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  • 은하의 산고(産苦)…별이 탄생하는 은하를 보다

    은하의 산고(産苦)…별이 탄생하는 은하를 보다

    우리 은하와 같은 오래된 은하는 별을 잘 생성하지 않는다. 물론 우리 은하에도 아기 별이 탄생하는 가스 성운이 다수 존재하지만, 새로운 별이 태어나는 속도는 느린 편에 속한다. 별은 많지만, 별의 재료가 되는 가스가 많지 않기 때문이다. 반대로 아직 어린 은하들은 별은 적고 가스가 많아 수많은 별이 새로 탄생한다. 과학자들은 사실 우리 은하도 지금처럼 나이가 들기 전에는 활발하게 별을 생성했던 시기가 있었다고 보고 있다. 과학자들이 그렇게 믿는 데는 물론 과학적 근거가 있다. 타임머신을 타고 우리 은하가 젊었을 무렵으로 다시 돌아갈 수는 없지만, 멀리 떨어진 은하를 관측해서 아직 어린 은하에 대해서 연구할 수 있기 때문이다. 예를 들어 100억 광년 떨어진 은하를 관측하면 빛이 지구까지 오는 데 걸리는 시간이 100억 년이므로 100억 년 전의 은하를 볼 수 있다. 문제는 이렇게 멀리 떨어진 은하를 자세히 관측하기 힘들다는 점이다. 미항공우주국(NASA)의 허블 우주 망원경은 이렇게 멀리 떨어진 은하를 다수 관측했다. 하지만 이런 초기 은하는 많은 가스가 있어 사실 가시광 영역에서는 관측이 어렵다. 가스를 뚫고 내부를 들여다보기 위해서는 파장이 더 긴 전파가 유리하다. 그래서 국제 천문학자팀은 세계 최대의 전파 망원경인 ALMA와 미 국립 과학재단의 VLA 전파 망원경을 이용해서 초기 은하들을 관측했다. 허블 우주 망원경 관측 사진과 겹쳐 놓은 관측 이미지는 마치 크리스마스트리에 매달린 전구처럼 밝게 빛나고 있다. 물론 이 불빛은 하나의 별이 아니라 다수의 별이 탄생하는 모습이다. 최근 관측한 어린 은하는 사실 지금은 우리 은하처럼 나이든 은하가 되었을 것이다. 당시 태양과 비슷한 질량의 별이 생겼다면 이제는 수명을 다하고 적색 거성 단계를 지나 백색왜성만 남기고 사라질 시간이다. 어쩌면 이 별 주변에도 지구처럼 특별한 사연과 생명이 존재했던 행성이 있었을지 모른다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com
  • ‘암흑물질 연구’ 개척 여성천문학자, 우주로 돌아가다

    ‘암흑물질 연구’ 개척 여성천문학자, 우주로 돌아가다

    12월 25일 크리스마스는 천문학과 깊은 관련이 있는 날처럼 보인다. 1642년 12월 25일에는 아이작 뉴턴이 태어났고, 올해 크리스마스에는 천문학계의 또 다른 영웅 베라 루빈이 노환으로 세상을 떠났다. 88세. 미국의 여성 천문학자 베라 루빈은 현대 우주론의 한 분야인 암흑물질 연구에 선구적인 업적을 남긴 과학자로, 그의 업적은 30년대 이후 주목받지 못하던 암흑물질 가설을 되살려 이론으로 나아가게 하는 데 중요한 계기가 되었다. 천문학 발달사에 큰 분수령을 이루는 암흑물질에 대한 최초의 예측은 스위스 출신 물리학자인 프리츠 츠비키 칼텍 교수가 1933년에 '정체불명의 물질이 우주의 대부분을 구성하고 있다'고 발표함으로써 세상에 알려지게 되었다. 우주 안에는 우리 눈에 보이는 물질보다 몇 배나 더 많은 암흑물질이 존재한다는 주장이었다. 우주론 역사상 가장 기이한 내용을 담고 있는 이 주장은 간단히 무시되었고, 세월과 함께 묻혀진 채 망각되었다. 오래 잊혀졌던 암흑물질을 다시 무대 위로 올린 주인공이 바로 베라 루빈이었다. 어린 시절부터 아버지의 도움으로 천문학의 매력에 빠진 루빈은 1948년 배서대학을 졸업한 후, 프린스턴대학원에서 천문학을 공부하고자 했다. 하지만 당시 이 대학원은 천문학 과정의 여성 입학을 허용하지 않아 그는 다른 대학원들에서 석·박사 과정을 마쳤다. 코널 대학에서는 리처드 파인만, 한스 베테 같은 거물들에게 배웠다. 츠비키로부터 한 세대가 지난 1962년, 베라 루빈은 1950년대 애리조나에 있는 키트피크 천문대에서 은하 내 별들의 회전 속도를 측정하면서 비정상적인 움직임을 발견했다. 은하 중심부에 가까운 별들이나 멀리 떨어진 별들의 공전속도가 거의 비슷하게 나타나고 있었다. 이것은 케플러의 법칙을 정면으로 거스르는 처사였다. 이 법칙에 따르면, 바깥쪽 별들의 속도가 당연히 한참 느린 것으로 나와야 한다. 태양 둘레를 도는 행성들만 보더라도 그렇다. 초당 공전속도를 보면, 수성은 47km, 지구는 30km, 해왕성은 수성의 10분의 1밖에 안되는 5km다. 만약 해왕성이 수성의 속도로 공전한다면 애시당초 태양계를 탈출하고 말았을 것이다. 그런데 은하는 왜 형태를 유지하고 있는가? 이미 한 세대 전 츠비키가 예언했던 것이었다. 그러나 루빈의 경우도 마찬가지로 학계에서 묵살당하고 말았다. 이번에는 여자라는 성(性)이 문제가 되었다. 당시 남녀차별은 천문학 동네의 뿌리 깊은 관습법이었다. 그러나 전세는 대역전되었다. 암흑물질 이론의 근거가 될 만한 관측 증거들이 잇달아 발견됨에 따라 현재는 암흑물질이 우리 우주의 운명을 결정할 거라는 데 반기를 드는 학자들은 거의 사라지고 말았다. 암흑물질의 존재를 가장 극적으로 증명한 것은 중력렌즈 현상의 발견이었다. 빛이 중력에 의해 휘어져 진행한다는 것은 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 의해 예측되었고, 1919년 영국의 천문학자 에딩턴의 일식 관측으로 증명되었다. 질량이 큰 천체는 주위의 시공간을 구부러지게 해서 빛의 경로를 휘게 함으로써 렌즈와 같은 역할을 하는데, 이를 일컬어 중력렌즈 현상이라 한다. 이 중력렌즈를 통해 보면, 은하 뒤에 숨어 있는 별이나 은하의 상을 볼 수 있다. 결론적으로, 최신 성과가 말해주는 암흑물질의 현황은 다음과 같다. 우주 안에서 우리 눈에 보이는 은하나 별 등의 물질은 단 4%에 불과하고, 나머지 96%는 암흑물질과 암흑 에너지이다. 그중 암흑물질이 23%이고, 암흑 에너지는 73%를 차지한다. 이것은 어찌 보면 허블의 팽창 우주에 버금갈 만한 우주의 놀라운 현황일지도 모른다. 성차별에 시달리긴 했지만 루빈은 츠비키와는 달리 보상을 받았다. 그로부터 30년이 흐른 뒤인 1993년 빌 클린턴 대통령 시절에 ‘국가과학메달’을 받았으며, 이듬해인 1994년에는 암흑물질 연구에 관한 공로로 미국 천문학회가 주는 최고 상인 헨리 노리스 러셀(H-R그림표를 만든 천문학자) 상을 받았다. 그녀는 2000여 명의 과학자들이 모인 앞에서 수상 강연을 한 후, 엉뚱스럽게도 '은하수 히치하이커를 위한 안내서'라는 TV드라마 주제가를 불렀다고 한다. 그런데 재미있는 일은 그 많은 과학자들도 그녀의 노래에 맞춰 합창을 했다는 사실이다. 천문학 동네에서만 볼 수 있는 진풍경이리라. 우주를 바라보는 인류의 시각을 크게 바꾸어놓은 베라 루빈. 그녀가 그토록 사랑했던 우주로 돌아가 평화로이 영면하기를 기원한다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com
  • [아하! 우주] 초거성 베텔게우스가 태양 크기 동반성 잡아먹었나?

    [아하! 우주] 초거성 베텔게우스가 태양 크기 동반성 잡아먹었나?

    오리온자리의 적색거성 베텔게우스가 최근 자신의 동반성을 잡아먹었을지도 모른다는 새 연구 결과가 발표되었다고 우주전문 사이트 스페이스닷컴이 20일(현지시간) 보도했다. 베텔게우스는 적색 초거성으로 현재 천문학자들에게 가장 주목받고 있는 천체다. 큰 덩치로 인해 채 1000만 년도 안되어 초신성 폭발을 눈앞에 두고 있기 때문이다. 임종이 가까운 베텔게우스는 현재 무섭게 팽창하고 있는 중인데, 질량은 태양의 15~25배에 지나지 않지만, 지름은 태양의 1000배나 되어 무려 14억km에 달한다. 이는 태양에서 지구까지 거리의 10배에 육박하는 수준이다. 만약 베텔게우스를 우리 태양의 자리에다 갖다놓는다면 수성, 금성, 지구, 화성은 확실히 베텔게우스에 먹혀 사라지고, 적색거성의 표면은 화성 궤도를 넘어 소행성대까지 밀고들어갈 것이다. 일반적으로 이런 초거성은 각 운동량 보존법칙에 따라 덩치가 큰 만큼 자전속도가 느리다. 피겨 스케이트 선수가 회전할 때 팔을 오므리면 속도가 더 빨라지는 것과 같은 이치다. 그런데 베텔게우스는 예외다. 이 초거성은 시속 5만 3900km라는 폭풍 같은 속도로 회전하고 있다. 논문 대표저자 J.크레이그 휠러 텍사스대학 교수는 "우리는 베텔게우스의 자전회수를 잴 수가 없다"면서 "베텔게우스는 보통 별들이 자전속도보다 150배나 빠른 속도로 돌고 있다"고 말했다. 이처럼 비정상적으로 빠른 베텔게우스의 자전속도는 무엇으로부터 나왔나 하는 의문에 대해 휠러 교수와 그의 동료 연구자들은 10만 년 전 베텔게우스가 태양 질량만한 그의 동반성을 잡아먹은 것이 그 답이라는 컴퓨터 모델을 도출해냈다. 두 별의 합병 결과 동반성의 궤도 운동이 베텔게우스에게 그대로 전달되었다는 것이다. 그것이 곧 베텔게우스의 폭풍 같은 자전속도로 이어졌다는 것이 연구자들의 설명이다. 한 별이 다른 별을 집어삼키면 일종의 우주 트림 현상을 보이는데, 초속 3만 6000km에 달하는 물질 구름을 우주공간으로 내뿜는다고 휠러 교수는 설명한다. 베텔게우스 뿜어낸 물질 구름이 별을 껍질처럼 둘러싸고 있는 것이 발견되었다고 연구자들은 밝혔다. 이는 베텔게우스가 과거에 모종의 격변을 겪었음을 말해주는 증거라고 휠러 교수는 주장한다. 베텔게우스는 지구로부터 640광년이나 떨어져 있다. 그러니까 지금 우리가 보고 있는 베텔게우스의 붉은 별빛은 이성계가 위화도에서 고려 군사를 되돌릴 때 그 별에서 출발한 빛인 셈이다. 어쨌든 이 별이 조만간에 초신성 폭발을 일으킬 거라 하니, 이래저래 밤하늘에서 '요주의 인물'임이 분명하다. 천문학적으로 조만간이라면 며칠도 될 수 있고, 수천 년, 수만 년도 될 수 있지만 말이다. 만약 이 별이 터진다면 지구에는 약 2주쯤 밤이 없어질 거라고 전망한다. 초신성폭발이란 우주의 최대 드라마로, 한 은하가 내놓는 빛보다 더 많은 빛을 내놓을 것이기 때문이다. 하지만 거리가 먼 만큼 지구에 별 영향은 없을 거라고 천문학자들은 예상한다. 아래는 베텔게우스가 폭발한 후 일어날 사태를 가상한 동영상으로 일본에서 만들었다. https://youtu.be/Q3XGJnC2SB0 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com
  • [2016 결산] 목성 오로라와 보석 별…올해의 우주사진 톱8

    [2016 결산] 목성 오로라와 보석 별…올해의 우주사진 톱8

    올 한해에도 인간의 눈을 번쩍 뜨게 만든 신비로운 우주 사진들이 공개됐다. 아름다운 목성의 오로라와 보석처럼 빛나는 별, 푸른 거품 속에 찬란한 별, 광활한 은하 지도, 태양 앞을 지나가는 국제우주정거장(ISS)의 환상적인 모습까지... 최근 미 시사주간지 타임(TIME) 등 해외언론들은 2016년을 결산하는 '올해의 우주사진'(The Best Space Photos of 2016)을 선정해 발표했다. 미 항공우주국(NASA), 유럽우주국(ESA), 일본 우주항공연구개발기구(JAXA)가 촬영한 작품들이 망라된 사진들 중 일부와 국내에서 인기있었던 사진을 가감해 소개한다. - 보석처럼 빛나는 별들의 고향 마치 우주에 보석을 뿌려놓은듯 빛나는 이곳은 겨울철 남쪽 하늘에서 보이는 별자리인 용골자리(Carina)에 위치한 '트럼플러 14'(Trumpler 14)로 지구에서 약 8000광년 떨어져 있다. 사진에서처럼 트럼플러 14가 유독 보석처럼 반짝거리는 것은 약 50만 년 나이를 가진 젊은 별들이 빽빽히 밀집해 빛을 내기 때문이다. 청백색으로 빛나는 이 별들은 주요 성분인 수소를 불태우며 화려하게 빛나다가 결국 수백 만 년 안에 항성 진화의 마지막 단계인 초신성 폭발과 함께 사라진다. 1월 21일 허블우주망원경 촬영. 출처=J. Maíz Apellániz-Institute of Astrophysics of Andalusia, Spain/ESA/NASA   - 푸른 거품 속에 찬란하게 빛나는 별 거품처럼 파랗게 부풀어 오른 우주 구름 중심에서 십(十)자 모양으로 찬란하게 빛나는 별 ‘WR 31a'. 지구에서 용골자리 방향으로 3만 광년 떨어진 곳에 위치한 WR 31a는 울프-레이에(Wolf-Rayet) 별이다. 프랑스 천문학자 샤를 울프의 이름을 딴 이 별은 태양 질량의 20배 이상 되는 극대거성으로 자체 ‘연료’를 빠르게 소모하는 탓에 결국 초신성 폭발을 일으키면서 찬란한 최후를 맞는다. 수명이 수십 만년 밖에 되지 않아 우주의 시간에서는 그야말로 굵고 짧게 생을 마감하는 셈. 2월 22일 허블우주망원경 촬영. 출처=ESA/Hubble Space Telescope/NASA  - 우리의 이웃 화성 지구와 묘하게 닮은듯 닮지 않은 화성. 11년 만에 지구와 화성이 가장 가까웠던 지난 5월 허블우주망원경으로 촬영했다. 화성의 얼음층과 구름의 변화가 엿보이는 역동적인 화성의 계절이 담겨 있다. 출처=NASA/ESA/Hubble Heritage Team (STScI/AURA)/J. Bell (ASU)/M. Wolff (Space Science Institute)   - 목성의 오로라 올해 우주사진 중 대표적인 걸작으로 꼽히는 작품이다. 허블우주망원경이 촬영한 것이다. 강력한 자기장과 고에너지 입자가 충돌해 발생하는 목성의 오로라는 지구보다도 큰 규모. 6월 NASA 공개. 출처=NASA/ESA - 태양면 통과하는 수성 그리고 ISS 지난 6월 미국과 서유럽 등 일부 국가의 천문학자와 동호회원들은 망원경을 앞에 두고 10년 만에 일어난 태양과 수성의 ‘우주쇼’를 즐겼다. 바로 2006년 이후 처음 벌어진 수성의 태양면 통과(Transit of Mercury) 현상이다. 이 천문현상은 수성이 태양을 가리는 식(蝕)의 일종으로 100년에 단 13번 일어날 정도의 보기 드문 우주쇼다. 이는 태양과 수성, 지구가 일직선에 놓이면서 관측되는 것으로 수성의 경우 공전궤도면이 지구 궤도면과 정확히 일치하지 않기 때문에 이 같은 현상이 자주 일어나지는 않는다. 환상적인 이 사진은 수성이 태양 품에 안기던 이날, ISS가 태양 앞을 지나치는 순간이 담겨있다. 사진을 자세히 보면 태양을 대각으로 가로지르는 것은 ISS이며 중앙 하단에 작은 검은색 둥근 점이 바로 수성이다. 환상적인 이 사진은 프랑스 출신의 천체 사진작가 티에리 르고가 촬영한 것이다. 출처=Thierry Legault   - 달의 숨막히는 뒤태 지난 7월 NASA의 심우주 기상관측위성(DSCOVR)이 촬영한 달의 숨막히는 뒤태. 달은 자전과 공전주기가 같아 지구에서는 달의 앞면 밖에 볼 수 없다. 그러나 지구와 달 너머에 위치한 DSCOVR 덕에 지구 앞으로 스윽 지나가는 '우주적 포토밤’(photobomb)을 포착할 수 있었다. 출처=NASA  - 은하 3차원 지도 지난 9월 공개된 11억 개가 넘는 별이 담긴 인류역사상 가장 방대하고 정확한 은하 3차원(3D) 지도. ESA는 은하 관찰 위성 ‘가이아’를 이용해 은하에 있는 11억 5000만 개 별의 3D 지도를 만들었다. 무려 11억 개를 관찰했지만 우리 은하에 있는 전체 별의 1% 수준. 최종적으로 완성된 은하 지도는 내년 말 공개된다. 출처=ESA/Gaia/DPAC  - 달에서 본 지구돋이와 지구넘이 일본의 탐사위성 카구야(Kaguya)가 달을 돌며 촬영한 이 자료들은 지난 2007년 10월부터 2009년 6월까지의 사진과 영상본이다. 과거에도 이 자료들은 일부 공개된 바 있으나 지난 10월 그간 일반에 공개되지 않았던 촬영본도 '창고 대방출' 됐다. 공개된 자료 중 가장 눈길을 끄는 것은 달에서 본 지구돋이(Earth-rise)와 지구넘이(Earth-set)다. 화질이 월등히 뛰어난 HDTV 카메라로 촬영한 덕에 푸른색 지구와 황량한 달표면이 아름다우면서도 신비로운 대조를 이룬다. 출처=JAXA/NHK 박종익 기자 pji@seoul.co.kr
  • [아하! 우주] 행성을 꿀꺽 집어삼킨 별

    [아하! 우주] 행성을 꿀꺽 집어삼킨 별

    우주에는 다양한 별이 존재한다. 그 가운데 과학자들은 태양의 진화를 연구하기 위해 태양과 비슷한 별들을 집중으로 관측해왔다. 수억 년에 걸친 태양의 변화를 관측하는 일은 인간의 수명으로는 불가능하지만, 대신 태양과 비슷한 별이 나이를 먹음에 따라 어떻게 변하는지 관측하는 일은 가능하기 때문이다. 지구에서 300광년 떨어진 HIP68468 역시 태양과 비슷한 별로 나이는 60억 년 정도이다. 태양의 나이인 46억 년보다 좀 더 나이를 먹은 형님인 셈이다. 그런데 이 별을 연구한 국제 천문학자 팀은 이 별의 대기 구성이 좀 특이하다는 사실을 발견했다. 태양 같은 별은 구성 성분의 대부분이 수소와 헬륨이다. 물론 이보다 더 무거운 물질 역시 소량 포함하고 있다. 그런데 연구팀에 따르면 이 별은 비정상적으로 리튬과 더 무거운 원소의 비중이 높았다. 연구팀은 이 별이 과거 지구보다 무거운 행성을 흡수하면서 생긴 변화라고 보고 있다. HIP68468 주변에는 두 개의 외계 행성이 있는데, 하나는 지구보다 3배 무거운 '슈퍼 지구'이고 다른 하나는 해왕성보다 50% 무거운 '슈퍼 해왕성'이다. 그런데 어떤 이유인지 이 두 행성은 모항성에 매우 가까운 거리에서 공전하고 있다. 가장 가능성 있는 원인은 아직 찾아내지 못한 거대 행성의 중력에 의한 궤도 전이인데, 어쩌면 궤도가 변하는 과정에서 너무 가까이 다가간 행성 하나 이상이 별에 흡수되었을 가능성이 있다. 연구팀은 무거운 원소의 양으로 볼 때 지구 질량의 6배에 달하는 행성이 흡수된 것으로 보고 있다. HIP68468는 태양과 비슷하게 생긴 별이라고 해서 반드시 같은 과정을 겪지 않는다는 것을 보여준다. 지구를 비롯한 행성의 궤도는 영구불변한 것으로 보이지만, 거대 행성 혹은 동반성의 중력 간섭이 일어나면 영원할 것 같던 행성궤도도 큰 변화를 겪게 된다. 이 과정에서 일부 행성이 행성계에서 이탈하거나 혹은 모항성에 충돌할 수 있다. 다행히 우리 태양계는 그런 과정 없이 수십 억 년간 안정한 행성계를 유지했다. 덕분에 지구의 환경 역시 안정적으로 유지되었고 생명체가 번성할 수 있었을 것이다. 우리는 인지하지 못하지만 지금 우리가 번성할 수 있는 것은 지구가 꽤 운이 좋은 행성이기 때문에 가능한 것일 수도 있다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com
  • [우주를 보다] 너무 가까운 죄… 화성의 달 ‘포보스’

    [우주를 보다] 너무 가까운 죄… 화성의 달 ‘포보스’

    인류의 식민지 후보인 화성은 잘 알려져 있지는 않지만 ‘초미니 달’을 2개나 가지고 있다. 울퉁불퉁 감자 모양을 닮은 지름 27㎞의 포보스와 지름 16㎞의 데이모스가 그 주인공이다. ●5억㎞ 날아 찍은 인증샷 최근 유럽우주국(ESA)은 화성 궤도 탐사선인 TGO가 촬영한 첫 번째 포보스 사진을 공개했다. 지난달 26일 약 7700㎞ 거리에서 촬영된 포보스는 마치 누군가에게 얻어 맞은 듯 군데군데 파여 있는 여러 크레이터와 긁힌 자국이 선명히 보인다. 반죽하다 만 듯한 볼품없는 모양이 우리의 달과는 비교조차 안 되지만 이 사진 한 장에도 과학자들의 힘겨운 땀과 노력이 담겨 있다. 지난 3월 ESA와 러시아연방우주국은 화성 탐사를 위해 탐사선 ‘엑소마스’를 쏘아 올렸다. 7개월간 4억 9600㎞를 날아가 화성에 도착한 엑소마스는 이후 TGO와 착륙선 스키아파렐리로 분리됐다. 안타깝게도 스키아파렐리는 화성 표면에 착륙하던 중 추락해 폭발했으나 TGO는 단 한번에 화성 궤도에 진입하는 데 성공했다. 물론 엑소마스가 달 인증샷이나 찍으러 머나먼 화성까지 간 것은 아니다. 엑소마스는 ‘화성 우주생물학’(Exobiology on Mars)의 줄임말이다. 곧 엑소마스의 임무는 화성 궤도를 돌면서 대기 속에 포함된 메탄 성분을 찾는 것이다. 메탄은 주로 미생물이 배출하기 때문에 강력한 생명체의 증거가 된다. 이제 홀로 남은 TGO는 4일을 주기로 길쭉한 타원형 궤도로 화성을 돌며 탐사를 벌일 예정이다. 지난 1877년 미국 천문학자 아사프 홀에 의해 발견된 포보스는 풀리지 않는 미스터리를 갖고 있는 위성이다. 포보스는 화성 표면에서 불과 6000㎞ 떨어진 곳을 돌고 있는데 이는 태양계의 행성 중 위성과 거리가 가장 가깝다. 지구와 달의 거리가 평균 38만㎞에 달하는 것과 비교해 보면 얼마나 가까운지 알 수 있는 대목. ●중력 못 이기고… 결국 찢겨 사라질 운명 이같이 붙어 있는 특징 때문에 결국 포보스는 화성의 중력을 견디지 못하고 점점 가까워져 짧으면 수백만 년 내에 갈가리 찢겨 사라질 운명이다. 그리스 신화의 쌍둥이 형제에서 이름을 따온 포보스는 ‘공포’를 뜻한다. 자신의 운명과 가장 어울리는 명칭을 가진 셈이다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr
  • 허블 망원경에 찍힌 ‘괴물 UFO’…정체는?

    허블 망원경에 찍힌 ‘괴물 UFO’…정체는?

    허블 우주망원경으로 찍은 사진 한 장에 미확인비행물체(UFO)로 보이는 거대한 무언가가 있다는 소식이 인터넷 공간에서 확산되면서 화제를 일으켰다. 영국 일간 익스프레스는 15일(현지시간) “외계인 추적자들은 오리온 성운을 통과하는 엄청난 크기의 UFO를 발견했다고 생각한다”며 관련 영상을 소개했다. 지난 11일 유튜브 채널 UFOmni2012에 공개된 이 영상은 허블 망원경으로 촬영한 오리온 성운 사진을 보여준다. 성운 안에는 좀 더 딱딱해 보이는 이상한 어두운 물체가 보이는데 일부 외계인 추적자들은 이를 ‘시가형 UFO’라고 묘사했다. UFO사이팅스데일리닷컴의 편집자 스콧 워닝은 이 발견에 놀라움을 나타냈다. 그는 자신의 블로그에 “이 UFO는 유튜브의 UFOmni2012에 의해 보고됐으며 우리가 지금까지 보고한 UFO 중 가장 큰 것 중 하나일 것”이라면서 “정확히 얼마나 크냐면 그 길이는 지구의 100배에 달한다”고 말했다. 그러자 그의 추종자 중 한 명은 이 블로그에 “거대하다. 그 밑에 흰색의 무언가를 봐라. Ufomni2012은 항상 좋은 것을 찾는다”고 말했다. 또 아마추어 천문학자이자 천체촬영사진사인 트로이 네일러는 “나 역시 그와 똑같은 물체를 촬영했었다”면서 “정말 매우 이상하다”고 말했다. 유튜브에는 ProtoX라는 아이디를 쓰는 한 사용자가 “난 그들이 와서 지구를 구해주길 바란다”면서 “하지만 이번 경우에 이들 추적자가 너무 빨리 흥분한 것 같다”고 말했다. 또 다른 사용자들 역시 재빨리 이 물체가 실제로 무엇인지에 대한 의견을 밝혔다. 토미라는 이름의 한 사용자는 유튜브에 “그것은 단지 별을 형성하고 있는 먼지로 이뤄진 두꺼운 구름일 뿐”이라고 말했다. 데이비드 오라사닌이라는 사용자는 “이것은 다큐멘터리에서 100번 봤던 형성 중인 항성계다”고 덧붙였다. 또 브라이언 앤드루는 이 사진 속 물체는 이미 15년 전에 그 정체가 무엇인지 설명됐다고 밝혔다. 그는 UFO사이팅스데일리닷컴에 “그것은 원시행성계 원반이다. 이 사진은 2001년 촬영된 것”이라면서 “그것은 내셔널지오그래픽의 책 ‘허블: 이미징 스페이스 앤드 타임’(Hubble: imaging space and time·2008년 출판) 180쪽의 한 장면”이라고 말했다. 여기서 원시행성계 원반은 새롭게 형성된 젊은 별을 둘러싼 짙은 가스와 먼지가 회전하는 환성 원반을 말한다. 즉 이번 화제 속 UFO는 단지 하나의 천문 현상이었다는 것이다. 어쩌면 사람은 대부분이 자기가 보고 듣고 싶은 것만 보려고 하는 것일지도 모르겠다. 사진=UFOvni2012 / 유튜브 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr
  • [우주를 보다] ‘화성의 달’ 포보스…ESA 탐사선 첫 포착

    [우주를 보다] ‘화성의 달’ 포보스…ESA 탐사선 첫 포착

    인류의 식민지 후보인 화성은 잘 알려져 있지는 않지만 ‘초미니 달’을 2개나 가지고 있다. 울퉁불퉁 감자모양을 닮은 지름 27km의 포보스(Phobos)와 지름 16km의 데이모스(Deimos)가 그 주인공이다. 최근 유럽우주국(ESA)은 화성 궤도 탐사선인 TGO(Trace Gas Orbiter)가 촬영한 첫 번째 포보스 사진을 공개했다. 지난달 26일 약 7700km 거리에서 촬영된 포보스는 마치 누군가에게 얻어 맞은 듯 군데군데 파여있는 여러 크레이터와 긁힌 자국이 선명히 보인다. 반죽하다 만 듯한 볼품없는 모양이 우리의 달과는 비교조차 안되지만 이 사진 한 장에도 과학자들의 힘겨운 땀과 노력이 담겨 있다. 지난 3월 ESA와 러시아연방우주국은 화성 탐사를 위해 탐사선 ‘엑소마스'(ExoMars)를 쏘아올렸다. 7개월 간 4억 9600㎞를 날아가 화성에 도착한 엑소마스는 이후 TGO와 착륙선 스키아파렐리로 분리됐다. 안타깝게도 스키아파렐리는 화성 표면에 착륙하던 중 추락해 폭발했으나 TGO는 단 한 번에 화성 궤도에 진입하는데 성공했다. 물론 엑소마스가 달 인증샷이나 찍으러 머나먼 화성까지 간 것은 아니다. 엑소마스는 ‘화성 우주생물학'(Exobiology on Mars)의 줄임말이다. 곧 엑소마스의 임무는 화성 궤도를 돌면서 대기 속에 포함된 메탄 성분을 찾는 것이다. 메탄은 주로 미생물이 배출하기 때문에 강력한 생명체의 증거가 된다. 이제 홀로 남은 TGO는 4일을 주기로 길쭉한 타원형 궤도로 화성을 돌며 탐사를 벌일 예정이다.   한편 지난 1877년 미국 천문학자 아사프 홀에 의해 발견된 포보스는 풀리지 않는 미스터리를 갖고 있는 위성이다. 포보스는 화성 표면에서 불과 6000km 떨어진 곳을 돌고 있는데 이는 태양계의 행성 중 위성과 거리가 가장 가깝다. 지구와 달의 거리가 평균 38만 ㎞에 달하는 것과 비교해보면 얼마나 가까운 지 알 수 있는 대목. 이같이 붙어있는 특징 때문에 결국 포보스는 화성의 중력을 견디지 못하고 점점 가까워져 짧으면 수백만 년 내에 갈가리 찢겨 사라질 운명이다. 그리스 신화의 쌍둥이 형제에서 이름을 따온 포보스는 '공포'를 뜻한다. 자신의 운명과 가장 어울리는 명칭을 가진 셈이다. 사진=ESA 박종익 기자 pji@seoul.co.kr
  • [아하! 우주] 50억 년 뒤 태양과 지구의 모습은 어떻게 될까?

    [아하! 우주] 50억 년 뒤 태양과 지구의 모습은 어떻게 될까?

    인간과는 비교할 수 없을 만큼 오래 살지만, 별 역시 수명이 있다. 과학자들은 인간의 짧은 수명 동안 별의 일생을 관측하기 위해서 다양한 과정에 있는 별을 관측한다. 태양 같은 별이 아기별에서 성숙한 주계열성이 된 후 적색 거성으로 마지막을 맞이해 백색 왜성이 되기까지는 100억 년의 시간이 걸리는 만큼 하나의 별에서 이 과정을 연구할 방법이 없기 때문이다. 대신 아기별, 주계열성, 적색 거성, 백색 왜성을 따로 관측하는 수밖에 없다. 지구에서 208광년 떨어진 L2 Puppis는 태양의 마지막 순간에 찾아올 적색 거성을 연구하는 과학자들에게 안성맞춤인 관측 대상이다. 태양은 현재 수소 핵융합 반응을 통해 에너지를 만들고 있지만, 50억 년 정도 후에는 중심부에 수소와 헬륨이 고갈되면서 핵융합 반응을 계속 유지할 수 없다. 핵융합 반응을 정지하고 최후를 맞이하기 전 별은 수백 배로 커지면서 적색 거성 단계에 이른다. 그런데 이 시점에 지구 같은 주변 행성은 어떻게 될까? 수성과 금성은 부풀어 오른 태양에 흡수될 가능성이 크다. 하지만 50억 년 후 지구의 운명은 다소 애매하다. 지구까지 흡수될지 아니면 흡수되지 않고 살아남아 백색 왜성이 된 태양 주변을 우주가 끝날 때까지 공전할지는 아직 분명하지 않다. 국제 천문학자 팀은 세계 최대의 전파 망원경인 ALMA를 이용해서 L2 Puppis를 정밀 관측했다. 이 죽어가는 별 옆에 지구 같은 행성이 존재하기 때문이다. 이 행성은 지구-태양 거리의 두 배인 3억km 지점에서 모항성을 공전하고 있다. 그런데 적색 거성 단계에 이르면 별은 커지지만, 표면 중력이 약해지면서 상당량의 가스를 잃게 된다. 연구팀은 이 별이 가스의 1/3을 잃은 것으로 보고 있다. 그러면 별의 중력이 약해지면서 지구 같은 주변 행성의 공전 궤도도 멀어진다. 따라서 이 외계 행성은 사실 지구의 미래를 암시하는 셈이다. 다만, 아직 이 별이 삼켜지지 않고 공전을 해도 마지막 순간까지 생존할 수 있는지는 더 연구가 필요하다. 과학자들은 앞으로 연구를 통해 이 행성이 결국 삼켜질 것인지 아니면 백색 왜성 단계까지 살아남을 수 있을 것인지 알아낼 것이다. 물론 어느 쪽이라도 우리가 그 모습을 보게 될 가능성은 없다. 하지만 우리의 몸을 이뤘던 원자들이 죽어가는 태양으로 흡수되어 백색 왜성 일부가 될 것인지 아니면 절대 영도에 가까운 차가운 지구에 영원히 남게 될 것인지는 알 수 있을 것이다. 사진=CNRS / U. de Chile / Observatoire de Paris / LESIA / ESO / ALMA  고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com
  • 지구와 딴판인 ‘갈색 왜성’서 외계생명체 발견 가능성 높다

    지구와 딴판인 ‘갈색 왜성’서 외계생명체 발견 가능성 높다

    “슬픈 광경이다. 저곳들에도 누군가 살고 있다면, 얼마나 많은 비극과 어리석음이 있을 것인가. 저곳들에 아무도 살고 있지 않다면, 이 얼마나 심각한 공간의 낭비인가.” 영국의 비평가이자 역사학자인 토머스 칼라일(1795~1881)은 ‘여러 세계들에 관하여’라는 글을 통해 밤하늘의 별을 보며 느낀 감정을 이렇게 표현했다. 인문학자인 칼라일의 이런 생각은 현대 천문학과 우주생물학에서 중요한 연구 주제로 자리잡고 있다. ●英에딘버러대 연구진 논문 초안 온라인판 공개 우주생물학(astrobiology)은 지구를 포함한 우주에서 생명의 기원과 본성, 진화를 연구하는 학문으로 최근 급속히 발전하고 있는 분야다. 지구상 생명의 기원에 관한 지식을 바탕으로 태양계의 주요 행성과 위성에 우주선을 보내 우주의 화학적, 물리적 구조를 탐구한다. 천문학 기술을 이용해 생명체가 살 수 있는 행성도 찾고 있다. 우주생물학에서 중요한 질문은 ▲생명이 거주할 수 있는 세계는 얼마나 많을까 ▲생물학은 지구에서만 타당할까 ▲우주 어딘가에 지적이며 소통 가능한 문명이 있는가, 이 3가지이다. 과학자들은 우주에 생명체가 생기기 위해서는 태양 같은 별과 일정 거리를 유지하는 곳에 별이 있어야 한다고 가정하고 있다. 생명이 시작되려면 물이 필수적이고, 어느 정도 일정 온도가 유지돼야 하기 때문이다. 또 해가 두 개인 쌍성은 그 주변을 도는 행성 궤도가 불안정해서 일정한 환경을 유지하지 못할 수 있기 때문에 생명체 거주 환경 후보에서 제외되는 경우가 많다. 결국 지구와 유사한 환경을 갖추고 있어야 생명체가 탄생하기 쉽다는 것이 지금까지 과학자들의 판단이었다. 그렇지만 영국 에든버러대 물리천문학부와 천문학연구소 연구진이 외계 생명체가 지구와 유사한 형태의 행성이 아닌 갈색 왜성(brown dwarf)에서 발견될 가능성이 높다는 연구 결과 발표를 준비하고 있다. 천문학 분야 국제학술지 ‘천체물리학 저널’도 이번 연구의 중요성을 감안해 논문 초안을 지난달 29일(현지시간)에 온라인판으로 공개했다. 갈색 왜성은 지구나 화성 같은 행성보다는 크지만 항성(별)보다는 질량이 작고 가시광선 영역의 빛을 내지 못하는 천체다. 보통 질량은 태양의 약 0.07~0.09배 크기이며 질량이 작기 때문에 다른 항성들처럼 안정적으로 수소핵융합을 한다. 이 때문에 표면 온도가 낮아 진홍색 또는 갈색의 약한 빛을 내는 것으로 알려졌고 직접 관측된 적은 없으며 간접적인 방법으로만 존재를 파악하고 있는 별이다. 연구진은 2013년 7월 지구로부터 7광년 떨어져 있는 곳에서 발견된 갈색 왜성 ‘WISE 0855-0714’를 분석한 결과 물을 머금은 구름이 존재한다는 것을 알게 됐다. 이를 바탕으로 공기 중에 떠다니면서 살 수 있는 미생물의 크기와 밀도, 수명 전략 등을 계산했다. 연구진에 따르면 갈색 왜성의 상층 대기는 지구의 온도와 압력이 비슷하게 존재하기 때문에 열(熱)상승 기류에 떠다니는 미생물이 생기기 충분하다는 것이다. 연구를 주도한 행성과학자인 잭 예이츠 에든버러대 지구과학과 교수는 “이번 연구는 외계 생명체가 살 수 있는 거주 영역을 확장해서 봐야 한다는 아이디어를 제시하고 있다”며 “생명체가 꼭 지표면에 붙어서 살아야 한다는 원칙은 없다”고 강조했다. 외계 생명체들은 지구에 살고 있는 사람이나 동식물들처럼 지표면에 발을 딛고 사는 것이 아니라 물속을 떠다니는 해파리처럼 대기를 떠다닐 수 있다는 것이다. ●연구진 “외계생명체 거주영역 확장해서 봐야” 이번 연구결과를 공상과학(SF)영화나 소설에서 나오는 이야기로 치부할 수 없다. 생물학계에서는 지구에서도 상층 대기에 바람을 따라 움직이는 미생물을 확인한 바 있기 때문이다. 이를 바탕으로 유명한 미국의 천문학자 칼 세이건은 1976년에 목성의 약한 대기권에서 햇빛을 먹이 삼아 진화하는 생태계를 예측하고 ‘싱커’(sinker)라는 부유 플랑크톤의 존재를 상상하기도 했다. 세이건은 외계 생명체는 물고기가 부레를 이용해 움직이는 것처럼 자신의 몸속 공기의 압력을 조절해 공기 속을 오르락내리락하며 움직일 것이라고 주장하기도 했다. 영국 세인트앤드루스대의 우주생물학자 던컨 포건 교수는 “이번 연구 결과에서 보듯이 우리가 상상할 수 있는 범위를 뛰어넘는 생명체가 우주 어딘가에 있을 가능성은 항상 열어 둬야 한다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • [아하!우주] ‘베들레헴의 별’은 별이 아니었다!

    [아하!우주] ‘베들레헴의 별’은 별이 아니었다!

    예수가 팔레스타인의 유다 땅 베들레헴에서 태어났을 때, 동방박사 세 사람이 별을 따라와 예수를 경배했다는 내용이 성서에 나온다. 이 별이 과연 어떤 별인가를 알아내기 위해 수천 년 동안 과학자와 신학자들이 골머리를 앓아왔지만 뚜렷한 정설을 만들어내지는 못했다. '크리스마스 별'이라는 이름을 얻은 이 별은 사실 별이 아니라는 주장이 천문학적 연구를 통해 제기됐다. 지난 2일(현지시간) 영국 일간지 데일리메일이 보도에 따르면 역사적, 천문학적, 성서적 자료나 기록들을 종합적으로 검토·연구한 결과, 기원전 6년에 일어난 이 천문현상은 사실 태양과 목성, 달, 토성이 양자리에 위치해 만들어진 희귀한 행성들의 정렬이라고 밝혔다. 일반적으로 천문학에서 별이라 할 때는 태양과 같은 항성, 곧 붙박이별을 가리키며, 떠돌이별인 행성들은 포함되지 않는다. ​따라서 엄밀한 의미에서 지구는 별이 아니다. 미국 노트데임대학 천문학부의 이론천체물리학자인 그랜트 매튜 교수는 '베들레헴의 별'에 대해 10년 이상 연구해왔다. 매튜 교수는 "크리스마스 별에 대한 많은 천문학자들과 신학자, 역사가들이 여러 해 동안 숙고해왔지만, 언제 어디서 그 별이 나타났는지, 어떻게 보였는지 알지 못했다"면서 "수십억 개의 별들 중 어떤 별이 그 옛날 그렇게 빛날 수 있었을까. ​현대 천문학이 역사적인 그 천문현상을 밝힐 수 있는 열쇠를 가지고 있다"고 말했다. 그에 따르면, 예수 탄생일 밤 베들레헴에 나타난 천문현상은 태양과 목성, 달, 토성이 양자리에 정렬하고, 금성은 물고기자리, 수성과 화성은 반대편인 황소자리에 있었던 일종의 희귀한 행성 정렬이다. 기원전 6년에 이 같은 행성 정렬이 일어났을 때, 양자리는 춘분점에 위치해 있었다고 한다. 고대 바빌론과 메소포타미아의 조로아스터교 사제인 세 명의 동방박사들은 이 같은 천문현상을 유다 땅에 새로운 왕의 탄생을 알리는 징조로 받아들였다. 매튜의 해석에 따르면, 목성과 달은 특별한 운명을 가지고 태어난 왕의 탄생을 상징하며, 토성은 생명을 상징한다고 한다. 그리고 양자리가 춘분점에 위치하는 것은 봄이 시작된다는 뜻이다. 그는 "동방박사들은 이 같은 천문현상을 동쪽에서 보고는 유다 땅에 새 왕의 탄생을 알리는 징조로 보고 별을 따라왔던 것"이라고 설명했다. ​이 같은 행성들의 정렬은 아주 드문 천문현상으로 1만 6000년 후에나 다시 볼 수 있게 된다. 하지만 그때는 춘분점이 양자리에 위치하지는 않을 것이다. 한 50만년 안에는 '크리스마스 별'과 같은 천문현상이 일어나지 않을 거라고 밝히는 매튜 교수는 이 같은 연구 결과를 책으로 내기 위해 집필하고 있는 중이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com
  • 불과 2m… ‘가장 작고 가장 밝은’ 소행성 지구 근접

    불과 2m… ‘가장 작고 가장 밝은’ 소행성 지구 근접

    역대 관측된 것 중 '가장 작고 가장 밝은' 지구근접 소행성이 발견됐다. 최근 미국 애리조나 대학 연구팀은 지구근접 소행성인 '2015 TC25'가 역대 관측된 것 중 가장 작은 2m에 불과하다는 연구결과를 발표했다. 지난해 10월 처음 존재가 확인된 2015 TC25는 대략 지구와 12만 8000km 거리를 두고 지나간다. 이 정도 거리면 지구와 달 사이의 3분의 1 수준. 지구와 충돌할 가능성은 거의 없지만 천문학자들 사이에서는 지구와 근접해 지나가는 덕에 자세히 이를 관측할 수 있는 기회가 된다. 특히 2m에 불과한 소행성을 자세히 관측했다는 점은 큰 연구 성과로 받아들여진다. 이렇게 작은 소행성이라해도 그 속도와 거리가 만만치 않아 쉽게 조사하기 어렵기 때문이다. 한가지 더 흥미로운 점은 2015 TC25가 역대 관측된 소행성 중 가장 밝게 보인다는 사실이다. 이는 2015 TC25가 고온에서 형성된 규산염으로 빛의 반사도가 무려 60%에 달하기 때문이다. 어두운 밤 하늘에 휘영청 떠있는 우리의 달도 반사하는 빛의 비율은 12% 정도다. 연구를 이끈 비슈누 래디 교수는 "2015 TC25는 아마도 44 Nysa와 같은 커다란 소행성에서 떨어져 나온 파편으로 보인다"면서 "만약 지구에 떨어진다고 해도 미치는 영향을 미미할 것"이라고 내다봤다. 이어 "이같은 작은 소행성 관측이 의미있는 것은 그 기원이 되는 커다란 소행성의 수와 특징을 이해할 수 있기 때문"이라고 덧붙였다. 한편 미 항공우주국(NASA)은 지구를 위협할 가능성이 있는 소행성 등 천체를 발견해 이를 추적 관찰하고 충돌 위험성을 계산하는 시스템을 구축하고 있다. 지금까지 확인된 지구로 다가오는 천체(NEOs·Near-Earth Objects)는 약 1만 5000개로, 이중 NASA는 90% 정도 파악하고 있다고 밝히지만 여전히 지구는 수많은 이름모를 천체에 노출돼 있는 형편이다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr
  • [아하! 우주] ‘수소 없는 별’이 있다고?

    [아하! 우주] ‘수소 없는 별’이 있다고?

    수소는 우주에서 가장 흔한 물질이다. 동시에 별의 주요 구성 원소이기도 하다. 고온 고압 환경에서 발생하는 수소 핵융합 반응은 별을 빛나게 만드는 원동력이다. 하지만 우주에 수소가 없는 별이 있다면 어떨까? 우리의 상식을 거스르는 매우 괴상한 일이지만, 천문학자들은 관측을 통해서 실제로 그런 별이 존재할 수 있다는 사실을 알고 있다. 초신성 가운데서도 매우 밝은 초신성을 ‘극초신성’(Superluminous Supernovae·SLSNe)이라고 부르는데, 이 가운데는 수소가 거의 없는 SLSNe-I형(hydrogen poor) 초신성이 존재하기 때문이다. 초신성은 태양보다 훨씬 무거운 별이 최후의 순간에 폭발하면서 여러 원소를 방출하는 것이다. 보통 초신성 폭발의 순간에도 우주에서 가장 흔한 원소인 수소는 풍부하게 존재한다. 그런데 왜 일부 초신성에서 수소를 발견할 수 없을까? 노르웨이의 카블리 우주물리·수학연구소(Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe·Kavli IPMU)의 과학자들은 시뮬레이션을 통해서 이를 설명할 수 있는 가설을 검증했다. 보통 별이 처음 생겼을 때는 중심부에 수소가 풍부해 수소를 헬륨으로 바꾸는 수소 핵융합 반응이 일어난다. 하지만 시간이 지나면서 중심부에는 헬륨 같은 무거운 원소가 쌓이게 된다. 그리고 충분한 압력과 온도가 있으면 이 헬륨을 연소시켜 핵융합 반응이 발생한다. 이렇게 발생한 산소와 탄소도 다시 핵융합 반응의 원료가 될 수 있다. 무거운 별의 경우 이런 방식으로 철보다 가벼운 원소가 대량으로 생산된다. 최후의 순간에는 별의 중심부에는 무거운 원소부터 차례로 층을 형성해 마치 양파 같은 구조가 된다. 연구팀은 SLSNe-I형 초신성이 이런 과정을 거쳐 수소를 대부분 소진할 뿐 아니라 남은 수소를 항성풍의 형태로 주변으로 모두 방출한다고 주장했다. 그러면 별의 외곽 층에는 헬륨만 남게 되며 사실상 수소가 없는 별이 탄생하게 된다. 하지만 이 상태에 도달하면 사실 폭발이 임박한 것이다. 초신성 폭발 몇 년 전에 이 거대 별은 주변으로 헬륨을 방출하며 이렇게 방출된 헬륨은 고리를 형성한다. 그리고 초신성 폭발 시에는 이 헬륨 고리만 확인되고 수소의 존재는 확인할 수 없다. (개념도 참조) 우주에는 우리의 상상보다 훨씬 다양하고 독특한 별이 존재한다. 우리의 상식과 반대되는 SLSNe-I형 초신성 역시 그중 하나일 뿐이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com
  • [우주를 보다] 치명적 아름다움…토성 육각형 소용돌이 포착

    [우주를 보다] 치명적 아름다움…토성 육각형 소용돌이 포착

    우주에 대한 경외감을 자아내는 토성은 신비로운 고리로만 유명한 것은 아니다. 토성의 북극 지역에는 '치명적인 아름다움'이라는 말이 딱 어울리는 육각형 구름이 존재한다. 30여 년 전 미항공우주국(NASA)의 보이저 1호가 처음 발견한 이 육각형 구름은 그동안 천문학자들의 많은 의문을 불러왔다. 15일(현지시간) NASA는 토성탐사선 카시니호가 촬영한 토성 북반구의 새 사진을 공개했다. 태양빛을 받아 환하게 빛나는 사진에서 눈에 띄는 것은 뚜렷하게 보이는 육각형 구름으로 그 정체는 바로 무시무시한 소용돌이다. NASA가 붓으로 수채화를 그린 것 같다고 묘사한 토성의 극소용돌이(polar vortex)는 지구의 허리케인과 유사하지만 비교가 불가할 정도로 스케일이 다르다. 이 소용돌이의 길이는 약 3만 2000㎞로 지구 적도 반지름이 약 6378km인 것과 비교하면 그 크기가 상상을 초월한다. 더욱 놀라운 사실은 지구의 허리케인이 1주일 남짓이면 끝나는 것과 달리 토성의 소용돌이는 보이저호가 처음 관측한 이래 지금도 지속된다는 점이다. 또한 육각형 중심에 위치해 있는 점은 태풍의 눈과 비슷한 소용돌이의 눈(Eye)이다. 이 사진은 지난 9월 5일 토성과 약 140만 km 떨어진 곳에서 촬영됐으며 픽셀당 크기는 86km다.    한편 12년 전인 지난 2004년 인류 최초로 토성궤도에 진입한 카시니호는 사진만큼이나 화려한 업적을 남겼다. 카시니호의 탐사 덕에 인류는 토성의 고리와 육각형의 정체, 메탄 바다가 있는 타이탄의 비밀을 밝혀냈다. 이처럼 큰 업적을 남긴 카시니호도 내년 9월 토성 내부의 생생한 탐사자료를 '목숨'과 맞바꾸며 역사 속으로 사라진다.    사진= NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute 박종익 기자 pji@seoul.co.kr
  • [와우! 과학] ‘스타트렉’ 속 ‘워프 항법’ 실현 가능할까?

    [와우! 과학] ‘스타트렉’ 속 ‘워프 항법’ 실현 가능할까?

    영화 ‘스타트렉’의 세계에서는 ‘워프 항법’(워프 드라이브)라는 유명한 기술로 먼 은하까지도 손쉽게 여행할 수 있다. 즉 이 기술만 있으면, 우리 인류는 다른 항성계의 문명과 수백 년이 아닌 단 며칠 만에 접촉할 수 있는 것이다. 하지만 현실 세계에서는 그렇게까지 빠르게 이동할 수 없다. 왜냐하면 우주의 구조를 설명하는 아인슈타인의 특수 상대성 이론에서는 빛의 속도보다 빠르게 이동하는 것은 존재하지 않기 때문이다. 즉 현재의 로켓 추진 시스템은 이 법칙에 묶여 있는 것이다. 하지만 수많은 기술자와 물리학자들은 ‘스타트렉’ 속 우주 이동에 조금이라도 다가가기 위한 개념을 세우기 위해 야심 차게 노력하고 있다. “현재 가장 진보한 성간 여행(interstellar travel)에 관한 아이디어조차도 가장 가까운 항성까지 이동하는 데 수십 년에서 수백 년이 걸린다. 이는 아인슈타인의 특수 상대성 이론은 물론 초고속으로 이동하는 데 필요한 기술의 부족이 벽이 되는 것”이라고 성간 비행을 위한 대책 마련을 전문으로 하는 비영리단체 ‘이카루스 인터스텔라’의 창립자 리처드 오부시는 말했다. 또한 그는 “빛의 속도보다 빨리 이동할 수 있는 우주선을 만들 수 있다면 은하 탐사는 물론 인류 이주를 가능하게 할 것”이라고 설명했다. • 원자력 엔진과 레이저 추진 우주는 너무나 광대하므로, 천문학자들은 일반적으로 빛이 1년간 진행하는 거리를 뜻하는 ‘광년’으로 거리를 표현한다. 1광년은 약 9조4541억㎞에 해당한다. 현재 태양계에 가장 가까운 별은 4.23광년 떨어진 ‘센타우루스자리 프록시마’로 알려졌다. 즉, 광속으로 이동하더라도 편도만 4.23년이 걸리는 셈. 매우 느리게 느껴질 수도 있지만, 그래도 광속의 꿈이 이뤄진다면 현대 기술보다는 엄청난 발전이라고 할 수 있는 것이다. 지금까지 지구에서 발사된 가장 빠른 우주선은 보이저 1호로, 시속 약 6만 2120㎞로 비행하고 있다. 이 속도라면 센타우루스자리 프록시마 별까지 7만 년 이상이 걸린다. 과거에도 여러 연구팀은 적어도 광속의 일부 속도에 도달하는 법과 우리가 성간 공간을 탐사하는 것을 앞당길 방법을 제안해왔다. 1950년대, 미국의 방위업체 ‘제너럴 아토믹스’(General Atomics)의 연구자들은 ‘오리온 계획’(Project Orion)을 고안했다. 이는 우주선이 근본적으로 핵폭탄의 힘으로 움직이는 것이다. 연속 핵폭발을 제어함으로써 우주선을 빠르게 추진해 수백 톤의 화물과 8명의 우주 비행사를 화성과 태양계 밖으로 빠르게 나른다는 내용이었다. 또한 이 기술을 성간 여행에 적응하는 방법을 나타낸 청사진도 만들어졌지만, 핵 펄스 추진(nuclear-pulse propulsion)라고 명명된 이 방법은 1963년 핵실험 금지 조약으로 그때까지 행해진 모든 실험이 취소됐다. 그런데 지난 4월, ‘브레이크스루 스타샷’(Breakthrough Starshot)이라는 프로젝트가 발표돼 세간의 관심을 끌었다. 이는 비교적 폭발이 적은 방법을 사용해 성간 비행을 실현하는 노력이다. 이론 물리학자 스티븐 호킹과 일론 머스크 등 억만장자들이 운영하고 있는 이 프로젝트는 4.3광년 떨어진 삼중성계 ‘센타우루스자리 알파’(Alpha Centauri) 별로 우표 크기의 우주선단을 보내는 것을 목표로 하고 있다. 이들이 꿈꾸는 작은 우주선에는 얇고 가벼운 돛이 장착된다. 여기에 지구 궤도에서 레이저를 비춰 추진시키는 기술을 사용해 우주 비행을 실현하는 것이다. 또한 이 기술이 적용된 우주선은 레이저의 힘이 더해져 광속의 20%까지 가속할 수 있다고 한다. 20년 정도면 목적지까지 도착할 수 있는 것이다. 물론 이 작은 우주선단이 대부분은 센타우루스자리 알파 별에 도달할 수 없을지도 모른다. 하지만 일부라도 살아남는다면 저 멀리 있는 삼중별의 궤도를 도는 행성 주위로 날아가 미지의 데이터를 보내올 것이다. 이에 대해 리처드 오부시는 “성간 비행 분야를 단번에 추진할 생각으로 민간 자본이 사용된다는 점은 어쨌든 흥미로운 것이다. 앞으로도 이런 일이 계속되면 좋을 것이다. 브레이크스루 스타샷에는 공학적인 과제가 여럿 존재하지만, 어느 것 하나도 극복할 수 없다고는 생각하지 않는다”고 말했다. • 초광속을 가능하게 하는 이론도 물론 진정한 돌파구는 워프 항법이 실현되는 것이다. 하지만 여기에는 이론적인 설계와 이를 유지할 기술이 필요하다. 지난 1994년, 멕시코의 이론 물리학자 미구엘 알쿠비에르는 ‘스타트렉’ 팬들에게 희망의 메시지를 전달했다. 그는 아인슈타인의 특수 상대성 이론에 어긋나지 않는 급진적인 ‘초광속 우주선 추진설’(theory of hyper-fast space propulsion)을 제창한 것이다. ‘우주선 자체를 광속까지 가속하는 대신, 우주선 주변의 시공간 구조를 왜곡해 버리면 되지 않을까?’라는 생각으로, 알쿠비에르는 시공간에 거품을 만드는 계산을 제시했다. 이 거품은 그 후방이 확대해 전방으로 수축하는 것으로 추진한다. 이 이론에 따르면 우주선은 거품을 따라 옮겨져 광속의 10배 이상 속도까지 올릴 수 있다. 이는 이론적으로는 간단하지만, 실현하려면 반물질 등 아직 밝혀지지 않은 물체를 이용해야 한다. 앞서서 해결해야할 만만치 않은 난제가 존재하는 셈이다. 또 워프를 위한 거품을 만들어 조종하기 위해서는 아직 해결되지 않은 문제가 많이 있다고 오부시는 말했다. 이에 대해 그는 “이 중 한 가지 문제는 인과관계의 단절이라는 아이디어로, 예를 들어 거품 안에 있는 어떤 우주선이 거품 밖으로 ‘통신’할 수 없다는 점에서 우주선이 일단 거품 안으로 들어가면 거품을 없앨 수 없다는 것”이라고 지적했다. 우주여행 분야에서는 흔히 있는 일이지만, ‘스타 트렉’에서 우리가 봤던 것처럼 성간 여행을 하기 위한 개발에는 비용과 에너지의 측면에서 커다란 변화를 요구한다. 그는 “현재, 유인 성간 여행의 개념을 실현하는 데 필요한 에너지와 자금은 세계적인 지출이 되고 있다”면서 “구체적으로는 매년 여러 선진국에서 10조 달러가 넘는 돈을 들이고 있는 것”이라고 말했다. 그런데도 그는 “15세기에 아무리 뛰어난 생각이라도 21세기의 기술 우수성을 예상할 수 없었을 것”이라면서 “이와 마찬가지로 우리는 향후 27세기의 인류가 어떤 기술을 갖고 있을지 알 수 없는 것”이라고 덧붙였다. 사진=ⓒ memory-alpha.wikia(위), NASA/ESA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr
  • [우주를 보다] 두 은하가 충돌하면…별과 가스의 쓰나미

    [우주를 보다] 두 은하가 충돌하면…별과 가스의 쓰나미

    우주에는 우리가 살고있는 은하 뿐 아니라 수많은 은하가 존재한다. 흥미로운 점은 우리 은하와 이웃한 안드로메다 은하가 시간당 40만km 속도로 우리에게 접근하고 있다는 사실이다. 결과적으로 37억 년 정도 후면 두 은하가 충돌하고 65억 년 뒤면 완전히 합체해 거대한 타원은하가 된다. 그렇다면 은하가 서로 충돌하면 어떤 일이 벌어질까?   최근 미 천문학자들은 세계 최대의 전파 망원경인 ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)를 이용해 포착한 두 나선은하의 충돌 모습을 공개했다. 사진 속 은하는 지구에서 약 1억 1400만 광년 떨어진 머나먼 곳에 위치한 NGC 2207과 IC 2163. 서로를 휘감으며 이제는 사람의 눈동자 모양처럼 변해가고 있는 두 은하는 막대한 양의 질량을 흡수하면서 새로운 별들을 ‘창조’한다. 곧 이 사진은 은하의 충돌로 인한 파괴의 과정이면서 동시에 창조의 모습인 셈. 연구를 이끈 미셀 카우프만 박사에 따르면 서로 접근해 결국 충돌한 두 은하는 내부에 가지고 있던 가스를 상상하기 힘든 속도로 상대방에서 쏟아낸다. 이에 붙은 별칭도 '별과 가스의 쓰나미'. 카우프만 박사는 "우주에서 은하 간의 충돌은 그리 희귀한 현상은 아니다"면서 "눈같은 모양은 수천 년 간 지속되겠지만 이는 은하의 일생으로 보면 짧은 순간에 불과하다"고 설명했다.    박종익 기자 pji@seoul.co.kr
  • ‘스타트렉’ 속 워프 항법, 실현 가능할까?

    ‘스타트렉’ 속 워프 항법, 실현 가능할까?

    영화 ‘스타트렉’의 세계에서는 ‘워프 항법’(워프 드라이브)라는 유명한 기술로 먼 은하까지도 손쉽게 여행할 수 있다. 즉 이 기술만 있으면, 우리 인류는 다른 항성계의 문명과 수백 년이 아닌 단 며칠 만에 접촉할 수 있는 것이다. 하지만 현실 세계에서는 그렇게까지 빠르게 이동할 수 없다. 왜냐하면 우주의 구조를 설명하는 아인슈타인의 특수 상대성 이론에서는 빛의 속도보다 빠르게 이동하는 것은 존재하지 않기 때문이다. 즉 현재의 로켓 추진 시스템은 이 법칙에 묶여 있는 것이다. 하지만 수많은 기술자와 물리학자들은 ‘스타트렉’ 속 우주 이동에 조금이라도 다가가기 위한 개념을 세우기 위해 야심 차게 노력하고 있다. “현재 가장 진보한 성간 여행(interstellar travel)에 관한 아이디어조차도 가장 가까운 항성까지 이동하는 데 수십 년에서 수백 년이 걸린다. 이는 아인슈타인의 특수 상대성 이론은 물론 초고속으로 이동하는 데 필요한 기술의 부족이 벽이 되는 것”이라고 성간 비행을 위한 대책 마련을 전문으로 하는 비영리단체 ‘이카루스 인터스텔라’의 창립자 리처드 오부시는 말했다. 또한 그는 “빛의 속도보다 빨리 이동할 수 있는 우주선을 만들 수 있다면 은하 탐사는 물론 인류 이주를 가능하게 할 것”이라고 설명했다. • 원자력 엔진과 레이저 추진 우주는 너무나 광대하므로, 천문학자들은 일반적으로 빛이 1년간 진행하는 거리를 뜻하는 ‘광년’으로 거리를 표현한다. 1광년은 약 9조4541억㎞에 해당한다. 현재 태양계에 가장 가까운 별은 4.23광년 떨어진 ‘센타우루스자리 프록시마’로 알려졌다. 즉, 광속으로 이동하더라도 편도만 4.23년이 걸리는 셈. 매우 느리게 느껴질 수도 있지만, 그래도 광속의 꿈이 이뤄진다면 현대 기술보다는 엄청난 발전이라고 할 수 있는 것이다. 지금까지 지구에서 발사된 가장 빠른 우주선은 보이저 1호로, 시속 약 6만 2120㎞로 비행하고 있다. 이 속도라면 센타우루스자리 프록시마 별까지 7만 년 이상이 걸린다. 과거에도 여러 연구팀은 적어도 광속의 일부 속도에 도달하는 법과 우리가 성간 공간을 탐사하는 것을 앞당길 방법을 제안해왔다. 1950년대, 미국의 방위업체 ‘제너럴 아토믹스’(General Atomics)의 연구자들은 ‘오리온 계획’(Project Orion)을 고안했다. 이는 우주선이 근본적으로 핵폭탄의 힘으로 움직이는 것이다. 연속 핵폭발을 제어함으로써 우주선을 빠르게 추진해 수백 톤의 화물과 8명의 우주 비행사를 화성과 태양계 밖으로 빠르게 나른다는 내용이었다. 또한 이 기술을 성간 여행에 적응하는 방법을 나타낸 청사진도 만들어졌지만, 핵 펄스 추진(nuclear-pulse propulsion)라고 명명된 이 방법은 1963년 핵실험 금지 조약으로 그때까지 행해진 모든 실험이 취소됐다. 그런데 지난 4월, ‘브레이크스루 스타샷’(Breakthrough Starshot)이라는 프로젝트가 발표돼 세간의 관심을 끌었다. 이는 비교적 폭발이 적은 방법을 사용해 성간 비행을 실현하는 노력이다. 이론 물리학자 스티븐 호킹과 일론 머스크 등 억만장자들이 운영하고 있는 이 프로젝트는 4.3광년 떨어진 삼중성계 ‘센타우루스자리 알파’(Alpha Centauri) 별로 우표 크기의 우주선단을 보내는 것을 목표로 하고 있다. 이들이 꿈꾸는 작은 우주선에는 얇고 가벼운 돛이 장착된다. 여기에 지구 궤도에서 레이저를 비춰 추진시키는 기술을 사용해 우주 비행을 실현하는 것이다. 또한 이 기술이 적용된 우주선은 레이저의 힘이 더해져 광속의 20%까지 가속할 수 있다고 한다. 20년 정도면 목적지까지 도착할 수 있는 것이다. 물론 이 작은 우주선단이 대부분은 센타우루스자리 알파 별에 도달할 수 없을지도 모른다. 하지만 일부라도 살아남는다면 저 멀리 있는 삼중별의 궤도를 도는 행성 주위로 날아가 미지의 데이터를 보내올 것이다. 이에 대해 리처드 오부시는 “성간 비행 분야를 단번에 추진할 생각으로 민간 자본이 사용된다는 점은 어쨌든 흥미로운 것이다. 앞으로도 이런 일이 계속되면 좋을 것이다. 브레이크스루 스타샷에는 공학적인 과제가 여럿 존재하지만, 어느 것 하나도 극복할 수 없다고는 생각하지 않는다”고 말했다. • 초광속을 가능하게 하는 이론도 물론 진정한 돌파구는 워프 항법이 실현되는 것이다. 하지만 여기에는 이론적인 설계와 이를 유지할 기술이 필요하다. 지난 1994년, 멕시코의 이론 물리학자 미구엘 알쿠비에르는 ‘스타트렉’ 팬들에게 희망의 메시지를 전달했다. 그는 아인슈타인의 특수 상대성 이론에 어긋나지 않는 급진적인 ‘초광속 우주선 추진설’(theory of hyper-fast space propulsion)을 제창한 것이다. ‘우주선 자체를 광속까지 가속하는 대신, 우주선 주변의 시공간 구조를 왜곡해 버리면 되지 않을까?’라는 생각으로, 알쿠비에르는 시공간에 거품을 만드는 계산을 제시했다. 이 거품은 그 후방이 확대해 전방으로 수축하는 것으로 추진한다. 이 이론에 따르면 우주선은 거품을 따라 옮겨져 광속의 10배 이상 속도까지 올릴 수 있다. 이는 이론적으로는 간단하지만, 실현하려면 반물질 등 아직 밝혀지지 않은 물체를 이용해야 한다. 앞서서 해결해야할 만만치 않은 난제가 존재하는 셈이다. 또 워프를 위한 거품을 만들어 조종하기 위해서는 아직 해결되지 않은 문제가 많이 있다고 오부시는 말했다. 이에 대해 그는 “이 중 한 가지 문제는 인과관계의 단절이라는 아이디어로, 예를 들어 거품 안에 있는 어떤 우주선이 거품 밖으로 ‘통신’할 수 없다는 점에서 우주선이 일단 거품 안으로 들어가면 거품을 없앨 수 없다는 것”이라고 지적했다. 우주여행 분야에서는 흔히 있는 일이지만, ‘스타 트렉’에서 우리가 봤던 것처럼 성간 여행을 하기 위한 개발에는 비용과 에너지의 측면에서 커다란 변화를 요구한다. 그는 “현재, 유인 성간 여행의 개념을 실현하는 데 필요한 에너지와 자금은 세계적인 지출이 되고 있다”면서 “구체적으로는 매년 여러 선진국에서 10조 달러가 넘는 돈을 들이고 있는 것”이라고 말했다. 그런데도 그는 “15세기에 아무리 뛰어난 생각이라도 21세기의 기술 우수성을 예상할 수 없었을 것”이라면서 “이와 마찬가지로 우리는 향후 27세기의 인류가 어떤 기술을 갖고 있을지 알 수 없는 것”이라고 덧붙였다. 사진=ⓒ memory-alpha.wikia(위), NASA/ESA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr
  • [아하! 우주] 벌거벗은 블랙홀 포착

    [아하! 우주] 벌거벗은 블랙홀 포착

    은하계의 중심에는 거대한 질량을 가진 중심 블랙홀이 존재한다. 은하에서 가장 많은 물질이 모여 있는 장소이기 때문에 가장 큰 블랙홀이 발달하는 것이다. 우리 은하 중심에는 태양 질량의 400만 배에 달하는 블랙홀이 존재하며, 외부 은하에는 이보다 더 큰 블랙홀도 드물지 않다. 이 거대 블랙홀들은 주변에서 가스를 빨아들이면서 많은 에너지와 제트 형태의 물질을 내뿜는 특징을 가지고 있다. 천문학자들은 이를 관측해서 블랙홀의 존재를 알아내지만, 동시에 두꺼운 가스와 밀도가 높은 별 때문에 관측에 많은 어려움이 있다. 최근 천문학자들은 미 국립과학재단의 VLBA(Very Long Baseline Array) 전파 망원경을 이용해서 지구에서 20억 광년 떨어진 은하 B3 1715+425를 관측했다. 연구팀은 이 은하의 중심부가 다른 은하와 매우 다르다는 사실을 밝혀냈다. 이 은하는 지름이 3000광년 정도지만, 매우 큰 질량과 활동성이 강한 중심 블랙홀을 가지고 있다. 연구팀은 이 은하 중심 블랙홀이 거의 벌거벗은 상태라는 사실을 알아냈다. 쉽게 말해 본래 정상적인 형태의 대형 은하가 다른 은하와 마주치면서 그 중력 상호 작용으로 대부분 가스와 별을 잃어버린 상태이다. 본래 은하 중심 블랙홀은 두꺼운 가스와 높은 밀도의 별에 의해 가려진 상태다. 따라서 과학자들은 이 틈을 비집고 나온 강력한 제트와 X선과 같은 고에너지 파장만을 관측할 수 있었다. 그런데 B3 1715+425은 주변의 가스와 별이 거의 없어진 상태로 지구에서의 먼 거리에도 불구하고 아주 세밀한 관측이 가능했다. 연구의 리더인 미 국립전파천문학관측소의 제임스 콘돈(James Condon)은 이와 같은 거대 질량 블랙홀은 처음 관측되는 것이라고 설명했다. 다만 주변의 가스를 대부분 잃어버린 상태이기 때문에 이 거대 질량 블랙홀은 가까운 미래에 흡수하는 물질이 감소하면서 방출되는 에너지 역시 작아질 것으로 보인다. 앞으로 과학자들은 다른 망원경을 통해 속살이 드러난 거대 질량 블랙홀의 내부를 들여 볼 기회를 얻었다. B3 1715+425은 현재 건설 중 이거나 발사가 계획 중인 차세대 망원경의 좋은 관측 목표가 될 것으로 보인다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com
  • 사라져 가는 가스 성운…‘파괴의 기둥’ 포착

    사라져 가는 가스 성운…‘파괴의 기둥’ 포착

    태양 같은 별은 가스 성운에서 탄생한다. 별의 재료가 되는 수소는 물론 이보다 무거운 다양한 원소들이 뭉쳐 별과 행성을 이루는 것이다. 어둡게 보이는 거대 성운은 사실은 아기별이 태어나는 창조의 장소라고 할 수 있다. 7,500광년 떨어진 용골 성운(Carina Nebula) 역시 아기별이 태어나는 장소로 유명한 성운이다. 그런데 이 성운에서 창조가 아닌 파괴의 모습이 포착됐다. 천문학자들이 유럽남방천문대(ESO)의 대형 망원경인 VLT (Very Large Telescope)에 설치된 MUSE 장치를 이용해서 이 성운을 관측한 결과, 주변에 존재하는 큰 별에서 나오는 강력한 항성풍과 에너지에 의해 성운 일부가 파괴되고 있다는 사실이 드러났다. 이 과정은 광증발 (photoevaporation)이라고 부르는데, 크고 밝게 빛나는 별에서 나온 에너지에 의해 성운의 가스 온도가 오르고 이온화되면 쉽게 뭉치지 못하고 흩어지게 되는 현상이다. 광증발이 발생하면 본래 별이 태어날 수 있었던 성운 내부의 가스가 흩어지면서 사라지게 된다. 사진에 보이는 검은 기둥은 독수리 성운에 존재하는 별이 탄생하는 장소인 창조의 기둥과는 달리 파괴되는 중이기 때문에 파괴의 기둥 (pillars of destruction)이라는 명칭을 얻었다. 파괴되는 기둥의 모습은 보기에 따라서 공을 든 사람처럼 보이기도 하는데, 흡사 사라지기 전에 우리에게 뭔가를 건네려는 것처럼 보인다. 우주에서는 끊임없는 창조와 파괴가 일어난다. 지금은 파괴되는 가스 성운이라도 다시 시간이 흐른 후에는 중력에 의해 가스가 뭉쳐져 별과 행성이 될 수도 있다. 그리고 언젠가는 그렇게 생성된 별 역시 다시 가스와 먼지로 돌아가게 된다. 사실 우리 인간 역시 그 순환 과정의 일부인 것이다. 사진=ESO / A. McLeod 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com
  • ​[아하! 우주] 베일 속 ‘암흑 에너지’, 실제는 존재하지 않는다?

    ​[아하! 우주] 베일 속 ‘암흑 에너지’, 실제는 존재하지 않는다?

    새로운 연구에 따르면 우주는 가속팽창을 하지 않고 있을지도 모른다. 이는 곧 가속팽창의 페달 역할을 하는 '암흑 에너지'가 존재하지 않을 수도 있다는 뜻이다. 이것이 새 연구가 주장하는 핵심이다. 2011년 두 연구팀에 속하는 3명의 우주론자들은 '독립적으로 멀리 있는 1a형 초신성들이 가까이 있는 초신성들에 비해 더욱 빨리 후퇴하고 있다'는 관측사실에 근거해 우주의 가속팽창을 증명함으로써 노벨물리학상을 받았다. 초신성의 질량이 무거운 별이 폭발로 종말을 맞는 현상으로, 특히 1a형 초신성은 일정한 광도를 가지고 있어 우주의 거리를 알려주는 지표로, 표준촛불이라고 한다. 1990년대 말에 발표된 이 놀라운 관측결과는 우주의 가속팽창을 이끄는 어떤 힘이 전 우주공간에 퍼져 있음을 강력하게 시사하는 것이었다. 만약 그러한 힘이 없다면 138억 년 전 빅뱅에서 출발한 우주가 그처럼 가속팽창을 할 이유가 없는 것이다. 오히려 은하와 블랙홀 그리고 우주를 채우고 있는 다른 물질들의 중력으로 인해 팽창속도가 점차 느려져야 한다는 게 정상이다. 우주를 가속 팽창시키고 있는 것으로 믿어지는 이 정체불명의 힘을 과학자들은 '암흑 에너지'라 불렀다. 아직까지도 이 암흑 에너지의 정체는 밝혀지지 않고 있는데, 물리학자나 천문학자들에게 이보다 갑갑한 문제는 없을 것이다. 그런데 지난 21일(현지시간) 사이언스리포트 온라인판에 발표된 새 연구는 노벨상을 받은 우주 가속팽창 연구에 대해 의문을 제시하고 있다. 덴마크 코펜하겐 대학 닐스 보어 연구소 소속의 J. T. 닐슨 대표저자와 그의 동료들은 740개의 초신성에 대해 앞의 연구자들이 사용했던 것과는 다른 이론 틀로 분석했다. 닐슨 팀은 노벨상을 받은 앞의 연구자들은 70개 남짓한 1a형 초신성을 대상으로 관측했을 뿐이라고 지적했다. 새 연구가 분석한 결과, "암흑 에너지와 가속팽창을 연결한 앞선 연구자들의 결론은 '미약한 증거'에 기초하고 있다. 앞선 연구자들이 내놓은 가속팽창의 증거는 기껏해야 '3 시그마'에 지나지 않는데, 이는 새 발견의 기본 중요도의 기준인 '5 시그마'에 훨씬 미치지 못하는 것"이라고 옥스퍼드 대학의 수비르 사르카르 공동저자가 주장했다. 그는 이어서 "물론 우리의 분석이 틀릴 수도 있지만, 가속팽창이 암흑 에너지가 유발하는 것이라고 단정짓는 것은 지난 1930년대에 확립된 지나치게 단순화한 이론 모델로 데이터를 분석한 결과 빚어진 오류일 가능성이 많다."고 덧붙이면서 앞으로 후속 연구에 의해 보다 확실한 사실이 밝혀질 것이라고 전망했다. 이에 대한 첫 반론은 미국 오하이오 주립대학 천체물리학자인 폴 서터에게서 나왔다. 그는 1a형 초신성의 움직임이 암흑 에너지 존재를 증명하는 유일한 증거는 아니라고 강조하면서, "우주 전역에서 관측되는 우주배경복사의 진동이나, 물질밀도의 변화를 보여주는 바리온 음향 진동 등은 암흑 에너지가 없었다면 오래 전에 사라졌을 것"이라고 주장했다. 그는 또 "암흑 에너지가 존재한다는 증거는 이밖에도 많다"면서 새 연구의 저자들이 이러한 요소를 의도적으로 회피하고 있다"고 지적했다. 그러나 서터 교수는 이 논문이 암흑 에너지를 연구하는 데 있어 초신성 데이터를 사용하는 방법을 개선하는 성과를 거두었다고 긍정적으로 평가했다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com
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