우리 태양계의 태양과 매우 유사한 성질을 가진 별로부터 ‘수상한 신호’가 포착돼 학계의 관심이 쏠리고 있다. 러시아과학아카데미 소속 젤렌추크스카야 천문대의 세계 최대 전파망원경인 라탄-600(Ratan-600)이 지난 해 5월 최초로 포착한 이 신호는 지구에서 약 95광년 떨어진 곳에 있는 ‘HD 164595’ 로부터 온 것으로 추정되고 있다. HD 164595의 표면 온도는 태양보다 더 뜨겁고, 질량은 지구의 약 16배 정도로 알려져 있다. 이 별은 무엇보다도 표면온도가 매우 높다는 점 등 우리 태양과 유사한 점이 많다는 점에서 학계의 관심을 받아왔다. 러시아 과학아카데미 천문학자들은 지난 1년 동안 꾸준히 이 신호를 추적해 왔으며, 해당 전파 신호가 ‘중력렌즈’ 효과와 마찬가지로 자연적인 현상일 수 있다는 점도 염두에 둔 채 조사를 진행해 왔다. 중력렌즈란 은하처럼 큰 질량을 가진 천체를 지나는 빛이 경로가 휘어지면서 마치 렌즈처럼 작용하는 현상을 말하는데, 지난해 포착된 신호 역시 천체의 중력이 만들어내는 자연적인 신호일 가능성이 있다는 것. 동시에 이 신호가 외계생명체에 의해 보내졌을 가능성도 배제하지 않고 있다. 이에 러시아과학아카데미는 미국의 대표적인 민간 과학단체인 외계지적생명탐사연구소(이하 SETI)에 자문을 구하면서 ‘수상한 신호’의 존재가 세상에 알려지게 됐다. SETI는 조만간 캘리포니아 동북 지역에 있는 전파 망원경 군집인 ‘앨런 망원경 집합체’를 이용해 HD 164595를 추적할 예정이다. 동시에 HD 164595 인근에 있으나 아직 확인이 되지 않은 다른 별들의 존재도 탐색할 예정이다. SETI의 한 관계자는 “누구도 우주 먼 곳에 외계 문명체가 있다고 단정 짓지는 못하지만, 이번 신호는 추가로 연구를 진행할 만한 가치가 충분하다”면서 다만 러시아가 이 신호를 1년 전에 발견하고서도 지금까지 그 어느 누구도 알지 못하게 한 이유는 수수께끼“라고 말했다. 이어 “러시아 연구진의 주장처럼 해당 신호가 실재할 가능성이 높지만 ET와 같은 외계인인지에 대해서는 더욱 자세한 분석이 필요하다”고 덧붙였다. 한편 태양보다 더 뜨거운 별에서 온 ‘수상한 신호’는 9월 멕시코에서 연리는 국제우주회의(International Astronautical Congress)에서 자세히 논의될 예정이다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

지난 주말 각종 언론매체와 소셜네트워크서비스(SNS)에는 ‘프록시마b’라는 낯선 행성이 이목을 모았다. 특히 ‘지구인 이주 1순위 행성’이라는 제목이 집중적으로 부각됐다. 세계적인 과학저널 ‘네이처’의 이번 주 표지논문에 실린 이 행성의 발견은 영국 런던 퀸메리대와 스페인 안달루시아 천문연구소, 미국 카네기연구소, 독일 괴팅겐 천체물리학연구소 등에 소속된 31명의 천문학자들이 주도했다. 프록시마b는 태양계와 가장 가까운 항성(별)인 프록시마 켄타우리 주변을 돌고 있는 행성으로, 지구로부터 4.2~4.3광년(1광년=약 9조 4600억㎞) 떨어져 있는 것으로 알려져 지금까지 발견된 지구형 행성들 중 가장 가까운 곳에 있다. 지구의 1.3배 정도 크기에 공전주기는 11.2일이고 지표면은 딱딱한 암석으로 이뤄져 있으며 액체 상태의 물이 존재할 것으로 추정돼 생명체 존재 가능성도 높은 것으로 알려졌다. 과학자들이 생명체 존재의 가장 필수 조건으로 꼽고 있는 ‘물’이 액체상태로 존재하기 위해서는 표면이 너무 뜨겁지도 차갑지도 않아야 한다. 이 때문에 생명체 존재 가능성이 높은 지구형태의 행성을 영국 전래동화에서 따온 ‘골디락스 행성’이라고 부르기도 한다. 가장 가까운 것으로 밝혀진 프록시마b는 4.2광년 정도의 거리에 있다고는 하지만 미터법으로 환산하면 약 39조~40조㎞나 떨어져 있다. 현재 로켓 기술로는 12만~13만년 정도 걸리는 거리에 있다. 이해하기 쉽게 말하자면 선사시대 네안데르탈인이 로켓을 타고 날아와 지금에야 도착할 수 있는 거리다. 지금 기술로는 소설이나 영화에서처럼 사람을 이주시키는 게 불가능하다는 말이 된다. 그런데도 왜 과학자들은, 이주할 수도 없고 자원을 채취할 수도 없는 지구형 행성을 계속 찾아나서고 있는 걸까. 바로 인간을 인간답게 만드는 ‘호기심’ 때문이다. ‘이 넓은 우주에 과연 우리 인간밖에 살지 않는 것일까, 다른 생명체는 존재하지 않는 것일까’라는 끝 모를 의문 때문인 것이다. 베스트셀러 ‘코스모스’의 저자 칼 세이건(1934~1996) 박사는 행성 탐사에 대한 이유를 “이 광활한 우주에 인간만 있다면 엄청난 공간낭비다”라는 한 문장으로 설명했다. 외계 생명체가 존재하기 위해서는 최소한 지구와 비슷한 환경이어야 할 것이다. 과학자들이 외계에서 지구와 비슷한 행성을 찾는 것은 자원탐사나 이주가 아닌, 어딘가 있을지 모르는 생명체를 찾기 위한 기본조건이기 때문이다. 지난해 영국 왕립학회는 기존 외계 지적생명체 탐사 프로젝트인 ‘세티’(SETI) 프로그램을 한 단계 업그레이드시킨 새로운 외계 생명체 탐사프로젝트 ‘돌파구 계획’을 발표했다. ‘세티’나 돌파구 프로그램을 통해 우리가 만날 수 있는 외계 생명체는 과연 얼마나 있을까. 1961년 미국 국립과학원 우주과학위원회에 소속된 프랭크 드레이크 박사는 인간과 교신할 수 있는 지적인 외계 생명체 수를 계산하는 수식인 ‘드레이크 방정식’을 발표했다. 방정식에 들어가 있는 여러 변수 중 은하에 있는 별의 개수와 행성을 갖는 항성의 비율 정도만 알려졌을 뿐 나머지 변수들에 대해서는 정확한 정보가 없기 때문에 학자들에 따라 은하에 존재할 수 있는 문명의 수는 1~2개에서 수백만개까지 다양하다. 이처럼 답 없는 문제를 찾는 무모한 프로젝트에 세계적인 과학자들이 뛰어든 이유에 대해 전문가들은 “외계의 지적 생명체와 골디락스 행성을 찾는 등 다양한 형태의 외계 탐사는 생명의 기원과 본질을 이해하는 데 도움을 줄 것으로 생각하기 때문”이라며 “이와 함께 우주과학과 천문학에 대한 관심을 이끌어 내 해당 분야에 대한 투자를 유도하기 위한 의도도 있다”고 설명하고 있다. 실제로 미국과 유럽 등 우주선진국들은 줄기차게 최첨단 관측 장비를 이용해 외계행성 찾기에 나서고 있다. 외계행성 탐색만을 목표로 한 ‘케플러 우주망원경’처럼 선진국들은 지구 대기 영향을 피해 천체를 관측하기 위해 우주로 망원경을 쏘아 올리고 있다. 대기는 빛을 완전히 통과시키지 않아 천체의 모습을 왜곡시킬 가능성이 크고 가시광선을 제외한 파장은 대부분 지구 대기를 통과하지 못하기 때문이다. 더구나 우주에서는 지상에서 관측할 수 없는 여러 파장을 볼 수 있을 뿐만 아니라 날씨나 시간에도 구애받지 않는다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

비록 드물긴 하지만 우주에는 태양질량의 수십 배에서 수백 배에 이르는 거대한 별이 존재한다. 이런 별이 드물게 보이는 이유는 일단 생성되기도 힘들지만, 생성되었다고 해도 짧은 인생을 살기 때문이다. 사실 우주에 있는 별 가운데 80%는 태양 질량의 40% 이하인 적색왜성이다. 태양도 그렇게 작은 별은 아닌 셈이다. 하지만 드물다고 해서 거대 질량 별이 중요하지 않은 것은 아니다. 오히려 반대로 매우 중요하다. 거대 질량 별은 강력한 핵융합으로 다양한 원소를 만든 후 초신성 폭발을 일으키면서 더 무거운 원소를 만들고 생을 마감하는데, 이때 많은 원자를 우주로 대량으로 방출한다. 이들이 모여 지구 같은 행성을 형성하는 것이다. 사실 거대 질량 별이 없었다면 지구는 물론 인류도 존재할 수 없었을 것이다. 과학자들은 거대 질량 별의 생성 비밀을 풀기 위해 노력해왔지만, 앞서 말했듯이 거대 질량 별 자체가 드물다 보니 생성 중인 거대 질량 별을 찾기가 매우 어려웠다. 여기에 대부분 이런 별들은 두꺼운 가스가 있는 성운 안에서 탄생하기 때문에 관측이 더 힘들다. 최근 케임브리지 대학의 천문학자들은 지구에서 1만 1000광년 떨어진 위치에서 태양 질량의 30배에 달하는 아기별을 찾아냈다. 두터운 가스 성운 속에서 자라는 거대 별을 관측하기 위해서 하와이와 뉴멕시코에 있는 대형 전파 망원경이 동원됐다. 파장이 긴 전파가 가스를 뚫고 관측하기 쉽기 때문이다. 그 결과 이 별이 아직도 주변에서 가스를 모으면서 커지고 있다는 사실을 발견했다. 따라서 최종적으로 탄생하는 별은 더 거대한 별이 될 가능성이 높다. 더 흥미로운 사실은 이렇게 큰 별이 비교적 짧은 시간 안에 생성된다는 것이다. 태양 같은 별이 중력으로 가스를 모아 커지는데 수백만년이 필요하다면, 거대 질량 별은 불과 10만년 안에 가스를 모아 성장할 수 있다. 이번 연구에서도 거대 아기별이 주변에서 가스를 모으면서 빠른 속도로 커지는 것이 확인되었는데, 이는 처음에 아기별이 큰 질량과 중력을 가질수록 더 빨리 커지는 것과 관련이 있다. 이 아기별은 주변에 거대한 원반 모양의 가스 구름에서 질량을 흡수하고 에너지와 일부 물질을 수직으로 방출한다. (모식도 참조) 그리고 언젠가는 태양과는 비교도 할 수 없을 만큼 뜨겁고 밝은 거대한 별이 되어 초신성 폭발로 일생을 마감할 것이다. 앞서 이야기했듯이 이렇게 굵고 짧은 삶을 사는 거대 별은 우주에서 중요한 존재다. 대부분은 우리에게서 멀리 떨어진 위치에 존재하지만, 우리의 몸을 이루는 원자 가운데 일부는 이렇게 거대한 별의 내부에서 핵융합으로 형성된 것이기 때문이다. 지금 탄생하는 거대 별도 먼 미래에 새로운 행성을 형성하는 재료가 될 것이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

태양계 끝에 있는 해왕성보다 조금 더 먼 곳에 수수께끼의 움직임을 보이는 이상한 천체가 발견됐다. 천체의 밝기는 해왕성의 16만 분의 1로, 이를 통해 계산하면 천체의 크기는 지름 200km 이하로 분석됐다. 사실, 이 천체는 2011년 3월 처음 목격돼 ‘2011 KT19’라는 명칭이 붙었지만, 최근 천문학자들이 판-스타스(Pan-STARRS) 망원경을 사용해 다시 관측한 뒤 새로운 사실이 밝혀진 것이다. 해왕성 바깥에 있다고 해서 ‘해왕성 바깥 천체’(Trans-Neptunian Object·TNO)에 속하는 이 천체는 태양계의 다른 천체들과는 완전히 다른 움직임을 보이고 있으며 그 이유 또한 설명되지 않아 천문학자들을 괴롭히고 있다. 예를 들어, 2011 KT19는 현재 태양계 다른 행성의 공전면과 거의 같은 평면 상에 있지만, 거기에 머물지 않고 시간이 지날수록 상승하고 있다. 또한 태양계의 모든 행성과 기타 대부분 천체는 태양 주위를 같은 방향으로 공전하고 있지만, 이 천체의 움직임은 반대 방향으로 돼 있다. 이에 연구팀에 속한 대만 천문학자들은 이 천체에 중국어로 ‘반항’(rebellious)이라는 뜻을 가진 ‘니쿠’(Niku)라는 별명을 붙여줬다. 연구에 참여한 미국 스미소니언 천체물리학센터의 우주물리학자 매튜 홀맨 박사는 “태양계 밖에서는 우리가 완전히 이해할 수 없는 일들이 벌어지고 있다”면서 “이번 발견은 이를 여실히 보여준 것으로 생각한다”고 말했다. 또한 연구에 참여하지는 않았지만 연구논문을 분석한 캐나다 퀀즈대의 천문학자 미셸 바니스터 박사는 “매우 혼란스럽다(잘 모르겠다)는 것은 정말 멋진 일이다”면서 “난 이론 분석 전문가들이 이를 어떻게 설명할지 기대가 된다”고 말했다. 한편 자세한 연구결과는 미국 코넬대학교 도서관이 운영하는 물리학 분야의 권위있는 온라인 논문저장 사이트인 ‘아카이브’(ArXiv.org) 5일자에 공개됐다. 사진=해왕성(NASA) 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

외계 생명체는 과학자뿐만 아니라 공상과학영화를 즐겨 보는 마니아부터 어린아이들까지 흥미를 가지는 소재다. 지구 바깥 또 다른 공간에 살고 있는, 우리와 다른 생명체와의 만남을 ‘곧 다가올 미래’로 보는 전문가들도 적지 않다. 이러한 견해를 가진 집단 중 하나는 바로 바티칸이다. 프란치스코 교황을 중심으로 세계 종교의 한 축을 구성하는 바티칸은 최근 “지구 이외의 또 다른 행성에 외계 생명체가 존재할 것으로 믿는다”는 뜻을 밝혔다. 신(神)의 존재를 믿는 종교단체 및 지도자가 신 이외의 다른 고등 생명체의 존재를 거론하는 것은 역사적으로 비교적 드문 일이다. 바티칸은 왜 외계 생명체의 존재를 믿게 됐을까. ●18세기 바티칸 천문대도 외계 거론 바티칸 소속으로 천체를 관측하는 교육 기관인 바티칸천문대의 역사는 1582년으로 거슬러 올라간다. 당시 교회는 부활절과 축일(하느님과 구세주, 천사와 성인들, 거룩한 신비와 구세사적 사건 등을 기념하거나 특별히 공경하도록 교회가 별도로 정한 날) 등을 결정하는 데 역법을 이용했다. 즉 천체의 주기적인 운행을 시간 단위로 구분해 날을 정한 것이다. 교회는 하늘의 움직임을 살필 전문가들을 필요로 했다. 이 때문에 역법이 급속도로 발전한 18세기의 교황들은 바티칸천문대와 천문학을 적극적으로 지원했고, 바티칸은 외계 생명체를 거론하는 단계에까지 이르렀다. 바티칸천문대 소장인 호세 가브리엘 푸네스 신부는 2008년 “가톨릭 교리나 성경에서도 외계 생명체의 존재를 부인하는 내용은 없다”고 밝혔으며, 가톨릭과 바티칸의 수장인 프란치스코 교황 역시 2014년 5월 바티칸 라디오 정규방송에서 “내일이라도 녹색 피부에 긴 코와 큰 귀를 가진 화성인이 세례받기를 원한다면 그렇게 할 것”이라면서 “세례받기를 원하는 이들에게 문을 닫으면 안 된다”고 말했다. 이러한 발언은 비교적 근대의 일이긴 하나 바티칸이 바티칸천문대를 중심으로 먼 우주를 관찰한 역사는 결코 짧지 않다. ●갈릴레오 갈릴레이의 종교재판 천문학과 떼려야 뗄 수 없는 역사적 인물은 갈릴레오 갈릴레이(1564~1642)다. 그는 망원경으로 달과 목성 등을 관찰하고 역학 연구를 통해 근대 천문학 발전에 기여한 인물로, 그가 벌인 가장 큰 ‘사건’은 바로 코페르니쿠스의 지동설 재확인이다. 지동설은 태양이 우주 혹은 태양계의 중심에 있고 나머지 행성들이 그 주위를 공전한다는 우주관이며, 갈릴레이는 지동설을 입증할 만한 연구 및 발언을 지속하다 결국 두 차례의 종교재판을 받았다. 당시 교황청이 갈릴레이에게 재판 및 고문을 선고했던 이유는 갈릴레이의 주장이 지구가 중심이라는 ‘진리’에 어긋났기 때문이다. 교황청은 그의 이론들이 이단에 가깝다고 주장하며 그의 모든 서적을 금서 목록에 올렸다. 지오르다노 부르노(1548~1600) 역시 갈릴레이에 앞서 교회와 다른 뜻을 주장한다는 이유로 이단으로 몰려 화형을 당한 바 있다. 이처럼 약 400년 전 바티칸은 우주의 존재를 알고 있었으나 지구가 중심에 있지 않다는 사실은 인정하지 않았다. ●‘ET’의 존재를 인정한 바티칸 4세기에 걸친 과학과 종교의 갈등에 종지부를 찍은 것은 요한 바오로 2세 교황이다. 그는 1992년 갈릴레오 갈릴레이에 대한 교회의 비난이 잘못됐음을 인정했고 “진화론은 논리적으로 옳은 것”이라고 밝혔다. 갈릴레이에 대한 명예도 회복시켰다. 그즈음 등장한 것이 바로 외계 생명체였다. 1992년 미국항공우주국(NASA)가 영화 속 캐릭터인 ‘ET’로 대변되는 외계 생명체를 본격적으로 탐색하겠다고 밝힌 가운데, 바티칸은 이 탐색 작업에 적극 협력할 뜻을 표명했다. 당시 바티칸천문대는 이탈리아 언론인 코리에레 델라 세라와 한 인터뷰에서 “우리들은 지구 외계에 지적 능력을 갖춘 생명체가 존재할 가능성을 믿지 않으면 안 된다. 지구상의 인간만이 유일한 고등생물이라고 생각하는 것은 자기중심주의”라고 전했다. 바티칸의 이 같은 입장 변화는 종교로서 인류의 화합을 도모하고자 한 바티칸의 의지로 해석된다. 이후 바티칸은 종교와 과학의 간극을 없애는 노력과 동시에 ‘하느님은 우주 만물의 창조주’라는 기존의 믿음을 꾸준히 이어 가고 있다. 다만 400년 전과 차이점이 있다면 ‘우주 만물’이라는 피조물에 ‘외계인’이 포함됐다는 사실이다. ●외계 향한 믿음, 종교·개인마다 달라 외계 생명체의 존재가 ‘해는 동쪽에서 뜨고 서쪽으로 진다’는 ‘진리’처럼 과학적으로 입증된 것은 아닌 만큼 종교별로 다양한 입장이 공존한다. 미국 밴더빌트대학의 천문학자인 데이비드 와인트랍 교수는 자신의 저서 ‘종교와 외계인:우린 어떻게 대응할 것인가’ 에서 외계 생명체가 실존한다는 가정하에 “유대교는 자신과 자신이 사는 곳에 있는 신과의 관계를 중요시 여긴다. 외계인의 존재를 문제화하지 않는다. 모르몬교는 확실하게 외계인을 믿으며 이슬람교의 코란에도 또 다른 지적 생명체와 관련한 언급이 있다. 힌두교나 불교 등의 신비로운 동양 종교들도 이에 대해 크게 문제 삼지 않는다. 다만 개신교와 가톨릭을 포함한 기독교에서는 전통적이고 보수적일수록 “외계 생명체와 관련한 문제가 더 많을 것”이라고 분석한 바 있다. 과학적으로 증명되지 않은 외계 생명체를 향한 믿음은 종교뿐 아니라 개인마다 다를 수 있다. 외계 생명체가 존재한다고 보는 종교의 신도라 할지라도 개인의 가치관에 따라 이를 부인할 수도 있다. ‘ET’의 실존 여부는 여전히 ‘믿거나 말거나’의 영역이다. 그러나 우주 및 외계 생명체의 탐색은 현재진행형이며, 전 세계가 집중하는 고등 학문이라는 사실은 부인할 수 없다. huimin0217@seoul.co.kr

태양의 마지막 모습을 엿볼 수 있는 백색왜성. 이는 태양과 비슷한 질량을 가진 항성(태양의 0.8~8배)이 진화 끝에 도착하게 되는 최종 단계이기 때문이다. 그런데 이런 백색왜성의 폭발 전부터 폭발, 그리고 폭발 후까지 일련의 모습이 처음으로 포착됐다고 천문학자들이 밝혔다. 세계적 학술지 네이처 최신호(17일자)에 실린 이 연구논문에 따르면, 국제 연구팀이 2009년 관측한 센타우루스자리에 있는 한 ‘고전 신성’(Classical Nova)의 경과를 파악하는 데 성공했다. 고전 신성은 초신성의 축소 버전으로, 백색왜성이 동반성인 항성의 수소 가스 등 에너지를 흡수한 끝에 핵융합 반응으로 폭발하는 현상을 말한다. 2009년 관측된 센타우루스자리의 고전 신성은 ‘V1213 Cen’나 ‘Nova Centauri 2009’로 명명돼 있다. V1213 Cen와 같은 고전 신성은 별이었을 때 에너지를 모두 소진하고 난 뒤 내부의 중력으로 겉면은 사라지고 초고밀도의 핵만 남아 식으면서 백색왜성이 됐다. 이후 이 백색왜성은 쌍성을 이루는 인접한 항성으로부터 수소 가스 등을 자신의 표면에 흡수하던 끝에 핵융합 반응으로 엄청난 폭발을 일으킨 것이다. 사실 이 고전 신성은 폭발을 일으키기 전인 2003년부터 관측됐지만, 이렇게 폭발 전후 모두가 관측되는 사례는 극히 드물다. 왜냐하면 백색왜성이 폭발한 후의 관측은 비교적 쉽지만 어떤 백색왜성이 폭발을 일으킬 것인가는 판단하기가 어렵기 때문이다. 이번 관측에서는 폭발이 가까워질수록 백색왜성이 정기적으로 밝게 빛을 냈으며, 이때 항성의 일부 수소 가스가 백색왜성으로 이동하고 있었다. 하지만 그 시기는 매우 불규칙했다는 것. 그렇지만 한 번 폭발을 일으키니 상황은 달라졌다. 폭발 후에도 쌍성은 그대로 있고 동반성의 수소 가스가 백색왜성으로 흡수되고 있지만, 항성은 고전 신성의 폭발로 방사성 물질의 영향을 받아 크기가 커져 있었고 이전보다 수소 가스의 이동이 빨라졌다. 한편 이 고전 신성은 앞으로 또다시 폭발을 일으킬 가능성도 지적되고 있다. 하지만 이 폭발이 일어날 시기는 수백만 년 후라고 한다. 사진=폴란드 바르샤바대 천문대 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

은하 가운데는 독특한 모양을 한 것이 많다. 그런데 그 모양에는 여러 가지 과학적인 이유가 숨어있는 경우가 존재한다. 지구에서 3900만 광년 떨어진 왜소은하인 DDO 68 역시 마찬가지이다. 이 은하는 마치 물벼룩과 비슷한 모양을 가지고 있는데, 이를 연구한 과학자들은 '게걸스런 벼룩'(voracious flea)이라는 별명을 붙여주었다. 왜냐하면, 주변에서 가스와 별을 흡수하면서 더 커지고 있기 때문이다. DDO 68은 태양 질량의 1억배에 달하는 작은 은하로 우리 은하와 비교해서는 1000분의 1 수준이다. 사실 이런 왜소은하는 우주에 흔하지만, 천문학자들은 이 은하에서 흔치 않은 현상을 발견했다. 과학자들은 오래전 작은 은하들이 주변의 가스와 다른 은하를 흡수해 커졌다고 생각해왔지만, 실제로 주변에서 그런 사례를 찾기는 어려웠다. 우리 주변에 있는 은하들은 대부분 이미 오래 전에 성장을 끝낸 은하들이기 때문이다. 하지만 DDO 68은 성장 중인 은하의 모습을 보여주고 있어 주목을 받고 있다. 이탈리아 국립 천체물리학 연구소의 프란체스카 아나발리(Francesca Annibali) 박사와 그 동료들은 미국 애리조나 주에 있는 거대 쌍안 망원경(LBT)을 이용해서 이 은하를 관측했다. 그리고 이 은하가 주변에서 더 작은 왜소은하와 가스, 별을 흡수하는 모습을 관측했다. 연구팀에 의하면 벼룩의 꼬리에 해당하는 부분 역시 다른 은하와의 중력 상호 작용에 의한 것으로 보인다고 한다. 그야말로 온몸으로 게걸스럽게 주변의 가스와 별을 먹어치우는 은하인 셈이다. 연구팀에 의하면 DDO 68은 이제까지 발견된 은하 가운데 가장 덜 진화된 원시 은하 3개 중 하나다. 이 은하가 성장하는 방식을 통해 과학자들은 과거 우리 은하를 비롯한 주요 은하들이 어떻게 성장해 지금의 모습이 되었는지 이해할 수 있다. 어쩌면 우리 은하 역시 이런 단계를 거쳐 성장했을지도 모르기 때문이다. 생김새는 하찮지만, 이 은하 역시 먼 미래에는 아름다운 나선 팔을 지닌 대형 은하로 성장할지도 모르는 일이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

태양계 끝에 있는 해왕성보다 조금 더 먼 곳에 수수께끼의 움직임을 보이는 이상한 천체가 발견됐다. 천체의 밝기는 해왕성의 16만 분의 1로, 이를 통해 계산하면 천체의 크기는 지름 200km 이하로 분석됐다. 사실, 이 천체는 2011년 3월 처음 목격돼 ‘2011 KT19’라는 명칭이 붙었지만, 최근 천문학자들이 판-스타스(Pan-STARRS) 망원경을 사용해 다시 관측한 뒤 새로운 사실이 밝혀진 것이다. 해왕성 바깥에 있다고 해서 ‘해왕성 바깥 천체’(Trans-Neptunian Object·TNO)에 속하는 이 천체는 태양계의 다른 천체들과는 완전히 다른 움직임을 보이고 있으며 그 이유 또한 설명되지 않아 천문학자들을 괴롭히고 있다. 예를 들어, 2011 KT19는 현재 태양계 다른 행성의 공전면과 거의 같은 평면 상에 있지만, 거기에 머물지 않고 시간이 지날수록 상승하고 있다. 또한 태양계의 모든 행성과 기타 대부분 천체는 태양 주위를 같은 방향으로 공전하고 있지만, 이 천체의 움직임은 반대 방향으로 돼 있다. 이에 연구팀에 속한 대만 천문학자들은 이 천체에 중국어로 ‘반항’(rebellious)이라는 뜻을 가진 ‘니쿠’(Niku)라는 별명을 붙여줬다. 연구에 참여한 미국 스미소니언 천체물리학센터의 우주물리학자 매튜 홀맨 박사는 “태양계 밖에서는 우리가 완전히 이해할 수 없는 일들이 벌어지고 있다”면서 “이번 발견은 이를 여실히 보여준 것으로 생각한다”고 말했다. 또한 연구에 참여하지는 않았지만 연구논문을 분석한 캐나다 퀀즈대의 천문학자 미셸 바니스터 박사는 “매우 혼란스럽다(잘 모르겠다)는 것은 정말 멋진 일이다”면서 “난 이론 분석 전문가들이 이를 어떻게 설명할지 기대가 된다”고 말했다. 한편 자세한 연구결과는 미국 코넬대학교 도서관이 운영하는 물리학 분야의 권위있는 온라인 논문저장 사이트인 ‘아카이브’(ArXiv.org) 5일자에 공개됐다. 사진=해왕성(NASA) 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

흔히들 "천문학은 구름 없는 밤하늘에서 탄생했다"고 한다. 구름이 없어야 별을 볼 수 있기 때문이다. 우리가 현재 우주에 대해 알고 있는 거의 모든 지식은 알고 보면 별들이 가르쳐준 것이다. 만약 밤하늘에 별들이 없다면 세상은 얼마나 적막할 것인가. 수천 수만 광년의 거리를 가로질러 우리 눈에 비치는 이 별빛이야말로 참으로 심오하다. 별에 대해 꼭 기억해야 할 점은 오늘날 우리가 가지고 있는 천문학과 우주에 관한 지식은 그 대부분이 별빛이 가져다준 것이란 점이다. 우주의 모든 정보들은 별빛 속에 담겨 있었던 것이다. 우리는 별빛으로 별과의 거리를 재고, 별의 성분을 알아낸다. 우리은하의 모양과 크기를 가르쳐준 것도 그 별빛이요, 우주가 빅뱅으로 출발하여 지금 이 순간에도 계속 팽창하고 있다는 사실을 인류에게 알려준 것도 따지고 보면 별빛이 아닌가. 이 심오하기 짝이 없는 별빛에 대해 지금부터 한번 살펴보기로 하자. '광속'도 별빛이 알려준 것이다 지구-태양 간 거리, 곧 1AU는 1억 5000km다. 지구 행성에서 살아가는 우리로서는 이 거리가 얼마나 먼 거리인지 가늠이 잘 안 된다. 시속 100km의 차로 밤낮 없이 달려도 170년이 걸리는 거리라면 그래도 조금은 감이 잡힐 것이다. 이 먼 거리를 빛은 8분 20초 만에 주파한다. 이 빠른 빛이 1년간 달리는 거리를 1광년(Light Year 또는 LY)이라 한다. 미터 단위로는 약 10조km쯤 된다. 그런데 카시니 시대에 이르도록 빛이 입자인지 파동인지, 또는 속도가 있는 건지 무한대인지 알려지지 않고 있었다. 인류에게 빛이 속도가 있다는 사실을 알려준 것도 역시 '별빛'이었다. 이 경우는 위성이기는 하지만. 카시니는 제자인 덴마크 출신 올레 뢰머에게 목성의 위성을 관측하는 임무를 맡겼는데, 1675년부터 목성에 의한 위성의 식(蝕)을 관측하던 올레는 식에 걸리는 시간이 지구가 목성과 가까워질 때는 이론치에 비해 짧고, 멀어질 때는 길어진다는 사실을 알게 되었다. 목성의 제1위성 이오의 식을 관측하던 중 이오가 목성에 가려졌다가 예상보다 22분이나 늦게 나타났던 것이다. 바로 그 순간, 그의 이름을 불멸의 존재로 만든 한 생각이 번개같이 스쳐지나갔다. “이것은 빛의 속도 때문이다!” 이오가 불규칙한 속도로 운동한다고 볼 수는 없었다. 그것은 분명 지구에서 목성이 더 멀리 떨어져 있을 때, 그 거리만큼 빛이 달려와야 하기 때문에 생긴 시간차였다. 뢰머는 빛이 지구 궤도의 지름을 통과하는 데 22분이 걸린다는 결론을 내렸으며, 지구 궤도 반지름은 당시 카시니에 의해 1억 4천만km로 밝혀져 있는만큼 빛의 속도 계산은 어려울 게 없었다. 그가 계산해낸 빛의 속도는 초속 21만 4300km였다. 오늘날 측정치인 29만 9800km에 비해 28% 정도의 오차를 보이지만, 당시로 보면 놀라운 정확도였다. 무엇보다 빛의 속도가 무한하다는 기존의 주장에 반해 유한하다는 사실을 최초로 증명한 것이 커다란 과학적 성과였다. 이는 물리학에서 획기적인 기반을 이룩한 쾌거였다. 1676년 광속 이론을 논문으로 발표한 뢰머는 하루아침에 광속도 발견으로 과학계의 스타로 떠올랐다. 우주의 크기를 알려준 '별빛' 그 다음으로 별빛에서 중요한 단서를 찾아낸 사람은 페루의 하버드 천문대 부속 관측소에서 사진자료를 분석하던 여류 천문학자 헨리에타 리비트였다. 1902년 변광성을 찾는 작업을 하던 리비트는 사진자료를 근거로 소마젤란 은하에서 적색거성으로 발전하고 있는 늙은 별인 세페이드 변광성 32개를 발견했다. 이 별들이 지구에서 볼 때 거의 같은 거리에 있다는 점에 주목한 그녀는 변광성들을 정리하던 중 놀라운 사실 하나를 발견했다. 한 쌍의 변광성에서 변광성의 주기와 겉보기 등급 사이에 상관관계가 있다는 점을 감지한 것이다. 곧, 별이 밝을수록 주기가 느려진다는 점이다. 레빗은 이 사실을 공책에다 "변광성 중 밝은 별이 더 긴 주기를 가진다는 사실에 주목할 필요가 있다"고 짤막하게 기록해 두었다. 이 한 문장은 후에 천문학 역사상 가장 중요한 문장으로 꼽히게 되었다. 이들 변광성은 일정한 변광 주기를 가지고 있는데, 밝은 것일수록 주기가 길다. 광도는 거리에 따라 변하지만, 주기는 거리와 관계가 없기 때문에 변광성은 우주의 거리를 재는 표준촛불이 되었다. ​이것은 우주의 크기를 잴 수 있는 잣대를 확보한 것으로, 한 과학 저술가가 말했듯이 천문학을 송두리째 바꿔버릴 대발견이었다. 이로써 인류는 연주시차가 닿지 못하는 심우주 은하들까지의 거리를 알 수 있게 되었다. 또한 천문학자들은 표준 촛불이라는 우주의 자를 갖게 됨으로써, 시차를 재던 각도기는 더 이상 필요치 않게 되었다. 리비트가 밝힌 표준 촛불은 그녀가 암으로 세상을 떠난 2년 뒤에 위력을 발휘했다. 에드윈 허블이 안드로메다 성운에 있는 변광성을 발견하고 이를 표준촛불로 삼아 성운까지의 거리를 확정함으로써, 그때까지 우리은하 내에 있는 것으로 믿어졌던 안드로메다 성운이 우리은하 밖의 외부은하임이 밝혀졌던 것이다. 이로써 우리은하가 우주 전체로 알고 있었던 인류의 우주관은 일대 혁신을 맞게 되었다. 밤하늘에서 빛나는 모든 것들이 우리 은하 안에 속해 있다고 믿고 있던 인류에게 이 발견은 청천벽력과도 같은 것이었다. 갑자기 우리 태양계는 자디잔 티끌 같은 것으로 축소되어버리고, 지구상에 살아 있는 모든 것들에게 빛을 주는 태양은 우주라는 드넓은 바닷가의 한 알갱이 모래에 지나지 않은 것이 되었다. ​따지고 보면, 우주의 팽창이라든가 빅뱅 이론 같은 것도 레빗의 표준 촛불이 있음으로써 가능한 것이었다. 리비트가 변광성의 밝기와 주기 사이의 관계를 알아냄으로써 빅뱅의 첫단추를 꿰었다고 할 수 있다. 허블은 이러한 리비트에 대해 그의 저서에서 “헨리에타 리비트가 우주의 크기를 결정할 수 있는 열쇠를 만들어냈다면, 나는 그 열쇠를 자물쇠에 쑤셔넣고 뒤이어 그 열쇠가 돌아가게끔 하는 관측사실을 제공했다”라며 그녀의 업적을 기렸다. 별은 무엇으로 이루어져 있는가? ​ 1835년, 프랑스의 실증주의 철학자 콩트는 다음과 같이 말했다. “과학자들이 지금까지 밝혀진 모든 것을 가지고 풀려고 해도 결코 해명할 수 없는 수수께끼가 있다. 그것은 별이 무엇으로 이루어져 있나 하는 문제이다.” 그러나 결론적으로, 이 철학자는 좀 신중하지 못했다. ‘절대 불가능하다’란 말은 참 위험한 말이다. 콩트가 죽은 지 2년 만인 1859년, 하이델베르크 대학 물리학자 키르히호프가 별이 어떤 물질로 이루어져 있는가 하는 계산서를 뽑아내는 데 성공했다? 무엇으로? 바로 별빛에 그 답이 있었다. 키르히호프는 태양광 스펙트럼 연구를 통해, 태양이 나트륨, 마그네슘, 철, 칼슘, 동, 아연과 같은 매우 평범한 원소들을 함유하고 있다는 사실을 발견했다. 인간이 ‘빛’의 연구를 통해 영원히 닿을 수 없는 곳의 물체까지도 무엇으로 이루어졌나 알아낼 수 있게 된 것이다. 키르히호프의 스펙트럼을 얘기하기 전에 우리는 먼저 어느 불우한 유리 연마공의 라이프 스토리에 잠시 귀 기울여보지 않으면 안된다. 왜냐하면, 이 무학의 유리 연마공이 이미 한 세대 전에 키르히호프의 길을 닦아놓았기 때문이다. 그가 요제프 프라운호퍼(1787~1826)다. 유리공장에서 일하면서 광학과 수학을 독학으로 공부하여 망원경 제작자가 된 프라운호퍼는 스펙트럼의 색들이 유리의 종류에 따라 어떻게 굴절하는지 알아보기 위해 망원경 앞에 프리즘을 달았다. 역사상 최초의 분광기라 할 수 있는 것이었다. 이 실험에서 프라운호퍼는 그의 이름을 불멸의 것으로 만든 놀라운 검은 띠들을 발견했다. 빛의 성질에서 유래한 '프라운호퍼 선'을 발견한 것이다. 그는 태양 이외의 천체에 대해서도 스펙트럼 조사를 했다. 달과 금성, 화성을 분광기에 넣었을 때도 똑같은 선을 볼 수 있었다. 그러나 망원경을 항성으로 겨누었을 때는 상황이 달랐다. 별마다 각기 특유의 스펙트럼을 보여주는 것이다. 그는 햇빛 스펙트럼의 세밀한 조사를 통해 모두 324개의 검은 선을 발견했는데, 이 선들이 무엇을 뜻하는 건지 끝내 알 수 없었지만, 이것이야말로 저 천상의 세계가 무엇으로 이루어져 있는지를 밝혀낼 수 있는 열쇠로서, 19세기 천문학상 최대의 발견이었던 것이다. 프라운호퍼의 암선이 뜻하는 것은 그로부터 한 세대 뒤 키르히호프에 의해 완벽하게 해독되었다. 태양을 해부한 사나이​ ‘별의 물질을 아는 것은 불가능하다’고 단정한 콩트의 말을 보기 좋게 뒤집은 키르히호프는 칸트가 태어난 지 꼭 백년 만인 1824년 칸트의 고향 쾨니히스베르크에서 태어났다. 그리고 쾨니히스베르크 알베르투스 대학에서 전기회로를 연구하고, 졸업 후 하이델베르크 대학 교수로 갔다. 거기서 키르히호프는 유황이나 마그네슘 등의 원소를 묻힌 백금막대를 분젠 버너 불꽃 속에 넣을 때 생기는 빛을 프리즘에 통과시키는 방법으로 여러 가지 원소의 스펙트럼 속에서 나타나는 프라운호퍼 선을 연구한 결과, 각각의 원소는 고유의 프라운호퍼 선을 갖는다는 사실을 발견했다. 말하자면 원소의 지문을 밝혀낸 셈이었다. 특정한 파장의 빛은 특정한 원소의 가스에 흡수되어 프라운호퍼 선을 만든다. 따라서 어떤 별빛을 분광기로 조사해 프라운호퍼 선을 찾암내면 바로 그 별의 성분을 알 수 있는 것이다. 그는 “해냈다!”고 외쳤다. 이것이 바로 반세기 전 프라운호퍼가 그토록 알고 싶어한 수수께끼였던 것이다. 별의 수수께끼는 모두 별빛 속에 답이 있었던 것이다. 콩트가 죽은 후 2년 뒤인 1859년, 그는 이 같은 사실을 발표했다. 이로써 키르히호프는 태양을 최초로 해부한 사람이 되었고, 항성물리학의 기초를 놓은 과학자로 기록되었다. 그러나 태양이 무엇을 태워 저처럼 막대한 에너지를 분출하는지, 그 에너지 원이 밝혀지기까지는 아직 한 세기를 더 기다려야 했다. 아시다시피 별은 천하 만물의 고향이다. 수소와 헬륨 외의 모든 원소들은 별 속에서 만들어졌으며, 초신성이 폭발할 때 생성된 것이다. 우리 인간의 몸을 만들고 있는 철, 칼슘, 요드 같은 모든 원소들도 별에서 나오지 않은 것이 없다. 그러니, 별이 없었으면 우리 인간은 존재할 수 없었을 것이다. 별이 일생을 다하고 우주공간에다 장렬히 제 몸을 흩뿌림으로써 우리는 그에서 몸을 받고 마음을 받아 지금 살고 있는 것이다. 그러므로 별은 우리 인간의 어버이다. 별은 그처럼 위대하다. 별빛은 그처럼 심오하면서 자애롭다. 지금이라도 바깥으로 나가 밤하늘의 별들을 우러러보라. 오늘밤도 무한 공간을 달려온 별빛이 바람에 스치우며 우리를 비춘다. 우리 모두는 거기서 왔다. 별이 우리의 고향이다. ​그런 마음으로 별에의 아련한 그리움을 느낀다면 당신은 우주적 사랑을 가슴에 품은 사람일이 틀림없을 것이다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

우주의 심연에는 인간의 머리로는 상상할 수 없는 현상이 발생한다. 그중 하나는 거대한 은하끼리 서로 충돌해 하나의 은하로 탄생하는 것이다. 10일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 허블우주망원경으로 촬영한 두 나선은하의 충돌 모습을 ‘오늘의 천체사진’(APOD)으로 공개했다. 사진 속 충돌로 인해 특유의 나선 모양이 일그러지는 두 은하는 NGC 7318(각각 NGC 7318a, NGC 7318b)이다. 지구로부터 무려 3억 광년 떨어진 페가수스자리에 위치한 NGC 7318은 서로 충돌 중인 상태로, 이 과정에서 중력이 일그러지고 가스를 배출하며 수많은 별들이 탄생한다. 영겁의 세월이 흐르면 결국 하나의 은하가 될 운명으로 우리 은하 역시 37억 년 정도 후면 안드로메다 은하와 충돌하고 65억 년 뒤면 완전히 합체해 거대한 타원은하가 된다. 특히 NGC 7318은 '스테판의 5중주'의 일원(아래 사진 참고)이다. 프랑스의 천문학자인 스테판이 1877년 처음 관측한 스테판의 5중주(Stephan‘s Quintet)는 5개의 은하가 모여 아름다운 풍경을 만든다고 해 이같은 이름이 붙었다. 흥미로운 점은 NGC 7320(아래 사진의 왼쪽 위)은 지구에서 4000만 광년 떨어진 반면, NGC 7318를 포함한 나머지 은하들은 약 3억 광년 떨어진 은하라는 사실이다. 실제로는 4개만 서로 인접해 있어 5중주가 아니라 4중주인 셈이다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

-'케플러'가 발견한 생명 서식 가능성 높은 행성들 미항공우주국(NASA)의 케플러 망원경이 지난 3년 동안 4000개가 넘는 외계행성들을 찾아냈다고 영국 일간지 데일리메일이 5일(현지시간) 보도했다. 케플러 망원경은 외계 지구형 행성을 탐사할 목적으로 나사가 지난 2009년 발사한 우주망원경이다. 천문학자들로 이루어진 나사의 연구진은 이 외계행성 목록에서 생명체가 서식할 수 있는 조건을 갖춘 유망 후보들을 선정하는 작업에 들어가 이제 마무리 과정에 있는 것으로 알려졌다. 4000개의 외계행성 중 생명체가 서식할 가능성이 가장 높은 후보 행성 20개를 선정해 집중적인 탐사를 할 예정인 나사 과학자들은 여기에는 생명 유지에 필수적인 액체 상태의 물을 가지고 있는 것이 가장 중요한 조건이라고 밝혔다. 샌프란시스코 주립대학의 물리학자들이 이끄는 연구진은 케플러 망원경이 발견한 제2지구 목록 속에서 생명서식 가능성이 가장 높은 외계행성에 대해 면밀한 검토작업에 들어갔다. 특히 연구진은 모항성의 둘레를 공전하는 216 케플러 행성이 물이 액체 상태로 존재하는 생명서식 지역 내에 위치해 있다는 사실을 발견했다. 물론 20개의 후보 행성들이 모두 생명 서식이 가능한 암석형 행성으로, 외계 생명체를 품고 있을 가능성이 가장 높은 행성들이다. 그중에는 케플러-186 f, 케플러- 62 f, 케플러-283 c, 케플러-296 f 등이 포함되어 있다. 대표 저자인 스티븐 케인 교수는 “케플러 망원경이 발견한 것으로, 모항성 둘레의 생명서식 지역에 있는 외계행성에 대한 가장 완벽한 목록을 이번에 작성했다” 라며 “이는 곧 이제 우리는 이들 행성에 포커스를 맞추고 정말 생명체가 서식하고 있는지, 후속 연구를 통해 밝혀낼 수 있게 되었음을 뜻하는 것” 이라고 덧붙였다. 또한 이 연구는 이 우주에 생명 서식 가능 지역에 존재하는 행성과 위성들이 얼마나 존재하는가를 아울러 밝혀줄 것으로 과학자들은 기대하고 있다. 연구자들은 행성을 작은 암석형 행성과 큰 가스체 행성으로 분류하는데, 이번에 특정된 20개 후보 행성들은 아주 엄격한 조건을 갖춘 것으로, 우리 지구와 흡사한 암석형 행성들로 딱딱한 표면을 갖고 있으며, 생명서식 가능 지역의 궤도를 돌고 있는 것들이다. 케인 교수는 “저 태양계 바깥의 우주공간에는 수많은 제2지구 후보 행성들이 있다. 하지만 우리들은 망원경이 찾아준 극히 일부 외계행성들에 대해서만 연구할 수 있을 뿐” 이라면서 “이 연구는 중요한 질문, 곧 우주에 생명은 얼마나 보편적인 존재인가, 그리고 우리 지구 같은 행성이 우주에 얼마나 있는가를 밝히는 참으로 기념비적인 연구가 될 것” 이라고 밝혔다. 사진=케플러-186 f, 행성 상상도. 이번에 특정된 20개 후보 행성들은 아주 엄격한 조건을 갖춘 것으로, 우리 지구와 흡사한 암석형 행성들로 딱딱한 표면을 갖고 있으며, 생명서식 가능 지역의 궤도를 돌고 있는 것들이다. 이광식 통신원 joand999@naver.com　

일본 국립 천문대의 천문학자와 학생들이 스바루 망원경을 이용해서 매우 독특한 천체 현상을 발견했다. 고대 이집트의 신의 이름을 따 '호루스의 눈'(eye of Horus)으로 명명된 이 천체는 사실 세 개 이상의 은하가 모여서 만든 작품이다. 세 은하의 빛을 물감으로 비유하면 이를 그린 붓은 바로 중력이다. 아인슈타인의 상대성 이론에 의하면 강한 중력을 행사하는 천체 옆을 지나는 빛은 그 영향으로 경로가 휘게 된다. 이 사실은 20세기 초 역사적인 관측으로 확인된 바 있는데, 여기서 더 나아가 상대성 이론은 큰 질량을 지닌 천체가 빛의 경로를 휘게 해서 마치 렌즈 같은 역할을 할 수 있음을 예언했다. 이는 중력 렌즈라 불리며 실제로 이를 통해 천문학자들은 멀리 떨어진 천체를 확대해서 관측할 수 있다. 다만 이렇게 중력 렌즈로 확대된 먼 천체(대개는 은하)는 지구에서 봤을 때 초점이 확실하게 맞지는 않기 때문에 대부분 고리 모양이나 혹은 십자가, 떨어진 점 같은 모양으로 나타난다. 천문학자들은 이를 '아인슈타인 고리'나 '아인슈타인 십자가'라고 부른다. 호루스의 눈에서 가운데 노란 눈동자는 70억 광년 떨어진 은하다. 이 은하가 바로 렌즈 역할을 하는 은하로 더 멀리 있는 은하 두 개를 가리고 있다. 만약 중력 렌즈가 아니라면 우리는 지구에서 이 은하들을 볼 수 없다. 그런데 중력 렌즈 효과 때문에 이 두 은하가 고리 모양으로 나타나게 된다. 자세히 보면 고리가 하나가 아니라는 것을 알 수 있다. 사실 이 두 은하는 각각 90억 광년과 105억 광년 떨어진 은하다. 눈꼬리에 해당하는 부분은 위성 은하나 주변의 은하로 생각된다. 요약하면 우연히 세 개의 은하가 지구에서 바라봤을 때 일직선 상에 놓이고 적당한 거리에서 중력렌즈에 의해 확대되어 보이는 것이 바로 호루스의 눈이다. 동시에 이는 빛과 중력이 만든 우주의 예술 작품이기도 하다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

행성은 다양한 물질로 구성되어 있다. 하지만 크게 나누면 지구처럼 암석형 행성과 목성 같은 가스형 행성으로 나눌 수 있다. 암석형 행성은 크기가 작은 대신 밀도가 높고 가스형 행성은 크기가 큰 대신 밀도가 낮다. 태양계에서는 가스 행성이 워낙 크기 때문에 낮은 밀도에도 불구하고 가스형 행성의 질량이 훨씬 크다. 이는 대부분의 다른 태양계에서도 볼 수 있는 현상이다. 하지만 우주는 우리의 상상보다 훨씬 복잡하다. 최근 미국 르하이 대학 천문학자들은 KELT(Kilodegree Extremely Little Telescope) 망원경을 이용해서 지구에서 320광년 떨어진 별인 HD 93396(혹은 KELT-11)을 관측했다. 이 별 주변에는 가스형 행성으로 생각되는 외계 행성이 하나 있다. 이런 외계 행성 자체는 매우 흔하지만, 과학자들을 놀라게 만든 부분은 그 밀도다. 이 행성은 목성 지름의 1.37배 정도의 지름을 가지고 있다. 부피는 목성의 2.57배 정도다. 하지만 질량은 목성의 20%에 미치지 못한다. 목성 자체도 가스 행성이지만, 이 행성은 더 희박한 밀도의 가스 행성이다. 지구와 비교하면 밀도가 50분의 1 수준이다. 조금 과장을 섞으면 풍선 행성이라고 불러도 좋을 정도다. 가스 행성이 부풀어 오르는 이유는 뜨거운 온도로 인해 크게 부풀어 오른 상황을 가정할 수 있다. 이 행성은 모성에서 매우 가까운 위치에서 공전하고 있어 공전 주기는 4.7일에 불과하며 표면 온도도 섭씨 1,400도 수준이다. 이른바 뜨거운 목성의 일종이다. 하지만 그렇게 생각해도 외계 행성 KELT-11b의 크기는 정상에서 한참 벗어나 있다. 아무리 뜨거운 기체라고 해도 이런 큰 행성은 강한 중력에 의해 가스를 압축하게 되므로 풍선처럼 부풀어 오르지 않기 때문이다. 실제로 대부분의 뜨거운 목성은 이렇게 밀도가 낮지 않다. 과학자들은 왜 이렇게 밀도가 낮은 행성이 존재하는지 아직 그 이유를 모르고 있다. 현재 존재하는 망원경으로는 그 지름을 겨우 측정할 수 있을 뿐 대기의 상태까지 정밀하게 파악하기 어렵다. 연구팀은 앞으로 제임스 웹 우주 망원경 같은 차세대 망원경이 이 비밀을 풀어줄 것으로 기대하고 있다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com　

8월 밤하늘에 장관이 펼쳐진다. 태양계의 8개 행성들을 몽땅 8월 밤하늘에서 만날 수 있으며, 보너스로 명왕성과 페르세우스 유성우까지 곁따라 나온다. 이 정도면 8월 밤하늘을 즐기기에는 푸짐한 메뉴다. 그림에는 7개 행성만 나타나 있지만 다른 하나는 당신 발 밑에 있다. 밤하늘을 관측하는 데는 특별한 도구가 반드시 있어야 하는 것은 아니다. 우리 두 눈은 가장 빼어난 관측도구다. 집에 쌍안경이 있다면 이것 역시 천체 관측에 아주 유용하게 쓰일 수 있다. 물론 천체 망원경을 갖고 있다면 관측의 즐거움이 배가될 것이다. 요즘 천체 망원경은 생각처럼 그렇게 비싸지 않다. 몇십만 원만 투자해도 훌륭한 망원경을 손에 넣을 수 있다. 천체를 관측하는 데는 ​별지도가 필요하다. 아래 그림들이 그 대용이 될 수 있으므로 눈에 익히거나 간단히 메모해서 관측에 나선다면 그리 큰 어려움 없이 밤하늘의 장관을 즐길 수 있다. 또 하나 기억해둬야 할 것은 별자리 앱을 스마트폰에 깔아두면 아주 편리하다는 점이다. 밤하늘에서 반짝이는 별에 스마트폰을 갖다대기만 해도 별과 별자리 이름이 즉각 뜬다. 그러니 따로 별자리 공부를 해야 하는 부담도 없어진 셈이다. 또 천체 망원경 중에는 자동추적 기능을 가진 것이 있다. 수천 개의 관측대상 데이터가 내장돼 있어, 리모콘으로 해당 데이터를 입력하면 망원경이 자동적으로 추적, 대상 천체를 잡아서 눈앞에 보여준다. 이런 망원경을 고투(goto) 망원경이라 하는데, 역시 그다지 고가는 아니다. 보다 본격적으로 천체관측을 하고 싶다면 ‘stellarium’ 같은 천문 프로그램 프리웨어를 pc에 깔면 실시간으로 하늘 정보가 뜬다. 그날 밤하늘에 행성, 은하, 성단, 성운 등이 어디에 있는가 한눈에 알 수 있다. 8월의 야외로 아이들과 함께 천체관측에 나서보자. 어떤 천문학자는 아이들에게 우주를 보여주는 것보다 더 좋은 교육은 없다고 말했다. 분명 세상을 크고 넓게 보는 시각을 갖게 될 것이다. 이광식 통신원 joand999@naver.com　　

블랙홀에 관한 한 미스터리가 30년 만에 풀려 화제가 되고 있다고 우주 전문 사이트 스페이스닷컴이 지난 30일(현지시간) 보도했다. 이 블랙홀 미스터리는 지난 1980년 대에 처음 등장했다. 천문학자들이 기묘한 패턴으로 X선을 방출하는 항성 질량의 작은 블랙홀을 발견한 것이 계기가 되었다. X선은 처음 몇 초 단위로 깜박거렸다. 그런데 명멸 주기가 차츰 짧아지더니 몇 달 후에는 완전히 사라지고 말았다. 이 '준주기 진동'(quasi-periodic oscillation;QPO)에 대해 과학자들은 일찍이 아인슈타인이 일반 상대성 이론에서 예측했던 현상으로 받아들였다. 곧, 블랙홀 같은 거대 질량을 가진 천체가 축을 중심으로 회전할 때 주위의 시공간을 왜곡시키는 현상을 말한다. 과학자들이 나중에 계산해본 결과, 이러한 중력의 나선화가 블랙홀 주위의 궤도를 도는 입자들을 준주기 진동의 상태로 몰아간다는 결론을 도출해냈다. 이번 연구의 대표저자인 애덤 인그럼 암스테르담 대학 교수는 “그것은 마치 꿀을 숟가락으로 휘젓어 꿀이 비틀리게 하는 것과 비슷하다"면서 "시공간이 바로 꿀처럼 되는 것으로 이 꿀 속에 무엇이든 떨어지면 휘젓는 숟가락을 따라 질질 끌려가게 된다"고 설명했다. 이어 “이는 곧 왜곡된 블랙홀 주위의 공간을 도는 물질은 그 영향을 받는다는 뜻”이라고 덧붙였다. 준주기 진동이 비록 아인슈타인이 예측한 것과 비슷하게 맞아 떨어진다고는 하지만 지금까지 명확한 증거는 발견되지 않고 있었다. 유럽우주국(ESA)의 XMM-뉴턴 우주선과 미 항공우주국(NASA)이 블랙홀을 추적하기 위해 우주로 쏘아올린 위성망원경 ‘누스타’(Nuclear Spectroscopic Telescope Array; NuSTAR)의 관측에 의해, 블랙홀에 가까운 주위를 도는 물질은 주름진 시공간의 통로를 따라 특이한 움직임을 보이는 것으로 밝혀졌다. 두 기구의 탐사선들은 먼지와 가스체로 이루어진 블랙홀의 강착원반에서 철 원자가 방출하는 X선을 관측했다. 이 강착원반은 탐사선에 대해 한쪽은 후퇴하고 있고 다른 한쪽은 접근하고 있기 때문에 거기서 방출되는 빛은 스페트럼 상에서 전자는 적색이동, 후자는 청색이동을 보이는 도플러 효과를 나타낸다. 인그럼 박사는 "이 같은 현상은 블랙홀의 강력한 중력으로 인해 강착원반의 움직임이 뒤틀리고 있음을 말해주는 것"이라면서 “우리는 물질들이 이러한 기묘한 움직임을 보이는 데 대한 그 명확한 증거를 찾아내기 위해 오랫동안 연구했다”고 밝혔다. 이번 연구결과 영국 왕립천문학회 월간보고(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)에 발표됐다. 이광식 통신원 joand999@naver.com　

가장 외로운 아기별 (Loneliest Young Star). 제목만 보면 뭔가 안타까운 이야기 같지만, 사실 최근 과학자들이 우주에서 찾은 매우 독특한 아기별에 관한 이야기다. 최근 텍사스 대학의 크리스 브릿(Chris Britt)을 비롯한 천문학자들은 지구에서 330광년 떨어진 아기별 CX330을 관측했다. 이 별은 생긴 지 100만 년 정도밖에 되지 않은 별로 인간으로 따지면 생후 3~4일에 불과한 신생아다. 사실 이 별이 처음으로 관측된 것은 2009년 나사의 찬드라 X선 위성이 은하의 중심부를 관측하면서이다. 하지만 당시에는 정확한 정체를 몰랐다. 연구팀은 2010년 이후 WISE 관측 위성 데이터와 2007년 이후 스피처 우주 망원경 관측 데이터를 분석해 이 천체가 사실은 막 태어난 별이라는 사실을 발견했다. 사실 이렇게 어린 아기별은 아주 흔하진 않더라도 우주에 그렇게 드물지도 않다. 그러나 이 별에는 앞서 말한 중요한 특징이 있다. 바로 홀로 외롭게 태어났다는 것이다. 보통 별은 태양 같은 별 수천 개를 만들 수 있는 거대한 가스 성운에서 탄생한다. 따라서 동시에 수많은 아기별이 생기는 것이 일반적이다. 과학자들이 CX330의 정체를 처음에 몰랐던 이유도 관측 장소가 별이 태어나는 가스 성운이 아니기 때문이다. 따라서 CX330은 과학자들의 주목을 받고 있다. 연구팀은 이 별이 가스 성운에서 추방당한 고아별은 아니라고 생각하고 있다. 그렇기에는 너무 어린 데다, 아직 주변에 거대한 가스와 먼지 디스크 (개념도 참조)를 지니고 있기 때문이다. 만약 추방당한 별이라면 그 과정에서 가스 디스크를 잃어버렸을 가능성이 높다. 따라서 가장 가능한 설명은 작은 가스 성운에서 단독으로 생겨났다는 것이다. 과학자들은 이런 외로운 아기별이 어떻게 생기는지를 연구하고 있다. 어쩌면 이렇게 단독으로 생기는 별이 생각보다 흔할지도 모른다. 만약 그렇다면 기존의 별 생성 이론을 수정해야 할 수도 있다. 진실을 밝히기 위해서 과학자들은 오늘도 우주를 관측하고 있다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

일본 국립 천문대의 천문학자와 학생들이 스바루 망원경을 이용해서 매우 독특한 천체 현상을 발견했다. 고대 이집트의 신의 이름을 따 '호루스의 눈'(eye of Horus)으로 명명된 이 천체는 사실 세 개 이상의 은하가 모여서 만든 작품이다. 세 은하의 빛을 물감으로 비유하면 이를 그린 붓은 바로 중력이다. 아인슈타인의 상대성 이론에 의하면 강한 중력을 행사하는 천체 옆을 지나는 빛은 그 영향으로 경로가 휘게 된다. 이 사실은 20세기 초 역사적인 관측으로 확인된 바 있는데, 여기서 더 나아가 상대성 이론은 큰 질량을 지닌 천체가 빛의 경로를 휘게 해서 마치 렌즈 같은 역할을 할 수 있음을 예언했다. 이는 중력 렌즈라 불리며 실제로 이를 통해 천문학자들은 멀리 떨어진 천체를 확대해서 관측할 수 있다. 다만 이렇게 중력 렌즈로 확대된 먼 천체(대개는 은하)는 지구에서 봤을 때 초점이 확실하게 맞지는 않기 때문에 대부분 고리 모양이나 혹은 십자가, 떨어진 점 같은 모양으로 나타난다. 천문학자들은 이를 '아인슈타인 고리'나 '아인슈타인 십자가'라고 부른다. 호루스의 눈에서 가운데 노란 눈동자는 70억 광년 떨어진 은하다. 이 은하가 바로 렌즈 역할을 하는 은하로 더 멀리 있는 은하 두 개를 가리고 있다. 만약 중력 렌즈가 아니라면 우리는 지구에서 이 은하들을 볼 수 없다. 그런데 중력 렌즈 효과 때문에 이 두 은하가 고리 모양으로 나타나게 된다. 자세히 보면 고리가 하나가 아니라는 것을 알 수 있다. 사실 이 두 은하는 각각 90억 광년과 105억 광년 떨어진 은하다. 눈꼬리에 해당하는 부분은 위성 은하나 주변의 은하로 생각된다. 요약하면 우연히 세 개의 은하가 지구에서 바라봤을 때 일직선 상에 놓이고 적당한 거리에서 중력렌즈에 의해 확대되어 보이는 것이 바로 호루스의 눈이다. 동시에 이는 빛과 중력이 만든 우주의 예술 작품이기도 하다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

천문학들에게도 생소한 이상한 쌍성이 발견됐다. 국제 천문학 연구팀은 허블 우주망원경과 여러 지상 망원경을 사용해 ‘전갈자리 AR’(AR Scorpii)로 명명된 이상한 쌍성계에 관한 관측 성과를 네이처 최신호(27일자)에 발표했다. 지구로부터 약 380광년 떨어진 전갈자리에 있는 전갈자리 AR은 사실 40년 전 처음 그 존재가 알려졌었다. 그런데 지난해 5월, 독일과 벨기에, 영국의 아마추어 천문학 연구팀이 이 쌍성계에서 지금껏 보지 못한 새로운 특성을 발견했다. 이후 영국 워릭대 천문학자들이 이끈 후속 연구를 통해 이 쌍성계의 본질이 밝혀진 것이다. 연구팀이 발표한 연구논문에 따르면, 전갈자리 AR은 고속으로 자전하는 주성인 백색왜성과 그 동반성인 적색왜성으로 구성돼 있다. 그런데 크기가 우리 지구와 비슷하지만, 질량은 20만 배에 달하는 백색왜성이 전자를 광속에 가깝게 가속시키는 것이었다. 이때 발생한 고에너지 입자가 방출하면서 형성한 방사선이 1.97분마다 적색왜성과 격렬하게 충돌했고 적색왜성은 자외선부터 라디오 전파까지의 파장에 해당하는 방사선이 생성됐다. 이는 백색왜성이 뿜어낸 조명등이 적색왜성을 밝게 비춰주는 듯한 모습이다. 유럽남방천문대(ESO)는 이 같은 성과의 이해를 돕기 위해 같은 날 전갈자리 AR의 상상도와 동영상을 공개했다. 영상을 보면, 이들 쌍성이 서로 어떻게 작용하고 있는지 쉽게 알 수 있을 것이다. 사진=M. Garlick/University of Warwick, ESA/Hubble, ESO 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

우주의 별들이 폭죽놀이를 하듯 태어나는 생동감 넘치는 모습이 포착됐다. 지난 25일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 허블우주망원경이 촬영한 대표적인 '스타버스트 은하'(Starburst galaxy·폭발적 별생성 은하)인 NGC 3125의 모습을 공개했다. NGC 3125는 지난 1835년 영국의 천문학자 존 허셜이 발견한 은하로 공기펌프자리(constellation of Antlia) 방향으로 5000만 광년이나 떨어져 있다. 우리은하와 가장 가까운 마젤란 은하와 비슷하지만 비교할 수 없을 만큼 더 밝고 활발하다는 것이 전문가들의 설명.　 무려 1만 5000광년에 퍼져있는 NGC 3125는 격렬한 별 탄생을 보여주는 환상적인 현장이다. 전체적으로 장미빛을 띈 은하 중심에 새로 태어난 파란 별들이 꽃가루처럼 뿌려져 있으며 그 중심에는 NGC 3125-A1이라는 이름의 울프-레이에(Wolf-Rayet) 성단이 모여있다. 프랑스 천문학자 샤를 울프의 이름을 딴 이 별은 우리 태양 질량의 20배 이상 되는 극대거성으로 자체 ‘연료’를 빠르게 소모하는 탓에 결국 초신성 폭발을 일으키면서 찬란한 최후를 맞는다. 사진=SA/Hubble & NASA, Acknowledgement: Judy Schmidt 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

우리 우주에서 알려진 은하의 수가 단번에 18배로 상승했다. 남아프리카공화국에는 다수의 거대 파라볼라 안테나를 서로 연결한 ‘미어캣’(MeerKAT)이라는 이름의 전파망원경이 있는 데 이는 아직 건설 중이지만 최신 관측 연구에서 그 놀라운 성능이 입증됐다고 가디언 등 외신이 보도했다. 지금까지 70개의 은하밖에 발견되지 않았던 영역에서 1300여 개의 은하가 담긴 상세한 이미지를 미어캣 망원경이 포착하는 데 성공했다는 것이다. 남아공의 날레디 판도어 과학기술부 장관은 지난 18일 열린 기자회견에서 “미어캣 망원경은 지금까지 계획된 위성 안테나 64기 중 16기밖에 설치되지 않았지만, 이미 남반구에 있는 그 어떤 망원경보다 성능이 뛰어나다”고 설명했다. 미어캣 망원경은 오는 2017년 하반기 완공 예정으로, 집광 면적이 1만7651㎡에 달한다. 이 면적이 커지면 커질수록 집광력이 좋아져 어두운 천체도 잘 보이게 되는 것이다. 미어캣이라는 명칭은 이 망원경이 위치한 곳에 미어캣이라는 동물이 서식해서 그런 이름이 붙여졌다. 미어캣은 주위를 경계하면서도 가끔 하늘을 올려다보는 습성이 있다. 미어캣 망원경은 이미 2억 광년 거리에 있는 격동하는 우주 모습을 고해상도로 촬영하는 데 성공했다. 그중 하나는 바로 은하 중심에서 두 개의 고속 입자 제트를 분출하는 거대 블랙홀의 이미지다. 이런 이미지는 천문학자들을 놀라게 했다. 미국 로스앤젤레스 캘리포니아대학(UCLA)의 천문학자 마이클 리치 박사는 “결과를 듣고 흥분했다”면서 “전파(라디오) 파장을 사용하면 저렴한 비용으로 깊고 빠르게 관찰할 수 있다”고 말했다. 리치 박사에 따르면 미어캣 망원경의 이미지는 우주라는 마지막 국경의 일부분만을 자른 것에 불과하다. 리치 박사는 “허블 망원경으로 같은 장소를 관측하면 아마 몇십 만 개의 은하들을 보게 될 것”이라면서 “가시광선을 사용하는 것이 훨씬 잘 보이기 때문”이라고 말했다. 하지만 활발한 ‘전파 은하’의 관측은 미어캣과 같은 망원경이 더 적합하다. 전파 은하는 중심에 거대질량 블랙홀이 수백만 년에 걸쳐 고에너지를 계속 방출하는 은하를 말한다. 이런 은하의 관측에는 전파망원경이 가장 적합하다. 리치 박사는 “전파 은하 중에는 대량의 먼지로 덮여 있는 것도 있다. 그런 은하는 광학 망원경으로는 거의 또는 전혀 볼 수 없다”면서 “하지만 전파는 먼지를 통과하므로 아무런 문제가 없이 관측할 수 있는 것”이라고 설명했다. 리치는 코스모스(COSMOS, Cosmic Evolution Survey)라는 이름의 국제 연구 프로젝트에 참여하고 있다. 이는 왜 우주의 은하가 무질서하게 분산된 것이 아니라 대규모 구조를 가졌는지를 15년간 연구하고 있는 프로젝트다. 그는 “우리는 세계의 모든 큰 망원경을 사용해 이 같은 주제에 도전하고 있다”면서 “지금까지 관측 영역에서 200만 개가 넘는 은하를 발견했다”고 말했다. 이어 “난 우리의 전파 관측이 매우 상세할 것으로 생각했지만, 미어캣이 이렇게 강력하다면 우리의 관측 영역을 꼭 확인하고 싶다”고 덧붙였다. 한편 미어캣 망원경은 완성되면 남아공과 호주에 걸쳐 있는 세계 최대 망원경 ‘스퀘어 킬로미터 어레이’(SKA)의 일부분이 돼 임무를 수행한다. 1㎢의 면적에 작은 전파망원경들이 촘촘히 배열된다는 개념에서 온 SKA는 현존하는 최고의 망원경보다 50배나 더 민감하며 속도는 1만 배에 이르는 것으로 알려졌다. 사진=SKA 남아공 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr