중성자별 충돌에서 중성자별의 크기를 알 수 있는 단서를 찾았다. 우주의 고밀도 천체에 대한 천문학자들의 탐구가 상당히 진척되고 있다고 우주 전문 사이트 스페이스닷컴이 4일(현지시간) 보도했다. 대표적인 고밀도 천체로 꼽히는 중성자별은 기괴한 성질을 가진 천체로, 태양보다 엄청 무거운 질량의 별이 죽은 후에 남긴 유해 같은 것이다. 마치 큰스님의 다비 후 남긴 사리 같은 존재라고나 할까. 그런데 이 대항성의 사리인 중성자별은 도시만한 부피의 몸집에 질량은 무려 태양의 1.1 내지 3배에 달한다. 별의 모든 전자와 양성자가 중성자로 변환되어 어마어마한 밀도로 뭉쳐진 중성자별은 말 그대로 중성자로만 구성된 천체이다. 그러나 아직까지 중성자별은 그 크기 등 대부분이 신비에 싸여 있다. 그런데 최근 드라마틱한 중성자별 충돌이 관측됨으로써 그 신비의 베일이 조금씩 벗겨지고 있는 중이다. 지난 8월 17일, 레이저 간섭계 중력파 관측소(LIGO)와 유럽의 비르고(VIRGO) 프로젝트가 이 시공의 주름이라 일컬어지는 중력파를 탐지했다. 중력파는 일찍이 아인슈타인이 1세기 전에 예측했던 것으로, 이번에 관측된 중력파는 지구에서 1억 3000만 광년 거리에 있는 NGC 4993 은하에서 발산된 것이었다. 10월 들어 연구진은 두 개의 중성자별이 충돌하여 태양 질량의 2.74배가 되는 하나의 중성자별로 합체되면서 발산된 중력파라는 사실을 발표했다. LIGO가 그전에 블랙홀의 충돌로 인한 중력파를 관측한 적은 있지만, 중성자별의 충돌에서 나온 중력파를 관측한 것은 이것이 최초로 기록되었다. 과학자들은 이 중성자의 합병에서 나온 빛을 망원경으로 관측하는 데도 성공함으로써 천체물리학에서 멀티 메신저의 신기원을 열었다. 연구팀이 중성자별의 합병을 여러가지 모델로 컴퓨터 시뮬레이션을 해본 결과, 이 분야에서 이룬 새로운 연구성과는 지난주 천체물리학 저널 레터스(The Astrophysical Journal Letters)에 발표됐다. 시뮬레이션에 근거한 계산으로 인해 중성자별의 크기를 결정할 수 있게 되었으며, 나아가 최소 21.4km 크기에 태양의 1.6배 질량이 농축되어 있음이 밝혀졌다고 한 연구자가 전했다. 이는 성냥갑 하나만한 부피의 중성자별 물질이 무려 5조 톤에 달한다는 계산이다. 독일 하이델베르크 이론연구소 소속 안드레아스 바우슈바인 대표저자는 “우리는 머지않아 더 많은 중성자별 충돌을 관측할 수 있을 것으로 기대한다"면서 "중성자별의 내부구조에 대해서도 더 많은 정보를 얻게 될 것”이라고 밝혔다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

“눈(雪)을 읽는 것은 음악을 듣는 것과 같다. 눈에서 읽은 내용을 묘사하는 것은 음악을 글로 설명하려는 것과 같다.”덴마크의 소설가 페테르 회가 1992년에 내놓은 ‘스밀라의 눈에 대한 감각’은 추리소설 역사상 가장 독특한 인물이 주인공으로 등장하며 가장 철학적이라는 평가를 받는다. 주인공인 스밀라는 유클리드가 쓴 ‘기하학 원론’을 소설처럼 읽는 과학자이면서 얼음과 눈의 미세한 변화나 차이에 대해서도 금세 알아차리는 놀라운 감각을 갖고 있다. “국경의 긴 터널을 빠져 나오자 설국이었다. 밤의 끝이 하얗게 됐다”로 시작하는 일본 작가 가와바타 야스나리의 작품 ‘설국’은 물론 동화작가 안데르센의 ‘눈의 여왕’까지 ‘눈’은 작가들이 가장 사랑하는 기상현상 중 하나로 꼽힌다. 기상청은 지난달 말 ‘3개월(12~2월) 기상 전망’을 발표하면서 12월과 내년 2월은 평년보다 많은 눈이 내릴 것이라고 예보해 ‘화이트 크리스마스’에 대한 기대감을 한껏 높였다. 구름 속 수분이 얼어 하얗게 떨어지는 기상현상인 ‘눈’은 단순해 보이지만 다양한 과학이 숨겨져 있다. 눈은 일반적으로 상층 기온은 영하권이고 지상 온도는 2도 이하일 때 내린다. 눈의 종류는 크게 ▲함박눈 ▲싸락눈 ▲가루눈 ▲진눈깨비 4가지로 나눌 수 있다.함박눈은 여러 개의 눈 결정이 붙어 눈송이를 만들어 내리는 것으로 1.5㎞ 상공의 기온이 영하 10도 이하일 때 만들어진다. 비교적 따뜻하고 습기 많은 공기에서 생긴다. 싸락눈은 흰색의 작은 얼음 알갱이가 떨어지는 현상으로 1.5㎞ 상공의 기온이 영하 20도 이하의 찬 공기에서 만들어진다. 가루눈은 밀가루처럼 잘 뭉쳐지지 않는 눈으로 습도와 기온이 낮고 바람이 강하게 불 때 많이 내린다. 이 때문에 싸락눈과 가루눈이 내리는 날은 함박눈이 내릴 때보다 훨씬 춥다. 진눈깨비는 상공의 기온이 높아서 눈이 내리다 녹아 비와 섞여 내리는 현상이다. 땅에 쌓여 있는 눈이 바람 때문에 날려 눈이 내리는 것처럼 보이는 현상도 있는데 ‘날린 눈’이라고 부른다. 눈의 종류는 이처럼 4가지에 불과하지만 지금까지 밝혀진 눈의 결정 모양은 6000여개가 넘는다. 우리가 흔히 알고 있는 눈 결정 모양은 눈송이 하나에 6개의 가지가 달려 있는 육각형 모양이지만 실제로는 바늘 모양, 기둥 모양, 장구 모양, 둥근 모양, 불규칙한 입체 모양 등 다양하다. 마치 사람의 지문이 모두 다른 것처럼 똑같은 종류의 눈이라도 눈이 만들어 내는 결정은 모두 제각각이다. 우리에게 가장 잘 알려진 별 모양의 눈 결정은 상공 1.5㎞의 기온이 영하 10~20도 사이일 때 만들어진다. 이보다 낮은 기온일 때는 기둥형태나 판상형 결정이 만들어지고 영하 10도보다 높을 때는 바늘이나 육각기둥 모양의 결정이 만들어지게 된다. 눈이 결정을 갖고 있다는 사실을 처음 밝혀낸 사람은 마법으로 알려진 연금술을 과학의 수준까지 높여 ‘닥터 우니베르사리스’(백과전서적 박사)라고 부르는 알베르투스 마그누스다. 마그누스는 1260년쯤 자신의 책에 ‘눈을 자세히 살펴보면 독특한 모양의 결정을 갖고 있다’고 기록했다. 눈송이가 육각형 계통의 결정이라는 사실을 밝혀낸 것은 1611년 ‘육각형 눈송이에 대해’라는 책을 쓴 천문학자 요하네스 케플러다. 케플러는 눈송이가 육각형 형태라는 것을 밝혀내기는 했지만 대칭성에 대해서는 설명하지 못했다. 그런데 1665년 현미경을 만들어 세포를 처음으로 관찰한 로버트 훅이 ‘별 모양의 눈 결정에서는 큰 가지에 뻗어 나온 작은 가지는 인접한 큰 가지와 평행하다’는 사실을 설명했다. 그 이후 1820년 영국의 포경업자 W 스코레스비가 96개의 눈꽃 결정을 찾아내고 1855년 영국의 기상학자 제임스 글레이셔가 151개의 눈 결정을 발견했다.그러나 눈 결정이 지문만큼 다양하는 사실을 밝혀낸 것은 미국의 농부이자 아마추어 눈 사진가 윌슨 벤틀리다. 벤틀리는 현미경을 사진기와 결합한 장치를 만들어 1931년 사망할 때까지 6000여종의 눈 결정을 찾아내 사진으로 남겼다. 이 중 3000종의 눈꽃 사진을 골라 ‘눈 결정’이라는 책을 펴내 아직까지 기상학의 교과서처럼 쓰이고 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지난달 미국 하와이에 출장 가는 중 기내에서 우연히 중국 톈옌(天眼) 망원경을 주제로 한 TV 다큐멘터리를 시청했다. 중국과학원 국가천문대는 구이저우(貴州)성에 구경이 500m인 세계 최대 전파망원경을 5년 만에 건설하고 2016년 9월 첫 관측을 성공적으로 수행했다. 최근 신문에 게재된 중국 과학 기술 진보에 관한 기사를 읽고 비로소 톈옌 망원경의 위상을 파악할 수 있었다. 중국은 전 세계 과학 기술 분야 논문 비중에서 미국 다음인 2위에 올랐고 상위 500개 슈퍼컴퓨터 보유 대수 면에서 지난 11월에는 미국을 앞질렀으며, 세계 최대 전파망원경 톈옌을 건설했다는 사실이 기사의 주요 내용이었다. 망원경은 각 분해능과 집광력이 탁월하다. 각 분해능이 높은 망원경은 눈으로 분별할 수 없는 관측 대상의 세밀한 부분까지 보여 준다. 망원경 지름이 클수록, 관측하는 빛의 파장이 짧을수록 각 분해능이 좋아진다. 집광력은 빛을 모으는 능력이다. 망원경의 구경이 클수록 집광력이 좋다. 집광력이 좋은 망원경은 어두운 천체를 관측할 수 있게 해 준다. 망원경의 구경을 크게 하면 각 분해능과 집광력을 동시에 높일 수 있다. 이 때문에 천문학자들은 구경이 큰 망원경을 만들기 위해 노력한다. 현존하는 가장 큰 광학망원경은 스페인 카나리섬에 건설된 대(大)카나리 망원경으로 지름이 10.4m이다. 그런데 이 망원경의 분해능을 획기적으로 높이는 방법이 있다. 두 전파망원경이 동시에 한 천체를 관측하면, 두 망원경 사이의 거리를 지름으로 하는 거대한 망원경이 갖는 분해능을 얻을 수 있다. 이 방법을 처음 고안한 영국 케임브리지대 교수였던 마틴 라일경은 1974년 노벨 물리학상을 받았다. 한국 초장기선 전파간섭계도 이 방법을 이용하고 있다. 이 간섭계는 연세대, 울산대, 탐라대에 설치된 세 개의 21m 전파망원경으로 구성되어 있다. 이 간섭계는 남한 전체 크기의 구경을 갖는 거대한 전파망원경과 같은 분해능을 갖고 있다. 이 개념을 확장해 한국, 일본, 중국의 전파망원경을 동시에 사용하는 동아시아 초장기선 전파간섭계가 만들어졌다. 이 간섭계는 달에 있는 승용차까지 분간할 수 있는 각 분해능을 갖고 있다. 현재 규모가 큰 초장기선 전파간섭계는 유럽, 미국, 동아시아 등이 보유하고 있다. 이 중 가장 빠르게 규모가 커지고 있는 간섭계가 동아시아 간섭계이다. 한국은 동아시아 간섭계의 자료를 처리하는 센터를 운영하고 있다. 그리고 세 개의 망원경을 더 건설해 동아시아 간섭계에 포함시키려는 계획을 갖고 있다. 동아시아 초장기선 전파간섭계는 향후 5년 내에 세계에서 가장 큰 규모의 전파간섭계로 발전할 것으로 기대된다.

천문학자들이 은하계에서 가장 별이 생기기 어려워 보이는 장소에서 새로 생성된 아기별을 발견했다. 미국 노스웨스턴대학의 파하드 유세프-자데흐가 이끄는 천문학 연구팀은 세계 최대의 전파망원경인 ALMA를 이용해서 우리 은하 중심부의 거대 블랙홀 주변부를 관측했다. 이 블랙홀의 질량은 태양 질량의 400만 배에 달하는 데, 강력한 중력의 힘으로 주변부에 많은 가스와 별을 끌어들이고 있다. 연구팀은 거대 질량 블랙홀 주변 가스의 흐름을 분석하던 중 예기치 않게 ‘아기별’(protostar)의 증거를 발견했다. 새로 생성된 별은 주변에 가스와 먼지의 원반을 형성하며 이 원반에 수직으로 가스와 먼지를 분출하는 특징이 있다. 따라서 양방향으로 가스를 분출하는 천체를 발견하면 (사진) 태어난 지 얼마 되지 않은 별의 존재를 검증할 수 있을 뿐 아니라 질량과 나이 등 상세한 정보를 추정할 수 있다. 이번 연구에서 가장 놀라운 부분은 블랙홀과의 거리다. 연구팀에 의하면 아기별은 블랙홀에서 불과 1파섹(3.26광년) 이내의 가까운 위치에 존재했다. 그것도 하나가 아니라 11개나 되는 아기별이 무더기로 발견됐다. 이들의 평균 나이는 600만 년 정도로 별의 수명을 생각하면 갓 태어난 신생아나 다를 바 없다. 따라서 다른 장소에서 태어난 별이 중력에 이끌려 온 것이 아니라 바로 이 장소에서 생성된 것으로 보인다. 일반적으로 블랙홀에서 이렇게 가까운 장소에서는 중력이 강하고 가스의 흐름이 빠르다. 따라서 가스가 안정적으로 뭉치기 어려워 새로운 별이 생성되기 힘든 것으로 여겨졌다. 따라서 거대 질량 블랙홀에서 가까운 장소에 있는 별은 모두 외부에서 중력에 이끌려 온 것으로 생각했으나 이번 연구는 블랙홀 주변에서도 얼마든지 새로운 별이 생성될 수 있음을 보여주고 있다. 연구팀은 앞으로 이 블랙홀 주변 아기별에 대해서 더 상세한 관측을 진행할 예정이다. 어쩌면 이 아기별 주변에서는 행성이 생성되고 있을지 모른다. 거대 블랙홀 주변 행성은 SF 영화에서는 흔한 소재일지 몰라도 사실 현재까지 입증된 바가 없다. 종종 자연은 인간의 상상보다 더 놀라운 비밀을 간직하고 있기 때문에 앞으로 연구를 통해서 더 놀라운 사실이 밝혀질지도 모른다. 사진=거대 질량 블랙홀(별 표시) 주변에서 발견된 11개의 아기별. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Yusef-Zadeh et al.; B. Saxton (NRAO/AUI/NSF) 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

2017년은 펄서(pulsar·pulsating radio star)가 최초로 발견된 지 50년째가 되는 해이다. 지금까지 발견된 펄서의 수는 약 2,600개에 이른다. 물론 거의 우리은하 내에 있는 것들이다. 과학자들은 펄서를 이용해 저주파 중력파를 탐지하여 우리은하의 구조를 연구하고 일반상대성 이론을 검증하기도 한다. 펄서 발견 50주년을 맞아 호주 연방과학산업연구기구(CSIRO) 소속의 조지 홉스 등 과학자들이 기고한 칼럼이 지난달 29일자 스페이스닷컴에 발표되었다. 이 기구에서 운용하는 파크스 전파망원경은 현재까지 발견된 펄서의 거의 절반을 발견하는 개가를 올렸다. 펄서란 과연 어떤 천체이며, 펄서의 발견이 천문학사에서 어떤 의미가 있을까? 펄서 발견 50주년을 기념하는 이들의 칼럼을 요약해 소개한다. 박사과정 여학생이 최초로 발견했다 맥동전파원(脈動電波源)으로 불리는 펄서는 회전하는 작은 별이다. 놀랍게도 성분이 모두 중성자로 이루어진 천체로, 보통의 항성이 폭발로 생을 마감한 후 뒤에 남겨지는 속고갱이 같은 별이다. 중성자별의 밀도는 성냥갑 하나 부피의 물질이 무려 5조 톤에 달한다. 그러나 지름은 겨우 30km 정도로, 초당 수백 회에 이르는 회전을 하면서 라디오파나 X-선 빔을 우주공간으로 쏘아댄다. 이 빔이 지구 쪽으로 향하면 우리는 비로소 펄서 존재를 확인할 수 있는 것이다. ​ 1967년 중반, 사람들이 한창 여름휴가를 즐기고 있을 때 영국 케임브리지 대학의 박사과정에 있는 젊은 여학생은 전파망원경 제작에 땀을 흘리고 있었다. 천문학자들이 다이폴 어레이(dipole array)라 하는 쌍극자 안테나를 가리키는데, 이 안테나가 차지하는 영역은 약 2헥타르로, 정구장 57개에 해당하는 면적이다. 전파망원경은 7월에 완성되었다. 24살의 조슬린 벨 학생(지금은 조슬린 벨 경이다)은 전파망원경의 운용과 함께 망원경이 생산하는 데이터를 분석하는 작업을 맡았다. 데이터는 펜으로 종이 위에 그리는 그래프 같은 형식으로 출력되었는데, 이 같은 그래프가 하루에 거의 30m는 쏟아져나왔다. 조슬린은 이 데이터를 눈으로 분석했다. 그래프 위에 나타난 기묘한 ‘꺾임’(cruff)은 이렇게 눈으로 발견된 것이었다. 그러나 이 발견은 그냥 스쳐지나갔다. 다른 발견들이 보통 그렇듯이 이 발견의 진가가 드러나는 데는 시간이 걸렸다. 1967년 11월 28일, 소슬린과 그녀의 지도교수 앤터니 휴이시는 기묘한 시그널을 보여주는 데이터를 하나 잡았다. 조슬린은 비로소 그 ‘꺾임’이 3분의 1초에 한 번씩 일어나는 일련의 펄스라는 사실을 알아챌 수 있었다. 이로써 조슬린과 휴이시는 펄서를 발견했던 것이다. 조슬린은 다른 세 개의 펄스 원을 더 찾아냈다. 이것은 외계 문명의 ‘작은 녹색 사람들’로부터 보내진 신호라는, 다소 이색적인 해석을 물리치는 데 도움이 되었다. 펄서의 발견에 관한 논문은 1968년 2월 24일 ‘네이처’지에 발표되었다. 나중에 펄서의 발견에 대해 수여된 1974년의 노벨 물리학상 수상자에 휴이시와 동료 마틴 라일이 선정되었지만 최초의 발견자인 조슬린 벨은 포함되지 않았다. 이것은 뒤에 노벨상이 가장 불공정하게 수여된 것이라는 비판을 받는 등, 두고두고 많은 논란을 불러일으켰다. '펄서, 과연 어떤 천체인가?' 그렇다면 과연 펄서란 무엇이며, 어떻게 작동하는 걸까? 과연 펄서도 일반적인 항성이라 할 수 있을까? 그러나 아직까지 펄서에 대해서는 밝혀진 것보다 밝혀지지 않은 것이 더 많을 만큼 불가사이한 존재다. 초고속, 또는 초저속으로 회전하는 고밀도의 펄서는 물질이 고밀도 상태에서 어떤 구조를 하고 있는가에 대한 비밀을 품고 있다. 이러한 극단적인 경우를 찾기 위해 우리는 많은 펄서를 찾아야 할 필요가 있다. 펄서는 대체로 쌍성계를 이루며 서로의 둘레를 공전하는데, 이 동반성의 본질은 우리가 펄서의 형성 내역을 이해하는 데 도움이 된다. 우리는 펄서가 무엇으로 이루어져 있으며, 어떻게 작동하는가에 대해 제법 많은 진척을 이루었지만, 그래도 펄서는 여전히 신비에 감싸인 존재라고 할 수 있다. 펄서를 연구하는 과학자들은 펄서의 실용적인 용도를 찾아내기도 한다. 예컨대 펄서의 맥동 타이밍은 전 우주의 저주파 중력파를 감지하는 방법으로 추진되고 있으며, 또한 우주에서 물질의 밀도가 높은 영역을 통과 할 때 펄스 신호가 변경되는 방식을 살펴봄으로써 우리은하의 구조를 측정하는 데 사용되기도 한다. 펄서는 또한 아인슈타인의 일반 상대성 이론을 테스트 할 수있는 가장 훌륭한 도구 중 하나이기도 하다. 상대성 이론은 천문학자들이 할 수있는 가장 정교한 검증을 모두 통과하여 100년 이상 건재를 과시하고 있다. 그러나 우주가 어떻게 작동하는지에 대한 우리의 가장 성공적인 이론인 양자역학과는 아귀가 잘 맞지 않는다. 과학자들은 그래서 상대성 이론의 작은 결점이라도 찾아내기 위해 분투하고 있는 중이다. 펄서는 이 문제를 풀 수 있도록 도움을 줄 수 있다고 과학자들은 믿고 있다. 지금도 천문학자들에게 날밤을 새게 하는 것은 블랙홀 주변의 궤도에서 펄서를 찾아내고자 하는 열망이다. 이것은 일반 상대성 이론을 검증할 수 있는 가장 이상적인 시스템이기 때문이다. 어쨌든 펄서의 발견은 우주에 대한 인류의 이해를 크게 바꾸었으며, 그 진정한 중요성은 여전히 미지인 채로 펼쳐져 있다고 할 수 있다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　　

미국의 유명 천체물리학자 닐 타이슨(59)이 최근 관심을 모으고 있는 소위 '지구 평평론자'들을 트윗으로 '조롱'했다. 지난 26일(현지시간) 타이슨 박사는 자신의 트위터에 단 한 장의 사진과 한 줄의 글로 지구 평평론자들을 KO시켰다. 그가 올린 사진은 달 표면에 직사각형 형태로 길쭉하게 나있는 그림자. 이 사진에 타이슨 박사는 '지구 평평론자들은 결코 보지 못한 월식'(A Lunar Eclipse flat-Earther’s have never seen)이라고 적었다. 이 사진은 물론 합성사진이다. 지구 평평론자들의 주장처럼 만약 지구가 평평한 모양이라면 월식이 일어날 때 이같은 모습을 보여야한다는 것을 지적한 것이다. 고등학생 시절 유명 천문학자인 칼 세이건(1934~1996)에게 발탁된 타이슨 박사는 하버드 대학을 졸업한 뒤 천체물리학자가 됐다. 특히 타이슨 박사는 지난 2014년 칼 세이건의 진행한 유명 다큐멘터리 '코스모스'의 리메이크판을 진행하기도 했다. 타이슨 박사가 이같은 트윗을 올린 배경은 있다. 최근 들어 다시 지구 평평론자들의 활약(?)이 언론의 조명을 받고 있기 때문이다. 특히 얼마 전 캘리포니아 주 앰보이에 사는 마이크 휴스(61)의 ‘무모한 도전’이 큰 화제가 됐다. 젊은 시절에는 자동차 스턴트맨으로, 현재는 리무진 운전사로 일하는 그는 지구가 둥근 것이 아닌 평평하다는 것을 증명하기 위해 스스로 로켓을 제작했다. 당초 그는 지난 25일 자신이 제작한 로켓을 타고 하늘로 날아오를 계획이었으나 토지관리국이 발사지가 국유지라는 점을 들어 이를 불허했다. 휴스의 입장에서보면 지구가 평평하다는 ‘진실’을 감추기 위해 정부가 방해하고 있는 셈이지만 그는 현재까지 발사를 하지 못해 발발 동동 구르고 있다. 오랜 역사를 가진 지구 평평론은 수많은 인공위성이 지구를 돌고 있는 현대에도 여전히 그 존재를 이어가고 있다. 특히 이들은 ‘평평한 지구학회’(Flat earth society)라는 것도 만들어 자신의 이론을 온라인을 통해 알리고 있으며 지난 9일에는 노스캐롤라이나 주의 한 호텔에서 컨퍼런스도 열었다. 지구평평 이론을 간단히 요약하면 이들은 지구가 평평한 원반형으로 그 중심에 북극이 있으며, 남극 대륙은 원반의 테두리로 45m 높이의 얼음벽으로 이루어져 있다고 믿고 있다. 문제는 이같은 황당한 주장을 일부 스타들까지 하면서 청소년들에게 악영향을 미친다는 점이다. 미국의 방송인 틸라 데킬라는 지난해 지구가 평평하다고 주장해 논란이 됐으며 유명 NBA 스타도 가세했다. 지난 2월 NBA 스타 출신의 샤키 오닐은 자신이 진행하는 팟캐스트에서 “지구는 평평하다. 이것은 음모론이 아닌 진실”이라고 주장했으며 함께 출연한 카이리 어빙(보스턴 셀틱스)도 이에 맞장구쳤다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

40년 전 인류가 외계 문명과의 조우를 위해 우주로 띄워 보낸 '골든레코드'가 레코드판(LP)으로 제작돼 일반에 판매된다. 지난 27일(현지시간) 미국 워싱턴포스트 등 현지언론은 보이저호에 실린 골든레코드가 '지구인용'으로 제작돼 내년 1월부터 판매된다고 보도했다. 정확히 '보이저 골든레코드'(Voyager Golden Record)라 부르는 골든레코드는 인류의 오랜 꿈과 희망이 오롯이 담겨 있는 기념비적인 물건이다. 지금으로부터 40년 전인 지난 1977년 8월 20일, 인류의 원대한 꿈을 안고 머나먼 우주로 탐사선 한 대가 발사됐다. 바로 미 항공우주국(NASA)의 태양계 탐사선 보이저 2호(Voyager 2)다. 보이저 2호는 ‘2호’라는 타이틀 탓에 보이저 1호에 가려져 있지만 사실 1호가 보름 더 늦게 발사됐다. 쌍둥이 탐사선 보이저 1, 2호는 목성과 토성까지는 비슷한 경로로 날아갔지만 이후 보이저 1호는 곧장 지름길을 이용해 태양계 밖으로, 2호는 천왕성과 해양성을 차례로 탐사했다. 따라서 '인류의 피조물' 중 가장 멀리 간 보이저 1호는 현재 지구로부터 208억㎞ 이상 떨어진 우주를 총알 속도의 17배인 초속 17㎞의 속도로 날고 있다. 흥미로운 것은 보이저호 안에 지름 30㎝ 크기의 골든레코드가 각각 실려있다는 사실이다. 이 안에는 지구를 소개하는 한국어를 포함한 55개 인사말과 자연의 영상과 소리 그리고 클래식과 대중음악이 녹음돼 있다. 곧 혹시 모를 외계인과의 만남을 대비해 지구를 소개하는 갖가지 정보를 담은 것이다. 이는 유명 천문학자인 칼 세이건(1934~1996) 박사의 아이디어에서 출발했다. 칼 ​세이건은 “이 우주에 지구에만 생명체가 존재한다면 엄청난 공간의 낭비”라고 설파했다. 골든레코드가 일반 레코드판으로 출시된 계기는 과학 저널리스트인 데이비드 페스코비츠의 아이디어와 보이저호 발사 40주년을 기념하고 싶은 NASA의 이해가 맞아 떨어지면서다. 음반을 제작하는 오즈마레코드를 공동으로 설립한 그는 크라우드펀딩을 통해 140만 달러(약 15억원)를 모아 NASA의 허락 하에 이 레코드판을 제작했다. 오즈마레코드 측은 "골든레코드는 인류의 과학과 예술의 잠재력을 담고 있으며 우리의 미래는 우리에게 달렸다는 것을 보여주는 증거"라고 밝혔다. 　 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

다음달 4일 올 들어 가장 크고 둥근 달, 일명 ‘슈퍼문’을 볼 수 있게 된다.한국천문연구원은 “서울 기준으로 월요일인 4일 새벽 0시 47분에 올해 가장 크고 둥근달(望)을 볼 수 있다”고 29일 밝혔다. 서울 기준으로 3일 오후 5시 14분에 뜨는 이번 슈퍼문은 지난해 12월 13일 이후 1년여 만에 뜨는 것이다. 올들어 가장 작게 보인 보름달은 지난 6월 9일 저녁 10시 10분에 떴는데 4일에 뜨는 슈퍼문과 크기는 약 14%, 밝기는 30% 정도 차이를 보인다고 천문연은 설명했다. 슈퍼문은 1979년 미국 천문학자 리차드 노울이 처음 제안했으며 2011년 동일본 대지진이 슈퍼문 때문이라는 주장이 알려지면서 관심된 천문현상이다.슈퍼문 현상은 달이 지구 주위를 타원 궤도로 돌기 때문에 지구와 달 사이 거리가 가까울 경우 달이 커 보이고 멀면 작게 보이는 것이다. 12월 4일은 보름달이 뜨는 망이면서 달과 지구의 거리가 최소가 되는 날이다. 이날 지구와 달의 거리는 약 35만 7623km로 달과 지구의 평균 거리인 38만 4400km보다 3만 km 이상 가깝다. 가장 작게 보였던 지난 6월 9일은 평균 거리보다 2만km 이상 먼 40만 6399km였던 것으로 알려졌다. 또 슈퍼문이 보이는 시기가 매년 그리고 매번 달라지는 이유는 달이 지구주변을 타원궤도로 돌며 가까워지거나 멀어지는 주기인 ‘근접월’은 27.56일이고 보름달에서 다음 보름달로 변하는 삭망월 주기는 29.5일이다. 이 때문에 보름달이면서 근지점에 도달해 슈퍼문이 되는 경우는 매번 달라지는 것이다.천문연 관계자는 “달과 지구의 물리적 거리가 가까워져 슈퍼문이 뜨기는 하지만 달이 보이는데는 대기상태나 주관적 부분도 작용하기 때문에 육안으로 특별한 차이를 못 느끼는 경우도 있다”고 말했다. 한편 국립과천과학관도 다음달 3일을 ‘슈퍼문의 날’로 정하고 슈퍼문 관측 뿐만 아니라 달 관련 돔영상 상영, 월면구 만들기, 달시계 만들기, 이동식 투영기 체험 등으로 다양한 체험 및 관측행사를 연다. 자세한 내용은 과학관 홈페이지(www.sciencecenter.go.kr)를 참조하면 된다. 그러나 기상청 중기예보에 따르면 다음달 3일 오후에는 서울, 경기와 강원영서 지방은 구름이 많고 눈이나 비가 내리고 4일 새벽에도 구름이 많은 날씨를 보일 것으로 전망됐다. 이 때문에 슈퍼문을 보기 어려울 수도 있을 것이라는 전망도 나오고 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

화성인도 읽는 우주여행 가이드북/닐 코민스 지음/박아람 옮김/한빛비즈/360쪽/1만 7000원 먼 곳을 여행하기에 앞서 우리는 그곳의 날씨를 궁금해하고, 그곳 계절에 맞는 옷을 챙기거나 또 음식이나 교통편 등을 알아본다. 미리 준비하지 않으면 여행을 가서 낭패를 당하기 십상이다. 두꺼운 여행 안내서를 구입해 꼼꼼하게 공부하는 경우도 있겠다. 이젠 우주도 비슷한 준비를 해야 하지 않을까 싶다. 영화가 아닌 실제로는 몇 명 가보지 못한 우주에 대한 여행 가이드북이 나왔다.천문학자이자 전 NASA 연구원인 저자가 우주 여행자가 맞닥뜨리게 될 사소하고 기발한, 한편으로는 난처한 상황에서부터 우주의 기원에 이르기까지 다양한 우주 과학 상식을 쉬운 언어로 풀어낸 대중서를 펴냈다. 물론 지금까지 자기 돈 내고 우주에 다녀온 사람은 7명에 불과하며 그 비용도 200억~400억원에 달한다. 현재 개발 중으로, 잠시 대기권만 벗어났다가 돌아오는 단기 우주관광 상품 또한 그 비용이 2억~3억원으로 예상된다고 하니 일반인에게는 언감생심이다. 비용 문제도 있지만 화성까지 가는 데만 5~10개월이 걸리고, 그 너머는 수년이 걸리기 때문에 우주여행은 쉬운 선택이 아니다. 그러나 과학기술의 발달은 현재 우리가 상상하는 것 이상으로 이 모든 상황을 빠르게 바꿀 수도 있지 않을까. 이 책을 읽고 나면 화성에 홀로 남게 됐으나 ‘X 되지’ 않고 생존해 낸 끝에 지구로 무사 귀환한 마크 와트니(영화 ‘마션’의 주인공)가 될 수 있다는 자신감이 아주 조금은 들지도 모르겠다. 홍지민 기자 icarus@seoul.co.kr

최근 미국 서부지역 밤하늘에 파랗게 빛을 발하는 '파이어볼'(Fireball)이 떨어져 화제에 올랐다. 지난 15일(이하 현지시간) 워싱턴포스트 등 현지언론은 14일 저녁 피닉스시 등 여러 지역의 하늘에서 빛을 발하는 불덩이가 목격돼 소동이 일었다고 보도했다. 실제 이날 건물에 설치된 CCTV와 차량 블랙박스에 촬영된 파이어볼은 환한 빛을 발하며 아래로 떨어지다 순식간에 섬광과 함께 폭발하며 사라진다. 이에 수백 여통의 신고전화가 관계 당국에 폭주했고 트위터 등 SNS에는 '외계인의 침공'이라는 호들갑도 넘쳐났다. 전문가들에 따르면 소동의 주인공은 바로 유성이다. 사실 유성은 날마다 지구를 찾아오는 손님으로, 우주를 떠돌다가 지구 중력에 끌려들어와 대기와의 마찰로 불타면서 밝은 빛을 발한다. 이번에 미국 서부 지역에 떨어진 유성은 모두 4개로 애리조나 주를 비롯해 캘리포니아, 뉴멕시코, 네바다와 유타 등지에서 목격됐다. 애리조나 주립대 천문학자인 로렌스 가비는 "물체의 낙하속도 등 여러 특징을 봤을 때 유성이 확실하다"면서 "밝은 빛을 발해 많은 시민들이 목격했지만 사실 지름 150㎝의 작은 유성"이라고 설명했다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

영원할 것 같이 보이는 태양 역시 정해진 수명이 있다. 비록 인간과는 비교할 수 없을 만큼 오랜 세월을 살지만, 태어난 지 100억 년이 지난 후에는 적색거성 단계를 거쳐 가스를 대부분 잃고 생을 마감하게 된다. 이후 남은 가스는 행성상 성운이라는 아름다운 가스 성운이 되고 중심에 남은 잔해는 모여 백색왜성을 이룬다. 물론 이 과정은 인간의 수명보다 훨씬 긴 시간 동안 발생하므로 어떤 천문학자도 한 번에 이 변화를 관측할 수 없다. 하지만 각 단계에 있는 별을 관측해서 그 과정을 재구성할 수 있다. 특히 지구에서 비교적 가까운 거리에 있는 적색거성이나 백색왜성은 중요한 관측 목표가 된다. 스웨덴 칼머스 대학의 천문학자들은 강력한 전파 망원경인 ALMA를 이용해 지구에서 320광년 떨어진 적색거성인 바다뱀자리 W(W Hydrae) 별을 관측했다. 이 별은 태양과 비슷한 질량을 지니고 있지만, 이제는 수명이 다해 거대하게 부풀어 오른 적색거성이 됐다. 그 지름은 태양보다 수백 배 이상 커져서 그 내부에 지구 공전 궤도가 들어갈 수 있을 정도다. 하지만 이렇게 크기가 커졌다고 해도 별의 표면을 직접 관측하는 일은 매우 어렵다. 천문학자들은 ALMA의 강력한 성능을 이용해서 바다뱀자리 W 표면의 모습을 직접 확인했다. 비록 해상도가 매우 높지는 않지만, 표면 온도와 물질 분포가 균일하지 않고 주변으로 가스를 잃고 있다는 사실은 분명하게 확인할 수 있었다. 태양 역시 적색거성 단계에 이르면 주변으로 가스를 배출하면서 많은 질량을 잃고 마침내 중심부에 핵연료가 떨어지면 핵융합 반응이 멈추면서 생을 마감하게 될 것이다. 물론 이 과정은 50억 년 정도의 시간이 필요하므로 우리가 직접 볼 순 없지만, 바다뱀자리 W 같은 별을 관측해 그 과정을 예측할 수 있다. 그런데 별의 최후는 역설적으로 새로운 별의 탄생이라는 관점에서 중요하다. 죽어가는 별이 내뿜는 가스는 다시 뭉쳐서 새로운 세대의 별이 되기 때문이다. 그리고 이 가스에는 핵융합 반응의 결과물인 질소나 탄소 같은 더 무거운 원소가 풍부해 지구 같은 행성을 만들 수 있는 원료가 된다. 물론 우리 태양과 지구 역시 이전 세대 별이 남긴 잔해에서 태어났다. 별의 죽음은 끝이 아니라 새로운 별과 생명의 탄생을 의미한다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com　

태양계에서 가장 가까운 별은 작은 적색왜성인 프록시마 센타우리(Proxima Centauri)다. 물론 4.25광년이라는 거리가 아주 가까운 것은 아니지만, 천문학자가 관측할 수 있는 별 가운데는 가장 가깝기 때문에 집중적인 관측이 이뤄지고 있다. 특히 이 별 주변에 지구와 비슷한 암석형 행성인 프록시마 b가 있다는 사실이 밝혀지면서 더 많은 관심을 받고 있다. 최근 안달루시아 천체 물리학 연구소(Instituto de Astrofísica de Andalucía)의 귈렘 안글라다(Guillem Anglada)와 유럽 남방 천문대(ESO)의 천문학자들은 세계 최대의 전파 망원경인 알마(ALMA)를 이용해서 프록시마에 먼지 고리가 있다는 사실을 발견했다. 프록시마 b가 별에 매우 가까운 위치에서 공전하는 것과 달리 이 먼지 고리는 지구–태양 거리의 1~4배 정도 거리에 있으며 밀리미터에서 킬로미터 크기 먼지와 소행성으로 구성된 것으로 파악됐다. 이를테면 태양계의 소행성대와 비슷한 천체들의 모임인데, 그 질량은 모두 합쳐 지구의 100분의 1 수준으로 얼마 되지 않지만 너비는 수백만㎞에 달한다. 물론 고리가 있다고 해서 토성의 고리처럼 선명하게 눈으로 볼 수 있는 고리가 있다는 의미는 아니다. 프록시마 b 자체가 작고 어두운 별로 지구에서 가까워도 눈으로는 볼 수 없으며 고리 역시 매우 희미해서 현재 가장 강력한 전파 망원경으로 간신히 그 정체가 확인되는 수준이기 때문이다. 더구나 온도도 매우 낮아 영하 230도에 불과하다. 하지만 이 고리의 발견에 천문학자들이 흥분하는 이유는 따로 있다. 소행성대와 카이퍼 벨트 등 고리 모양으로 분포한 작은 천체의 모임을 지닌 태양계와 마찬가지로 프록시마 센타우리 역시 복잡한 행성 시스템을 가지고 있을 가능성이 커졌기 때문이다. 과학자들은 앞으로 프록시마 행성계에 대해서 추가 관측 프로젝트를 진행할 예정이다. 태양계에 행성이 여러 개 있듯이 프록시마 행성계 역시 여러 행성을 거느릴 가능성이 크며 어쩌면 생명체가 살 만한 행성이 하나 이상 존재할 수 있다. 생명체가 사는 외계 행성이 존재하는지, 혹은 먼 미래 인류가 정착할 수 있는 외계 행성이 존재하는지에 대한 해답을 우리의 가까운 이웃 별이 지니고 있을지 모른다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

천문학자 이강환의 에세이집 ‘빅뱅의 메아리’를 읽다가 ‘은하 중심 방향은 성간물질에 의한 소광 현상이 너무 심해서 가시광선으로는 관측할 수 없었다’에서 생각이 다른 데로 빠졌다. ‘소광’이라. 그렇지. 잡다하게 시끌시끌한 소리가 ‘소음’이니까, 그런 빛은 ‘소광’이겠지. 새로이 한 단어를 알게 된 기쁨은 그러나 무지에서 비롯된 오해가 싹 틔운 것이었다. 소음의 ‘소’(騷)와 소광의 ‘소’(消)는 한자가 달랐다. 소광과 같은 뜻의 ‘소’를 쓰는 소음(消音)이란 단어가 따로 있는데, 오디오 기기에서 익히 본 ‘음 소거’, 즉 ‘소리를 거둔다(없앤다)’는 말이다. 그렇다면 더 좋지. 어쩌면 내가 소광(騷光)이란 말을 처음 만드는 사람일지도 몰라. 나는 흐뭇해져서, 그리하여 지름 25m 전파망원경을 건설하게 되는 단락을 마저 읽었다.독일 작가 W G 제발트의 소설을 읽으면서 거기 나오는 이국의 이름도 낯선 고장들을 구글 검색으로 생생히 보며 따라다녔다는 친구가 있다. 그 참 기발한 독서였다. 책 읽을 때의 내 버릇 중 하나는 문득 듣고 싶은 음악이 떠올라 찾아 듣는 것이다. ‘빅뱅의 메아리’의 짝은 나를 우주적 서정으로 담뿍 적시던 독일 그룹 ‘발전소’다. 꽤 오랫동안 듣지 않았던 디스켓인데 기다렸다는 듯 금방 눈에 띄었다. 쿵쿵, 쿵쿵, 심장 뛰는 소리인 듯도 하고 우주선 발동 걸리는 소리인 듯도 한 ‘라디오-액티비티’ 전주에 은하여행을 앞둔 양 가슴이 두근거린다. 아, 역시 좋구나. 소음(騷音)조차 음악으로 만드는 ‘발전소’여라. 광막한 칠흑 어둠 속에서 태풍 속 낙엽처럼 별들이 흩날리며 스쳐가네.인공적인 빛의 발명으로 인류는 깨어 있는 시간을 벌었지만, 그 빛이 넘쳐 밤을 잃었다고, 지구의 밤은 빛으로 오염됐다고 느끼는 사람도 많다. 외딴 바닷가나 산 속에서야 한밤에 깨끗한 어둠을 맛볼 수 있다. 위생적인 어둠! 밤의 어둠은 건강하게 사는 데 필수다. 그 예로 내 거실에 사는 남천이 있다. 이웃집에 놀러갔다가 선물 받은 것이다. 그 집의 발갛게 단풍 든 남천들이 어여뻐서 기대가 컸는데, 어쩐 일인지 우리 남천은 네 해가 지나도록 푸르기만 푸르고 한번도 단풍이 들지 않았다. 내가 거실에 켠 불을 거의 끄지 않고 지내는 게 그 요인이라는 걸 근래 알게 됐다. 남천에게는 밤새 켜진 불빛이 고스란히 소광(騷光)이었을 테다. 불쌍한 남천, 4년여 한시도 눈을 붙이지 못하고 얼마나 피곤했을까. 우리 남천을 생각해서라도 방을 비울 때는 불 끄는 습관을 들이려고 한다. 그럼으로써 내 생활도 작으나마 질서가 생겨서 보다 단정해질 테다. 11월, 북반구의 사람들을 가장 쓸쓸하게 하는 달이다. 문득 전 생애 동안 겪은 슬픈 일들이 하나하나 떠오르며 켜켜이 쌓이는 달. 원초적 페이소스가 해일처럼 밀려드는 달. 신이 있으면 좋겠다고 간절히 바라게 되는, 이계에 홀로 떨어진 존재처럼 속수무책 떨리는 달. 어쩌면 신은 나처럼 아무 힘이 없는지도 모른다. 그런 줄도 모르고 벼랑 끝의 인간들이 어떻게 좀 해달라고 신만 바라보며 칭얼대니 신의 심정(그에게 그런 게 있다면)이 말이 아닐 테다. 요즘 유난히 나를 따르며 뭔가 바라는 게 있는 듯한 삼색고양이가 어제 보니 새끼를 가진 듯 배가 불룩했다. 그에 막막해진 끝에 든 생각이다. 겨울을 앞두고 제 한 몸도 건사하기 힘들 텐데 새끼라니. 영양식을 먹이는 것 말고는 달리 내가 뭘 어떻게 해줄 수 있단 말인가. 두 달 전에 모진 사람이 동네에 이사 오더니 한 주일도 안 돼 그 집 근처에서 밥 먹던 고양이들을 얘 하나 남기고 다 사라지게 만들었다. 중성화 수술을 받고 평화롭게 뒹굴던 그 고양이들을 생각하면 정말 피눈물이 난다. 이제는 혼자 우리 집 앞에 와 밥을 먹는 삼색고양이가 체온을 나누던 친구들이 없어졌는데 겨울을 무사히 날 수 있을까. 지금은 좀 덤덤해졌지만 그가 이사 온 이후 첫 달은 매일, 오늘처럼 인생이 싫었던 날은 없는 듯했다. 그때가 11월이 아니어서 천만 다행이다. 11월의 하늘에는 무슨 별이 뜰까. 인터넷 검색을 해보니 웬 별자리 운세만 주르륵 뜬다. 몇 권 사뒀던 세사르 바예호의 시집 ‘오늘처럼 인생이 싫었던 날은’을 어쩌자고 가을에 태어난 친구 둘에게 선물했다. 쩝, 생일선물 제목하고는…. 부디 정반대여라!

한국천문연구원(천문연)을 비롯해 세계 11개 기관이 참여하는 거대마젤란망원경기구(예상도·GMTO)가 사상 최대의 광학 망원경인 거대마젤란망원경(GMT) 5번째 반사경 제작을 시작했다. 6일 천문연에 따르면 GMT는 지름 8.4ｍ짜리 반사경 7장을 벌집 모양으로 연결해 만든다. 전체 지름은 25.4ｍ로 역대 최대 규모다. 허블우주망원경보다 최대 10배 선명한 영상을 제공할 수 있다.천문학자들은 GMT로 역사상 가장 먼 별과 은하의 빛을 관찰해 우주 탄생 초기까지 연구할 수 있을 것으로 기대하고 있다. GMT 반사경은 세 단계로 나눠 제작된다. 반사경 기본 형상을 만드는 주조(casting), 반사경 형상을 다듬는 성형(generating), 반사경 표면을 다듬는 연마(polishing)다. 유리블록 17.5t을 주조 틀에 넣어 1165도로 가열해 녹인 뒤 서서히 유리를 냉각해 성형·연마하는 과정을 거친다. 형체 제작에는 1년여, 연마 과정에는 3년가량이 걸린다. 이 같은 공정을 통해 거울 표면 굴곡은 사람 머리카락 두께의 1000분의1보다도 작은 정밀도를 갖는다. 반사경 재료로 쓰이는 유리블록은 온도 변화에 따라 크기·부피 변화가 극도로 작다. 일본 오하라사에 특별 주문해 만들 계획이다. 현재 반사경은 미국 애리조나주 투산에 있는 애리조나대학에서 제작하고 있다. 첫 반사경은 2012년에 완성했다. 이후 현재 4개의 반사경을 순차적으로 만들고 있는 것이다. 완성된 반사경은 천문관측의 최적지 중 한 곳으로 꼽히는 칠레 아타카마 사막 라스 캄파나스로 옮겨질 예정이다. GMT는 4개의 반사경을 먼저 장착해 2023년쯤 첫 관측에 나선다. 정상 가동 목표는 2026년이다. 박병곤 천문연 대형망원경사업단장은 “기술적으로 가장 어렵고 기간이 오래 걸리는 작업이 반사경 제작”이라며 “현재 과정이 순조롭게 진행되고 있어 만족스럽다”고 말했다. 대전 이천열 기자 sky@seoul.co.kr

얼마 전 프란치스코 교황이 국제우주정거장(ISS)에 머무는 우주인들과 철학적인 대화를 나누어 세간의 관심을 모았다. 교황은 우주인들에게 “우주 속 인간 존재에 대해 어떻게 생각하는가?” 하는 철학적인 질문을 던지고, 우주생활에 대한 관심과 함께 세상을 신의 시각에서 볼 수 있는 우주인들에게 부러움을 표하면서 20분간 우주인들과의 대화를 이어갔다. 원래 로마 교황들의 우주에 대한 관심은 오랜 전통이다. 자신들의 신앙과 직결되어 있기 때문이다. 갈릴레오의 대학 동문이었던 교황 우르바누스 8세가 지동설을 주장한 갈릴레오를 모질게 박해한 것도 교리 문제가 얽혀 있었기 때문이다. 갈릴레오가 “성서는 하늘로 가는 방법을 가르쳐줄 뿐이며, 하늘이 어떻게 작동하고 있는지는 말해주지 않는다”라고 항변했지만, 끝내 종신 연금을 피할 수가 없었다. 이처럼 과학을 억압했던 기독교이지만, 20세기 들어서 세불리를 느끼자 더이상 저항을 멈추고 과학에 편승하려는 움직임을 보였다. 마침 나타난 빅뱅 이론이 기독교에 더없이 좋은 소재가 되어주었다. 영원 이전부터 우주가 존재했다는 정상 우주론은 한마디로 ‘반기독교적인 우주론’이었다. 기독교에서 볼 때 가당찮은 주장이었다. 영원 이전이라니, 우주는 분명 하나님이 6000년 전에 창조하신 것이라고 성서는 말하고 있잖은가. 이건 남의 얘기가 아니다. 얼마 전 우리나라에서도 한 공직자 후보가 “지구의 역사가 6000년”이라 말해 세상을 경악시킨 일이 있었다. 성서에는 분명 이렇게 적혀 있다. “태초에 하나님이 천지를 창조하셨다.” 빅뱅 이론이 바로 이 천지창조를 얘기하고 있는 것이다. 우주도 시작이 있었다. 인간과 마찬가지로. 더욱이 이 빅뱅 이론을 맨먼저 주창한 이는 벨기에 출신의 천문학자인 가톨릭 신부였다. 조르주 르메트르. 대학에서 토목공학을 전공하다가 1차대전에 참전하고 돌아온 후 인생 항로를 크게 틀어 천문학자가 되었다. 우주가 탄생한 날은 ‘어제 없는 오늘’ 수학에 폭넓은 지식을 가지고 있었던 르메트르는 아인슈타인의 일반 상대성 원리에 나오는 중력장 방정식을 깊이 연구한 끝에, 우주는 과거 한 시점에서 시작되었으며 지금도 팽창하고 있다는 ‘팽창우주 모델’을 세상에 선보였다. 르메트르는 후일 빅뱅 이론으로 발전된 ‘원시원자’(primeval atom) 개념을 도입하여 팽창하는 우주의 시간을 거슬러 올라가면 우주의 기원, 즉 그가 ‘어제가 없는 오늘’(The Day without yesterday)이라고 불렀던 태초의 시공간에 도달한다는 선구적 이론을 펼쳐냈다. 1927년 브뤼셀에서 열렸던 세계 물리학자들의 솔베이 회의에 참석한 르메트르는 아인슈타인을 한쪽으로 데리고 가서 자신의 팽창우주 모델을 설명했다. 하지만 아인슈타인으로부터 “당신의 계산은 옳지만, 당신의 물리는 끔찍합니다”라는 끔찍한 말을 들었다. 아인슈타인이 거부한다는 것은 곧 전 과학계가 거부한다는 뜻으로, 르메트르는 자신의 이론에 흥미를 잃고 한동안 잊은 듯이 지냈다. 그러나 그로부터 2년 뒤인 1929년 혜성처럼 나타난 미국의 신참 천문학자 에드윈 허블이 우주가 팽창하고 있다는 움직일 수 없는 관측 증거를 내놓았다. 이 하나의 발견으로 허블은 20세기 천문학계의 영웅으로 등극했고, 빅뱅 이론은 화려하게 부활했다. 1950년, 교황 비오 12세가 르메트르의 팽창우주 모형, 즉 원시원자 이론이 유신론의 증거로, “성서 창세기의 창조 이야기를 과학적으로 입증해주었다”고 선언했다. 르메트르는 이 교황의 말에 크게 화를 내며, 개인적으로 종교와 과학을 섞는 것을 반대한다고 말했다. 그도 그럴 것이, 당시에는 아직 빅뱅 이론이 정상 우주론과 치열한 논쟁을 하는 중으로, 교황의 개입이 오히려 빅뱅 이론을 궁지로 몰 수도 있었기 때문이다. 예컨대 프레드 호일 등 정상 우주론자들은 르메트르를 비판하면서, 가톨릭 신부 교육이 우주의 기원에 대한 그의 관점을 왜곡시켜 원시원자 이론이 성서의 창세기에서 ‘창조’라는 개념을 이끌어냈다고 공격했다. 아인슈타인 역시 팽창하는 우주라는 개념은 일고의 가치도 없는 것으로 간주했다. 일개 신부의 신분이었지만 르메트르는 빅뱅 이론을 종교적으로 언급하는 것을 삼가줄 것을 교황에게 건의했고, 그후 비오 12세는 두번 다시 빅뱅이 창세기의 천지창조라는 주장을 펼치지 않았다. 르메트르가 ‘솔베이의 절망’을 맛본 지 6년 만인 1933년, 마침내 아인슈타인의 항복을 받아냈다. 우주 팽창을 발견한 허블의 윌슨산 천문대에서 열린 세미나에서 르메트르는 에드윈 허블을 비롯한 쟁쟁한 천문학자와 우주론자들 앞에서 빅뱅 모델에 대해 발표했다. 그는 자신이 좋아하는 불꽃놀이를 가미하여 현재의 우주 시간을 시적으로 표현했다. “모든 것의 최초에 상상할 수 없을 만큼 아름다운 불꽃놀이가 있었습니다. 그런 후에 폭발이 있었고, 그후엔 하늘이 연기로 가득 찼습니다. 우리는 우주가 창조된 생일의 장관을 보기엔 너무 늦게 도착했습니다.”​ 아인슈타인은 르메트르의 팽창우주 강의를 듣고 “내가 들어본 것 중에서 창조에 대해서 가장 아름답고 만족스러운 설명”이라는 찬사를 보냈다. 빅뱅 이론과 정상 우주론의 승부는 르메트르가 말한 ‘태초의 휘광’의 증거물이 1965년에 발견됨으로써 결정되었다. 바로 대폭발의 화석이라 불리는 우주배경복사였다. 미국 물리학자 펜지어스와 윌슨은 우주배경복사의 발견으로 1978년 노벨 물리학상을 받았다. 지금도 우리는 우주배경복사를 직접 볼 수 있는데, 방송이 없는 채널의 텔레비전에 지글거리는 줄무늬 중의 1%는 바로 그것이다. 138억 년이란 억겁의 세월 저편에서 달려온 빅뱅의 잔재가 당신 눈의 시신경을 건드리는 거라고 생각해도 결코 틀린 말은 아니다. 빅뱅이 과연 신의 ‘천지창조’일까?​ 그것은 아무도 모른다. 과학자들이 지금까지 내놓은 답은 이렇다. 인과(因果)에는 반드시 시간이 개입되며, 시간 역시 빅뱅과 함께 시작되었기 때문에 그 이전에 무엇이 있었는가 묻는 것은 성립되지 않는 질문으로 아무런 의미도 없다. 빅뱅의 화석이 발견되었다는 소식은 임종을 앞둔 르메트르에게도 전해졌다. 평생 신과 과학을 함께 믿었던 빅뱅의 아버지 르메트르는 1966년 우주 속으로 떠나갔다. 향년 72세였다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

올해 노벨 물리학상은 중력파 관측 장치를 발명하고 이를 이용해 중력파를 검출하는 데 기여한 세 사람의 과학자에게 돌아갔다.미국 현지시간으로 수상자 발표가 난 다음날 킵 손 박사와 배리 배리시 박사는 기자회견을 가졌다. 기자 중 한 명이 100년쯤 뒤 중력파가 실용화돼 우리 삶을 바꾸어 놓을 수 있겠냐는 질문을 했다. 손 박사는 중력파를 만들어 내려면 어마어마한 질량을 흔들어 댈 수 있어야 하기 때문에 실용화는 불가능할 것이라고 답했다. 보통 연구비를 더 받기 위해 작은 실용성이라도 침소봉대해 장밋빛 미래를 이야기하는 경우가 많은 시대인데 솔직히 간단명료하게 답했다. 우리 은하를 비롯한 큰 은하의 중심에는 태양 질량의 100만~10억배에 이르는 엄청나게 무거운 블랙홀이 있다. 현재 영국 15대 왕실천문학자인 마틴 리즈 남작은 여러 관측을 통해 1974년에 활동성 은하핵 또는 퀘이사의 중앙에 초거대 블랙홀이 있을 것이라고 예측했다. 중력파 검출은 천문학계의 미스터리 중 하나인 이 문제를 해결하는 데도 도움을 줄 것으로 보인다. 대학 시절 손 교수에게 물리학 강의를 들었던 적이 있다. 어느 날 수업이 끝나고 손 교수에게 초거대 블랙홀은 어떻게 만들어지는지 물었다. 그는 “다양한 이론이 있는데 관측 자료가 부족해 어느 것이 맞는지 아직 잘 모른다”고 답했다. 참고로 읽어 볼 만한 논문이 있느냐고 묻자 손 교수는 논문의 필자와 학술지 이름, 페이지 정보까지 포함해 5~6개의 논문을 적어 주었다. 연구실로 돌아가 확인해 보니 학술지 이름, 페이지도 얼추 들어맞았다. 논문 정보들을 외우고 다니는 것도 놀라웠지만 손 교수가 적어 준 목록의 저자가 모두 본인의 학생이었다는 것도 놀라웠다. 본인도 논문 저자에 포함됐지만 공을 학생에게 돌렸던 것이다. 다른 수상자들도 그렇지만 특히 손 교수는 평생을 중력파 연구에 헌신했다. 누구도 검출할 수 있으리라고 믿기 어려워 막막했을 때 신념을 지키며 자신이 좋아하는 일을 계속할 수 있었던 것은 개인적 성품뿐만 아니라 사회적 풍토도 한몫했을 것이다. 노벨상을 받은 분야는 또다시 노벨상을 수상하기 어려울 것이라 생각하는 사람들이 많다. 많은 수상 사례를 보면 한 분야를 선도하는 연구실이 대를 이어 꾸준히 연구를 해 나갈 경우 해당 분야에서 또 노벨상을 받은 적이 많다. 일본의 중성미자 실험실이나 중력파 연구실이 그렇고, 케임브리지대의 여러 실험실들에서 노벨 물리학상을 잇따라 수상하고 있는 것을 봐도 그렇다. 한국은 현대과학을 시작한 지 얼마 되진 않았지만 이렇듯 전통을 만들고 이어 가기 위한 노력과 학문적 풍토는 어떤지 되돌아봐야 할 때다.

과거부터 ‘생각하는 기계’에 대한 이야기는 많았지만, 지금처럼 시대의 화두가 된 적은 없었을 것입니다. 하지만 인공지능이 우리에게 가져다 줄 이득보다 일자리 감소를 우려하는 시각이 더 많은 것도 사실입니다. 사실 일부는 현실성 있는 우려이기도 합니다. 예를 들어 자율 주행차나 로봇은 물류 운송 부분에서 상당한 인력을 대체할 수 있습니다. 하지만 다른 한편으로 사람을 돕는 똑똑한 하인 역할을 하는 것도 사실입니다. 인공 지능이 의사의 진료를 도와줄 수도 있고 과학자의 연구를 도와줄 수 있습니다. 최근 괴팅겐 대학, 나폴리 대학, 본 대학의 연구팀은 인공 지능을 이용해서 중력 렌즈를 찾는 연구를 진행했습니다. 중력 렌즈는 아인슈타인이 상대성 이론을 통해서 예측한 현상으로 중력에 의해 빛의 경로가 바뀌면서 멀리 떨어진 천체가 확대되는 현상을 의미합니다. 일종의 천연적인 망원경이라고 할 수 있는데, 실제로 이를 통해 본래는 관측하기 어려울 만큼 멀리 떨어진 은하나 희미한 천체를 확인할 수 있습니다. 이미 과학자들은 수많은 중력 렌즈 현상을 찾아냈지만, 데이터의 양이 급격히 증가하면서 이를 수작업으로 일일이 확인하기가 어려워지고 있습니다. 관측 기술이 발전하고 저장하고 처리할 수 있는 기술이 급격히 발전하면서 이제 천문학자들은 수백 만 장의 천체 사진을 확보할 수 있게 되었습니다. 하지만 이런 대용량 데이터를 분석하고 연구에 활용하는 것이 새로운 과제가 되고 있습니다. 연구팀은 구글이나 페이스북이 이미지 학습에 사용하는 CNN(convolutional neural networks) 방식이 해결책을 제시할 것으로 보고 연구를 진행했습니다. 신경망 학습법을 통해서 중력 렌즈일 가능성이 높은 천체를 인공 지능이 찾아내게 하는 것이죠. 연구팀은 킬로-디그리 서베이(Kilo-Degree Survey) 연구 데이터에서 얻은 수백 만 장의 흑백 이미지에서 인공지능이 찾아낸 중력 렌즈의 후보 761개를 확인했습니다. 이 가운데 이미 알려진 중력 렌즈와 잘못 선택한 이미지를 추려낸 결과 56개의 후보를 선정할 수 있었습니다. 연구팀은 다시 망원경을 이용해서 최종 확인할 계획입니다. 이번 연구는 비록 인공지능이 사람 대신 연구를 할 만큼 똑똑하진 않지만, 과학자를 도와서 연구를 수월하게 할 만큼은 똑똑하다는 점이 입증한 셈입니다. 앞으로도 계속해서 과학 데이터의 양이 증가함에 따라 연구에서 인공지능의 역할도 점점 커질 것으로 보입니다. 하지만 이는 사람 대신 연구를 한다는 의미보다는 사람을 도와주는 조수가 생겼다는 의미로 해석할 수 있습니다. 인공지능과 사람이 서로 상생하면서 발전하는 좋은 사례입니다. 동시에 앞으로 사람이 할 일은 단순 반복작업이 아니라 인공지능이 아직 흉내 내기 어려운 창의적인 생각과 고도의 사고력이라는 점을 시사합니다. 인공지능은 반복적인 학습을 통해 중력렌즈일 가능성이 높은 이미지를 찾아낼 순 있지만, 이것이 어떤 과학적 의미를 지니는지는 알지 못합니다. 이 부분은 적어도 지금 단계에서는 사람만이 할 수 있는 상상력과 추상적인 사고 능력이 필요합니다. 지금 자라나는 세대에게 끊임없는 문제풀이를 통한 단순 주입식 교육이 왜 위험한지 알려주는 좋은 사례라고 생각합니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

천문학자들이 우리 은하의 크기를 최초로 직접 측정하는 데 성공했다고 우주 전문 사이트 스페이스닷컴이 12일(현지시간) 보도했다. 우리 은하에서 지구가 있는 반대편의 은하 변두리에 있는 극도로 밝은 천체를 이용해 이 같은 측정에 성공했는데, 이 천체는 우리 은하에서 이제껏 측정한 천체들보다 거의 2배 이상 먼 거리에 있다. 연구자들은 미국 뉴멕시코주에 있는 초장기선 전파망원경(Very Long Baseline Array·이하 VLBA) 10기를 사용해 은하 반대편에 있는 높은 광도의 별 형성지역을 잡아냈다. 인류는 지금까지 관측 가능한 우주의 가장 먼 가장자리인 133억 광년(빛이 1년 동안 가는 거리로 약 10조㎞)의 거리까지 측정한 기록을 가지고 있다. 그런데 10만 광년도 채 안 되는 은하 반대편까지의 거리를 지금에야 측정하게 된 것은 무슨 까닭일까? 그 답은 바로 우리 은하 내에 차지하고 있는 지구의 위치에 있다. 태양계는 우리 은하의 나선팔 위에 자리잡고 있는데, 이는 은하 중심으로부터 반지름의 반 정도 되는 거리에 해당한다. 그 위치 또한 납작한 은하 원반면에 가깝기 때문에 우리가 보는 은하수는 은하의 옆모습인 셈이다. 무수한 별들로 중첩된 은하의 옆모습을 보면서 반대편까지의 거리를 측정하는 것은 마치 울창한 숲속에서 숲의 가장자리를 파악하는 것처럼 어려운 일이다. 게다가 중앙에는 밝은 은하 중심이 시선을 가로막고 있는 형국이다. 그리고 지구 또한 은하의 크기에 비해 지극히 느린 속도로 움직일 뿐이다. 별자리가 수천 년이 지나도록 그 형태를 유지하는 것도 이러한 이유 때문이다. 어려움은 이뿐 아니다. 은하 원반의 성간 먼지나 가스, 별 등이 우리의 시선을 가로막고 있다. 연구자들은 시야를 확보하기 위해 긴 파장의 전파를 이용해 대상 천체의 시차(視差)를 측정했다. 시차란 두 관측지점과 대상이 이루는 각도를 말한다. 우리가 손가락을 눈 앞에 두고 왼눈, 오른눈으로 각각 볼 때 손가락의 위치가 달리 보이는데, 이는 두 눈의 거리에 따른 시차 때문이다. 시차의 각도를 알면 삼각법으로 목표물까지의 거리를 구할 수 있다. 천문학에서 천체까지의 거리를 측정하는 데는 대체로 대상 천체의 밝기를 이용해서 추산한다. 예컨대, 1a형 초신성이란 천체는 그 절대광도가 알려져 있어 표준촛불로 불리는데, 해당 초신성의 광도를 측정하면 그 별까지의 거리를 산정해낼 수 있다. 광도는 거리에 역제곱으로, 거리가 2배면 광도는 4분의 1로 떨어진다. 이 방법으로 수십억 광년 거리까지 측정할 수 있지만, 비교적 가까운 거리는 시차를 이용해서 측정한다. 연구진이 은하 반대편에 있는 G007.47+00.05으로 불리는 별 형성 지역까지의 거리를 알아낸 것은 바로 이 시차를 이용한 기법이었다. 두 눈에 해당하는 관측점으로는 공전하는 지구가 6개월 간격으로 태양 궤도의 양끝에 위치해 있는 지점으로, 이때 VLBA를 이용해 해당 천체의 시차를 측정해내는 데 성공한 것이다. 그러나 그 시차는 참으로 작아서, 달 표면에 놓인 야구공의 양끝을 지구에서 보는 격이었다. 이 시차로 계산서를 뽑아보니 6만 6500광년이란 거리가 나왔다. 이제껏 시차로 측정해낸 가장 먼 거리는 3만 6000광년으로, 그 2배의 거리를 측정해낸 쾌거를 이룬 셈이다. 우리 은하는 지름이 10만 광년이니까 이 계산에서 우리 태양계와 가까운 쪽 은하 가장자리까지의 거리는 약 3만 3500광년이란 값이 나온다. 독일 막스 플랑크 연구소 전파천문학부 소속의 알베르토 산나 논문 대표저자는 “이번에 측정된 이 공간 속에 우리 은하의 거의 모든 별들과 성간 가스가 존재한다”면서 “이번 연구로 우리는 VLBA를 이용해 우리 은하의 구조와 나선팔 형태를 더욱 정밀하게 연구할 수 있게 되었다”고 말했다. 새 연구는 ‘사이언스’ 12일자(현지시간)에 발표됐다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

국제우주정거장(ISS)이 태양면 앞을 지나는 순간, 새 한 마리가 끼어들어 이중 일식을 연출하는 놀라운 사진이 우주전문 사이트 스페이스닷컴에 발표되어 우주 마니아들의 눈을 즐겁게 해주고 있다. 볼거리는 이뿐 아니다. 자세히 사진을 보면, 태양면에 그늘을 만들고 있는 거대한 흑점들이 여기저기 자리잡고 있는 모습도 볼 수 있다. 눈으로 보기에는 비록 조그만 점들로 보이지만, 큰 흑점은 지구가 몇 개가 퐁당 들어가고도 남을 크기다. 저 태양 흑점들이 우리와 별 상관 없이 생각될지 모르지만, 흑점이 활동 극성기에 들어가 흑점폭발을 일으키면 지구상의 통신을 마비시키고 정전으로 수조 원을 손실을 발생시킬 수도 있다. 우주는 이처럼 우리 일상과 밀접한 관계가 있다. 흑점은 태양의 표면, 즉 광구에 존재하는 영역으로, 흑점이 검게 보이는 이유는 대류가 이루어지지 않아 주변의 6000K 정도의 온도에 비해 낮은 약 4000~5000K 온도를 지니고 있기 때문이다. 그러나 실제의 밝기는 어둡지 않으며, 만약 흑점 하나를 주변의 광구로부터 분리해서 밤하늘에 갖다놓으면 보름달보다 밝다. ISS가 태양면을 통과하는 데 걸리는 시간은 1.2초에 불과하다. 새는 ISS에 비해 지구에 훨씬 가깝게 날고 있지만, 태양면 통과시간은 ISS와 비슷해 이 같은 사진이 찍히게 되었다. 유럽우주국(ESA)의 천문학자들은 새가 카메라 렌즈로부터 86m의 높이에서 날고 있다는 계산서를 뽑아냈다. 이 천문학자들 덕분에 우리는 ISS와 새와 태양 흑점들이 연출하는 진기한 우주 풍경을 감상할 수 있게 된 셈이다. 참고로, ISS에서 달은 약 38만㎞, 태양은 약 1억 5000만㎞ 떨어져 있고, 지구 대기권은 고도 1,000㎞까지이다. NASA에서는 지상 100㎞ 이상을 우주로 정의하고 있다. ISS는 러시아와 미국을 비롯한 세계 각국이 참여하여 1998년에 건설이 시작되어 현재는 완공된 다국적 우주정거장으로, 지구 저궤도에 속하는 400㎞ 고도에서 시속 28,000㎞의 속도로 약 90분에 지구를 한 바퀴씩 돌며 하루에 약 16회 지구를 공전한다. 최소한 2020년까지는 운영될 계획인 ISS는 지상에서 육안으로 볼 수 있다. ​2008년 4월 한국 최초의 우주 비행사 이소연이 이 ISS에서 11일 동안 머물면서 과학실험과 관찰 임무를 수행한 바 있다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　　

-15일 21시 ‘죽음의 다이빙’ 으로 20년 미션 끝​ 미 항공우주국(NASA)의 토성 탐사선 카시니가 20년에 걸친 미션을 끝내고 15일 오전 7시55분(한국시각 15일 저녁 8시55분)께 토성 대기권으로 뛰어들어 최후를 맞았다. 그러나 실제로는 이보다 83분 전 카시니는 토성 대기 속에서 유성처럼 불타면서 산화했다. 카시니가 마지막 보낸 라디오 시그널이 토성에서 지구 간의 16억 ㎞를 오는 데 83분이 걸리기 때문이다.　 지구를 떠난 지 20년, 토성 궤도에 진입한 지 13년째를 맞아 20년에 걸친 장대한 토성 미션을 끝낸 카시니는 토성 대기권에서 산화함으로써 토성의 일부가 되었다. 카시니는 토성 대기와의 마찰로 불타기 전 ​2분 동안 토성 대기 성분 데이터를 지구로 전송하는 최후의 미션을 완료한 후 전소되었다. 카시니가 마지막으로 보낸 영상은 토성의 빛이 닿지 않은 면을 찍은 사진으로, 이 사진을 전송한 후 45초 만에 전소되었다. 카시니와 마지막 인사를 나누기 위해 캘리포니아주 나사제트추진연구소에 모인 NASA의 전현직 연구원 1500여 명과 연구진들은 카시니의 마지막 신호가 전달된 뒤 박수를 치고 서로 끌어안으며 아쉬움을 표현했다. 그중에는 ‘페어 웰 카시니’를 읊조리며 눈물을 흘리는 사람들도 적지 않았다. NASA가 카시니를 토성과의 충돌 코스로 틀어 토성 대기권에서 불태운 이유는 혹시 토성계에 존재할지도 모르는 생명체를 보호하기 위한 것이다. ​ 만약 카시니를 토성 궤도에 그대로 방치할 경우, 카시니에 있을지도 모르는 지구 미생물과 발전용으로 쓰던 플루토늄 방사성 물질이 토성계의 환경을 오염시켜, 혹시 존재할지도 모르는 토성계의 생명체에 치명적인 결과를 가져올 수 있기 때문이다. 8년 동안 목성 궤도를 돌면서 미션을 수행한 NASA의 갈릴레오 탐사선이 2003년 9월 21일에 목성과의 충돌로 최후를 맞은 것도 같은 이유다. 　 카시니 호가 20년 전 지구를 떠날 때의 이름은 카시니-하위헌스로, 크게 NASA-ASI(이탈리아우주국)의 카시니 궤도선과 유럽우주국(ESA)이 합작한 하위헌스 탐사선으로 이루어져 있었다. ​카시니는 이탈리아 출신의 프랑스 천문학자 조반니 카시니의 이름에서 따왔고, 하위헌스는 네덜란드의 천문학자이자 물리학자인 크리스티앙 하위헌스(흔히 호이겐스로 불림)의 이름에서 따왔다. 두 사람 공히 토성 관측에 큰 업적을 남긴 과학자로, 카시니는 토성 고리 사이의 틈인 카시니 틈과 위성 4개를 발견했고, 하위헌스는 타이탄의 발견과 함께 갈릴레오가 토성의 귀라고 생각했던 토성 고리가 토성 본체와는 완전히 격리된 고리임을 처음으로 밝혔다. 모두 38억 달러(한화 약 4조 2000억원)가 투입된 대규모 프로젝트인 카시니-하위헌스 호는 1997년 10월 발사되어 7년의 비행 끝에 2004년 6월 30일 토성에 도착했다. 카시니-하위헌스는 토성 주위를 공전하는 탐사선으로는 최초이며, 토성을 방문한 기체로는 네 번째이다. 카시니-하위헌스는 토성까지 가기 위해 세 행성에서 중력도움을 받았다. 현재 인류가 가진 자원과 로켓으로 태양의 중력을 뿌리치고 나아갈 수 있는 한계는 목성 정도까지다. 카시니가 7년 만에 토성까지 날아간 것은 중력도움(gravity assist)이 결정적이었다. ​ 중력보조라고도 하는 이 중력도움은 영어로는 스윙바이(swing-by), 또는 플라이바이(fly-by)라고도 하는데, 한마디로 ‘행성궤도 근접 통과’로 행성의 중력을 슬쩍 훔쳐내는 일이다. ​즉, 탐사선의 속도를 높이기 위해 천체의 중력을 이용한 슬링 숏(slingshot;새총쏘기) 기법으로, 행성의 중력을 이용해 우주선의 가속을 얻는 기법이다. 행성의 입장에서 본다면 우주선의 엉덩이를 걷어차서 가속시키는 셈으로, 이론상으로는 행성 궤도속도의 2배에 이르는 속도까지 얻을 수 있다. 카시니-하위헌스는 지구를 출발해 1차로 금성의 중력도움으로 추진력을 받은 뒤 지구와 목성을 플라이바이하여 얻는 가속으로 토성에 도착했다. ​ 하위헌스 탐사선은 카시니에 탑재되어 토성까지 간 후 2005년 1월 본체에서 분리되어 토성의 최대 위성인 타이탄의 표면에 연착륙하는 데 성공했다. 이는 외부 태양계의 천체에 최초로 성공한 연착륙이다. 한편, 궤도 진입을 한 후 수명이 4년 정도로 예상되었던 카시니호는 그 3배가 넘는 13년 동안 294회 토성 궤도를 선회하면서 탐사를 계속했다. 지난 4월부터 토성 대기층과 고리 사이의 공간으로 뛰어드는 최후의 미션으로 22차례의 다이빙인 ‘그랜드 피날레’를 완료한 카시니는 마지막으로 9월 12일 오전 타이탄을 플라이바이하여 속력을 떨어뜨린 후 충돌 코스를 타고 이날 토성 대기권으로 뛰어든 것이다.　 카시니의 주요 탐사성과 중에는 얼음 위성 엔셀라두스의 남극 지역에서 뿜어져나오는 물과 기타 물질로 이루어진 간헐천의 발견을 들 수 있다. 미션 과학자들은 이 간헐천의 존재가 엔셀라두스의 지각 아래 거대한 바다가 있다는 증거라고 보고, 그 바다에 어쩌면 생명체가 서식하고 있을지도 모른다는 가능성을 조심스레 내놓았다. 토성 최대의 위성 타이탄의 지표에서 액체 탄화수소로 이루어진 바다와 호수를 발견한 것도 카시니였다. 이는 지구 바깥의 천체에서 발견된 최초의 액체 바다로, 이 메탄 바다에 미생물이 살고 있을 가능성이 있다고 과학자들은 생각하고 있다. 카시니의 새로운 발견 중에는 토성 위성 8개도 포함되어 있다. 그중 질량이 1000억kg보다 작은 두 개를 제외한 6개 위성에 이름이 붙었다. 다프니스, 아에가에온, 메토네, 안테, 팔레네, 폴리데우케스다. 발사 이후 20년 동안 지구-태양 간 거리의 약 50배에 달하는 70억km를 여행한 카시니-하위헌스가 보내온 데이터 양은 100GB급 휴대용 저장장치(USB메모리) 6개 분량(635GB)이다. ​ 이 자료로 현재까지 발표된 논문만 무려 3948건에 달하며, 카시니가 토성 대기에 진입하면서 실시간으로 보내는 자료가 전해지면 토성계에 대해 더 많은 연구 성과가 발표될 것으로 보인다. 카시니 탐사를 이끈 사우스웨스트연구소의 린다 스필커 박사는 “카시니는 사라졌지만 남겨놓은 과학적 성과는 여전히 우리를 점령할 것”이라며 “평생 보내온 데이터 더미에서 우리는 수십년 간 새로운 발견을 계속해 나가겠다”고 강조했다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com