미국항공우주국(NASA)이 2009년 쏘아 올린 케플러 우주망원경은 지구와 비슷한 형태와 환경을 가진 생명체가 살고 있는 행성을 찾는 임무를 수행하고 있다. 생명체가 거주 가능한 행성을 ‘골디록스’라고 부르는데 지금까지 발견한 골디록스 행성은 대략 10여개로 지구와 비슷한 구성성분을 가진 암석형 행성들이다. 그런데 우주 최초의 생명체는 탄소형 행성에서 탄생했을 것이라는 새로운 주장이 나와 학계의 주목을 받고 있다. 미국 하버드 스미스소니언 천체물리학센터 에이브러햄 룁 박사팀은 빅뱅 이후 우주 최초의 생명체는 암석형 행성이 아닌 탄소가 주성분인 탄소형 행성에서 만들어졌을 가능성이 높다는 연구 결과를 영국왕립학회에서 발행하는 천문학 분야 국제학술지 ‘영국 왕립학회 월보’ 최신호에 발표했다. 행성은 구성 성분에 따라 암석으로 이뤄진 암석형(지구형) 행성과 수소나 헬륨 같은 가스로 이뤄진 가스형(목성형) 행성으로 구분된다. 2005년 미국 천문학자 마크 쿠츠너는 암석형, 가스형 행성 이외에 흑연이나 다이아몬드 같은 탄소 성분이 주를 이루는 탄소형 행성의 존재 가능성을 주장했다. 연구진은 천체 관측 데이터를 이용해 탄소형 행성의 존재 가능성을 계산하던 중 암석형 행성보다는 탄소형 행성이 생명체가 나타나기 유리한 조건들을 갖추고 있다는 결론에 이르렀다. 암석형 행성인 지구 역시 생명체가 나타나기 전까지는 탄소가 풍부한 ‘부분적 탄소형 행성’이었을 가능성이 크다고 연구진은 주장했다. 룁 박사는 “생명 존재 가능성이 있는 행성을 찾을 때 암석형 행성뿐만 아니라 탄소형 행성에도 관심을 가질 필요가 있다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

우주의 주민은 은하 이 우주라는 동네의 주민은 은하다. 현재까지 알려진 주민의 수는 약 2000만이다. 사람들이 도시에 모여 살듯이 우주의 별들도 이 은하 안에 모여서 산다. 은하는 말하자면 별들의 도시인 셈이다. 별들은 은하 속에는 태어나고 반짝이며 살다가 이윽고 폭발해서 생을 마감하면서 자신을 만든 물질을 우주공간으로 다 돌려놓는다. 그러면 이 물질들은 다시 떠돌다가 다른 별을 만드는 것이다. 영어권에서는 은하는 갤럭시(galaxy)라 하고, 은하수는를 밀키 웨이(Milky Way)라 하는데, 우리말로는 미리내라 한다. 그러니까 은하는 보통명사이고, 은하수는 우리은하의 고유명사인 셈이다. 우리은하를 미리내은하라고도 한다. 그럼 각 은하들은 얼마나 많은 별들을 갖고 있을까? 작은 것은 1000만 개 이하이기도 하지만, 큰 것들은 100조 개의 항성들을 거느리기도 한다. 태양계가 있는 우리은하에는 약 3000억 개의 별들이 옹기종기 모여 살고 있다. 태양은 그중 가장 평범한 별의 하나일 뿐이다. 각기 다른 아름다움을 뽐내는 은하들 우주에 영원한 것은 없어 2000만에 이르는 이 은하들도 사람처럼 모두 생노병사의 과정을 겪는다. 그리고 그 생긴 모양도 사람처럼 다 다르다. 형태에 따라 크게 나눠보면 은하에는 세 가지 기본적 분류가 있다. 타원형, 나선형, 불규칙형이 그것들이다. 나선은하는 어두운 먼지 층과 함께 몇 개의 나선팔을 두르고 있는 은하로, 전체 모습은 원반형을 하고 있으나 지구를 향하고 있는 방향에 따라 다르게 보인다. 타원은하는 원반이나 나선팔이 없으며, 별의 재료가 되는 가스나 먼지층도 보이지 않는 구형 또는 타원체 모양의 은하로, 아주 작은 것에서부터 거대한 것까지 다양한 크기를 갖고 있다. 우주에는 이외에도 모양이 뚜렷하지 않은 불규칙한 형태의 은하들도 많이 발견되고 있다. 별들도 은하 안에 모여 살듯이 은하들 역시 은하끼리 모여서 산다. 대다수의 은하들은 은하군과 은하단이라고 하는 상위 구조를 이루고 있으며, 은하단들이 모여 초은하단이라고 불리는 거대 구조를 형성한다. 칠흑의 밤하늘에서 이들 은하를 망원경으로 잡아보면 마치 우주의 꽃처럼 아름답게 보여 보는 이의 마음을 빼앗는다. 이처럼 수많은 은하들은 각기 아름다운 형태와 빛으로 우주를 수놓고 있지만, 그중에서도 출중한 미모를 자랑하는 은하 5개를 선발한다면 대개 다음의 은하들이 뽑힌다. 물론 이들 못지않은 미모를 자랑하는 은하들도 많지만, 일단 이 선에서 정리해보는 '톱5'는 다음과 같다.   5. 안드로메다 은하 M31로도 불리는 안드로메다 은하는 나선은하로 우리은하와 닮았을 뿐만 아니라 가장 가까운 이웃 은하이기도 하다. 하지만 가깝다고 해도 250만 광년 거리다. 이 은하는 우리은하를 비롯, 대략 44개의 작은 은하들을 포함하는 국부은하군에서 맹주 자리에 있은 가장 큰 은하이다. 지름이 우리은하의 2배가 넘는 22만 광년이며, 별의 개수는 3배가 넘는 약 1조 개를 거느리고 있다. 안드로메다 은하는 겉보기 등급이 3.4의 밝은 천체라 광해가 적은 캄캄한 밤하늘에서는 맨눈으로도 보이는데, 사람이 맨눈으로 볼 수 있는 가장 먼 거리에 있는 천체이기도 하다. 안드로메다 은하에서 기억해야 할 가장 중요한 사항은 약 37억 년 후 우리은하와 충돌할 거라는 사실이다. 지금도 이 은하는 초당 약 110km의 속도로 우리은하에 접근하고 있다. 충돌하면 어떻게 될까? 별들 사이의 공간이 하도 넓어 별끼리 부딪치는 일은 없겠지만, 그 영향으로 우리 태양계가 은하 바깥으로 튕겨져나갈 가능성이 있다고 한다. 또 두 은하는 병합되어 하나의 거대한 타원은하를 이룰 거라고 천문학자들은 보고 있다. 하지만 그리 걱정할 일은 아니다. 100년을 못 사는 우리 인생인데 그것은 무려 37억 년 후의 일이니까. 4. 솜브레로 은하(Sombrero Galaxy) 솜브레로는 멕시코 인들이 즐겨 쓰는 모자 이름이다. 이 은하의 모양이 꼭 그렇게 생겨 솜브레로 은하란 이름을 얻었다. 봄철의 별자리인 처녀자리 방향으로 3000만 광년 거리에 있는 이 은하는 M 104, NGC 4594로도 불리는 나선은하로, 지름이 우리은하의 반밖에 안 되는 아담 사이즈다. 그림에서 보듯이 은하핵이 상당히 밝으며, 팽대부가 이례적으로 크고, 기울어진 원반의 먼지띠가 매우 두드러져 보인다. 이 먼지띠는 고리처럼 전체 은하를 한 바퀴 두르고 있다. 솜브레로 은하는 처녀자리 알파별 스피카로부터 11.5°서쪽에 있다. 은하 모습은 7x35 쌍안경이나 4인치 작은 망원경으로도 볼 수 있지만, 중심부를 제대로 보려면 8인치, 먼지띠는 10~12인치 망원경이 필요하다. 3. 소용돌이 은하(Whirlpool Galaxy) 소용돌이 은하라는 별명으로 유명한 M 51a 은하는 사냥개자리에 있는 나선은하로, 소용돌이 모양의 팔이 중심부에서 뻗어나온 은하다. 우리은하에서 2300백만 광년 떨어져 있으며, 은하 전체는 중심부와 그 둘레를 회전하는 원판부로 이루어져 있다. 옆의 동반은하 M51b는 왜소은하로, 중력이 강한 M51a에게 잡아 먹히고 있는 중이다. 두 은하가 함께 있는 모습이 마치 아버지와 아들 같다고 해서 부자은하라고 부르기도 한다. 소용돌이 은하와 그 동반 은하(M51b)는 인기 있는 관측 품목으로 아마추어도 쉽게 관측할 수 있으며, 경우에 따라서는 쌍안경으로 보이는 때도 있다. 2. 검은 눈 은하(Black Eyed Galaxy) 검은 눈 은하 M64는 지구에서 2400만 광년 떨어진 머리털자리에 있는 나선은하로, 사악한 눈 은하 또는 잠자는 미녀 은하로도 불린다. 은하 중심부를 제외한 검은 물질들이 마치 눈처럼 보이기 때문에 붙여진 이름이다. M64는 겉보기로는 보통의 나선은하와 크게 다르지 않으나, 독특한 요소를 지니고 있다. 보통의 은하는 시계방향으로 회전하는데, 이 은하의 검은 물질들 중 은하 중심에서 안쪽 3000광년까지는 시계방향으로 회전하나, 3000광년에서 바깥쪽 4만광년까지는 시계 반대방향으로 회전하고 있다. 두 방향이 충돌하는 경계 지대에는 젊은 별들이 태어나고 있다. 천문학자들은 10억 년 전 어떤 위성은하가 M64에 충돌하여, 역으로 공전하는 가스 구름을 만들어낸 것으로 보고 있다. 이 가스 구름은 시계방향으로 공전하는 구름과 충돌하여 질량이 크고 푸른 젊은 별들을 만들어내고 있다. 작은 망원경으로도 이 은하의 특징적인 검은 물질을 관찰할 수 있다. 1. 미려한 나선팔을 가진 은하(M81) 독일 천문학자 보데가 발견해서 보데 은하로도 불리는 M81 은하는 큰곰자리 방향으로 1200만 광년 거리에 있는 유명한 나선은하로, 크고 밝은 핵과 미려한 나선 팔을 가진 아름다운 은하다. 지름은 약 7만 광년 정도로, 우리은하와 비슷한 크기다. 이 은하가 미려한 나선팔을 갖게 된 것은 이웃 M82 은하와의 힘겨루기 때문이다. 시거처럼 생겼다고 해서 시거 은하라는 별명을 가진 M82는 몇 년 전 초신성이 발견되어 유명해졌다. 웬만한 별지기들이 모두 이 초신성을 관측했다. 수천 억 개의 별을 가진 은하들 사이의 거대한 상호작용은 은하들의 모습을 다양하고 기묘하게 바꾸어놓기도 한다. 보데 은하의 중심부는 우리은하보다 크며, 중심부의 블랙홀은 태양 7000만 배로 우리은하 중심 블랙홀의 10배가 넘는다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

목성은 지구와 달리 단단한 표면이 없는 가스 행성이다. 목성의 상층 대기를 지나 더 깊이 내려가면 더 높은 압력의 가스층과 만나게 된다. 물론 아주 깊은 곳에는 액체와 고체 상태의 핵이 있지만, 대부분 가스층이기 때문에 목성은 가스 거인(Gas Giant)으로 불린다. 목성을 이루는 가스 대부분은 물론 우주에 가장 흔한 원소인 수소와 헬륨이지만, 그 외에도 암모니아나 물 같은 다양한 원소들이 존재한다. 이 원소가 풍부한 가스와 구름층이 빠른 속도로 이동하면서 목성의 독특한 줄무늬 모양이 형성된다. 1995년 갈릴레오 우주선은 직접 탐사선을 내려보내 여기서 암모니아 가스의 양을 측정했다. 하지만, 우주선이 퇴역한 후 오랜 세월 과학자들은 목성의 내부 가스층을 관측하기 어려웠다. 가시광 영역에서는 가스를 뚫고 내부를 들여다보기 어렵기 때문이다. 이를 극복할 방법은 가시광선보다 파장이 긴 전파 망원경을 이용하는 것이다. 최근 천문학자들은 뉴멕시코에 있는 칼 G. 잔스키 전파 망원경(Karl G. Jansky Very Large Array)을 이용해서 표면에서 최대 100km 아래의 가스층을 직접 관측했다. 목성은 태양에서 평균 7억8000만km 떨어진 궤도를 공전하므로 지구와는 가까운 위치에서도 6억 km 정도 떨어져 있다. 더구나 큰 크기에도 불구하고 자전 주기가 10시간 이내에 불과하다. 목성 표면은 아주 멀리 떨어져 있을 뿐 아니라 빠른 속도로 움직이므로 전파 망원경으로 세밀하게 관측하기가 매우 어려웠다. 2004년에 이뤄진 전파 망원경 관측은 암모니아의 양을 너무 적게 측정해 정확성이 의심되었다. 하지만 이제 과학자들은 기술의 진보 덕분에 이제 지구에서 훨씬 상세하게 목성의 속살을 들여다볼 수 있게 된 것이다. 위의 사진은 대적점 부근의 가스층을 관측한 것으로 암모니아가 풍부한 가스의 상승과 하강을 볼 수 있다. 전파 망원경 덕분에 과학자들은 목성의 가스층을 평면적으로는 물론 입체적으로 이해할 수 있게 되었다. 하지만 더 기대되는 것은 현재 목성에 진입 중인 주노 탐사선의 관측 결과다. 주노 탐사선은 목성 주변을 공전하면서 전례 없는 정확도로 목성의 구조를 관측할 것이다. 그렇게 되면 태양계에서 가장 큰 거인의 내부 구조가 더 상세하게 드러날 것으로 기대되고 있다. 모든 것이 예정대로 된다면 우리는 머지않아 목성에 대해서 더 많은 것을 알아낼 것이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

우리 은하에서 가장 오래된 ‘별의 노래’를 영국 천문학자들이 포착해냈다. 버밍엄대 물리천문대학원 연구팀은 130억 년 전부터 존재하는 것으로 추정되는 구상성단 ‘M4’를 구성하는 별들의 진동을 분석했다. 연구팀은 미국항공우주국(NASA)의 케플러 우주망원경이 ‘K2 임무’로 수집한 데이터를 바탕으로, 별진동학(성진학·Asteroseismology)에 근거한 연구를 진행했다. 별진동학은 별 밝기의 미묘한 변화로 이어지는 ‘진동’을 분석해 별빛이 밝아졌다가 다시 어두워지기를 반복하는 맥동변광성의 내부 구조를 연구하는 학문이다. 대개 이런 진동은 별 내부에서 일어나는 소리가 원인이다. 즉 ‘별의 소리’를 측정함으로써 개별 별의 질량과 나이 등을 알 수 있는 것이라고 연구팀은 말했다. 빌 채플린 교수는 “고고학자들이 흙을 파내 과거를 공개하는 것처럼 우리는 별의 내부의 소리를 통해 ‘은하 고고학’을 연구하는 것”이라면서 “초기 우주의 별들이 남긴 노래를 들을 수 있어 감격했다”고 말했다. 연구를 이끈 안드레아 밀리오 박사는 “우리가 조사한 별은 실제로 우리 은하가 형성한 시대부터 살아남은 화석 같은 것”이라면서 “앞으로 우리 은하와 같은 나선은하가 어떻게 형성하고 성장하는지 그 수수께끼를 밝혀내고 싶다”고 말했다. 이번 연구성과는 ‘영국 왕립천문학회 월간보고’(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) 최신호에 실렸다. 사진=버밍엄대 별의 노래 듣기 링크(http://bison.ph.bham.ac.uk/~miglioa/M4PR/M4_beta0.html) 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

오랜 세월 태양계 9번째 행성은 명왕성을 의미했다. 하지만, 태양계 외곽에서 명왕성 크기의 천체가 여럿 발견된 후 명왕성은 행성의 지위에서 강등당했다. 아쉬운 일 같지만, 사실 생각해보면 그만큼 태양계에 대한 우리의 지식이 커진 덕분이라고 할 수 있다. 그런데 모순처럼 보이지만, 태양계의 행성을 9개에서 8개로 정정했던 과학자들이 현재 다시 9번째 행성을 찾기 위해서 노력하고 있다. 아직 우리가 찾지 못한 9번째 행성이 태양계 먼 곳에 숨어 있을 가능성이 있기 때문이다. 9번째 행성에 대한 주장은 태양계 외곽의 카이퍼 벨트 천체의 궤도를 조사하면서 다시 시선을 끌었다. 뭔가 이 천체들에 중력을 행사하는, 알지 못하는 천체가 있는 것처럼 보였기 때문이다. 이 천체는 지구보다 더 큰 질량을 가졌으나 해왕성보다는 작은 천체로 추정되며 지금까지 관측이 안 된 점으로 미뤄서 적어도 수백억 km 이상 떨어진 것으로 생각된다. 그 존재를 밝혀내는 가장 확실한 방법은 물론 실제로 관측을 하는 것이다. 이를 위해서 천문학자들은 오늘도 하늘을 뒤지면서 숨은 행성 찾기를 하고 있다. 동시에 이 가상의 9번째 행성의 구조와 기원에 대한 이론도 봇물 터지듯 쏟아지고 있다. 기존의 태양계 행성 생성 이론을 고려하면 이렇게 태양에서 멀리 떨어진 장소에서 큰 행성이 생성되기는 어렵다. 따라서 가능한 대안은 두 가지다. 본래는 안쪽에서 만들어진 행성이 다른 행성과의 중력 상호 작용으로 튕겨 나갔거나 다른 별에서 기원한 행성을 포획하는 경우다. 스웨덴 룬드대학(Lund University)의 과학자들은 이 중에서 포획설을 검증했다. 태양 같은 별은 보통 여러 개의 별이 동시에 탄생하는 가스 성운에서 생성된다. 따라서 태양계 초기에는 다른 별과의 거리가 가까워 서로 근접해서 스쳐 지나갔을 가능성도 적지 않다. 연구팀의 시뮬레이션에 의하면 대략 태양-지구 거리(AU)의 150배에서 400배 정도 되는 거리에서 다른 태양계가 지나쳤다면 이 과정에서 서로의 물질 교환이 일어나면서 외곽에 있던 행성을 포획할 수 있다. 이 주장이 옳다면 9번째 행성은 사실 다른 별 출신인 셈이다. 다만 아직 9번째 행성을 직접 관측한 것이 아니므로 더 많은 연구가 필요하다. 한 가지 흥미로운 사실은 지금까지 발견된 수천 개의 외계 행성 가운데서도 다른 별 출신들이 있어 보인다는 점이다. 어쩌면 행성 교환은 지구인들의 생각보다 더 흔하게 일어났을지도 모른다. 사진=룬드대학 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

지난달 9일(이하 현지시간) 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. 대부분 전문가와 언론들이 수성의 태양면 통과 순간을 담아낸 사진들을 담아낼 때, 남들과는 다른 '제2의 주인공'을 추가로 등장시켜 촬영한 사람이 있었다. 지난 31일 유럽우주국(ESA)은 수성의 태양면 통과 순간 국제우주정거장(ISS)이 지나가는 모습을 포착한 사진과 촬영 뒷이야기를 소개했다. 지난달 중순 미 항공우주국(NASA) 홈페이지에 먼저 공개돼 화제가 된 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. 현재 파리 인근에 거주하는 그는 ISS까지 등장하는 이 장면을 촬영하기 위해 미국 뉴욕까지 건너갔다. 르고는 "수성의 태양면 통과 순간을 가장 잘 촬영할 수 있는 위치 선정과 ISS 경로, 날씨를 미리 파악해야 사진을 촬영할 수 있다"면서 "만족한 만한 장소를 찾을 수 없어 다시 필라델피아 교외까지 자동차를 몰고 가 장비를 설치했다"고 밝혔다.　 이어 "ISS가 태양면을 지나치는 순간은 1초도 안되기 때문에 그 순간 구름이 한 점이라도 하늘을 덮으면 사진을 망쳐버린다"면서 "사진을 촬영한 지 10분 후에 구름이 몰려와 매우 운이 좋았다"며 웃었다. 결과적으로 이 사진은 르고의 실력과 노력 그리고 행운이 모두 뭉친 작품인 셈. 르고의 설명처럼 ISS의 비행 속도는 시속 2만 7740km(초속 7.7km)로 사진에서처럼 태양 앞을 지나치는 순간은 단 0.6초다. 촬영당시 르고와 ISS와의 거리는 약 450km, 수성과는 8400만 km다. 한편 다음 수성의 태양면 통과는 2019년, 특히 우리나라에서 볼 수 있는 수성 태양면 통과는 2032년 11월이다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

오랜 세월 태양계 9번째 행성은 명왕성을 의미했다. 하지만, 태양계 외곽에서 명왕성 크기의 천체가 여럿 발견된 후 명왕성은 행성의 지위에서 강등당했다. 아쉬운 일 같지만, 사실 생각해보면 그만큼 태양계에 대한 우리의 지식이 커진 덕분이라고 할 수 있다. 그런데 모순처럼 보이지만, 태양계의 행성을 9개에서 8개로 정정했던 과학자들이 현재 다시 9번째 행성을 찾기 위해서 노력하고 있다. 아직 우리가 찾지 못한 9번째 행성이 태양계 먼 곳에 숨어 있을 가능성이 있기 때문이다. 9번째 행성에 대한 주장은 태양계 외곽의 카이퍼 벨트 천체의 궤도를 조사하면서 다시 시선을 끌었다. 뭔가 이 천체들에 중력을 행사하는, 알지 못하는 천체가 있는 것처럼 보였기 때문이다. 이 천체는 지구보다 더 큰 질량을 가졌으나 해왕성보다는 작은 천체로 추정되며 지금까지 관측이 안 된 점으로 미뤄서 적어도 수백억 km 이상 떨어진 것으로 생각된다. 그 존재를 밝혀내는 가장 확실한 방법은 물론 실제로 관측을 하는 것이다. 이를 위해서 천문학자들은 오늘도 하늘을 뒤지면서 숨은 행성 찾기를 하고 있다. 동시에 이 가상의 9번째 행성의 구조와 기원에 대한 이론도 봇물 터지듯 쏟아지고 있다. 기존의 태양계 행성 생성 이론을 고려하면 이렇게 태양에서 멀리 떨어진 장소에서 큰 행성이 생성되기는 어렵다. 따라서 가능한 대안은 두 가지다. 본래는 안쪽에서 만들어진 행성이 다른 행성과의 중력 상호 작용으로 튕겨 나갔거나 다른 별에서 기원한 행성을 포획하는 경우다. 스웨덴 룬드대학(Lund University)의 과학자들은 이 중에서 포획설을 검증했다. 태양 같은 별은 보통 여러 개의 별이 동시에 탄생하는 가스 성운에서 생성된다. 따라서 태양계 초기에는 다른 별과의 거리가 가까워 서로 근접해서 스쳐 지나갔을 가능성도 적지 않다. 연구팀의 시뮬레이션에 의하면 대략 태양-지구 거리(AU)의 150배에서 400배 정도 되는 거리에서 다른 태양계가 지나쳤다면 이 과정에서 서로의 물질 교환이 일어나면서 외곽에 있던 행성을 포획할 수 있다. 이 주장이 옳다면 9번째 행성은 사실 다른 별 출신인 셈이다. 다만 아직 9번째 행성을 직접 관측한 것이 아니므로 더 많은 연구가 필요하다. 한 가지 흥미로운 사실은 지금까지 발견된 수천 개의 외계 행성 가운데서도 다른 별 출신들이 있어 보인다는 점이다. 어쩌면 행성 교환은 지구인들의 생각보다 더 흔하게 일어났을지도 모른다. 사진=룬드대학 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

별들도 사람처럼 태어나고 늙고 병들고 죽는다. 비록 백년을 채 못 사는 사람에 비해 수십억, 수백억 년을 살긴 하지만, 영겁의 시간 속에 잠시 머물다 떠나는 존재라는 점에서는 사람과 다를 게 없다. 별들이 태어나는 곳은 성운으로 불리는 거대한 분자 구름 속이다. 주로 수소로 이루어진 분자 구름이 별들의 태반인 셈이다. 지금도 뱀자리의 독수리 성운 속을 뒤져보면 별들이 태어나는 현장을 볼 수 있다. 이처럼 별들이 특정한 장소에서 거의 비슷한 시기에 태어나 ​무리를 짓는 경우가 있는데, 이를 성단(星團·star cluster)이라 한다. 무엇이 이들을 무리짓게 하는가? 두말할 것도 없이 중력이다. 하나의 중력 중심을 둘러싸고 별들이 둥글게 밀집해 있거나 아니면 성기게 흩어져 있는데, 전자를 구상성단(球狀星團)이라 하고, 후자를 산개성단(散開星團)이라 한다. 보통 구상성단은 대략 1만에서 수백만 개에 이르는 별들이 10~30광년 지름의 공 모양 영역 안에 모여 있는 집단이다. 이들은 대부분 우주 나이보다 수억 년 어린 늙은 별들에 속하기 때문에 대부분 표면 색깔은 노랗거나 붉으며, 질량은 태양의 2배 미만이다. 산개성단은 구상성단과 달리 수억 살밖에 안되는 젊은 별들의 모임이다. 구성원 숫자는 대략 수천 개 정도로, 지름 30광년쯤 안의 영역에 흩어져 있다. 따라서 약한 중력으로 느슨하게 묶여 있는 탓에 분자 구름이나 다른 성단의 영향을 받으면 쉽게 흩어지는 경향이 있다. 이들 서로를 묶어두고 있는 약한 중력의 고리를 끊고 풀려나면, 각기 비슷한 경로를 그리면서 우주공간을 이동하게 되는데, 이를 성협(星協)이라 한다. 1. 우주의 보석상자 산개성단 NGC290 어떤 보석이 이처럼 아름다울까? 별보다 아름답게 반짝이는 것은 없을 것이다. 산개성단 NGC290의 별들은 지상의 어떤 보석보다도 아름다운 빛깔과 밝기로 우주에서 반짝인다. 눈부신 아름다움을 자랑하는 위의 NGC290 사진은 최근 허블 우주망원경이 잡은 것이다. 이 아름다운 산개성단은 약 20만 광년 떨어진 이웃 은하인 소마젤란 은하(SMC)에 있다. 지름 65광년인 NGC290에는 수백 개의 젊은 별들이 찬연한 빛을 뿌리고 있다. 이 같은 산개성단의 별들은 거의 같은 시기에 태어났기 때문에 다른 질량의 별들이 각기 어떤 진화과정을 거치는가를 연구하는 데 유용한 자료가 되고 있다. 2. 남쪽 하늘 보석상자 큰부리새자리 47 NGC290이 북반구 하늘의 보석상자라면 큰부리자리 47로 불리는 구상성단 NGC104는 남반구 하늘의 보석상자라 할 만큼 아름다운 자태를 자랑한다. 오메가 센타우리 다음으로 밝은 이 구상성단은 150여 개의 다른 구상성단과 함께 우리은하의 헤일로를 거닐고 있다. 지구에서의 거리는 약 1만 7000광년으로, 소마젤란 은하 부근에서 맨눈으로도 볼 수 있다. 어마어마하게 밀집된 별들로 이루어진 이 구상성단은 겨우 지름 120광년 너비 안에 수십 만을 헤아리는 별들이 모여 있는 별들의 대도시다. 성단 가장자리를 둘러싸고 있는 다채로운 색깔의 별들이 이 성단의 미모를 한층 돋보이게 하고 있다. 허블 우주망원경이 찍은 위의 사진을 보면, 노란빛을 띤 적색거성들이 성단의 외곽에 자리잡고 있는 광경을 볼 수 있다.​ 3. 페르세우스자리 이중성단 북반구 별자리 페르세우스자리에는 두 개의 산개성단이 몇백 광년 거리를 두고 서로를 끌어당기고 있다. NGC884(좌측)와 NGC869(우측)가 바로 그 성단이다. 각각 100여 개의, 태양보다 젊고 뜨거운 별들로 구성되어 있다. 이 두 성단이 접근하는 사진을 보고도 중력의 존재를 느끼지 못하는 사람은 영혼이 없는 사람이라고 한 미국의 물리학자 리처드 파인만의 말이 유명하다. 이 두 천체는 선사시대부터 알려졌으며, 기원전 130년경 그리스 천문학자 히파르코스에 의해 처음 기록으로 남았다. 또한 17세기 독일 천문학자 요한 베이어는 각각 페르세우스 카이(chi)별, 에이치(h)별이라 이름을 붙였다. 두 성단은 서로 가까이 접근하고 있을 뿐만 아니라, 각 성단을 이루는 별들의 나이도 비슷한 걸로 보아, 최초엔 같은 분자구름에서 탄생한 것으로 보고 있다. 지구로부터 7000광년 떨어져 있으며, 쌍안경으로도 쉽게 볼 수 있다. ​ 4. 가장 크고 밝은 센타우루스자리 오메가 구상성단 센타우루스자리 방향에 있는 센타우루스자리 오메가(NGC5139)는 우리은하에 있는 200개 정도의 구상성단 중 가장 크고 밝은 구상성단이다. 핼리 혜성 발견으로 유명한 영국의 천문학자 에드먼드 핼리가 1677년에 발견했다. 지구에서 약 1만 8000 광년 떨어진 곳에 위치한 오메가는 우리은하의 구상성단 중 가장 거대한 것으로서 지름이 약 150광년에 달한다. 나이는 우리 태양보다 많은 120억 년이고, 약 1000만 개의 별들이 성단 속에 포함되어 있을 것으로 추산되며, 총질량은 태양의 400만 배에 이른다. 우리나라에서 이 성단을 연구한 결과 한번에 만들어지지 않고, 약 20억 년에 걸쳐 별들이 생성되었다는 것을 알아냈다. 또한 오래 전에 우리은하와 충돌한 이웃 은하이며, 현재의 모습은 충돌 이후 남겨진 그 은하의 중심부라는 사실도 알아냈다. 5. 플레이아데스 산개성단 작은 망원경으로 볼 수 있는 아름다운 성단으로는 황소자리의 좀생이별을 들 수 있다. 흔히 플레이아데스로 불리는 이 성단은 메시에 목록 45번(M45)의 산개성단으로, 맨눈으로도 3∼5등의 별을 7개쯤 볼 수 있다. 비교적 젊은 청백색의 별들이 많은데, 성단 전체를 둘러싼 엷은 성간가스가 별빛을 반사하기 때문에 신비스럽게 보인다. 거리는 400광년, 수명은 약 10억 년으로 추정되며, 13광년 지름 안에 약 3000 개의 별을 포함하고 있다. 가장 밝게 빛나는 9개의 별은 그리스 신화의 일곱 자매와 그 부모 이름이 붙어 있다. 이 별들은 모두 밝은 청백색의 별들로 맨눈으로도 볼 수 있다. 눈으로 볼 수 있는 7개의 별은 7자매별이라고 부르기도 하며, 그 중에서 가장 밝은 별은 알키오네(Alcyone)이다. 한국과 중국에서는 예로부터 이십팔수(二十八宿)의 여덟 번째인 묘성(昴星)으로 알려져 있고, 일본에서는 스바루라 부른다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

밤하늘을 아름답게 수놓은 은하수는 태양계가 포함된 우리 은하를 일컫는다. 지금까지 천문학자들은 저마다 우리 은하의 전체 질량이 얼마나 되는지 수차례 계산해 왔다. 하지만 우리 은하를 비롯해 우주에 속한 가스나 먼지, 성간물질 등 모든 것을 정확히 계산하는 것은 꽤 어려운 일이다. 또 우주의 85%를 구성하고 있는 암흑물질 역시 이 계산을 더 어렵게 만든다. 그런데 이번에 우리 은하의 전체 질량이 ‘태양의 7000억 배’ 정도라는 계산 결과를 캐나다 맥마스터대 그웬돌리 이디 박사팀이 5월 30일 캐나다 위니펙에서 열린 캐나다 천문학회 회의에서 발표했다. 참고로 우리 태양의 질량은 2,000,000,000,000,000,000,000,000,000(2×10의 30제곱·20양)㎏으로, 지구보다 33만 배 더 큰 질량을 갖고 있다. 즉, 우리 은하 전체의 질량은 지구의 7000억x33만 배라는 것. 이번 연구에서 이디 박사는 성단의 속도와 위치, 그리고 궤도를 이용해 우리 은하의 중력 중심과 힘을 관측하는 새로운 계산 방법을 도입했다. 또 일반적인 방법으로는 관측할 수 없는 암흑물질에 대해서도 은하 중심에 있는 구상성단의 움직임으로 그 위치와 크기를 측정하고 무게를 계산했다. 지금까지의 계산에서는 은하 전체의 무게가 태양의 1조~2조 배 정도로 예상돼 있었다. 하지만 이번 조사에서는 이전 계산보다 암흑물질량이 더 많을 것으로 추정돼 우리 은하가 기존 생각보다 가볍다는 것이다. 암흑물질은 우주 대부분을 차지하고 있지만 그 실태는 지금까지 잘 알려지지 않았다. 앞으로 암흑물질에 관한 연구가 더 진전되면 우리는 우주에 관한 더 많은 것들을 이해할 수 있을 것이다. 사진=ESO 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

‘제2의 지구’로 불리고 있는 외계행성 케플러-62f. 지구에서 약 1200광년 거리에 있는 이 행성이 생명체가 살 수 있는 환경을 갖추고 있을 가능성이 큰 것으로 밝혀졌다. 미국 캘리포니아대학 로스앤젤레스캠퍼스(UCLA)의 천문학자 아오마와 실즈 박사가 이끄는 연구팀이 새로운 컴퓨터 시뮬레이션(모의실험)을 통해, 케플러-62f에 액체 상태의 물이 충분히 존재하도록 따뜻한 기온 상태를 유지할 수 있는 대기가 구성돼 있을 가능성이 크다는 것을 밝혀냈다. 이에 대해 실즈 박사는 “이 행성은 거주 가능한 행성에 관한 강력한 후보임이 틀림없다”고 말했다. 지난 2013년 미국항공우주국(NASA)의 케플러 우주망원경이 처음 발견한 케플러-62f는 우리 태양보다 작고 온도가 낮은 항성 케플러-62를 공전하고 있는 다섯 행성 중 가장 바깥에 존재하는 행성으로, 크기는 우리 지구보다 약 40% 더 크다. 천문학자들은 지금까지 생명체 존재에 필수 요소인 액체 상태의 물이 존재하려면 행성 대기 중에 충분한 이산화탄소가 있어야만 한다고 봤다. 온실 가스인 이산화탄소가 온실효과를 일으켜 기온을 높이기 때문이다. 하지만 케플러-62f는 모항성과의 거리가 멀어서 만일 이 행성의 대기 환경이 우리 지구와 비슷하다고 가정하면 온실효과가 일어나기는 어렵다. 따라서 이 행성에는 물이 존재하려면 충분한 이산화탄소가 있어야만 한다고 천문학자들은 생각해왔다. 그런데 이 행성의 경우 1년 중 특정 시간대에 일부 지역이 표면 온도가 상승하는 궤도에 들어서게 된다. 이때 일부 얼음층이 녹아 물이 생기고 이런 현상이 반복되면 대기가 형성돼 다른 시간대에도 얼음층을 녹이는 것을 도울 수 있다는 것이 새로운 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 나타났다. 즉 새로운 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 생명체가 사는 데 필요한 물이 항상 존재할 가능성이 큰 것이 밝혀진 것이다. 이번 연구성과는 국제 학술지 ‘우주 생물학’(Journal Astrobiology) 최신호에 실렸다. 케플러-62f와 같은 외계행성은 지금까지 천문 관측에서 약 2300개가 발견됐지만, 그중 20~30개만이 생명체가 살 수 있는 영역에 존재하는 것으로 알려졌다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

혜성의 정체는 물과 이산화탄소를 비롯한 여러 얼음과 먼지가 모여 형성된 ‘더러워진 눈사람’이다. 본래는 태양계 외곽에 있던 얼음 천체가 우연히 태양에 근접한 타원 궤도를 돌게 되면 휘발성 물질과 먼지가 증발하면서 거대한 꼬리를 만든다. 그런데 이런 혜성이 태양계에만 있을까? 최근 천문학자들은 세계 최대의 전파 망원경인 알마(ALMA)를 이용해서 멀리 떨어진 외계 행성에도 혜성이 있다는 증거를 발견했다. 보통 혜성 자체는 수백 광년 밖에서 관측하기에는 너무 어두운 존재다. 하지만, 혜성의 고향인 카이퍼 벨트와 유사한 천체는 발견할 수 있다. 카이퍼 벨트는 태양-지구 거리(AU)의 30~50배 정도 거리에 있는 얼음 천체들의 모임으로 단주기 혜성의 고향이다. 지구에서 130광년 떨어진 젊은 별인 HR8799는 네 개의 큰 행성을 거느리고 있다. 그런데 이 행성계 외곽에서 새로운 얼음과 먼지의 고리가 발견되었다. 위치는 150~420AU로 태양계의 카이퍼 벨트를 확대한 것처럼 생겼는데, 과학자들은 고리의 모습으로 볼 때 아직 발견되지 않은 새로운 행성이 있을 것으로 추정하고 있다. 동시에 케임브리지 대학의 연구자들은 역시 알마 관측 데이터를 사용해서 지구에서 160광년 떨어진 젊은 별인 HD181327 주변에도 얼음 및 먼지 입자들이 모인 고리가 있다는 것을 발견했다. 이 관측 결과들이 시사하는 것은 태양계의 카이퍼 벨트와 유사한 구조물이 다른 행성계에도 드물지 않게 존재한다는 점이다. 따라서 저 멀리 외계 행성에서도 긴 꼬리를 가진 혜성을 관찰하기는 어렵지 않을 가능성이 크다. 혜성은 단순히 아름다운 꼬리를 가졌을 뿐이 아니라 태양계의 진화에서 매우 중요한 역할을 했다. 아직 논란이 있지만, 일부 과학자들은 지구의 물 가운데 상당수는 혜성에서 기원했다고 믿고 있다. 이런 점을 고려하면 단주기 혜성의 고향인 카이퍼 벨트와 유사한 천체가 계속 발견되는 것은 지구와 유사한 조건을 가진 외계 행성이 드물지 않다는 것을 보여준다. 이런 혜성의 재료들이 미래 바다를 만드는 데 필요한 물을 제공할 수 있고, 그 바다에서는 생명체가 탄생할 수도 있다. 앞으로 이 가설을 검증하기 위해 연구가 계속될 것이다. 사진=아만다 스미스/ 캠브리지 대학 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

혜성의 정체는 물과 이산화탄소를 비롯한 여러 얼음과 먼지가 모여 형성된 ‘더러워진 눈사람’이다. 본래는 태양계 외곽에 있던 얼음 천체가 우연히 태양에 근접한 타원 궤도를 돌게 되면 휘발성 물질과 먼지가 증발하면서 거대한 꼬리를 만든다. 그런데 이런 혜성이 태양계에만 있을까? 최근 천문학자들은 세계 최대의 전파 망원경인 알마(ALMA)를 이용해서 멀리 떨어진 외계 행성에서도 혜성을 볼 수 있을 것이라는 증거를 발견했다. 보통 혜성 자체는 수백 광년 밖에서 관측하기에는 너무 어두운 존재다. 하지만, 혜성의 고향인 카이퍼 벨트와 유사한 천체는 발견할 수 있다. 카이퍼 벨트는 태양-지구 거리 (AU)의 30~50배 정도 거리에 있는 얼음 천체들의 모임으로 단주기 혜성의 고향이다. 지구에서 130광년 떨어진 젊은 별인 HR8799는 네 개의 큰 행성을 거느리고 있다. 그런데 이 행성계 외곽에서 새로운 얼음과 먼지의 고리가 발견되었다. 위치는 150~420AU로 태양계의 카이퍼 벨트를 확대한 것처럼 생겼는데, 과학자들은 고리의 모습으로 볼 때 아직 발견되지 않은 새로운 행성이 있을 것으로 추정하고 있다. 동시에 영국 케임브리지 대학의 연구자들은 역시 알마 관측 데이터를 사용해서 지구에서 160광년 떨어진 젊은 별인 HD181327 주변에도 얼음 및 먼지 입자들이 모인 고리가 있다는 것을 발견했다. 이 관측 결과들이 시사하는 것은 태양계의 카이퍼 벨트와 유사한 구조물이 다른 행성계에도 드물지 않게 존재한다는 점이다. 따라서 저 멀리 외계 행성에서도 긴 꼬리를 가진 혜성을 관찰하기는 어렵지 않을 가능성이 크다. 혜성은 단순히 아름다운 꼬리를 가졌을 뿐 아니라 태양계의 진화에서 매우 중요한 역할을 했다. 아직 논란이 있지만, 일부 과학자들은 지구의 물 가운데 상당수는 혜성에서 기원했다고 믿고 있다. 이런 점을 고려하면 단주기 혜성의 고향인 카이퍼 벨트와 유사한 천체가 계속 발견되는 것은 지구와 유사한 조건을 가진 외계 행성이 드물지 않다는 것을 보여준다. 이런 혜성의 재료들이 미래 바다를 만드는 데 필요한 물을 제공할 수 있고, 그 바다에서는 생명체가 탄생할 수도 있다. 앞으로 이 가설을 검증하기 위해 연구가 계속될 것이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com　 　

성운이란 한마디로 별 먼지다. 수소, 헬륨 등 별을 만드는 여러 원소들의 가스 집단이라 할 수 있다. 사람이 흙에서 나서 흙으로 돌아가듯이 별들은 이 성운에서 태어나서 생애를 마친 뒤 제 몸을 해체해 다시 성운으로 돌아간다. 따라서 우주에 존재하는 모든 천체들, 곧 별과 은하, 성단과 블랙홀에 이르기까지 모두 성운에서 태어난 것들이다. 모든 천체들의 모태가 곧 성운인 셈이다. 빅뱅 직후의 우주에는 수소​와 약간의 헬륨으로 이루어진 원시 구름으로 가득 찼다. 여기서 별들이 태어나고 은하가 만들어졌으므로 성운의 원조라고 할 수 있다. 성서에 보면 "태초에 하나님이 '말씀(logos)'으로 천지를 창조하셨다"는 말이 나오는데, 천문학자들이 그 '말씀'이 바로 수소였다고 주장한다. ​ 어쨌든 별들을 만들고 별들이 생을 마치고 폭발해서 만들어내는 이 성운들은 그 현란한 색채와 기이한 형태로 우주의 최고 볼거리를 제공한다. 성운의 빛나는 상황이나 형태에 따라 행성상 성운, 산광성운, 암흑성운, 타원성운, 나선성운, 불규칙 성운으로 구별하기도 하는데, 아름다움과 매혹적인 형태를 자랑하는 성운들 중에서 가장 아름다운 성운으로 꼽히고 있는 '톱 5'를 소개한다. ​1. ​독수리 성운 아름다운 성운의 첫 자리를 차지하는 독수리성운(Eagle Nebula, M16)은 유명한 혜성 사냥꾼인 프랑스의 샤를 메시에가 1764년에 발견했다. 여름철 남쪽 하늘 은하수 가운데 뱀자리의 꼬리 부분에 있는 이 성운은 붉은색을 띠고 있다. 성운의 폭은 무려 70광년. 빛의 속도로도 70년을 가야 될 정도로 엄청난 스케일이다. 허블 우주망원경이 잡은 이 성운의 모습을 보면, 성운 중심부에 길이 4광년(약 40조km)에 달하는 거대한 검은 먼지 기둥 속에서 별이 무리지어 태어나는 장엄한 광경을 볼 수 있다. 그래서 이 성운 기둥을 창조의 기둥(Pillars of Creation)이라 한다. 지구로부터 약 6500광년이라는 거리에 있다. 2. 게 성운 황소자리 방향으로 지구로부터 약 6290광년 거리에 있는 초신성 잔해다. 성운 중심에는 지름 30km에 달하는 중성자별인 펄서가 존재하며 1초에 30.2회 자전하면서 전자기파를 방출한다. 게의 등딱지처럼 생겼다고 해 이름 붙여진 게성운은 지름 약 5광년으로, 1731년 영국 아마추어 천문학자 존 베비스에 의해 처음 발견됐다. 이후 1758년 프랑스 천문학자 샤를 메시에가 게성운을 시작으로 성운과 성단을 109개로 정리한 ‘메시에 목록’을 만들었는데, 이 게성운에 목록의 첫 번째라는 뜻으로 ‘M1’이라는 명칭을 붙였다. 게성운은 별의 진화 마지막 단계인 초신성이 폭발해 만들어진 초신성 잔해이다. 천문학자들은 게성운이 언제 생성됐는지까지 기록을 통해 밝혀냈다. 중국 기록은 송나라 때 연대기인 ‘송사천문지’(宋史天文誌)에 나와 있는데 “1054년 여름 남동쪽에 낯선 별이 나타났는데 불그스름한 빛깔로 금성보다 밝았으며 23일 동안은 대낮에도 볼 수 있었다. 그 후 차츰 어두워졌으며 1056년 봄 소멸했다”고 쓰여 있다. 당시 초신성 폭발은 중국뿐만 아니라 우리나라, 일본, 터키, 그리고 인디언의 기록에도 남아 있다. 미국 애리조나에 있는 화이트 메사 동굴과 나바호산에는 오늘날 미 남서부 지역에 사는 원주민인 푸에블로 족의 선조들이 그린 벽화가 남아 있다. 천문학자들은 이 벽화에 그려진 초승달을 이용해 초신성이 1054년 7월 5일쯤 폭발했다는 것까지 계산해냈다. ​3. 모래시계 성운 파리자리에 있는 행성상 성운이다. 모래시계를 닮아서 이름이 붙어졌다. 이 천체의 명칭은 보통 MyCn18로 불린다. 별의 수명이 거의 다 끝난 적색거성 단계에서, 별의 외피층이 강력한 항성풍으로 방출되어 만들어진 성운이다. 모래시계 같은 형태가 된 것은 내부의 빠른 항성풍이 중심부의 농밀한 성운을 외부로 밀어냈기 때문이다. 거리는 약 8000광년. '행성상 성운'이라는 용어는 1780년대에 영국 천문학자 윌리엄 허셜이 고안한 것으로, 망원경으로 들여다보았을 때 행성처럼 보인다고 하여 만들어진 것이다. 거문고자리성운, 여우자리 아령형성운, 큰곰자리 부엉이성운 등이 대표적인 행성상 성운이다. 행성상 성운의 수명은 수만 년 정도로, 보통 수십억 년에 이르는 별의 수명에 비추어볼 때 비교적 짧게 지속되는 현상이다. 성운의 지름은 0.1 또는 1광년 정도이고, 중심별은 자외선을 내는 고온(10만℃ 정도)의 별이 많다. 4. 나비 성운 M2-9로 불리는 나비성운은 뱀주인자리에 있는 행성상 성운이다. 모양이 나비의 날개처럼 생겨서 나비성운이라는 별명을 얻었다. 양 날개 형태는 각각 별로부터 뿜어져나오는 제트가 만들어낸 것이며, 중심별은 쌍성으로 각각 한 개의 행성상 성운을 형성했다. 1947년에 미국 천문학자 루돌프 민코프스키가 발견했으며, 거리는 지구로부터 약 2100 광년 떨어져 있다. 1990년대에 허블 우주망원경이 M2-9를 보다 선명하게 찍었다. 중심부 쌍성 구성원 중 주인별은 상당량의 질량을 우주로 방출한 뒤 백색왜성으로 쭈그러들고 있다. 5. 고양이눈 성운 용자리에 있는 이 행성상 성운은 지금까지 알려진 성운 중 구조가 매우 복잡한 성운의 하나로, 1786년 영국 천문학자이자 천왕성 발견자인 윌리엄 허셜이 발견했다. 허블 망원경을 이용한 고해상도 촬영을 통해 매듭, 제트, 거품, 원호 모양 등의 주목할 만한 구조들이 발견되었다. 고양이 눈의 중심에는 밝고 뜨거운 항성이 있는데, 이 별은 약 1000년 전에 자신의 겉 표면을 우주공간으로 날려버린 후 이런 아름다운 성운을 형성했다. 이밖에도 오리온 성운 등 아름다운 성운들이 우주 도처에 늘려 있으니, ​밤하늘 성운 여행에 한번 나서보는 것도 재미있는 우주 체험이 될 것이다. ​이광식 통신원 joand999@naver.com

멕시코가 소행성의 충돌 위기를 가까스로 모면했다. 거대 소행성 하나가 지상에 떨어지지 않고 다행히 공중에서 폭발한 것이다. 멕시코 현지언론에 따르면, 지난 21일(현지시간) 새벽 멕시코 중부 하늘에 커다란 불덩어리가 나타났다. 푸에블라 등 5개 주에서 목격된 이 불덩어리는 주황색의 밝은 빛을 내뿜었고 매우 빠르게 하늘을 가로질렀다. 이후 불덩어리는 정확히 오전 1시 47분쯤 굉음과 함께 공중에서 폭발했다. 많은 사람이 그 충격을 지상에서도 느꼈다고 한다. 그 모습은 일부 목격자에 의해 사진이나 영상으로도 촬영됐다. 이를 분석한 멕시코 국립천체물리·광학·전자공학연구소(INAOE)의 천문학자 호세 라몬 발데스 박사는 “많은 사람이 그 불덩어리를 운석으로 생각했다”면서 “하지만 불덩어리는 지상에 충돌하지 않고 대기권을 지나갔으므로 기술적으로는 운석이 아니라 소행성”이라고 말했다. 또한 “소행성은 대기권 진입과정에서 충격파를 만들어 멕시코에 사는 사람들은 이를 듣고 느낄 수 있었다”고 설명했다. 이어 “그 충격파로 소행성이 지상에 가까이 있는 것처럼 들렸을 수도 있지만, 꽤 멀리 떨어져 있었고 시속 1000km 이상의 속도로 지나갔을 것”이라고 덧붙였다. 소행성은 태양계 형성의 잔재로 큰 것은 도시 하나를 완전히 파괴할 수 있다고 한다. 한편 이번 소행성 관측 이후 어떤 물질적 피해 보고도 없었다고 현지 경찰은 밝혔다. 사진=유튜브 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

천문학자들이 ‘우주의 금광’을 찾아낸 것 같다. 미국 매사추세츠공과대(MIT) 안나 프레벨 교수(물리학과)가 이끈 국제 연구팀은 우리 지구에서 약 10만 광년 거리에 있는 소은하 ‘레티큘럼 2’(Reticulum II) 안에 있는 가장 밝은 별 몇 개로부터 나온 흐릿한 빛을 분석했다. 그 결과, 해당 별들에는 ‘R과정’(빠른 중성자 포획 과정)으로 불리는 현상으로 생성되는 원소들을 엄청나게 많이 있는 것으로 나타났다. 여기에는 철보다 무거운 금과 은, 백금 등 귀한 원소가 포함된다. 이 현상은 지난 1957년 핵물리학자들이 처음 이론으로 묘사했다. 이번 연구는 지난 60여 년간 과학자들을 당황하게 만들었던 금, 은, 백금 등 원소의 다양한 기원에서 하나의 해답을 발견해낸 것이다. 이에 대해 프레벨 교수는 “R과정으로 이런 중원소가 생성되는 방법을 이해하는 것은 핵물리학에서도 가장 어려운 문제 중 하나”라고 설명했다. 보통 금과 은, 백금의 가치가 큰 점은 지구에서 희귀하다는 것에 있지만, 이런 원소가 생성되는 과정 역시 이런 중원소를 특별하게 만든다. 왜냐하면 이런 중원소는 상상도 못할 만큼 큰 밀도를 가진 중성자별들이 엄청난 속도로 서로 충돌해야 생성되며 이런 원소가 다시 소행성 행태로 지구로 날아와야 하는 것이기 때문이다. 프레벨 교수는 “이런 중원소가 생성되는 데는 너무 큰 에너지가 필요하므로 이를 실험적으로 생성하는 것은 거의 불가능하다”면서 “이런 중원소의 생성 과정은 단지 지구에서는 일어나지 않으므로 우리는 우주에 있는 별과 그 물질을 실험실로 사용해야 하는 것”이라고 말했다. 또 연구팀은 생성이 어려운 이런 중원소로 가득한 고유 은하의 발견이 앞으로 항성 역사는 물론 우주 진화 과정을 밝혀낼 것으로 기대한다. 별들은 자체적으로 중원소를 만들 수 없으므로 과거 이 은하에서는 특정 이벤트가 ‘씨앗’이 돼 금·은·백금 등을 가진 별이 만들어졌다는 것이다. 이런 중원소가 가득한 별들이 존재하는 것은 중성자별 간의 충돌이 원인임을 시사한다. 또 이번 결과는 이런 별의 구성을 밝혀내는 방법으로 이런 별을 거느리고 있는 은하의 역사를 밝혀낼 수 있다는 것을 보여준다. 이런 접근 방식은 ‘항성 고고학’(stellar archaeology)으로 불리고 있는데 천체물리학자들이 초기 우주 상태에 대해 자세히 배울 수 있게 해주는 것이다. 프레벨 교수는 “난 정말 이번 결과가 별과 어느 정도 원소를 개별적으로 형성하는 은하의 연구를 위한 새로운 문을 열었다고 생각한다”면서 “우리는 정말 작은 규모의 별들과 정말 큰 규모의 은하들을 서로 연결하고 있는 것”이라고 말했다. 이번 연구성과는 세계적 학술지 네이처(Nature) 최신호(5월 21일 자)에 실렸다. 사진=다나 베리/스카이웍스 디지털, Inc. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

미래 지구인의 ‘두 번째 거주지’로 꼽히는 화성의 최근 모습이 공개됐다. 미국 항공우주국(이하 NASA)는 허블우주망원경을 이용해 찍은 지구에서 약 8047만㎞ 떨어진 화성의 아름답고 환상적인 사진을 공개했다. 공개된 사진은 미국 현지시간으로 지난 12일 찍은 것으로, ‘붉은 행성’이라고 불리는 화성 토양의 색깔과 대기, 상공의 구름 등을 한 장에 모두 담고 있다. 사진에서 어둡고 크게 보이는 지역은 ‘시르티스 메이저’(Syrtis Major) 평원으로, 17세기 당시 천문학자에 의해 최초로 확인된 화성의 지표면이다. 이번에 공개된 시르티스 메이저 평원 위로는 구름이 깔려 있는 것을 볼 수 있다. 무려 35억 년 전에 소행성과 충돌하면서 생성된 분지의 모습과 화성 대기를 덮고 있는 구름, 화성의 남극과 북극 역시 생생하게 확인할 수 있다. 과거 지질활동으로 용암이 흘렀던 지역이나, 밝은 주황빛을 띠고 있는 화성의 북반구 ‘아라비아 테라’ 지역 등을 한 눈에 볼 수 있다는 점이 학계의 주목을 받고 있다. 한편 미국시간 기준으로 22일에는 태양과 지구, 화성이 일직선에 놓이는 ‘우주쇼’가 열린다. 이 시기가 되면 화성은 지구에서 약 7630만㎞ 떨어진 지점까지 가깝게 접근한다. 이어 30일은 11년 만에 지구와 화성의 거리가 가까워지는 날이다. 전문가들은 이때가 되면 지구-화성 거리가 7531만 8000㎞까지 가까워 질 것으로 예상하며, 위치 특성상 태양이 화성을 비추기 때문에 더욱 밝고 선명한 화성의 이미지를 얻을 수 있을 것으로 기대하고 있다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

먼 우주에는 밤을 잊은 천문학자와 애호가들에게 친숙한 ‘과자 상표’의 이름 만큼이나 사랑받는 성운이 있다. 최근 미 항공우주국(NASA)은 ‘오늘의 천문사진’(APOD) 코너를 통해 지구로부터 약 1500광년 떨어진 곳에 위치한 오리온 성운(Orion Nebula)의 모습을 공개했다. 아름다운 색채가 어우러진 충격파처럼 보이는 이 사진은 3가지 색의 가시광과 적외선 영역을 관측하는 NASA의 스피처 우주망원경이 촬영한 이미지를 합성해 만든 것이다. 　 약 40광년에 걸쳐져 있는 오리온 성운은 맨 눈으로도 관측이 가능한 대표적인 발광성운(發光星雲·주위의 열을 받아 스스로 빛을 내는 성운)으로, 성운표 번호는 M42, NGC1976이다. 오리온 성운이 이처럼 화려하게 빛날 수 있는 이유는 그 심장부에 매우 무겁고 밝은 어린 별 4개가 존재하기 때문이다. 성운에 가려 잘 보이지 않지만 이 별들이 방출하는 강렬힌 자외선이 수소구름과 어우러져 화려하면서도 어지러운 모습을 발하게 된다. 전문가들은 이 별과 그 주위 천체들의 집단을 '트라페지움'(Trapezium), 곧 사다리꼴 성단이라 부른다. 다른 성운과 마찬가지로 성간 가스와 먼지로 가득찬 구름같은 이 속에서 인간의 머리로는 상상할 수 없는 수많은 별들이 새로 태어난다. 사진=Infrared: NASA, Spitzer Space Telescope; Visible: Oliver Czernetz, Siding Spring Obs　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

지구에서 약 250만 광년 거리에 있는 안드로메다 은하에는 붉은색 루비처럼 아름답게 빛하는 천체 ‘외뿔소자리 V838 별’이 존재한다. 사실 이 천체는 하나의 별이 빛나고 있는 것이 아니라 큰 별이 작은 별을 집어삼키는 과정에서 나온 빛이라는 것을 천문학자들이 밝혀냈다. 천체물리학저널(The Astrophysical Journal) 최신호에 실린 이 연구논문에 따르면, 이 별은 2008년과 2015년에 관측된 ‘고휘도 적색 신성’(Luminous red nova)으로, 갑자기 밝아졌다가 다시 어두워지는 기묘한 특징을 지녔다. 밝아지는 과정에서는 우리 태양보다 50만 배 더 밝아지는 데 이는 안드로메다 은하에서도 가장 밝은 밝기라고 한다. 우리 은하에서도 2008년, ‘전갈자리 V1309 별’로 불리는 고휘도 적색 신성이 발견된 바 있다. 이 천체는 두 개의 별이 회전하면서 융합하고 그 과정에서 가스를 주변으로 확산해 사진 속 천체와 비슷한 형태를 나타낸다. 사진 속 외뿔소자리 V838 별은 허블 우주망원경으로 관측돼 강한 붉은 빛과 적외선 빛을 보여준다. 사진에서 밝게 빛나고 있는 이 별은 그 밝기가 몇 주에서 몇 개월밖에 지속되지 않았다. 시간이 지나자 다시 어두워졌다는 것이다. 현재 외뿔소자리 V838 별이나 전갈자리 V1309 별과 같은 고휘도 적색 신성은 새로운 천체로 분류되고 있으며 아직 그 정체가 무엇인지는 명확하게 밝혀지지 않았다. 앞으로 허블 망원경의 후임 ‘제임스웹 우주망원경’ 등의 고성능 망원경이 운용을 시작해 관측에 참여하게 되면 고휘도 적색 신성의 정체를 밝히는 길이 열릴 것이라고 천문학자들은 기대감을 나타내고 있다. 사진=NASA, ESA, H.E. Bond (STScI) and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA) 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

1572년 덴마크의 천문학자 티코 브라헤(1546~1601)는 밤하늘을 관측하다 카시오페아 자리에 나타난 초신성(超新星)을 처음으로 발견했다. 당시 그는 "이전에는 볼 수 없었던 반짝이는 천체를 관측했다"면서 "이후 2년 동안 쭉 조사했는데 금성만큼이나 밝았다"고 적었다. 브라헤가 발견한 이 초신성이 바로 그의 이름을 딴 '티코의 신성'(Tycho’s supernova)이다. 정식명칭으로는 SN1572로 명명된 티코의 신성은 천체 망원경의 도입과 함께 수백 여 년이 지난 지금도 천문학자들의 주요 관측 대상이 되고있다. 특히 망원경도 없던 시대에 그가 남긴 방대한 자료들은 제자인 요하네스 케플러(1571-1630)에게 넘겨져 행성운동의 세 법칙을 만드는데 기반이 됐다. 최근 미 항공우주국(NASA)은 ‘찬드라 X선 우주 망원경’(Chandra X-ray Observatory) 등으로 촬영한 SN1572의 모습을 공개했다. 이 사진은 지난 2000년 부터 2015년 사이 촬영한 것을 합친 것으로 15년 간의 변화모습이 담겨있다. 　 움직이는 그림파일(GIF)로 만들어진 이미지를 보면 과거보다 팽창한 SN1572모습이 확인된다. 초신성은 이름만 놓고보면 새로 태어난 별 같지만 사실 종말하는 마지막 순간의 별이다. 일반적으로 별은 생의 마지막 순간 남은 ‘연료’를 모두 태우며 순간적으로 대폭발을 일으킨다. 이를 초신성 폭발이라고 부르며 이 때 자신의 물질을 폭풍처럼 우주공간으로 방출한다. 사진 속 거품처럼 부풀어 오른 물질이 바로 초신성 폭발이 남긴 잔해로 이 물질을 통해 또다시 별이 만들어지고 또 지구와 같은 행성이 생성된다. 결과적으로 우리는 444년 전 처음 관측된 폭발의 흔적을 지금은 우주에 떠있는 천체망원경을 통해 더욱 자세히 관측하는 셈이다. 현재 시속 1900만 km 속도로 팽창하는 SN1572도 영겁의 세월이 지나면 그 모습이 일그러지며 사라져 갈 것이다. 　 사진=X-ray: NASA/CXC/GSFC/B. Williams et al; Optical: DSS; Radio: NSF/NRAO/VLA　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

NASA “행성 가능성 99% 이상” 550개선 지구 같은 암석층 발견 9개는 액체 상태 물 존재할 수도 지구형 외계행성 2325개로 늘어 지구와 비슷한 환경을 가진 행성을 찾는 ‘행성사냥꾼’ 눈에 1284개의 새로운 지구형 행성이 포착됐다. 미국 항공우주국(NASA)은 11일 새벽 2시(한국시간) “케플러 우주망원경이 지난해 7월 발견한 항성 ‘케플러452’와 그 주변을 도는 행성 ‘케플러452b’를 분석한 데이터를 바탕으로 4302개의 행성 후보를 추가로 찾아냈으며 이 중 1284개는 행성일 가능성이 99% 이상인 것으로 나타났다”고 밝혔다. 나머지 3018개는 행성일 가능성이 낮거나 잘 알려지지 않은 천문현상 때문에 나타난 데이터로 추정됐다. 이로써 이전에 발견된 행성 1041개를 포함해 생명이 존재할 수 있는 외계행성 수는 모두 2325개가 됐다. 이번 분석 결과는 천문학 분야 국제학술지 ‘천체물리학 저널’에 실렸다. 엘런 스토판 NASA 본부 수석과학자는 “이번에 발견한 1284개의 외계행성 중 550개는 지구처럼 암석층을 갖고 있으며 크기도 비슷하다”고 밝혔다. 특히 550개 중 9개는 태양처럼 스스로 빛을 내는 항성과 거리가 적당히 떨어져 있는 ‘생명체 거주 가능지역’(Habitable zone)에 위치해 있기 때문에 지구처럼 물이 액체 상태로 존재할 것으로 NASA 과학자들은 분석했다. 행성은 ‘암석형’과 ‘가스형’으로 나뉘는데 목성처럼 가스 형태로 구성된 행성보다는 지구처럼 암석으로 이뤄진 행성에 생명체 존재 가능성이 높을 것으로 과학자들은 추정하고 있다. 독일 천문학자 요하네스 케플러의 이름에서 따 온 케플러 우주망원경은 2009년 발사돼 지구에서 1억 2070만㎞ 떨어진 궤도를 돌면서 지구와 유사한 행성을 찾는 임무를 수행하고 있다. 공식임무는 2012년에 끝났지만 NASA는 외계행성뿐만 아니라 초신성까지 관측하는 새로운 임무 ‘K2’를 부여했다. 지난달 7일 고장으로 일주일 동안 ‘위급모드’로 운영되기도 했지만 닷새 만에 정상상태를 회복해 임무를 수행 중이다. NASA는 더 넓은 관측영역에서 ‘제2의 지구’를 찾기 위해 2018년 외계행성탐색위성(TESS)과 제임스웹 우주망원경(JWST)을 띄우고 2020년 초에는 광시야 적외선 서베이 망원경(WFIRST)을 발사할 예정이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr