 미리내는 주변의 거대 은하인 안드로메다와 약 50억 년 후 충돌할 것으로 예측되고 있다. 안드로메다 은하는 우리은하의 가장 가까운 이웃 은하로서 약 250만 광년 거리 밖에 있다. 두 은하는 현재 시간당 40만㎞로 접근하는데, 이는 지구와 달 사이 거리에 해당하는 수치이다. 충돌 양상은 정면 충돌이 아니라 스치는 듯한 측면 충돌을 할 것으로 보이지만, 두 은하의 별들끼리 충돌할 가능성은 아주 낮다. 별들 사이의 거리가 너무나 멀기 때문에 두 은하는 별들의 충돌 없이 서로 관통할 것으로 예상된다. 따라서 은하 합병으로 인해 우리 태양계가 혼란에 빠질 확률은 아주 낮다. 그러나 그때쯤이면 지구는 달아오르는 태양에 의해 숯덩이가 되어, 두 은하가 지구 하늘에서 몸을 섞는 장관을 볼 수 있는 생명체는 존재하지 않을 것이다. 부지런한 천문학자들은 두 은하가 충돌하여 만들어진 새 은하를 위해 '밀코메다'(Malkomeda) 라는 이름을 벌써 지어놓았다. 허블은 거의 30년 동안 우주에서 은하들을 살펴보고 있다. 가장 유명한 은하 이미지 중 일부는 약 138억 년 전 우주를 형성한 빅뱅 직후까지 거슬러 올라간다. 이 유형의 최근 이미지인 '울트라 딥 필드'(Ultra Deep Field)는 2016년에 제작되었다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

너무 건조해서 나무가 없고 식물도 거의 없다. 칠레 북부에 있는 아타카마 사막의 풍경은 지구가 아니라 이웃 행성 화성을 탐험하는 듯한 착각을 불러일으킨다. 세계에서 가장 건조하기로 유명한 이 사막은 10만5000㎢에 달하는 허허벌판이 시야 끝까지 펼쳐진다. 이에 미국항공우주국(NASA)은 일 년 내내 비가 거의 오지 않는 이 사막에서 화성 탐사를 위한 시험을 종종 진행하기도 한다. 하지만 밤이 되면 하늘은 그야말로 별천지다. 덕분에 천문학자들은 물론 아마추어 천문가들 역시 이곳을 찾는다. 그런데 아타카마 사막에는 한 가지 볼거리가 더 있다. 그것은 바로 거인의 손이라고도 불리는 거대한 조형물이다. 최근 미국 CNN 트래블은 아타카마 사막에 있는 사막의 손이라는 의미를 지닌 거대 조형물 ‘마노 델 디시에르토’(Mano del Desierto)를 소개했다.이 사막을 처음 찾는 여행자들은 이를 보고 신기루로 착각할지도 모른다. 왜냐하면 사람 키보다 훨씬 큰 거대한 손 하나가 높이 약 11m까지 우뚝 솟아있기 때문이다. 이는 미국프로풋볼(NFL) 골대보다 높고 노란색 스쿨버스 만큼 길다. 거인의 손은 사막에서 가장 가까운 마을 안토파가스타 자치단체의 의뢰로 칠레 유명 조각가 마리오 이라라사발이 지난 1992년 콘크리트와 철근으로 만든 작품이다. 작품의 의미는 알려지지 않았지만, 일부는 인간이 대자연 앞에서 보잘것없는 존재임을 상기시키기 위한 것이라고 말하며 또 다른 이들은 인간이 역경을 딛고 일어서는 모습을 보여주는 것이라고 주장한다. 하지만 이 조형물은 일부 몰상식한 관광객에 의해 종종 낙서로 뒤덮인다. 이 때문에 지역 주민들은 작품에 낙서하지 말아 달라고 당부하고 있지만, 여의치 않아 매년 두 차례 대대적으로 낙서를 없애는 작업을 진행한다. 사막 한가운데 덩그러니 있는 거인의 왼손은 외롭게 느껴질 수도 있지만, 작가는 10년 전 우루과이 푼타 델 에스테의 해변에 오른손을 형상화한 작품을 만들기도 했다. 그러니 두 작품을 비교해서 보면 더욱더 흥미로울 듯싶다. 사진=플랜 사우스 아메리카 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

태양계에서 가장 큰 행성인 목성이 형성된지 얼마 지나지 않아 지구 질량의 10배에 달하는 거대 원시 행성과 정면으로 충돌했을 가능성이 있다고 천문학자들이 주장하고 나섰다. 16일 로이터통신 등에 따르면, 미국과 스위스, 일본 그리고 중국의 연구진이 미국항공우주국(NASA)의 목성 탐사선 ‘주노’의 관측 데이터를 분석해 이같은 이론을 세계적 학술지 ‘네이처’ 14일자에 발표했다. 이는 먼지와 가스로 된 원시 행성계 원반에 의해 태양계가 형성되고 나서 불과 얼마 지나지 않은 약 45억 년 전 목성에 엄청난 충돌이 있었을지도 모른다는 것이다. 이에 대해 연구에 참여한 미국 천문학자인 안드레아 이셀라 라이스대 물리·천문학부 조교수는 “태양계 초기 동안 이런 큰 충돌은 다소 흔했으리라 생각한다. 예를 들면 지구에도 이런 충돌이 있어 달이 형성됐다고 생각된다”면서 "하지만 우리가 목성에 있었다고 추정하는 충돌은 진짜 괴물일 만큼 강력했을 것”이라고 설명했다. 이런 시나리오에 따라 아직 형성 중이던 그 원시행성은 목성과 충돌하면서 완전히 흡수됐다.목성은 짙은 빨간색과 갈색, 노란색 그리고 흰색의 다채로운 가스 구름으로 뒤덮인 거대한 가스 행성으로, 그 지름은 지구의 약 11배인 약 14만3000㎞에 달한다. 주노 데이터에 기반을 둔 목성 내부 구성에 관한 컴퓨터 모델은 이 거대 행성이 자체 질량의 약 5~15%에 달하는 거대하고 희석된 핵을 지니고 있으며 이는 수소와 헬륨 같은 가벼운 원소와 섞인 암석과 얼음 물질로 구성돼 있다는 것을 보여준다. 이에 대해 연구를 이끈 중국의 천문학자 리우 상페이 중산대 천문학과 부교수는 “주노는 목성의 중력장을 놀랄 만큼 정확하게 측정한다”면서 “과학자들은 목성의 구성과 그 내부 구조를 추론하기 위해 주노의 정보를 사용한다”고 말했다. 주노의 관측 데이터를 설명하는 컴퓨터 모델은 목성의 내부 구조는 약 45억 년 전에 지구 질량의 약 10배에 달하는 원시행성과 정면충돌했을 가능성이 있다는 것을 보여준다. 이 때문에 목성의 밀도 높은 핵이 부서져 가볍고 무거운 원소가 뒤섞였다는 것이 연구진의 설명이다. 또 리우 부교수는 이 원시행성은 목성의 원시 핵과 유사한 구성을 지니고 있으며 태양계에서 가장 먼 거대한 얼음 행성인 천왕성이나 해왕성보다 그 크기가 조금 작았을 것이므로, 목성에 의해 흡수되지 않았다면 완전한 가스 행성이 됐을 것이라고 말했다. 당시 목성은 이미 완전히 형성돼 었었을 것인데 아마 목성의 강한 중력 당김이 충돌을 재촉했을 것이다. 목성의 질량은 지구의 약 320배에 달한다. 끝으로 리우 부교수는 수만 건의 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 목성 핵에 관한 최고의 설명을 이번에 제시하면서 목성이 형성 초기에 그 원시행성과 충돌했을 가능성은 최소 40%인 것으로 나타났다고 말했다. 사진=로이터 연합뉴스 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

우리 은하 중심부에 있는 블랙홀에서 전례없는 빛 에너지 방출이 감지됐다. 미국 캘리포니아대학 로스앤젤레스 캠퍼스(UCLA) 연구진은 지난 5월, 우리 은하 중심에 있는 궁수자리 A*( Sagittarius A*)로부터 뿜어져 나온 방사선을 포착하는데 성공했다. 연구진에 따르면 방사선이 방출되는 순간, 블랙홀이 밝기가 평소보다 75배 가량 밝아졌으며, 갑작스럽게 터져나오듯 밝아졌던 블랙홀은 며칠 뒤 평상시의 밝기로 되돌아갔다. 천문학자들은 우리 은하의 중심에 있는 이 블랙홀에서 이토록 강력한 빛이 뿜어져 나온 사례가 없었으며, 강력한 방사선 방출과도 연관된 현상이라고 설명했다. 당시 이를 직접 관찰했던 UCLA 소속 천문학자는 과학 전문 매체인 사이언스얼러트와 한 인터뷰에서 “몇 번의 섬광이 이어졌고 이는 매우 불규칙했다. 곧장 블랙홀에 매우 흥미로운 무언가가 벌어지고 있다는 것을 깨달았다”고 당시를 떠올렸다. 이어 “거의 동시에 엄청난 방사선이 감지됐고, 우리는 이 순간을 촬영할 수 있었다”고 덧붙였다. 연구진이 우리 은하 내부의 거대 블랙홀의 활동을 포착하는데 활용한 것은 W. M 켁 전문대의 망원경이다. 미국 하와이 마우나케아 정상 부근에 위치한 두 개의 천체 망원경으로 구성된 이 천문대의 망원경은 지름이 각 10m로, 세계에서 가장 큰 광학 망원경으로 알려져 있다. 연구진은 이 망원경을 이용해 나흘 밤 가량 지속된 블랙홀의 활동을 촬영할 수 있었다. 연구진이 공개한 영상에서 블랙홀의 섬광은 단 몇 초로밖에 보이지 않지만, 이는 연구진이 쉬운 이해를 위해 편집한 것이다. 실제로 방사선과 함께 밝은 빛이 터져 나왔다가 다시 원래대로 돌아가는데 걸린 시간은 길게는 2시간에 달했다. 연구진은 “블랙홀은 원래 매우 불규칙하게 활동하지만 이렇게 강력한 빛이 궁수자리 A*에서 방출된 적은 없었다”면서 “정확한 원인은 아직 알 수 없지만, 가설 중 하나는 궁수자리 A*를 돌고 있는 항성인 S0-2가 주위를 돌던 중, 블랙홀 내부로 가스 에너지를 떨어뜨리면서 상당한 빛과 에너지가 방출됐다는 것”이라고 설명했다. 한편 궁수자리 A*는 초거대 질량의 블랙홀로, 2002년 독일 막스플랑크연구소 연구진이 궁수자리 A* 근처 별의 운동을 관측해 은하 중심에 반경 0.002 광년 속에 태양 질량의 약 430만 배의 천체인 궁수자리 A* 블랙홀이 있음을 밝혀냈다. 이번 연구결과는 ‘천체물리학저널 회보‘(The Astrophysical Journal Letters) 최신호에 실릴 예정이다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

우주에는 다양한 이유로 밝기가 주기적으로 변하는 변광성이 존재한다. 동반성에 의해 가려서 밝기가 주기적으로 변하거나 별 자체가 팽창과 수축을 거듭하면서 밝기가 변하는 경우 등 여러 가지 이유가 있는데, 대개 수일에서 수백일 사이의 주기로 밝아졌다가 어두워지는 변화를 반복한다. 하지만 미국 UC 산타 바바라 대학의 토마스 쿠퍼는 쌍성계를 연구하던 중 불과 5분 주기로 밝기가 변하는 맥동변광성(pulsating star)를 발견했다. 연구팀은 샌디에이고에 있는 팔로마 천문대(Palomar Observatory)의 광역하늘 천문조사 장비인 ZTF(Zwicky Transient Facility)를 통해 별의 밝기 변화에 대한 데이터를 수집하던 중 이전에 본 적이 없는 독특한 형태의 변광성을 발견했다. 이 별의 표면 온도는 5만℃에 달해 태양보다 9배 정도 더 뜨거웠지만, 질량은 태양의 20~50%에 불과했다. 여기에 불과 5분이라는 짧은 주기로 팽창과 수축을 반복하면서 밝기가 변하고 있었다. 연구팀은 이 별의 작은 질량과 비정상적으로 뜨거운 표면 온도를 생각할 때 이 별이 마지막 단계에서 중심부가 노출된 별이라고 판단했다. 태양 같은 별의 마지막 순간은 적색거성으로 부풀어 오른 후 주변으로 가스가 흩어지면서 조용히 최후를 맞는 것이다. 이 마지막 단계 전에 별의 중심부에서는 헬륨 핵융합 반응이 일어난다. 오랜 세월 별에 에너지를 공급한 수소가 고갈되고 중심핵에 헬륨만 남게 되면 헬륨을 연소시켜 산소와 탄소를 만들고 에너지를 공급받는 것이다. 하지만 이 별은 그 단계에서 동반성에게 대부분의 가스를 빼앗겨 안정적인 헬륨 핵융합 반응에 필요한 중력과 온도를 확보하는데 실패했다. 그 결과 불완전 핵융합 반응이 일어나면서 수축과 팽창을 반복하는 상태가 됐다. 별 표면이 뜨거운 이유는 내부의 뜨거운 핵이 드러났기 때문이다. 결국, 이 별은 서서히 식어가면서 백색왜성으로 최후를 맞이하게 될 것이다. 물론 이런 별은 우주에 매우 드물며 천문학자가 아닌 일반 대중이 아마추어 망원경으로 관측할 수 있는 별도 아니다. 하지만 천문학자들에게는 매우 흥미로운 정보를 제공했다. 적색거성 단계의 별 내부를 들여다볼 수 있는 흔치 않은 기회이기 때문이다. 이번 관측 결과는 기존의 항성 진화 모델에 적합한 것으로 나타났다. 독특한 사연을 지닌 작은 별 덕분에 과학자들은 기존 이론의 타당성을 검증할 기회를 얻었다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

하늘에 세 개의 태양이 빛나는 외계행성이 발견되었다고 우주 전문 사이트 스페이스닷컴이 26일(현지시간) 보도했다. 과학자들은 미 항공우주국(NASA)의 외계행성 탐색용 우주망원경 TESS에 의해 수집된 데이터에서 'LTT 1445Ab'라고 불리는 외계행성을 발견했다. LTT 1445Ab는 3개의 별을 가진 항성계의 행성으로, 그 중 하나만 궤도를 돌고 있다. 지구에서 약 22.5 광년 떨어진 거리에 있는 이 항성계의 별들은 모두 별의 생애 중 후반기에 있는 적색왜성으로 알려져 있다. 하버드-스미소니언 센터의 천문학자 제니퍼 윈터스 공동저자는 “그 행성의 표면에 서 있으면 하늘에는 3개의 태양이 빛나고 있지만 그 중 2개는 아주 멀리 떨어져 있어 작게 보인다”고 밝히면서 “그들은 하늘에 떠 있는 두 개 불길한 붉은 눈과 같이 보인다”고 덧붙였다. TESS 자료에 따르면, 과학자들은 이 외계행성이 지구에 비해 3배 정도의 크기로, 질량은 지구의 약 8배에 달하며, 표면 온도가 섭씨 160도에 이르는 것으로 추정하고 있다. 또한 이 행성은 모항성을 5일마다 한 바퀴 공전한다. 이 행성의 특이점에 대해서는 아직까지 제대로 파악하지 못하고 있으나, 머지않아 대기의 조성은 알 수 있을 것으로 기대되고 있다. 행성의 모항성인 문제의 별은 비교적 지구의 가까운 곳에 위치한 적색왜성으로, 지구의 시선방향으로 볼 때 행성이 모항성의 앞을 지나가는 위치에 있는 만큼 과학자들은 망원경을 통해 행성을 둘러싼 대기를 실제로 볼 수 있다. 천문학들은 곧 TESS 우주망원경을 통해 이 외계행성의 대기를 분석할 계획으로 있다.2년의 주요 미션 기간 중 중간 시점에 있는 TESS는 태양계 외부의 항성계 시스템을 탐색할 미션을 띠고 지난해 발사된 우주망원경으로, 항성면 통과(transit) 방법을 이용하여 밝은 항성을 공전하는 행성을 발견하는 게 목표이다. 이를 위해 TESS는 행성이 모항성 앞을 지나갈 때는 일정한 크기의 빛이 차단되어 모항성이 어두워 지는 정도를 측정하는 방법으로 행성의 크기와 정확한 공전주기를 파악한다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

돛을 달고 우주를 떠다니는 영화 속에서나 등장할 법한 우주선이 실제로 돛을 편 모습을 공개했다. 지난 24일(현지시간) 미국의 비영리단체인 ‘행성협회‘(The Planetary Society) 측은 지난달 25일 발사된 우주선 ’라이트세일 2호‘(LightSail)가 돛을 펼친 모습을 언론에 공개했다. 라이트세일 2호가 아름다운 지구를 배경으로 활짝 돛을 펼친 시각은 지난 23일 오전 11시 47분(태평양 표준시 기준). 이날 라이트세일 2호는 약 32㎡의 돛을 사진에서처럼 성공적으로 펼쳐 본격적인 ‘솔라세일’을 시작했다. 솔라세일(Solar Sail)은 태양으로부터 나오는 광자들이 우주선의 돛에 부딪히면서 생기는 광력을 이용해 추진력을 얻어 비행하는 것을 말한다. 처음의 가속력은 미약하나 지속해서 빛을 받으면 고속에 도달할 수 있는데 특히 태양 빛은 우주 어디서든 무제한 확보할 수 있다는 점에서 솔라세일은 미래 성간 우주여행의 한 방법으로 여겨진다. 라이트세일 2호는 이같은 방식으로 하루 500ｍ씩 고도를 끌어올려 지구궤도 원지점까지 올라갈 예정이다. 　행성협회 최고경영자(CEO) 빌 나이는 "40여년 전 행성협회 창립자들의 꿈이 마침내 실현됐다"면서 "우리 협회 팀원과 전세계 수만명의 지지자들 덕분에 성공적으로 태양광을 타고 항해하기 시작했다"고 소감을 밝혔다. 마치 영화나 만화 속에서나 볼 법한 이 아이디어는 40여년 전 유명 천문학자 칼 세이건(1934∼1996)이 내놓았다. 우주 다큐멘터리 ‘코스모스’의 진행자로 명성을 떨친 그는 한 TV 토크쇼에 출연해 태양빛 만을 에너지 삼아 우주를 항해하는 우주선 제작 구상을 밝힌 바 있다.　 라이트세일 2호는 무게 5㎏의 식빵 한 덩어리만한 초소형 위성인 ‘큐브샛‘(CubeSat)으로, 1차 목표는 한달간 비행을 지속하는 것이다. 앞서 지난 2015년에도 라이트세일 1호가 발사됐으나 당시에는 우주에서 돛을 펴는 시스템만 시험했었다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

13년 전 우리에게 단 열흘 동안 모습을 드러낸 신비한 소행성 하나가 9월 초 다시 지구를 방문한다고 유럽우주국(ESA)이 16일(현지시간) 발표했다. ‘2006 QV89’로 명명된 이 소행성은 2006년 8월 칠레에 있는 유럽남방천문대(ESO) 초거대망원경(VLT)에 처음 발견됐다. 당시 지구에서 약 450만㎞(약 0.03AU) 거리 떨어져 있었다.이날부터 천문학자들은 해당 소행성의 관측 자료를 분석해 그 지름은 약 30m(20~50m)이고 이동 궤적 상에 지구와 충돌할 가능성이 매우 낮다는 것을 알아낼 수 있었다. 하지만 소행성은 열흘이 지나자 전혀 관측할 수 없었고 그 후로 지금까지 감지되지 않았다. 따라서 과학자들은 낮은 정확도로 그 위치를 예측할 뿐, 망원경의 시야를 어느 방향으로 둬야 할지 정확히 알지 못해 소행성을 다시 관측하지 못했다. 그런데도 천문학자들은 지구 충돌 가능성과 같이 필요한 정보를 얻을 방법이 있다고 말한다.소행성의 궤도를 정확하게 알 수는 없지만, 만일 이 작은 천체가 지구와 충돌하는 경로상에 있다면 어느 위치에 나타날지 알 수 있다는 것이다. 따라서 이들 연구자는 그 위치를 관측해 소행성이 정말로 충돌 궤도상에 있지 않다는 것을 알아낼 수 있었다. 이렇게 하면 실제로 소행성을 관측하지 않고도 충돌 위험을 간접적으로 배제할 수 있다고 ESA는 설명했다. 이에 따라 천문학자들은 기존 관측 자료를 토대로 문제의 소행성이 오는 9월 9일 지구에 다시 가까이 다가오지만, 지구에 충돌할 가능성은 7000분의 1로 희박하다고 결론지을 수 있었다. 이는 초거대망원경을 사용해 지구에 충돌할 위험이 큰 소행성을 관측하고 있는 ESA와 ESO의 지속적인 협력의 일환으로 ESO가 앞서 진행한 예측 결과와도 정확히 일치하는 것으로 전해졌다. 사진=ESA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

칠흙같은 어둠 속에서 마치 환하게 꽃처럼 펴있는 은하의 모습이 포착됐다. 최근 유럽우주국(ESA)은 미 항공우주국(NASA)과 공동으로 운영 중인 허블우주망원경이 촬영한 NGC 972의 모습을 사진으로 공개했다. 지구에서 무려 7000만 광년 떨어진 머나먼 양자리에 위치한 NGC 972는 우리은하와 유사한 나선은하로 지름은 대략 7만 광년에 달한다. 사진 속에서 가장 흥미로운 부분은 점점히 오렌지색으로 빛나는 은하의 모습이다. 이에 ESA는 장미꽃처럼 만개한 은하라고 시적인 표현을 썼지만 물론 이는 과학적으로 해석 가능하다. 오렌지색으로 빛나는 부분은 수소가스가 새로 태어난 별들이 내뿜는 빛에 반응해 생긴 것이다. 또 밝은 지역에 어두운 얼룩같은 부분은 우주 먼지다. 지난 1784년 독일 출신의 영국 천문학자인 윌리엄 허셜이 발견한 NGC 972는 영겁의 거리만큼 떨어져 있지만 천문학자들에게는 좋은 연구자료다. 이렇게 거대한 우주먼지와 가스가 진화의 진화를 거듭해 수많은 별을 만들고 항성계를 형성하기 때문이다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

비밀에 싸여있는 미 공군의 무인 우주왕복선 X-37B의 모습이 지상의 천문학자에 의해 포착됐다. 지난 6일(현지시간) 미국 스페이스닷컴, 라이브 사이언스 등 과학전문매체들은 네덜란드의 천체사진가이자 천문학자인 랄프 반데버그가 촬영한 X-37B의 모습을 공개했다. 지난달 30일에서 지난 2일 사이에 포착된 X-37B는 대충의 윤곽만 보일 뿐 전체적으로 선명한 모습은 아니다. 그러나 X-37B의 모습을 지상에서 촬영하는 것은 국제우주정거장(ISS)을 포착하는 것과는 차원이 다르다. 중국과 러시아 등이 촉각을 곤두세우고 있는 X-37B는 현재 지구 저궤도와 고궤도를 넘나들며 모종의 임무수행 중이다. 이 때문에 그 궤도를 사전에 파악해 지상에서 촬영하는 것은 매우 어렵다. 반데버그는 "X-37B를 촬영하기 위해 몇달 동안 계속 추적해오다 결국 꼬리를 잡았지만 지난 6월 중순 관측하려 했을 때 다른 궤도로 교묘히 빠져나갔다"면서 "아마추어 위성관측망 덕분에 다른 궤도에서 발견해 그 모습을 촬영할 수 있었다"고 밝혔다. 이어 "X-37B는 은퇴한 미 항공우주국(NASA) 우주왕복선의 축소판처럼 보였으며 실제로도 작은 물체"라면서 "고도가 300여㎞에 불과해 세부적인 이미지 수준은 기대하기 어렵다"고 덧붙였다.현지 언론이 X-37B에 흐릿한 사진에도 관심을 갖는 것은 베일에 싸인 임무 때문이다. X-37B는 보잉사가 제작한 기체로 전체길이 8.8m, 높이 2.9m, 날개 길이는 4.6m다. 임무와 목적, 비행시간 등이 모두 비밀에 부쳐져 있는 X-37B가 우주로 나간 것은 이번이 벌써 다섯번 째로, 지난 2017년 9월 7일 플로리다의 NASA 케네디 우주센터에서 스페이스X 팰콘 9 로켓에 실려 발사됐다. X-37B가 처음으로 발사된 것은 지난 2010년 4월 22일이며 각각 224일, 468일, 675일, 718일을 우주에 머물다 귀환했다. 이번에도 역시 600일을 훌쩍 넘겨 우주에 머물고 있지만 미 공군은 여전히 ‘모르쇠 전략’을 취하고 있다. 미 공군 측은 “X-37B의 주요 목표는 우주에서 재사용을 시험하고 지구로 돌아오는 운영 실험”이라고만 밝히고 있다.보도에 따르면 X-37B는 각 임무 때마다 로봇팔이 장착된 화물 적재 칸에 뭔가를 싣고 우주로 나갔다. 이번 임무에서는 미 공군의 공표로 ‘첨단 구조상 내장형 열 분산기-II’(ASETS-II·Advanced Structurally Embedded Thermal Spreader II)라는 장비가 실린 사실이 알려졌다. 미 공군연구소가 개발한 이 장치는 장기간 우주 환경에서 실험용 전자장치 등을 시험할 수 있다.　　 그러나 X-37B의 임무는 순수한 실험에만 국한된 것은 아닌 것으로 보인다. X-37B의 관제 임무는 콜로라도 주(州) 슈리버 공군기지에 주둔 중인 제3우주실험대대(3rd SES·3rd Space Experimentation Squadron)가 맡고 있다. 이 대대의 임무가 인공위성 등에 관한 정보 등을 수집한다는 점에서 X-37B가 우주 궤도에서 어떤 임무를 수행하고 있을지 짐작할 수 있다. 이에 몇몇 군사 전문가들은 X-37B가 군사정찰이나 적국의 스파이 위성 파괴, 인공위성 포획, 심지어 우주 폭격기라는 주장도 내놓고 있다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

-달의 기조력이 만드는 밀물과 썰물… ◆달이 없어지면 지구상의 생물들도 사라진다 달이 우리 인간에게 미치는 영향은 얼마나 될까? 전기 조명이 발명되기 전에는 달빛은 인류에게 나름 중요한 역할을 했다. 달이 없는 그믐밤에는 일단 바깥 나들이가 어려웠다. 그러나 요즘처럼 24시간 불야성을 이루는 도시에서는 달이란 존재는 있어도 그만, 없어도 그만이다. 안타깝게도 한국이 빛공해 세계 1위니까, 이 방면에선 더 말할 것도 없다. 그럼에도 불구하고 달은 지구와 우리 인류에게 지대한 영향을 미치고 있다. 밀물과 썰물을 만드는 가장 중요한 역할을 하는 것이 바로 달이고, 지구의 하루가 24시간인 것도 바로 달의 영향 때문이다. 더욱이 한국처럼 온대지역이 사계절을 누리는 것도 달이 지구의 자전축을 확고하게 붙잡아주고 있기 때문이다. 천문학자들은 만약 달이 없어진다면 지구상의 생물들도 함께 사라질 것이라고 생각하고 있다. 그만큼 달은 아직도 우리에게 태양 다음으로 절대적인 영향을 미치는 천체임이 틀림없다. ◆지구에 미치는 중력은 달보다 태양이 세다 바닷물은 하루에 어김없이 두 번 들고난다. 이를 조석(潮汐), 즉 밀물-썰물이라 하는데, 이 같은 형상을 일으키는 힘을 기조력(起潮力)이라 한다. 그렇다면 이 기조력은 어디서 오는 걸까? 바로 달의 중력이 그 원천이다. ​ 중력과 기조력은 다른 개념이다. 기조력은 중력의 2차적인 효과 중 하나이다. 한 물체가 다른 물체에 의해 중력을 받을 때, 가까운 쪽이 더 큰 힘을 받고 반대쪽은 더 약한 힘을 받는다. 이 중력의 차이를 기조력이라 한다. 지구의 밀물과 썰물은 바로 이 달의 기조력에 의해 생기는 현상이다. 태양의 질량은 지구의 약 33만 배이다. 달의 질량은 지구의 약 1/80밖에 되지 않는다. 지구에서 달까지의 거리는 약 38만km이고, 지구에서 태양까지 거리는 그보다 400배 정도인 약 1억 5천만km이다. 중력은 질량에 비례하고 거리의 제곱에 반비례하는 힘이다. 따라서 지구에 미치는 태양의 중력은 지구에 미치는 달의 중력보다 훨씬 세다. 그렇다면 한 가지 의문이 떠오른다. 어째서 달보다 엄청 큰 태양보다 달의 기조력이 더 큰 힘을 미치는 걸까? 지구에서 태양까지 거리가 달까지의 거리보다 400배나 멀지만, 태양의 질량은 달의 질량에 비해 약 2640만 배(33만 배 x 80배)나 크다. 따라서 달보다 400배나 멀리 있는 태양이 지구에 미치는 중력은 질량의 비인 2640만 배를 거리 제곱인 400^2으로 나누면 약 165배나 더 크다. 이처럼 지구에 미치는 달의 중력이 태양에 비해 165배나 작지만, 기조력은 달이 태양보다 거의 두 배나 크다. 대체 왜 그럴까? ◆밀물과 썰물을 일으키는 힘은 달이 태양보다 세다 구체적으로 지구에 대한 달의 기조력은 지구와 달이 마주보고 있을 때 달을 향한 쪽과 그 반대쪽에 미치는 달의 중력의 차이다. 지구 전체에 미치는 태양의 인력은 달에 비해 훨씬 크지만 태양을 향한 쪽, 즉 낮인 지역과 그 반대쪽인 밤인 지역에 미치는 태양의 인력 차이는 크지 않다. 지구-태양 간 거리에서 지구 지름이 차지하는 비율이 0.0087%밖에 되지 않을 만큼 지구 지름에 비해 태양까지의 거리가 너무 멀기 때문이다. 하지만 달이 지구에 미치는 힘은 다르다. 지구의 지름은 약 13,000km로 지구에서 달까지의 평균 거리인 38만km에 대해 3.4%나 된다. 중력은 거리의 제곱에 비례하지만 기조력은 거리의 세제곱에 비례한다. 결국 달을 마주 보고 있는 쪽과 그 반대쪽에서 미치는 달의 중력 차이, 곧 기조력은 태양을 마주 보고 있는 쪽과 그 반대쪽에서 느끼는 태양의 기조력보다 두 배나 크게 나타난다. 다른 말로 하면 달이 만드는 기조력이 태양의 기조력에 비해 두 배나 크다는 뜻이다. 해와 달이 일직선상에 있을 때(삭이나 망의 위치)는 달의 기조력과 태양의 기조력이 합해져서 평소보다 훨씬 큰 기조력이 생긴다. 해와 달이 반대 방향에 있을 때도 달의 기조력과 태양의 기조력이 합해진다. 기조력은 달을 향한 쪽과 그 반대쪽에 동시에 작용하는 힘이기 때문이다. 따라서 해와 달이 같은 방향에 놓이는 음력 1일경이나 서로 반대 방향에 놓이게 되는 음력 15일경이 기조력이 가장 커지는 시기로, 이때를 사리라 한다. 반대로, 해와 달이 서로 직각이 되면 서로의 기조력이 상쇄되어 약해지기 때문에 밀물과 썰물의 조차가 작아지는 조금 기간이 된다. 이 같은 밀물-썰물 현상에는 흥미로운 사실 하나가 숨어 있다. 바닷물이 움직일 때 물과 해저 바닥의 마찰이 지구의 자전에 브레이크 역할을 하여 지구 자전 에너지를 조금씩 약화시킨다는 사실이다. 지구의 자전력이 약해지면 그것이 달의 공전에 영향을 미쳐 달 궤도를 점점 멀어지게 하고, 그 결과 지구와 달 사이의 거리가 1년에 약 3.8cm씩 멀어져간다. 티끌 모아 태산이란 속담은 우주에서도 통한다. 이 3.8cm가 10억 년 모이면 지구-달 사이의 거리가 약 10% 멀어지게 되고, 약 15억 년 후면 결국 달이 지구 인력에서 벗어나 어디론가 떨어져나갈 것이라고 한다. 밤하늘에 떠 있는 저 달도 결국 언젠가 지구와 이별할 거란 얘기다. 이를 회자정리(會者定離)라 한다.​ 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

전파망원경을 비롯해 각종 장비로 깜깜한 우주에서 별(항성)을 찾는 천문학자, 과학기술이 발전하고 있지만 여전히 정복되지 못한 몸속 ‘암세포’를 찾는 의사. 언뜻 생각하기에 천문학자와 의사 둘 사이에는 아무런 공통점이 없어 보인다. 그런데 천문학에서 별을 찾는 방법을 이용해 몸속 작은 암세포를 찾는 기술이 공개됐다. 영국 엑서터대 수학과, 생명과학과, 의대 공동연구팀은 항성과 행성의 형성을 연구하기 위해 만들어진 컴퓨터 코드를 활용해 몸속에서 막 생겨나기 시작한 아주 작은 암세포까지 찾아낼 수 있다고 4일 밝혔다. 이번 연구 결과는 지난달 30일부터 4일까지 영국 랭커스터대에서 열린 영국왕립천문학회 연례학술회의(NAM 2019)에서 발표됐다. 먼 우주에 존재하는 별이나 행성을 찾아내기 위해 천문학에서 가장 중요한 것은 빛을 검출하고 분석하는 것이다. 연구팀은 컴퓨터단층촬영(CT)이나 자기공명영상(MRI) 같은 영상에서도 암 조직은 빛을 낸다는 데 착안했다. 연구팀은 별과 행성을 찾는 데 활용되는 컴퓨터 코드를 몸속에서 미세하게 빛을 내는 ‘작은 우주’ 암조직을 빠르게 찾아낼 수 있도록 바꿨다. 연구팀은 유방암과 피부암 분야에 이번 기술을 우선 적용키로 하고 동물실험을 실시한 결과 암 발생 초기 단계에서도 빠르게 종양조직을 발견할 수 있다는 것을 확인했다. 연구팀은 이번 기술을 활용하면 현재의 영상의학 기술만으로도 조기에 암을 발견할 수 있게 돼 환자들의 생존가능성을 높일 것으로 기대하고 있다. 실제로 영국에서는 매년 약 6만명의 여성이 유방암 진단을 받고 그중 1만 2000명이 사망한다. 찰리 제인스 엑서터대 박사는 “이번 연구는 암과는 전혀 상관없는 천문학 분야 연구 성과가 의학 분야에서도 활용될 수 있음을 보여 줌으로써 ‘기초과학이 왜 필요한가’라는 의문에 대한 답이 될 수도 있을 것”이라고 말했다. edmondy@seoul.co.kr

태양과 달, 지구가 일직선으로 있으면 지구의 일부 지역에서 달 때문에 태양의 일부 또는 태양면 전부가 보이지 않는 일식현상이 나타난다. 일식은 달이 태양을 완전히 가리는 개기일식과 태양의 일부분만 가리는 부분일식으로 구분한다. 부분일식은 잠시 주변이 약간 어두워졌다가 금세 밝아지기 때문에 간혹 일식을 인지하지 못하고 그냥 지나치는 경우도 있다. 그러나 개기일식은 전혀 다르다. 개기일식은 태양 전부가 달에 가려지기 때문에 태양의 밝은 빛은 모두 달에 가려지고 평소에 보지 못한 태양의 바깥쪽 대기인 코로나를 볼 수 있다. 태양-달-지구는 한 달에 한 번씩 일직선으로 놓인다. 그럼에도 일식과 월식이 한 달에 한 번씩 일어나지 않는 이유는 태양을 공전하는 지구의 공전궤도 면과 지구를 공전하는 달의 공전궤도 면이 약 5도 기울어져 있어서 이들이 공간적으로 일직선에 놓이기가 쉽지 않기 때문이다. 이런 이유로 지구상에서 개기일식은 대략 2년에 한 번 정도, 좁은 지역에서만 관측할 수 있으며 일식이 발생하는 시간도 3분 내외로 매우 짧다. 천문학자들은 2년에 한 번, 3분 정도만 드러나는 코로나의 정보를 얻기 위해 2년간 장비점검과 관측시험을 반복한다. 그렇게 조금씩 모아진 정보를 분석하고 연구해 우주의 신비를 하나씩 벗겨내고 있는 것이다. 개기일식에 앞서 약 2시간에 걸쳐서 부분일식이 일어난다. 태양의 밝은 부분이 점점 줄어들다가 마침내 찬란한 다이아몬드 링을 보이는가 싶은 순간 태양을 중심으로 사방으로 뻗쳐 나가는 코로나의 휘광이 보는 사람들을 황홀하게 만든다. 불과 몇 초 사이에 세상이 캄캄해지고 하늘에 푸른빛이 도는 코로나가 사방으로 휘광을 뿌리고 있으면 사람들은 하늘에서 눈을 떼지 못한다. 그렇게 너무도 짧은 3분이 지나면서 다시 한 번 다이아몬드 링이 만들어지고 순간적으로 세상은 다시 밝아진다. 이 모든 일들이 3분 내외에 이뤄지지만 여운은 평생을 가고도 남는다. 한국 시간으로 3일 새벽 칠레와 아르헨티나 지역에서 개기일식이 일어난다. 천문학자가 아니더라도 많은 사람들이 태양 코로나가 보여 주는 아름다움을 보기 위해 먼 거리를 여행해 개기일식이 일어나는 장소로 모인다. 일생에 한 번쯤은 하늘에서 펼쳐지는 이 최고의 우주쇼를 볼만하다. 각자 버킷리스트에 개기일식 관측 하나를 올리는 건 어떨까.

차세대 ‘행성 사냥꾼'인 우주망원경 테스(TESS·Transiting Exoplanet Survey Satellite)가 역대 가장 작은 외계행성을 발견했다. 지난 17일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 지구와 화성 중간 사이즈의 새 외계행성을 발견했다는 연구결과를 학술지 ‘천문학저널'(The Astronomical Journal)에 발표했다. L 98-59b로 명명된 이 외계행성은 지구의 약 80% 크기로 TESS가 지금까지 발견한 것 중 가장 작다. 함께 발견된 '형제'인 L 98-59c와 L 98-59d는 각각 지구의 1.4배, 1.6배 크며 모두 항성 L 98-59 주위를 돈다. 우리의 태양 기준으로 약 35광년 떨어진 곳에 위치한 L 98-59는 태양 질량의 3분의 1 정도인 적색왜성으로 밝게 빛나지만 차가운 별이다.다만 NASA 측은 세 행성의 사이즈만 알아냈을 뿐 대기의 존재유무 등 세부적인 특징에 대해서는 추가적인 연구가 필요하다고 밝혔다. 논문의 선임저자인 고나드 우주비행센터와 세티 연구소 베슬린 코스토프 박사는 "이번 외계행성 발견은 TESS의 위대한 공학적, 과학적 업적"이라면서 "지구보다 작은 행성은 탐지하기가 어려우며 대기 연구를 위해서는 궤도 연구가 더 필요하다"고 설명했다. 　한편 지난해 4월 발사된 TESS는 지구 고궤도에 올라 13.7일에 한 바퀴 씩 지구를 돌면서 300~500광년 떨어진 별들을 집중 조사하고 있다. 특히 TESS에 ‘차세대’라는 명칭이 붙은 이유는 지금까지 임무를 수행해 온 케플러 우주망원경의 후임이기 때문으로 케플러보다 관측범위가 400배는 더 넓다. 케플러와 TESS가 이렇게 많은 별들 속 외계행성을 찾을 수 있는 이유는 식현상(transit)을 이용하기 때문이다. 천문학자들은 행성이 별 앞으로 지날 때 별의 밝기가 약간 감소하는 것을 포착해서 행성의 존재 유무를 확인한다. 이후 학자들은 추가 관측을 통해 외계 행성의 존재를 최종 판단하는데 향후 이 임무는 2021년 이후로 발사가 연기된 ‘제임스 웹 우주망원경’(JWST·James Webb Space Telescope)이 맡는다.　　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

삼라만상을 이루고 있는 다양한 물질 중에서 가장 경이로운 존재가 무형으로는 빛, 유형으로는 물이 아닌가 싶다. 지구 표면의 71%를 뒤덮고 있는 물은 수백만 종에 이르는 지구상의 생명들을 빚어냈고, 오늘날에도 뭇생명들은 물에 의지해 생을 영위해나가고 있다. 우리 몸 역시 70%가 물로 이루어져 있다. 따라서 물을 마시지 않고는 단 며칠도 버틸 수 없다. 이처럼 물은 생명에 필수적인 요소이다. 물이 산소와 수소로 이루어진 화학물질이라는 사실을 최초로 밝혀낸 사람은 200여 년 전 프랑스 화학자인 앙투안 라부아지에였다. 1783년 라부아지에가 이 같은 사실을 발표했을 때 사람들은 크게 놀랐다. 왜냐하면 그때까지만 해도 사람들은 고대 그리스의 철학자 아리스토텔레스가 주장한 대로 물이 세상을 이루는 기본적인 물질인 원소라고 믿고 있었기 때문이다. 아리스토텔레스의 까마득한 선배격인 탈레스는 ‘물이 만물의 근원’이라는 일원설(一元說)을 주장하기도 했다. 그러나 세상 사람들보다 더욱 놀란 사람은 그 같은 사실을 알아낸 라부아지에 자신이었다. 수소는 불을 붙이면 폭발하는 기체이고, 산소 역시 불에 무섭게 타는 기체이다. 그러나 이 둘이 결합하면 불을 끄는 물이 된다는 사실을 최초로 알았을 때 라부아지에는 자연의 신비에 전율하지 않을 수 없었던 것이다. 그렇다면 이 물은 언제 어떻게 우주에 나타나게 된 것일까? 아주 최근의 따끈한 발견에 의하면 물은 우주가 탄생한 지 10억 년 남짓 지났을 무렵인 120억 년 전부터 우주에 등장했다고 하며, 인류는 그것을 직접 눈으로 확인까지 했다는 보고가 나왔다.2011년 7월 초거대블랙홀 천체인 퀘이사 APM 08279+5255라는 활발한 은하 부근에서 천문학자들은 거대한 우주 저수지를 발견했다. 그곳 구름에는 지구 바닷물 양의 140조 배 이상의 물이 포함되어 있었다. 상상을 초월하는 어마무시한 수량이다. 그렇다면 물은 우주 초창기부터 아주 풍부하게 우주에 존재했다는 얘기가 된다. 이토록 많은 물은 어떤 경로로 만들어졌을까? 그 경로를 한번 따라가보도록 하자. ​ 빅뱅의 우주공간은 수소 구름의 바다였다 138억 년 전 빅뱅으로 우주가 출발한 직후, 태초의 우주공간은 수소와 헬륨으로 가득 채워졌다. 수소와 헬륨의 비율은 약 10대 1 정도였는데, 그 비율은 오늘날까지 거의 변하지 않고 있다. 130억 년 이상 별들이 수소를 태웠지만 우주 전체 규모로 봤을 때는 미미한 양이기 때문이다. 현재 우주의 물질 구성은 수소와 헬륨이 99%를 차지하며 다른 중원소들은 1% 미만이다. 어쨌든 수소와 헬륨 외의 90여 가지 원소들 중 원소번호 26번인 철 이하는 모두 핵융합하는 별 속에서 만들어졌으며, 그 이후 우라늄까지의 중원소들은 모두 거대 항성이 종말을 맞는 방식인 초신성 폭발 때 만들어졌다. 폭발 때의 엄청난 온도와 압력으로 인해 핵자들이 원자핵 속을 파고들어 금이나 우라늄 등 중원소들을 벼려냈던 것이다. 이런 엄청난 고온이나 압력은 지구상에서는 도저히 재현해낼 수 없는 것으로, 옛날 연금술사들이 온갖 방법으로 금을 만들어내려던 것은 사실상 헛고생에 지나지 않은 셈이다. 그 연금술사 속에는 인류 최고의 과학천재 뉴턴도 끼어 있다. 초신성이 터질 때 별 속에서 만들어졌거나 또는 폭발시에 벼려졌던 모든 원소 가스와 별먼지가 우주공간으로 내뿜어진다. 이 별먼지가 바로 성운으로 다른 별을 만드는 재료로 쓰인다. 이른바 별의 윤회인 셈이다. 그러나 별을 만드는 데 사용되지 않은 원소들은 우주공간에 떠돌다가 다른 원소들을 만나 결합한다. 산소 원자 하나가 수소 원자 두 개를 붙잡으면 H2O, 바로 물분자가 되는 것이다. ​이들이 행성이나 소행성들이 만들어질 때 합류한다. 지금도 우주를 떠도는 수많은 소행성, 혜성들은 이 물분자가 만든 얼음덩어리로 되어 있다. 우주에서 물이 생성되는 과정을 축소하여 태양계 버전으로 살펴본다면, 내부 태양계가 물을 수용할 수 있는 방법은 두 가지로, 하나는 위 그림에 나오는 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 과학자들은 보고 있다.우주공간에서 만들어진 물은 태양과의 거리에 따라 다른 양태로 존재하게 되는데, 따뜻한 내부 태양계에서는 외부 태양계에 비해 얼음이 안정되지 않은 상태로 있는 데 반해, 푸른색의 외부 태양계는 얼음이 안정된 상태다. 그 경계선을 설선(雪線)이라 한다. 지구 바다는 소행성이 가져다준 것 그렇다면 물의 행성이라 불리는 우리 지구의 바다는 어디에서 온 것일까? 대부분의 과학자들은 지구의 바다가 원래 지구에 있던 물에서 비롯되었다고 보지 않고 있으며, 태양계 내의 어디로부터 온 것이라는 생각을 갖고 있다. 지구 바다의 기원은 종래 소행성과 혜성이 지목되었지만, 최근의 연구에 의하면 거의 소행성의 소행으로 굳어져가는 추세다. 지구 바다의 근원을 결정짓기 위해 과학자들은 수소와 그 동위원소인 중수소의 비율을 측정했다. 중수소란 수소 원자핵에 중성자 하나가 더 있는 수소를 말한다. 우주에 있는 모든 중수소와 수소는 138억 년 전 빅뱅 직후에 만들어진 것으로, 그 비율은 중요한 의미를 갖는다. 물에 있는 이 두 원소의 비율은 그 물이 만들어진 때의 장소에 따라 다르게 나타난다. 그래서 외부 천체에서 발견된 물의 중수소 비율을 지구의 물과 비교해봄으로써 그 물이 같은 근원에서 나온 것인가, 곧 같은 족보를 가진 것인가를 알아낼 수 있는 것이다. 중수소는 지구상에서는 만들어지지 않는 원소이다. 이 중수소의 비율을 측정해본 결과, 지구 바다의 물과 운석이나 혜성의 샘플이 공히 태양계가 형성되기 전에 물이 생겨났음을 보여주는 화학적 지문을 갖고 있는 것으로 밝혀졌다. 이러한 사실은 적어도 지구와 태양계 내 물의 일부는 태양보다도 더 전에 만들어진 것임을 뜻한다. 유럽우주국(ESA)이 67P 혜성 탐사를 위해 띄운 로제타호가 이온 및 중성입자 분광분석기(Rosina)를 이용해 혜성의 대기 성분을 분석한 결과, 지구의 물과는 다른 중수소 비율을 가진 것으로 밝혀졌다. 중수소의 비율은 물의 화학적 족보에 해당하는 것으로, 지구상의 물은 거의 비슷한 중수소 비율을 갖고 있다. 이 같은 로제타의 분석은 혜성이 지구 바다의 근원이라는 가설을 관에 넣어 마지막 못질을 한 것으로 받아들여지고 있다. 이는 또한 우리 행성에 생명을 자라게 한 장본인은 소행성임을 증명하는 것이기도 하다. 물 분자들은 태양과 그 행성들을 만든 가스와 먼지 원반에 포함된 물질이었다. 그러나 38억 년 전의 원시 지구는 행성 형성 초기의 뜨거운 열기로 인해 바위들이 녹아버린 상태여서 물이 존재할 수가 없었다. 지구의 모든 수분은 증발하여 우주로 달아나고 말았던 것이다. 그후 원시 지구는 한때 가혹한 소행성 포격 시대를 겪었다. 이들 천체는 거의 얼음으로 이루어진 것으로, 어느 정도 식은 원시 지구에 대량 충돌해 바다를 만들었다고 과학자들은 생각하고 있다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com