-우주탄생에서 불과 6억년 후의 모습 허블 우주망원경이 우주가 태어난 지 얼마 되지 않은 '우주의 새벽'을 촬영하는 데 성공했다. 이 놀라운 이미지는 미 항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)이 중력 렌즈를 사용해 잡아낸 초창기 원시은하들의 모습을 보여주고 있다. 이들 원시 은하는 빅뱅 이후 6억년밖에 지나지 않았을 때 태어난 것으로, 허블 망원경이 이제껏 잡아낸 어떤 은하보다도 먼 거리에 있는 은하들이다. 우주에서는 시간이 곧 공간이므로 이 은하들의 나이는 130억년이 넘는다는 뜻이다. 연구진은 이 작은 은하들이 지금의 우주를 만든 데에 결정적인 역할을 한 것으로 보고 있다. 스위스 로잔 공과대학의 하킴 아텍 교수가 이끄는 국제적인 연구진은 빅뱅 이후 6억년에서 9억년 사이의 공간에서 이같은 작은 은하들을 250개 이상 발견했다. 지금까지 발견된 은하들 중 가장 오랜 은하들이다. 이들 은하에서 출발한 빛은 적어도 120억년 이상의 시간을 날아서 망원경에 포착된 셈인데, 이는 곧 천문학자들이 120억년 이전의 과거에 존재했던 아기 우주의 모습을 보고 있다는 뜻이다. "허블 망원경이 잡은 심우주의 은하들 중에서 이보다 더 오랜 은하들은 없습니다." 하고 프랑스 리옹 천문대의 요한 리차드가 밝혔다. 이들 은하에서 온 빛을 모아 분석해본 결과, 연구진은 이 원시 은하의 빛이 초창기 우주의 역사에서 미스터리에 싸인 기간, 곧 재이온화 시기에 중요한 역할을 했다는 사실을 발견했다. 초기 원시우주에서 탄생한 최초의 별(항성)과 은하가 우주 공간에 강력한 자외선을 방출하면서 우주 온도가 높아지면, 우주는 다시 이온화의 과정을 겪게 되는데, 이를 ‘재이온화’라고 부른다. 재이온화가 진행되면 수소의 양성자에서 분리된 전자로 인해 우주는 다시 빛이 직진할 수 없는 불투명한 상태가 된다. 이번 연구에서 관측된 원시은하의 자외선을 조사하면 이 은하들이 진화의 과정에 있는지 알 수 있게 된다. 연구진은 상당한 확신을 가지고, 이들 원시은하들이 초창기 우주를 투명하게 하는 데 중요한 역할을 했으며, 재이온화 시기는 빅뱅 이후 7억년 시점에서 끝났다는 결론을 내렸다. 이 같은 발견의 뒤에는 연구진이 활용한 중력 렌즈의 역할이 컸던 것으로 알려졌다. 허블 심우주 관측 프로젝트의 일환으로 연구진은 심우주에 있는 3개의 은하단을 중력 렌즈로 활용했다. 은하단의 무거운 질량으로 인해 빛이 휘어지는 현상이 일어나는데, 이것이 확대 렌즈의 역할을 하게 되는 것을 일컬어 중력 렌즈라 한다. 중력 렌즈를 최초로 예측한 사람은 상대성이론을 완성한 아인슈타인이었다. 연구진은 이 중력 렌즈를 이용해 해상도 높은 원시은하 이미지를 얻을 수 있었다. 제1세대 은하를 관측, 연구하려면 이 중력 렌즈의 역할이 필수적이다. "심우주의 은하단은 강력한 천연 망원경이다. 이들의 도움이 없으면 초창기 우주의 모습을 볼 수가 없다"고 스위스 로잔 공과대학의 얀-폴 크나이브 박사가 밝혔다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

라그랑주 점이란 한마디로 서로 중력으로 묶여 운동하는 천체들 간의 중력이 균형을 이루어 중력이 0이 되는 지점을 일컫는다. 예컨대, 태양-지구 체제의 라그랑주 점은 태양과 지구를 잇는 직선상의 3점과, 또 두 천체와 정삼각형을 이루는 2점에서 중력이 0이 된다. 라그랑주 점은 18세기 프랑스 수학자 조제프루이 라그랑주가 삼체문제를 풀다가 발견했다. 라그랑주는 세 물체 가운데 하나가 다른 두 물체보다 매우 가벼울 때, 이 가벼운 물체가 어떤 궤도를 지니는지 계산하였고, 이를 통해 특정한 점에서는 이 가벼운 제3의 물체가 다른 두 물체에 대하여 상대적으로 정지해 있는 궤도를 그린다는 사실을 발견했다. 이처럼 제3 천체는 라그랑주의 특수해 중 삼각형을 이루는 2점에 있을 때 매우 안정적임에 비해 직선상의 3점은 역학적으로 다소 불안정한 점이라는 것이 밝혀졌다. 행성이나 별과 같은 큰 천체들의 주위에는 5개의 라그랑주 점이 형성된다. 태양-지구 시스템에서 보면, 위의 그림에서 보듯이 3개의 라그랑주 점은 두 천체를 잇는 일직선상에 형성되는데, 첫번째인 L1은 지구로부터 약 160만km인 지점에 찍힌다. 이곳이 바로 두 천체의 중력이 균형을 이루어 상쇄되는 지점으로, 1995년 발사된 태양 관측 위성 SOHO(Solar and Heliospheric Observatory)와 심우주 기후관측위성(DSCOVR·Deep Space Climate Observatory)이 현재 머물고 있는 장소이다. 말하자면 우주 주차장인 셈이다. L2는 L1과 마찬가지로 역시 지구로부터 160만km 떨어진 곳에 있지만 태양과는 반대 방향의 지점이다. 이 지점이 지구와 태양, 달의 중력 균형이 이루어져 우주선이 심우주를 관측하는 데 최상의 시야를 확보해 준다. 현재 미국항공우주국(NASA)의 윌킨슨 마이크로파 비등방성 탐색기(WMAP)가 여기에 주차하면서 빅뱅에서 나온 우주배경복사를 탐색하고 있는 중이다. 허블 망원경 후임으로 2018년 임무교대할 제임스 웹 우주 망원경도 장차 이 자리에 머물 예정이다. 제3의 라그랑주 점인 L3은 지구에서 볼 때 태양 뒤쪽에 있다. SF물에서는 이 지점이 더러 등장하지만, 현재로서는 이곳의 과학적 용도를 발견하지 못하고 있다. NASA가 이 L3에 대해 웹페이지에 언급한 부분이 있다. "미지의 행성-X가 L3에 숨어 있다는 아이디어가 일반의 호기심을 자극하는 소재가 되고 있지만, 그 과학적 증거는 없다. 행성-X가 존재한다면 그 궤도 주기는 150년으로 대단히 불안정한 것이지만, 헐리우드는 그래도 '행성-X에서 온 남자' 같은 영화를 계속 만들어낼 것이다." L1, L2, L3 는 사실 중력적으로 완전한 평형을 이루는 곳은 아니다. 만약 우주선이 이곳에서 표류한다면, 지구나 태양 쪽으로 한정없이 끌려갈 것이다. 천문학자 닐 타이슨은 이렇게 표현했다. "마치 가파른 언덕 꼭대기에 유모차를 아슬아슬하게 세워둔 것이나 같다." 따라서 여기에 우주선이 주차하려면 아주 미세한 조정을 계속 해나가야 한다. L4와 L5는 안정적이다. 그래서 '커다란 접시 위에 놓인 공' 같다는 표현을 쓴다. 두 라그랑주 점은 지구 궤도의 앞뒤쪽 60도 지점에 위치하는데, 태양과 지구를 꼭지점으로 하는 정삼각형을 이룬다. 이러한 안정성 때문에 우주 먼지나 소행성들이 이곳에 몰려드는 경향이 있다. 실제로 목성의 궤도 위를 목성과 함께 도는 트로이 소행성군은 그 위치가 태양과 목성이 정삼각형을 이루는 곳임이 확인되었다. 수십 개의 소행성들이 목성의 앞과 뒤에서 각각 무리를 이루고 있다. NASA는 태양계에서 이런 유형의 소행성들이 수천 개나 발견되었다고 밝혔다. 지구의 트로이 소행성은 2010년에 발견된 TK7이 유일하다. 지구를 졸졸 따라다니는 TK7은 너비300m의 암석으로, 제2의 달이라고 불리기도 한다. 라그랑주 점이 갖는 이점은 여러 가지다. 이곳에 머무는 탐사선들은 태양 열기로부터 보호받으며 넓은 시야를 확보하면서 소행성 탐색을 훨씬 효율적으로 할 수 있다. 2009년부터 2011년까지 이곳에 투입된 와이즈(WISE)는 별도 냉각제를 사용하지 않은 자연상태에서 임무를 수행했다. 앞으로 제임스 웹 우주 망원경도 L2에서 이러한 이점을 누리게 될 것이다. *조제프루이 라그랑주(1736~1813)는? 이탈리아 태생의 프랑스 수학자이자 천문학자이다. 해석학, 정수론, 고전역학, 천체역학 전반에 걸쳐 중대한 기여를 했다. 특히 물리학 분야에서 기존의 고전역학을 일반화된 새로운 수학적 방식으로 표현한 해석역학은 이론 물리학의 새로운 지평을 열었다. 프랑스 혁명에서 살아남아 에콜 폴리테크니크에서 개교와 동시에 해석학의 첫 번째 교수가 되었다. 1803년에 나폴레옹으로부터 레지옹 도뇌르 훈장을 받고 1808년 제국의 백작이 되었다. 팡테옹에 묻혔으며, 그의 이름은 에펠탑에 새겨진 72개의 이름 중 하나로 남아 있다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

올해는 아름다운 유성우를 볼 절호의 기회가 될 것 같다. 혜성 등의 천체가 남겨놓은 잔해가 지구 대기와 빠른 속도로 충돌하면 마찰을 일으키면서 빛줄기를 남기는데, 이를 유성 또는 별똥별이라 하고, 이런 현상이 많이 일어나 마치 비처럼 보이는 것을 유성우라 한다. 연례 행사처럼 밤하늘에서 펼쳐지는 유성우의 장관은 우선 이번 주 극대기를 맞는 오리온자리 유성우가 보여줄 것으로 기대된다. 오리온자리 유성우는 모혜성이 76년 주기의 핼리 혜성으로, 오리온자리에서 두번째로 밝은 별인 베텔게우스 부근이 복사점이다. 유성들이 하늘의 한 점에서 방사선으로 퍼져나가는 것처럼 보이는 점을 복사점이라 한다. 하지만 오리온자리 유성우를 보려면 조금 부지런해야 한다. 극대기인 22일 새벽 일찍 오리온자리가 보이는 어두운 곳으로 가야 하기 때문이다. 이날은 월령 10일의 반달이 자정 무렵에 지기 때문에 유성우 관측에는 적기이다. 물론 이 유성우의 활동기는 이미 10월 초에 시작되었으며, 11월 초까지 걸쳐 있다. 요즘 오리온자리는 밤 11경에야 동쪽에서 떠오른다. 따라서 달이 진 이후인 자정께부터 새벽까지가 유성우를 볼 수 있는 시간인 셈이다. 새벽 5시경이면 오리온자리가 남쪽으로 기우는데, 이 무렵이 오리온자리 유성우의 극대 시간이다. 해뜨기 전까지 시간당 20~25개의 유성을 볼 수 있을 것으로 예상되고 있다. 물론 하늘에 구름이 끼면 유성우는 볼 수 없다. 천체관측이란 늘 하늘이 도와야 할 수 있는 것이다. -유성우 관측 요령 오리온자리 유성우는 그다지 밝지 않기 때문에 빛 공해가 심한 도시에서는 ​관측하기가 힘들다. 그러므로 남쪽이 틔어 있는 야외의 어두운 장소로 나가야 한다. 이때는 옷을 두둑히 입고 담요와 접이식 긴의자를 가지고 가는 것이 좋다. 천체망원경을 챙길 필요는 없지만, 쌍안경 하나 정도는 가지고 가면 좋다. 쌍안경으로 유성을 볼 수도 있지만, 유성이 떨어지지 않는 시간에 은하수나 다른 천체들을 감상할 수 있기 때문이다. 오리온자리 유성우를 낳은 핼리 혜성은 17세기 영국 천문학자 에드먼드 핼리가 발견한 것이다. 그전에는 혜성이 인간세계에 불길한 일을 예고하는 존재로 인식되어왔지만, 핼리가 시차를 측정하여 이 혜성이 지구 대기상에서 나타나는 현상이 아닌 천체의 일종임을 밝혀냈다. 1682년, 핼리는 어느 날 혜성을 본 후, 옥스퍼드 대학 도서관에 있던 옛날 혜성기록을 뒤져본 결과, 1456년, 1531년, 1607년에 목격된 혜성이 자기가 본 것과 비슷하다는 점을 깨닫고, “이 혜성은 불길한 일을 예시하는 별이 아니라, 76년을 주기로 지구 주위를 타원궤도로 도는 천체로, 1758년 다시 올 것이다“라고 예언했다. 그는 자신의 예언을 확인하지 못하고 죽었지만, 과연 1758년 크리스마스 밤에 이 혜성이 나타난 것을 독일 농부인 한 아마추어 천문가가 발견했다. 이로써 이 혜성이 태양을 끼고 도는 하나의 천체임이 증명되었고, 핼리의 업적을 기리는 뜻에서 ‘핼리 혜성’이라고 이름지어졌다. 가장 최근에 핼리 혜성이 나타난 해는 1986년이었고, 다음 방문은 2061년으로 예약되어 있다.(나는 못 보겠네. ^^;) 이광식 통신원 joand999@naver.com

태양으로부터 너무 멀리 떨어져 있어 깜깜하다고만 생각하기 쉬운 명왕성. 하지만 이 어둡고 침침해 보이는 이 왜소행성도 정오에는 지구의 새벽이나 먼지 낀 날과 비슷하다는 것이 과학자들의 분석으로 밝혀졌다. 이를 미국항공우주국(NASA)은 ‘명왕성의 시간’(플루토 타임)이라고 지칭하고, 지난 6월부터 8월까지 소셜미디어(SNS)를 통해 전 세계 많은 사람이 보내온 수천 장의 사진 가운데 일부를 선정해 명왕성과 그 위성 카론으로 나타낸 모자이크 사진을 만들어 21일(현지시간) 공개했다. NASA는 공모전 시작 이후 지금까지 미국과 이탈리아, 뉴질랜드, 네덜란드, 캐나다, 브라질, 카타르, 프랑스, 호주, 루마니아, 인도, 콜롬비아, 베네수엘라, 이집트, 그리스, 러시아, 아일랜드, 스코틀랜드, 멕시코, 영국, 말레이시아, 우루과이, 스페인 등 세계 곳곳에서 7000여 장의 사진이 제출됐다고 밝혔다. 이를 통해 NASA는 명왕성과 카론, 그리고 두 천체를 함께 나타낸 모자이크 사진 3장을 완성했다고 밝혔다. 특히 이들 사진을 확대해서 보면 명왕성의 정오를 암시하는 지구의 먼지 낀 하늘뿐만 아니라 관광명소(랜드마크), 셀카(셀피), 그리고 반려동물의 모습도 포함됐다. 이는 별도의 웹사이트를 통해 볼 수 있는데 각 사진은 가로세로 11인치로 인화할 수 있을 만큼 고해상도를 지원한다. ‘명왕성의 시간’에 관한 아이디어는 많은 사람이 자주 과학자들에게 ‘명왕성은 태양에서 매우 멀리 떨어져 있는데 어떻게 당신들은 사진을 찍을 수 있는가?’라고 질문한 것에서 비롯됐다. 알렉스 파커 미 남서부연구소(SwRI) 연구과학자는 “우리는 (뉴허라이즌스호가 측정한) 빛 수준이 명왕성 수준으로 떨어졌을 때 대략적으로 추정할 수 있는 웹 도구를 만들 수 있다는 것을 깨달았다”고 말했다. 또 “우리는 ‘박명’(일출 혹은 일몰 전 빛이 남아있는 상태)의 다양한 단계에서 빛 수준의 테이블을 보고, 태양이 명왕성을 비추는 맑은 날이 얼마나 적은지 정했다”면서 “그 후 모든 데이터를 계산했다”고 설명했다. NASA 산하 제트추진연구소(JPL)의 태양계탐사 대중참여팀은 응모된 사진 가운데 1500~2000장을 사용해 모자이크 사진을 완성했다. 명왕성과 그 지형을 적절한 형태로 나타내고 정확한 색상으로 표현하는 소프트웨어를 사용했기에 사진 중 일부는 중복됐다. 모자이크 사진 가운데 거대한 크레이터(운석공)에는 1930년 명왕성을 처음 발견한 천문학자 클라이드 톰보 박사의 사진도 볼 수 있다. 명왕성 특유의 하트(♥) 모양 지역은 과학자들이 명왕성을 처음 발견한 톰보 박사의 업적을 기리기 위해 ‘톰보 영역’(Tombaugh Regio)이라는 명칭을 붙였는데 이 영역에 있는 빨간색 사각 테두리 안에 있는 사진은 톰보 박사가 자체 제작한 9인치 망원경을 살펴보는 모습이다. 짐 그린 NASA 행성과학부 부장은 “우리가 30억 마일쯤 떨어진 명왕성이 어떻게 생겼는지 상상하게 한 ‘플루토 타임’에 관한 전 세계 반응을 보게 돼 기쁘다”면서 “이는 우리에게 우주 탐사와 과학이 같은 맥락에 있음을 보여주는 좋은 예다”고 말했다. 한편 명왕성과 그 위성 카론을 모자이크로 나타낸 사진을 고해상도로 보려면 웹사이트 ‘기가팬닷컴’을 방문하면 된다. http://www.gigapan.com/gigapans/180455 http://www.gigapan.com/gigapans/180456 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

올해는 아름다운 유성우를 볼 절호의 기회가 될 것 같다. 혜성 등의 천체가 남겨놓은 잔해가 지구 대기와 빠른 속도로 충돌하면 마찰을 일으키면서 빛줄기를 남기는데, 이를 유성 또는 별똥별이라 하고, 이런 현상이 많이 일어나 마치 비처럼 보이는 것을 유성우라 한다. 연례 행사처럼 밤하늘에서 펼쳐지는 유성우의 장관은 우선 이번 주 극대기를 맞는 오리온자리 유성우가 보여줄 것으로 기대된다. 오리온자리 유성우는 모혜성이 76년 주기의 핼리 혜성으로, 오리온자리에서 두번째로 밝은 별인 베텔게우스 부근이 복사점이다. 유성들이 하늘의 한 점에서 방사선으로 퍼져나가는 것처럼 보이는 점을 복사점이라 한다. 하지만 오리온자리 유성우를 보려면 조금 부지런해야 한다. 극대기인 22일 새벽 일찍 오리온자리가 보이는 어두운 곳으로 가야 하기 때문이다. 이날은 월령 10일의 반달이 자정 무렵에 지기 때문에 유성우 관측에는 적기이다. 물론 이 유성우의 활동기는 이미 10월 초에 시작되었으며, 11월 초까지 걸쳐 있다. 요즘 오리온자리는 밤 11경에야 동쪽에서 떠오른다. 따라서 달이 진 이후인 자정께부터 새벽까지가 유성우를 볼 수 있는 시간인 셈이다. 새벽 5시경이면 오리온자리가 남쪽으로 기우는데, 이 무렵이 오리온자리 유성우의 극대 시간이다. 해뜨기 전까지 시간당 20~25개의 유성을 볼 수 있을 것으로 예상되고 있다. 물론 하늘에 구름이 끼면 유성우는 볼 수 없다. 천체관측이란 늘 하늘이 도와야 할 수 있는 것이다. -유성우 관측 요령 오리온자리 유성우는 그다지 밝지 않기 때문에 빛 공해가 심한 도시에서는 ​관측하기가 힘들다. 그러므로 남쪽이 틔어 있는 야외의 어두운 장소로 나가야 한다. 이때는 옷을 두둑히 입고 담요와 접이식 긴의자를 가지고 가는 것이 좋다. 천체망원경을 챙길 필요는 없지만, 쌍안경 하나 정도는 가지고 가면 좋다. 쌍안경으로 유성을 볼 수도 있지만, 유성이 떨어지지 않는 시간에 은하수나 다른 천체들을 감상할 수 있기 때문이다. 오리온자리 유성우를 낳은 핼리 혜성은 17세기 영국 천문학자 에드먼드 핼리가 발견한 것이다. 그전에는 혜성이 인간세계에 불길한 일을 예고하는 존재로 인식되어왔지만, 핼리가 시차를 측정하여 이 혜성이 지구 대기상에서 나타나는 현상이 아닌 천체의 일종임을 밝혀냈다. 1682년, 핼리는 어느 날 혜성을 본 후, 옥스퍼드 대학 도서관에 있던 옛날 혜성기록을 뒤져본 결과, 1456년, 1531년, 1607년에 목격된 혜성이 자기가 본 것과 비슷하다는 점을 깨닫고, “이 혜성은 불길한 일을 예시하는 별이 아니라, 76년을 주기로 지구 주위를 타원궤도로 도는 천체로, 1758년 다시 올 것이다“라고 예언했다. 그는 자신의 예언을 확인하지 못하고 죽었지만, 과연 1758년 크리스마스 밤에 이 혜성이 나타난 것을 독일 농부인 한 아마추어 천문가가 발견했다. 이로써 이 혜성이 태양을 끼고 도는 하나의 천체임이 증명되었고, 핼리의 업적을 기리는 뜻에서 ‘핼리 혜성’이라고 이름지어졌다. 가장 최근에 핼리 혜성이 나타난 해는 1986년이었고, 다음 방문은 2061년으로 예약되어 있다.(나는 못 보겠네. ^^;) 이광식 통신원 joand999@naver.com

　유력한 노벨상 후보로 거론돼온 천문학자 제프리 마시(61) 버클리 캘리포니아대(UC) 교수가 성희롱을 저지른 것으로 확인돼 사직하기로 했다고 AP통신이 14일 보도했다 　AP통신에 따르면 UC 버클리는 조사를 통해 마시 교수가 대학의 성희롱 금지 정책을 위반한 것으로 판정했으나 상세한 조사 결과는 밝히지 않고 있다. 이 조사는 마시 교수로부터 강의를 듣거나 그의 지도로 연구를 한 여학생들이 신고를 해 시작됐으며, 2001년 이후 발생한 마시 교수의 성희롱 의혹을 다뤘다. 대학 관계자는 절차가 마무리될 때까지 마시 교수의 사직에 관해 공개적으로 언급할 수 없다고 말했다. 　1976년 UC 로스앤젤레스에서 물리학과 천문학을 전공하고 1982년 UC 산타크루즈에서 천문학 박사 학위를 받은 마시는 UC 버클리에서 1999년부터 교수로 재직 중이다. 그는 태양계 바깥에 있는 외행성(exoplanet)에 관한 전문가로 유명하며, 유력한 노벨상 후보로 거론돼 왔다. 그는 또한 외계에 전파를 보내 외계 생명체 존재 여부를 밝혀내고자 하는 전 세계적 프로젝트인 ‘브레이크스루 이니셔티브’의 리더이기도 하다. 러시아 벤처투자가 유리 밀너가 지난 7월 10년 간 1억 달러를 투자하겠다고 약속하며 결성된 ‘브레이크스루 이니셔티브’에는 스티븐 호킹 등 저명한 천문학자들이 참여하고 있다. 　마시 교수가 성희롱 의혹으로 대학 당국의 조사를 받았다는 사실, 그리고 지난 6월에 그가 성희롱을 저질렀다고 판정한 조사보고서가 나왔으나 대학 당국이 경고 처분을 내리는 데 그쳤다는 사실은 지난 주 미국의 인터넷매체 버즈피드의 특종보도로 공개됐다. 　당시 버즈피드는 미공개 조사보고서를 인용해 마시 교수가 학생들에게 키스, 만지기, 마사지 등 원치 않는 성적 접근을 계속했다는 여성 4명의 신고가 접수됐다고 전했다. 버즈피드는 마시 교수의 성희롱이 천문학계에서는 공공연한 비밀이지만, 그가 학계의 거물이어서 학교 당국과 동료 천문학자들이 이를 쉬쉬하고 있다고 분석했다. 　마시 교수는 이런 보도가 나온 후인 지난 주 공개 사과했으나, UC 버클리 학생들과 여성단체 관계자들은 대학 당국이 마시를 파면하는 것이 마땅하다고 주장하며 대학 당국에 압력을 가해 왔다. 박기석 기자 kisukpark@seoul.co.kr

최근 개봉한 SF영화들 – 그래비티, 인터스텔라, 마션 – 에 빠지지 않는 기관이 있다. 바로 미국 항공우주국(NASA). 그리고 화성에 대한 연구 결과가 나오면 가장 흔하게 만나는 연구 기관 역시 NASA다. 이쯤 되면 화성 탐사는 인류가 아니라 미국이 하는 것 같은 생각마저 들 정도다. 하지만 화성 탐사는 미국만 하라는 법은 없다. 사실 유럽 우주국, 러시아 우주국, 그리고 인도 우주국까지 다양한 나라와 기관에서 화성 탐사가 이뤄지고 있다. 이 중에서 유럽 우주국(ESA)과 러시아 연방 우주청(RSA)은 2016년과 2018년에 화성에 탐사선을 보낼 예정이다. 이름은 '엑소마스'(ExoMars). 엑소마스 프로젝트는 두 차례의 화성 탐사선 발사를 목표로 하고 있다. 2016년 발사 예정인 엑소마스 2016 프로젝트는 미량가스 궤도선(Trace Gas Orbiter (TGO))과 착륙선인 스키아파렐리(Schiaparelli·화성 운하설을 제시했던 이탈리아 출신의 천문학자 이름을 땄다)로 구성되어 있다. (위의 사진) 미량가스 궤도선은 이름처럼 화성의 대기를 연구하는 것이 목적이다. 또 다른 목적은 2018년에서 2020년 사이 화성에 착륙 예정인 두 번째 탐사선인 엑소마스 로버(ExoMars Rover)를 지원하는 것이다. 이렇게 두 개의 프로젝트를 추진하는 이유는 현재 유럽 우주국이 로버를 지원할 수 있는 화성 궤도선이 없고 화성 착륙 경험이 적기 때문이다. 따라서 첫 번째 임무에서 화성 착륙 기술을 검증하고 로버를 지구와 중계할 수 있는 화성 궤도 우주선을 보내는 것이다. 첫 번째 임무가 성공하면 2018년 혹은 2020년에 엑소마스 로버가 화성으로 향하게 된다. 유럽 우주국은 본래 NASA와 협력해서 오퍼튜니티나 스피릿보다 더 큰 크기의 로버를 제작할 계획이었다. 하지만 2012년NASA가 이 계획에서 빠지게 되면서 다시 크기가 줄어들었다. 따라서 엑소마스 로버는 현재 NASA의 주력 화성 로버인 큐리오시티보다 매우 작은 크기가 될 예정이다. 대신 이 로버에는 아주 독특한 기능이 있다. 그것은 바로 2m 깊이의 땅을 뚫을 수 있는 드릴이다. 엑소마스 로버는 땅을 뚫고 내부의 암석 표면을 채취하는 것을 목표로 개발되고 있다. 성공한다면 화성 지표 아래에 있는 물과 얼음을 비롯해 지금까지 접근할 수 없었던 화성 지표 아래의 물질을 분석할 수 있을 것이다. 어쩌면 화성 생명체의 결정적인 증거가 여기 숨어있을 수 있다. 엑소마스 프로젝트와 별도로 NASA 역시 2016년에 인사이트, 그리고 2020년에 마스 2020 로버를 계속 보낼 예정이다. 그만큼 화성은 인류의 호기심을 자극하는 미지의 개척지이다. 인류가 첫발을 화성에 내딛게 되는 것이 언제가 될지는 알 수 없지만, 결국 이 탐사의 끝은 인류의 화성 착륙으로 이어질 것이다. 고든 정 통신원jjy0501@naver.com

갓 태어난 아기는 울음을 터트려 세상에 첫 인사를 한다. 그런데 별도 비슷한 신고식을 치른다는 사실을 아는 사람은 드물다. 물론 별이 울음을 터트리지는 못하지만, 대신 강력한 가스의 제트를 양 축으로 뿜어내면서 자신의 존재를 주변에 알리는 것이다. 탄생을 축하하는 일종의 불꽃놀이라고 할 수 있다. 별의 재료가 풍부한 가스 성운에서 중력에 의해 먼지와 가스가 뭉쳐지면, 초기 별의 씨앗이 형성된다. 이 가스 덩어리의 중심부 압력과 온도는 자체 중력에 의해서 점점 높아지는데, 어느 순간에 이르면 안정적인 수소 핵융합 반응을 유지할 수 있을 만한 정도에 도달한다. 그러면 갑자기 빛이 나면서 별이 탄생하는 것이다. 이 단계의 초기 별을 'T 타우리 별'(T Tauri star)이라고 불리는데, 자전축 아래위로 강력한 가스를 분출할 때가 있다. 이는 '허빅-아로 천체'(Herbig–Haro objects)라고 부르는데, 그 시간은 별의 일생 중 매우 짧은 수천 년에 불과하다. 따라서 우주의 수많은 별 가운데 이를 관측할 수 있는 대상은 극히 적다. 최근 제니미 관측소의 천문학자들은 지구에서 1,300광년 떨어진 오리온 B 분자 구름에서 독특한 T 타우리 별을 찾아냈다. HH24라고 알려진 이 제트는 한 쌍이 아니라 적어도 6개나 되는 데, 덕분에 사진에서 보는 것 같은 독특한 'X'자 같은 모양을 만들어낸다. (사진에서는 희미하긴 하지만 이것 이외에도 다른 제트 흐름이 존재한다) 과학자들은 여기에 불꽃놀이(fireworks)라는 명칭을 붙였다. 과학자들은 이 별난 아기별이 왜 2개보다 더 많은 제트를 가졌는지 알고 있다. 이유는 간단하다. 여러 개의 별이 동시에 같은 장소에서 태어나고 있기 때문이다. 연구팀은 아마도 5개 정도의 별이 동시에 탄생하는 것으로 보인다고 한다. 이 모습은 사이좋게 우주에서 불꽃쇼를 보이는 다둥이별처럼 보이지만, 사실 이렇게 태어나는 별 가운데 일부는 형제들과 완전히 떨어진 '고아별'이 되기도 한다. 과학자들은 새롭게 태어나는 다둥이별을 연구해 별의 일생 초기에 일어나는 여러 가지 현상을 밝혀낼 수 있을 것으로 기대하고 있다. 고든 정 통신원jjy0501@naver.com

-등간격으로 늘어선 아름다운 2등성 세 개 민타카, 알닐람, 알니탁.... 모르는 사람이 읽으면 마치 무슨 주문인 줄 알겠지만, 그건 아니고, 오리온자리에 있는 삼성(參星)의 이름이다. 사냥꾼 오리온의 허리띠 부분에 등간격으로 늘어선 아름다운 세 개의 2등성이 있는데, 맨 오른쪽 별부터 민타카, 알닐람, 알니탁이란 이름이 붙여진 것이다. 그중에서도 알닐람은 가장 밝아서 밤하늘에서 30번째로 밝은 별이다. 별이름에 '알'이 들어간 것으로 보아 눈치 빠른 사람이라면 알겠지만, 아라비아 어 이름이라서 그렇다. 중세 유럽 세계가 교회의 힘에 짓눌려 프톨레마이오스의 지동설 천문학에서 한걸음도 더나아가지 못하고 있을 때, 아랍의 천문학자들은 부지런히 밤하늘을 탐색하며 독자적인 천문학을 발전시켰다. 16세기 이후 코페르니쿠스, 케플러, 갈릴레오 등이 나타나 천문학 발전에 대도약을 이룬 것은 모두 그전에 아랍의 천문학을 학습한 후의 일인 것이다. ​오리온 삼성의 이름이 아라비아 어로 된 것은 그런 연유인 셈인데, 그건 그렇다 치고, 이 오리온 삼성을 흔히 '삼태성(三台星)이라 부르는 이들이 많은데, 이는 잘못 알고 있는 것이다. ​그 삼태성은 국자 모양의 북두칠성의 물을 담는 쪽에 길게 비스듬히 늘어선 세 쌍의 별로, 태미원(太微垣)에 속하는 별자리이다. 마치 사슴이 뛰어간 발자국처럼 연이어 보이는 이 세 쌍의 별은 서양의 큰곰자리의 발바닥 부근에 해당되며, 북두칠성 바로 아래쪽에서 쉽게 찾아볼 수 있는 멋진 별자리다. 우리나라에서는 일찍부터 이 삼성을 삼형제별이라 불러왔다. 중국 천문학에서는 이 세 별을 28수(宿)의 하나인 '삼수(參宿)'라는 별자리에 속하는 별로 인식해 왔는데, 삼수는 오리온자리의 일부분을 구성하는 9개의 별로 이루어진 별자리다. 삼수의 가운데 위치한 세개의 별은 밝을 뿐만 아니라, 등간격으로 나란히 늘어져 있어 눈에 잘 띈다. 이 때문에 중국에서는 이 세 개의 별을 삼대성(三大星)으로 불렀다. 오리온자리의 세 별을 삼태성이라고 부르는 것은 이 삼대성이 와전된 것으로 보인다. 그러니 이제부터는 '삼성' 또는 삼형제별이라고 부르는 게 마땅하다. 사람의 경우에도 그렇듯이 별에게도 맞는 이름으로 부르는 게 별에 대한 예의라 할 수 있지 않을까. 이광식 통신원 joand999@naver.com　

명왕성이 놀랍게도 지구처럼 ‘푸른 하늘’을 가지고 있다는 사실이 밝혀졌다고 미국의 우주전문매체 스페이스닷컴이 8일(이하 현지시간) 보도했다. 지난 7월 미 항공우주국(NASA)의 뉴호라이즌스호가 역사적인 명왕성 근접비행을 성공하여 새로운 데이터를 지구로 전송해옴에 따라 이 왜소행성은 더욱 놀라운 자신의 정체를 드러내고 있다. 그중에서도 가장 놀라운 발견이 지구와 비슷한 푸른 하늘을 가지고 있다는 사실이다. 뉴호라이즌스의 책임연구원 앨런 스턴은 8일 기자회견에서 “카이퍼 띠에 있는 작은 천체가 푸른 하늘을 가지고 있으리라 상상도 하지 못했다. 정말 경이로운 사실이 아닐 수 없다”며 놀라움을 표했다. 카이퍼 띠는 해왕성 바깥 궤도를 두르고 있는 얼음 천체들의 띠이다. 이번에 새로 전송받은 이미지들은 명왕성 미션에서 최초로 확보된 컬러 이미지들로, 여기에 명왕성의 대기 정보가 기록돼 있다. (지난 7월 14일 뉴호라이즌스가 명왕성 근접비행 직후에 전송한 데이터들은 모두 흑백이었다) 명왕성 하늘을 푸른빛으로 보이게 만드는 것은 톨린(tholin)이라고 불리는 명왕성 대기 속의 유기분자에 의한 것이다. 톨린의 자체 빛깔은 회색이거나 붉은색으로 추정되지만, 이것이 햇빛을 산란시켜 푸른 하늘을 만드는 것이다. 지구 하늘이 푸른 것 역시 원리는 이와 똑같다. 지구 대기가 햇빛을 산란시킬 때 파장이 푸른빛을 가장 많이 산란시킴으로써 지구 행성의 하늘이 푸르게 보이는 것이다. 태양으로부터 오는 자외선 복사가 명왕성 대기에서 메탄을 분리시켜 톨린과 다른 복합 분자들을 만들고, 이 톨린이 결국 명왕성의 지표로 내려앉아 지금처럼 명왕성을 붉은빛을 띤 갈색으로 보이게 만든 것이다. 이 톨린 분자들은 보통 질소와 다른 외계물질로 이루어진 얼음에 정착된다. 그런데 최근 전송된 뉴호라이즌스의 데이터를 보면, 명왕성 표면에 물로 된 얼음이 있다는 정보가 실려 있음이 밝혀졌다. 미션에 참여한 과학자들은 왜 명왕성의 붉은 지역에서 이 같은 얼음이 발생하게 됐는지 그 원인을 규명하지 못하고 있다. 뉴호라이즌스팀 연구원 실비아 푸로토파타 박사는 "얼음이 붉은빛을 띠고 있다는 사실에 놀랐다" 면서 " 명왕성 지표의 붉은 톨린 색료가 얼음색과 어떤 관계인지 아직 파악하지 못하고 있다”고 밝혔다.​ 명왕성 표면의 이 붉은 얼음은 천문학자들을 흥분시키고 있는데, 이는 명왕성 지표 아래 생명을 품은 바다가 있는 증거일지도 모르기 때문이다. 뉴호라이즌스가 역사적인 명왕성 근접비행으로 확보한 데이터 중 지구로 전송한 양은 극히 일부에 지나지 않는다. 지난달부터 뉴호라이즌스는 모든 데이터를 전송하기 시작했다. 이 전송 작업은 2016년 말에야 완료될 예정이다. 데이터를 전량 확보하게 되면 신비한 명왕성의 전모가 더욱 명확히 드러나게 될 것으로 과학자들은 기대하고 있다. 현재 뉴호라이즌스는 지구로부터 50억km 떨어진 우주공간을 달리고 있으며, 모든 기기는 정상 작동되고 있다고 한다. ​미션팀은 NASA의 미션 연장과 예산 승인을 전제로, 카이퍼 띠에 있는 소행성에 대해 제2의 근접비행을 시행할 준비를 하고 있다. 이광식 통신원 joand999@naver.com　

갓 태어난 아기는 울음을 터트려 세상에 첫 인사를 한다. 그런데 별도 비슷한 신고식을 치른다는 사실을 아는 사람은 드물다. 물론 별이 울음을 터트리지는 못하지만, 대신 강력한 가스의 제트를 양 축으로 뿜어내면서 자신의 존재를 주변에 알리는 것이다. 탄생을 축하하는 일종의 불꽃놀이라고 할 수 있다. 별의 재료가 풍부한 가스 성운에서 중력에 의해 먼지와 가스가 뭉쳐지면, 초기 별의 씨앗이 형성된다. 이 가스 덩어리의 중심부 압력과 온도는 자체 중력에 의해서 점점 높아지는데, 어느 순간에 이르면 안정적인 수소 핵융합 반응을 유지할 수 있을 만한 정도에 도달한다. 그러면 갑자기 빛이 나면서 별이 탄생하는 것이다. 이 단계의 초기 별을 'T 타우리 별'(T Tauri star)이라고 불리는데, 자전축 아래위로 강력한 가스를 분출할 때가 있다. 이는 '허빅-아로 천체'(Herbig–Haro objects)라고 부르는데, 그 시간은 별의 일생 중 매우 짧은 수천 년에 불과하다. 따라서 우주의 수많은 별 가운데 이를 관측할 수 있는 대상은 극히 적다. 최근 제니미 관측소의 천문학자들은 지구에서 1,300광년 떨어진 오리온 B 분자 구름에서 독특한 T 타우리 별을 찾아냈다. HH24라고 알려진 이 제트는 한 쌍이 아니라 적어도 6개나 되는 데, 덕분에 사진에서 보는 것 같은 독특한 'X'자 같은 모양을 만들어낸다. (사진에서는 희미하긴 하지만 이것 이외에도 다른 제트 흐름이 존재한다) 과학자들은 여기에 불꽃놀이(fireworks)라는 명칭을 붙였다. 과학자들은 이 별난 아기별이 왜 2개보다 더 많은 제트를 가졌는지 알고 있다. 이유는 간단하다. 여러 개의 별이 동시에 같은 장소에서 태어나고 있기 때문이다. 연구팀은 아마도 5개 정도의 별이 동시에 탄생하는 것으로 보인다고 한다. 이 모습은 사이좋게 우주에서 불꽃쇼를 보이는 다둥이별처럼 보이지만, 사실 이렇게 태어나는 별 가운데 일부는 형제들과 완전히 떨어진 '고아별'이 되기도 한다. 과학자들은 새롭게 태어나는 다둥이별을 연구해 별의 일생 초기에 일어나는 여러 가지 현상을 밝혀낼 수 있을 것으로 기대하고 있다. 고든 정 통신원jjy0501@naver.com

버라이어티 과학토크쇼 ‘2015 사이언스 톡톡(Talk Talk)’이 이번에는 광주에서 청소년들과 소통한다. 미래창조과학부가 주최하고 한국과학창의재단이 주관하는 ‘2015 사이언스 톡톡(Talk Talk) in 광주’는 오는 10월 10일(토) 광주 김대중컨벤션센터에서 개최된다. 서울에 이어 광주에서 개최될 ‘2015 사이언스 톡톡(TalkTalk) in 광주’는 청소년들이 평소 궁금해하던 우주, 그 중에서도 최근 화두로 떠오른 화성에 대한 다양한 궁금증을 해소하는 장이 될 것이다. ’화성에서 인류가 살아갈 수 있을까?’라는 근본적인 문제를 가지고 왜 화성이어야 하는지, 화성으로의 이주계획은 무엇인지, 문명을 가진 생명체가 살았던 흔적이 남아 있는지 등을 과학적으로 풀어본다. 버라이어티 과학토크쇼답게 행사에서는 과학에 대한 이야기를 단순히 듣는 것이 아닌 직접 확인할 수 있는 시간이 마련된다. 다양한 영상자료와 과학적 이론을 더욱 쉽게 이해할 수 있도록 영화 속 과학이야기, 보이저호에 실린 이야기 등을 영상과 음악으로 제공해 참관객들에게 듣는 즐거움뿐 아니라 화려한 볼거리를 선사한다. 교육 중심의 과학쇼가 아닌 과학에 대한 청소년의 호기심을 자극할 이번 행사는 어떤 과정을 거쳐 기획됐을까. 2015 사이언스 톡톡(Talk Talk) in 광주를 주관하는 한국과학창의재단 김승환 이사장을 비롯, 패널로 참여하는 4인방(개그맨 박준형, 윤성철 교수, 이은희 작가, 싱어송라이터 박새별)을 통해 행사에 대한 자세한 얘기를 들었다. Q. 버라이어티 과학토크쇼라는 새로운 형식으로 ‘2015 사이언스 톡톡(Talk Talk)’을 개최하고 계신데요. 이러한 행사를 기획하게 된 배경 및 취지는 무엇인가요? A. 김승환 이사장 : 요즘은 과학관련 강연들이 많아져서 학교, 도서관, 과학관 등 다양한 곳에서 과학 강연을 들을 수 있습니다. 뿐만 아니라 인터넷 강연(TED) 등을 통해 과학 관련 최신 정보도 쉽게 얻을 수 있게 되었습니다. 우리 재단은 정보 제공형 과학 행사에서 한 단계 더 나아가 소통형 과학행사로 패러다임을 전환하여 과학자와 청소년, 학부모들이 다양한 과학 이슈에 대해서, 그리고 과학적 현상이 우리에게 미치는 영향 등에 대해 서로의 생각과 경험을 나눌 수 있는 소통의 장을 제공하고자 사이언스 톡톡(Talk Talk)행사를 기획하게 되었습니다. Q. 개그맨과 천문학교수, 과학칼럼리스트와 싱어송라이터 전혀 관계가 없어 보이는 이들이 서울에 이어 광주에서도 패널로 참여하게 됐습니다. 각자 행사에서 어떤 역할을 맡았는지 궁금합니다. A. 이은희 작가 : 과학자와 비과학자들이 소통하다 보면 언어, 개념, 이해도 등 때문에 여러 가지 오해가 생기게 됩니다. 저는 이 둘 사이를 중재하는 역할을 합니다. 사이언스 톡톡(Talk Talk)에서 역시 대중이 과학에 좀 더 편안하게 다가갈 수 있도록 도와주는 통역사 역을 맡을 예정이죠. 싱어송라이이터 박새별 : 다른 패널분들과 다르게 저는 천문학에 대해 많은 지식을 갖고 있지 않아요. 천문학을 좋아하지만 이론에 대해서는 잘 모르는, 아이들과 비슷한 입장이라 생각하면 되죠. 저는 전문가분들께 아이들의 입장을 대변해주는 동시에 과학을 음악으로 어떻게 표현할 수 있는지를 설명해주고자 합니다. 개그맨 박준형 : 서울에 이어 사이언스 톡톡 광주콘서트에서도 MC를 맡았습니다. 학생들이 ‘과학콘서트가 이렇게 재밌을 수도 있구나’라고 생각될 수 있도록 편하게 행사를 이끄는 것이 저의 역할입니다. 윤성철 교수 : 천문학과 관련된 전문적인 이야기를 풀어서 설명할 예정입니다. 인간이 해왔던 우주 탐사가 어디까지고 지금 어떤 연구를 하는 지와 같이 학생들이 궁금해하는 것들에 대해 천문학 교수로서 전문적인 지식을 전할 예정입니다. Q. 7월에 서울에서 첫 번째 토크쇼를 개최한 것으로 아는데, 당시 참가자들이 즐겁게 참여하며 끝까지 자리를 지키는 등 반응이 아주 뜨거웠다고 들었습니다 A. 김승환 이사장 : 지난 7월 30일 일산 킨텍스에서 진행된 2015 사이언스 톡톡(Talk Talk)은 소통하는 토크쇼의 진수를 보여준 행사였다고 할 수 있습니다. 소행성의 출현과 의미, 외계생명체의 존재가능성 등 우주와 천문 관련 이슈를 중심으로 초•중학생 및 학부모 500여명이 행사에 참여했습니다. 토크쇼 진행 중 재미있는 동영상이나 SF영화를 보며 돌발과학퀴즈를 내어 그 속에 담진 과학원리에 대해 이야기도 나누고, 보팅 시스템이나 SNS를 활용하여 현장에서 패널들이 던지는 질문에 즉각적으로 답변하는 등 관람객들이 참여할 수 있는 다양한 코너를 마련하여 뜨거운 호응을 얻었습니다. 우주를 연상케하는 환상적인 PID(Performance in Darkness) 레이저쇼와 가수 박새별씨의 ‘신이 지휘하는 천상의 음악’ 등 다채로운 공연도 토크쇼의 재미를 더했습니다. 과학자, 과학칼럼니스트 뿐만 아니라 개그맨과 가수도 함께 참여하여 이름 그대로 소통하는 토크쇼를 통해 과학이 청소년과 학부모들에게 재미있고 흥미로운 대화의 소재가 될 수 있음을 가감없이 보여줬던 행사였다고 생각합니다. 개그맨 박준형 : 사이언스 톡톡(Talk Talk) 1회 행사가 3시간 정도 진행됐는데, 그 때 정말 많은 학생들이 즐겁게 참여했습니다. 심지어 제가 진행하면서도 과학이 재밌다고 느낄 정도였으니까요. 사이언스톡톡의 가장 큰 매력은 일방적이지 않다는 것입니다. 주제에 맞는 지식만을 전달한다면 강연에 가깝겠죠. 하지만 사이언스 톡톡(Talk Talk)은 토크쇼가 진행되는 동안 계속해서 참가자와의 질문과 답변의 시간이 다양하게 준비돼 있어 쌍방향 소통을 할 수 있습니다. 이를 통해 청소년들은 과학에 대해 호기심을 품게 되고, 더 많은 지식을 얻을 수 있죠. Q. 이번 ‘2015 사이언스 톡톡 in 광주’ 가 서울 행사와 달라진 점이 있다면 무엇인가요? A. 김승환 이사장 : 오는 10월 10일 광주 김대중컨벤션센터에서 열릴 ‘2015 사이언스 톡톡(Talk Talk) in 광주’는 광주과학관 개관 2주년 축하 공연으로 마련되어 광주 시민들을 찾아갑니다. 천문•우주와 관련해서 지난번 토크쇼에서 다루지 않았던 내용으로 새롭게 시나리오를 구성하여 오전, 오후 각각 다른 주제로 2회 공연예정입니다. 제 2의 지구를 찾아서’라는 주제로 진행되는 이번 광주행사에는 10월 초 개봉 예정이며 화성에서의 인간의 생존을 다루는 ‘영화 마션(Martian)’속 과학이야기도 심도있게 다루어 질 예정이라 관객들에게 흥미진진함과 즐거움을 전해 줄 것입니다. 갖가지 과학적 지식을 총 동원해서 화성에서 생존해가는 주인공의 모습을 통해 인간의 화성 이주가 먼 훗날 이야기가 아닐 수도 있다는 것과 함께 우주기술의 발전을 실감하게 될 텐데요, 청소년이 천문학에 대한 소양을 키우고 천문학자의 꿈도 키울 수 있는 계기가 되기를 바랍니다. 이번 광주행사에서도 마찬가지로 홈페이지를 통해 접수받은 참가자들의 이야기를 바탕으로 다양한 방식의 소통을 통해 참가자 개개인의 생각과 느낌을 실시간으로 표현하고 그 결과를 함께 공유하게 될 것입니다. Q. 추후 한국과학창의재단의 활동 계획이 있다면 A. 김승환 이사장 : 2015 사이언스 톡톡(Talk Talk)이 올해에는 천문•우주를 주제로 서울•경기와 광주 공연에 이어 국립부산과학관개관을 기념하여 11월에는 부산지역 청소년들과 학부모님들을 찾아갈 계획입니다. 내년에는 새로운 주제로 올해 찾아가지 못한 전국 주요도시 순회 공연을 계획중이니 많은 관심과 참여바랍니다. Q. 2015 사이언스 톡톡에 참가하는 청소년들에게 한말씀 부탁합니다 A. 김승환 이사장 : 청소년 여러분들이 호기심을 가지고 궁금한 것이 있다면, 끝까지 궁금증을 풀어 나가면서 과학자의 꿈을 키워갔으면 좋겠습니다. 궁금증을 풀어나가는 과정이 바로 과학이고, 그런 것을 하는 사람이 바로 과학자입니다. 남들과 다르게 생각하는 것을 두려워하지 말고, 실패해도 물러서지 말고 꿈을 찾아서 호기심을 찾아서 끝까지 노력하는 모습을 갖게 되길 바랍니다. 윤성철 교수 : 저는 청소년들이 사이언스 톡톡(Talk Talk)을 통해 과학이 도전할만한 가치가 있는 주제라는 걸 알게 됐으면 좋겠어요. 과학은 세상을 다른 시선으로 볼 수 있게 해주는 하나의 창문이라는 점을 꼭 강조하고 싶습니다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

행성이 형성 중인 것으로 보이는 아름답고 화려한 이중 고리를 두른 젊은 ‘엄마 별’이 세계 최대 알마(ALMA) 전파망원경에 포착됐다. 지구로부터 이리자리(Lupus) 방향으로 약 456~619광년 거리에 있는 ‘이리자리 IM’(IM Lup)이라는 이름을 가진 이 별은 나이가 50만~175만 년으로, 약 45억 년 된 우리 태양과 비교해 보면 아직 어린 수준이다. 천문학자들은 알마 망원경을 사용해 이 젊은 별 주위에서 행성 형성 원반인 고리를 2개나 관측해냈다. 이들은 지름이 90AU인 내부 고리를 볼 수 있을 것으로 예상했지만 지름이 300AU인 외부 고리가 관측 가능하다고는 예상하지 못했다. 연구진은 분석 연구를 통해 이중 고리가 우주에서 가장 흔한 중이온(중원소의 양이온, 전자기를 띠는 분자) 중 하나인 ‘중수소로 치환된 포르밀 양이온’ DCO+(중수소-탄소-산소)로 이뤄져 있다는 것을 확인했다. 우주에는 ‘포르밀 양이온’ HCO+(수소-탄소-산소)라는 중이온이 더 많이 분포하고 있는데 DCO+는 HCO+의 수소 원자가 ‘수소-중수소 교환’ 반응을 통해 중수소로 바뀐 것. 연구를 이끈 미국 하버드 스미스소니언 천체물리학센터의 카린 외베리 박사는 “알마 망원경을 통해 행성이 형성 중인 원반에 일어나는 화학적 성질을 관찰할 수 있게 됐다”면서 “이번 발견은 원시 행성계 원반의 외부 본질을 이해하는 새로운 단서가 된다”고 말했다. 연구진은 이 별에서 DCO+로 이뤄진 내부 고리의 존재는 DCO+ 형성에 필수적인 ‘낮은 온도’와 ‘풍부한 일산화탄소(CO) 가스’의 적절한 조합으로부터 형성됐다고 추정하고 있다. 이 별에 더 가까운 조건은 또한 DCO+가 생기기에는 너무 따뜻하다. 하지만 좀 더 먼 곳에서는 쌓여있는 일산화탄소(CO)가 모두 얼어붙어 지름이 미크론으로 측정되는 고체 입자인 미립자(dust grains)와 원시행성으로 합쳐질 가능성이 있는 여러 미행성(planetesimals) 위에 얼음층을 형성한다. 또 연구진은 외부 고리의 존재로부터 다음과 같은 가정도 도출하고 있다. 중심 별로부터 멀어질수록 주위 환경은 차갑고 어두워지지만, 외부 고리일지라도 원반 밀도가 매우 낮은 부분은 중심 별의 빛이 외부 고리 안까지 파고들어 가는 것으로 연구진은 가정하고 있다. 이런 빛을 통해 얼어있던 일산화탄소가 승화하고 내부 순환을 통해 DCO+의 생성이 다시 일어나고 있다는 것이다. 이에 대해 연구진은 중수소로 이뤄진 무거운 분자가 지금까지 예상하지 못했던 장소에서 만들어질 가능성이 있다고 설명하고 있다. 이번 연구를 통해 이런 무거운 분자가 우리 태양계와 다른 행성계가 어떻게 만들어지는지 그 역사를 탐구하는 유력한 수단이 될 것이라고 연구진은 말하고 있다. 외베리 박사는 “무거운 분자는 어디서 어떻게 다양한 분자로 형성됐는지를 우리에게 가르쳐주는 이른바 별들 사이의 메신저”라고 말했다. 또한 “예를 들어 지구의 바다는 중수소와 산소로 이뤄진 물인 ‘중수’가 많이 포함돼 있어 지구의 물 대부분이 태양이 지금처럼 빛나기 전인 원시 태양계 성운일 때부터 존재했음을 보여준다”면서 “즉 해수는 태양보다 오랜 역사를 가지고 있다는 것”이라고 말했다. 한편 이번 연구성과는 국제학술지인 ‘천체물리학회지’(The Astrophysical Journal) 최신호(9월 4일자)에 발표됐다. 사진=카린 외베리(CfA), 알마 (NRAO/ESO/NAOJ); 빌 색스턴 (NRAO/AUI/NSF) 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

우주의 구조를 밝히는 데 중요한 이론 중의 하나인 수학 난제를 100년 만에 푼 수학자가 화제가 된 것이 지난 2010년이었는데, 이 수학자가 여전히 갖가지 기행으로 사람들의 관심을 끌고 있다. 화제의 주인공은 올해로 49살인 그레고리 페렐만이라는 러시아 수학자다. 그는 이른바 밀레니엄 문제를 푼 업적으로 100만 달러 상금의 수여자로 지명되었을 때부터 그 기이한 면모를 드러냈다. 무려 100만 달러에 달하는 거액의 상금을 헌신짝 차듯이 뻥 차버렸던 것이다. 이유는 '상 받으러 밖에 나가기 싫다'는 거였다. 한화로 12억 원이나 되는 돈이라면 결코 작은 돈이 아니다. 그렇다고 12억을 필요없다고 차버린 그 친구가 무슨 재벌이나 억만장자도 아니다. 재벌은커녕, 바퀴벌레 기어다니는 콧구멍만한 아파트에 사는 노총각 수학자이다. 그런데, 그 아파트도 자기 것이 아니다. 교사를 하다가 퇴직한 후 쥐꼬리만한 연금으로 살아가는 노모의 아파트에 얹혀살고 있는 주제인 것이다. -노모 집에 얹혀사는 러시아 49세 페럴만 이런 인물이 12억이나 되는 돈을 받게 된 사연은 무엇이고, 또 그 돈을 뻥 걷어차버린 연유는 또 무엇일까? 먼저, 그에게 12억 원을 주겠다고 인심 후한 결정을 한 주체는 미국의 한 연구소다. 미국의 부호 랜던 클레이가 세운 클레이 수학연구소(CMI)는 2000년 수학 분야에서 이른바 밀레니엄 문제라고 불리는 중요한 미해결 문제 7개를 내걸고, 학력이나 경력도 상관없으니, 누구든 풀기만 하면 한 문제당 100만 달러씩의 상금을 주겠다고 공언한 것이다. 밀레니엄 문제 중 페렐만이 푼 '푸앵카레 추측'을 제외한 6개 난제는 아직 미해결 상태로 남아 있으니, 당신도 머리에 자신만 있다면 그 문제들에 한번 도전해볼 수 있다. 누가 알겠는가, 당신이 그 문제들을 풀지? 초야에 고수 있다는 말도 있지 않은가. 어쨌든, 그 일곱 문제 중 우리가 사는 이 우주의 구조를 파악하는 데 중요한 열쇠가 되는 ‘푸앵카레의 추측’이란 문제가 있는데, 이것은 프랑스가 낳은 불세출의 수학자이자 천문학자인 앙리 푸앵카레(1854-1912)가 1904년에 세상에 툭 내던진 것이었다. 그가 문제를 제기한 이래 100년간 수많은 수학자들이 매달려 씨름했지만 아무도 풀지 못한 난제 중의 난제였다. 도대체 무슨 문제길래 지구상의 기라성 같은 수학 천재들이 한 세기 동안 끙끙거리면서도 못 풀었단 말인가? 인간 지성의 무기력함에 한숨이 나올 법도 하다. 문제는 단 한 줄짜리다. 하지만 그 뜻은 심오하다. 이런 내용이다. "단일연결인 3차원 다양체는 3차원 구와 위상동형이다"라는 것이다. '다양체'란 임의의 점 근처의 공간은 유클리드 공간과 비슷하지만, 다양체의 전체적인 구조는 유클리드 공간과 다른 구조를 가지고 있는 것을 일컫는다. 예를 들어, 구면은 충분히 가까이에서 보면 평면(2차원 유클리드 공간)처럼 보이지만, 전체는 구면이다. -"단일연결인 3차원 다양체는 3차원 구와 위상동형이다"...'푸앵카레 추측' 이른바 위상 기하학의 얘기인데, 좀더 풀어서 말하면, "어떤 닫힌 3차원 공간에서 모든 폐곡선(닫힌곡선)이 수축되어 한 점이 될 수 있다면, 이 공간은 반드시 3차원 구로 변형될 수 있다"는 뜻이다. 구체적인 예를 들어보면, 만약 광속의 우주선 꽁무니에 무한 길이로 풀리는 끈을 하나 매달고 전 우주를 헤매고 다닌 후 지구로 귀환했다고 칠 때, 그 꽁무니 끈이 무엇에도 걸리지 않고 모두 회수될 수 있다면 우주선이 헤매다닌 공간은 3차원 구와 같다는 뜻이다. 이런 공간의 우주는 유한하지만 경계는 없다고 한다. 잘 이해가 안 가면 구면을 생각해보면 된다. 구면은 유한하나 경계가 없다. 개미가 한없이 그 위를 기어가도 끝에 다다를 수 없는 것이다. 우리가 사는 4차원 시공간은 이보다 2차원 높은 것이기는 하지만, 유한하나 끝이 없는 공간인 것이다. '뫼비우스 띠의 4차원 버전'이라고 보면 된다. 이런 내용의 푸앵카레 추측을 증명해내면 12억 원을 주겠다는 것이고, 그것을 페렐만이 증명함으로써 클레이 수학연구소가 2010년 3월, 밀레니엄 상과 더불어 상금 수여 대상자를 페렐만으로 결정했던 것이다. 그런데 막상 당사자인 페렐만은 수상 소식을 들고 집을 찾아온 기자들을 향해 현관문도 열지 않은 채 "나는 내가 원하는 모든 것을 가졌다"고 외침으로써 상받기를 거부했다. 이 은둔의 천재는 상트페테르부르크의 허름한 아파트 문 밖에 대고 기자들을 향해 이렇게 외쳤다고 한다. "나는 돈을 원치 않는다. 증명이 옳다면 남들의 인정은 불필요하다. 나는 아무것도 필요없다." 원래 천재 중에는 괴짜 아닌 사람이 드물다고는 하지만, 그 모든 등급을 뛰어넘는 그레고리 페렐만이란 도대체 어떤 사람인가? 1966년 구소련의 레닌그라드에서 태어난 페렐만은 1982년 레닌그라드 중등학교 때 국제 수학 올림피아드에 국가대표로 출전해 만점으로 금메달을 받았다. 이후 레닌그라드 대학교에 진학하여 수학 및 역학 학부에서 박사 학위를 받았다. 페렐만은 러시아 일간신문 콤소몰스카야 프라우다와 인터뷰를 가진 적이 있는데, 그는 학창 시절 ‘물 위를 걷는 예수’ 같은 성경 속 기적을 수학적으로 풀이하곤 했다고 회상하며, “예수가 물에 빠지지 않으려면 얼마나 빨리 걸어야 하는지 계산했다. 까다롭긴 했지만 풀 수 없는 문제는 아니었다”고 말했다. 상트페테르부르크의 스테클로프 연구소에서 연구활동을 시작한 그는 80년대 후반에서 90년대 초까지 미국의 여러 대학을 방문, 연구하다, 1995년 스탠퍼드 대학과 프린스턴 대학을 포함한 미국 유수 대학들의 교수 영입 요청을 거절하고, 자기가 처음 연구를 시작한 스테클로프 연구소로 돌아갔다. 연구원이던 2003년, 페렐만은 푸앵카레 추측을 증명한 논문을 인터넷에 올린 결과, 국제적으로 엄청난 주목을 받았고, 복수의 연구팀이 검증한 결과, 그 증명이 참으로 밝혀지면서 세계적인 천재 수학자의 반열에 올랐다. 당시 연구팀은 페렐만이 단 3쪽으로 정리한 풀이법을 검증하기 위해 수백 쪽이 넘는 보고서를 내기도 했다. 페렐만의 기행은 밀레니엄 상 거부 이전부터 있었다. 2006년 스페인 마드리드에서 열린, 수학 분야의 노벨 상이라고 불리는 필즈 메달 시상식에도 수상자인 그는 끝내 모습을 드러내지 않았던 것이다. 불참의 변은 이랬다. "나는 돈과 명예에 관심이 없다. 동물원의 동물처럼 사람들의 구경거리가 되고 싶지 않다." -"상금이나 상 보다 버섯 따는게 좋아" 그는 스페인 마드리드에서 열린 시상식에 참석하는 대신 고향인 상트페테르부르크 외곽 집 근처의 숲으로 버섯을 따러 갔다. 그러면 지금은 어떻게 살고 있을까? 아직도 상트페테르부르크 남부의 지저분하고 허름한 방 2칸짜리 아파트에서 77세의 노모와 단둘이 살고 있다. 그의 좁은 아파트는 바퀴벌레들이 우글거리고, 때에 절은 매트리스와 식탁 외에는 가재도구라고는 거의 없으며, 바깥 출입 하는 것을 보기 힘들다고 이웃들이 전한다. 페렐만은 2003년 스테클로프 연구소에서 해고된 후 현재까지 무직으로 지내며, 수학 연구도 완전히 접은 것으로 알려졌다. "수학은 논의하기에 고통스러운 주제라는 걸 문득 깨닫게 됐다"는 게 친구들의 전언이지만, 자신의 업적을 폄하하려는 수학계 일부의 알력에 크게 상처받은 것으로 전해진다. 고정적인 직장이 없는 페렐만이 가끔 개인 과외로 버는 많지 않은 돈과 노모의 연금으로 어려운 생활을 하고 있는 것으로 알려져 있다. 페렐만이 가장 행복해하는 일은 숲속을 거닐며 버섯을 따는 것이라고 한다. 지난 2011년에는 과학자로서는 최고 영예인 러시아 과학 아카데미 정회원 추대를 거부해 또다시 세인의 주목을 받은 페렐만은 요즘도 가끔 근교의 숲으로 버섯을 따러 다니는 것 외에는 외출을 거의 하지 않는 은둔생활을 이어가고 있다. 마치 중세 고행 수도사의 DNA를 지닌 듯 은둔의 생활을 이어가고 있는 것이다. 수학사 속에 괴짜 수학자들이 수두룩하지만, 그 누구에게도 뒤지지 않는 초월수 파이(π) 같은 기인 그레고리 페렐만-. 그런 아들을 보는 엄마의 속은 어떨까 궁금하기는 하지만, 그가 행복하게 그리고 침해받지 않은 고요한 삶을 이어가길 바랄 뿐이다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

지난달 있었던 미 항공우주국(NASA)의 ‘화성 물 존재’ 발표에서부터 개봉을 앞둔 화성 배경의 SF 영화 ‘마션’까지…화성에 대한 관심이 여러 방면에서 증대되는 이 때, NASA가 주최한 화성 주택 설계 공모전의 최종우승 작품이 발표돼 이목을 끌고 있다. 1일(현지시간) NASA는 ‘3D 인쇄 거주시설 설계 공모전’(3D Printed Habitat Challenge Design Competition)의 우승 작품을 공개했다. 이 공모전은 3D 프린팅 기술의 특성과 화성 현지의 환경을 고려, 화성 이민자들이 거주할 수 있는 최적의 주택을 고안해 내는 것을 골자로 한다. 우승을 거머쥔 가상 주택의 이름은 ‘화성 아이스 하우스’(Mars Ice House). 이 주택을 건설하기 위해선 먼저 두 겹의 벽을 둘러쌓아야 한다. 이렇게 하면 맨 안쪽 거주공간과 화성 대기 사이에 일종의 ‘빈 공간’이 형성된다. 이후 탐사차량을 이용해 지하 얼음 층에서 물을 추출한 뒤 이 물을 빈 공간 내벽에 발라 여러 겹의 얼음 층을 덧씌우게 된다. 이렇게 만들어진 반투명한 얼음벽은 외부 방사능을 막고 빛은 투과시키는 기능을 가진다. 또한 이 빈 공간의 환경을 인위적으로 조절하면 얼음이 영구적으로 녹지 않게 유지하는 동시에 식물을 길러 산소를 형성할 수도 있는 것으로 알려졌다. 안쪽 거주공간에는 거주자들을 위한 개인장소와 공공장소를 모두 마련할 계획이다. 설계팀은 과학자, 천문학자, 지질학자, 구조공학자, 3D프린팅 공학자 등을 포함한 12명의 전문가에게 조언을 구해가며 이번 설계를 완성해냈다. 팀은 “NASA는 외계 탐사에 있어 물이 존재하는 장소를 찾아가는 형태의 접근방식을 추구하고 있다. 아이스 하우스의 콘셉트는 이러한 방식의 연장선상에 있다”고 설명한다. 이들은 이어 “이 혁신적인 구조물은 화성 북쪽 지역의 수자원이 풍부하고 그 기온이 항상 낮다는 점에 착안한 것이다”며 “이러한 환경을 활용해 얼음을 여러 겹으로 압착시켜 만든 얼음벽을 세우면 외부의 방사능을 차단하고 내부에 정원 및 거주공간을 형성할 수 있다”고 말했다. 한편 이 공모전에는 165개 디자인이 출품됐고 이 중 높은 점수를 얻은 30가지 설계가 1차적으로 선발돼 미국 뉴욕에서 열린 메이커 페어(Maker Faire) 박람회에 전시됐었다. 그리고 이번에 심사를 통해 총 3개 작품이 최종 선정됐으며 그 중 '아이스 하우스'가 1위의 명예를 얻은 것. 심사의원들은 건축 개념, 설계적 접근법, 거주 유용성, 혁신성, 기능, 건축위치 선정, 그리고 3D 인쇄 용이성 등을 모두 고려해 우승작을 선정했다고 전했다. 심사의원 몬시 로만은 “최종 후보작들의 창의성과 심오함에 큰 감명을 받았다”는 심사평을 남겼다. 그는 이어 “설계자들은 상상력과 예술성을 발휘했을 뿐만 아니라 미래 우주 환경에서 화성인들이 반드시 필요로 할 생존과 직결된 기능들을 설계에 포함시켰다”고 덧붙였다. 방승언 기자 earny@seoul.co.kr

딱 100년 전인 1915년 아인슈타인이 일반상대성 원리에서 중력파의 존재를 예언한 후, 세계의 내로라하는 과학자들이 눈에 불을 켜고 중력파를 추적했지만, 아직까지 아무도 그것을 찾아내지 못하고 있다. 고해상도의 망원경으로 중무장한 일단의 천문학자들이 지난 11년간 시공간의 주름인 중력파의 증거를 찾아 우주를 온통 뒤지다시피 했지만, 은하들이 충돌할 때 내는 시공간의 뒤틀림만 포착했을 뿐, 중력파의 그림자도 보지 못한 채 빈손으로 돌아왔다고 영국 일간지 데일리메일이 20일(현지시간) 보도했다. 과학자들은 우리가 사는 이 우주가 아인슈타인이 일반상대성 원리에서 이야기했듯이 시공간의 구조로 이루어져 있는 것으로 보고 있다. 우주에 존재하는 물질들이 이 시공간 구조를 휘게 하는데, 질량이 클수록 중력파로 인해 그 휘는 정도, 곧 시공간 구조의 주름도 역시 커진다고 한다. 중력파는 블랙홀들이나 은하들이 충돌할 때 발생하는 것으로 보고 있다. 은하들은 충돌로 인해 합병하여 덩치를 키워가는데, 그 중심에는 초질량의 블랙홀을 품고 있는 것으로 알려져 있다. 두 개의 은하가 합병하면 그 블랙홀들은 중력으로 묶여져 서로의 둘레를 도는 궤도로 공전하게 된다. 이때 중력파가 시공간의 구조를 왜곡시키는 주름을 만든다고 아인슈타인이 예측한 것이다. 아인슈타인의 일반상대성 원리는 지금까지 여러 방면으로 검증을 받았지만, 어떠한 오류도 발견되지 않았다. 그러나 그가 예언한 중력파는 아직까지 유일한 미해결 과제로 물리학의 최대 화두가 되고 있는 것이다. 과학자들에게 이 중력파 발견이 중요한 이유는 중력파가 우주의 탄생에 관한 정보를 담고 있다고 믿기 때문이다. 중력파는 빅뱅 때 생성되었을 것으로 추정되고 있다. 지금까지 중력파 존재를 예시하는 강력한 징후들은 여러 차례 포착되었지만, 직접적인 증거는 전혀 찾아내지 못하고 있다. 이 중력파를 추적하는 과학자 그룹은 CSIRO와 국제전파천문학연구센터의 라이언 섀넌과 이 이끄는 연구팀으로, 이들의 연구논문이 '사이언스'지에 발표되었다. 중력파를 발견하기 위해 섀넌 박사의 연구팀은 밀리초 맥동성(millisecond pulsars)을 모니터링하는 데 고해상도를 가진 파커스 망원경을 동원했다. 이 작은 별들은 아주 정기적으로 전자 펄서를 방출하며 우주의 시계 같은 운동을 한다. 과학자들은 이 펄서 신호의 도착시간을 100억분의 1초의 정밀도로 기록했다. 아인슈타인의 이론은 지구와 밀리초 맥동성 사이를 흐르는 중력파가 그 공간을 약 10m- 지구-펄서 간 거리의 아주 미세한 양- 길이만큼 늘여놓을 것이라고 예측한다. 이는 곧 펄서의 지구 도착 시간을 비록 미세한 양이기는 하나 약간 지연시킨다는 뜻이다. 과학자들은 이같은 펄서에 대해 지난 11년간 연구를 진행했지만, 결국 중력파의 존재를 밝혀내는 데는 실패했다. "우리는 아무것도 듣지 못했다. 최소한의 징후도 발견하지 못했다"고 섀넌 박사는 밝혔다. "우주는 아주 고요했다. 적어도 우리가 찾는 중력파 같은 것은 볼 수 없었다." 그렇다고 이것이 아인슈타인의 중력파 예언이 틀렸음을 뜻한다는 것은 아니며, 블랙홀의 합병이 너무나 빨리 진행된 탓이 아닐까 과학자들은 생각하고 있다. 블랙홀들이 나선으로 돌다가 순식간에 합쳐짐으로써 중력파를 발생시킬 시간이 거의 없었을지도 모른다는 것이 그 이유이다. "블랙홀 주위에 둘러싸고 있는 엄청난 가스층이 강한 마찰을 일으켜 블랙홀 에너지를 휩쓸어가버린 결과, 두 블랙홀의 합병이 급속히 진행됐을 수도 있다"고 모내시 대학의 박사후 과정의 폴 러스키 박사가 덧붙였다. 어쨌든 펄서의 측정으로 중력파를 발견하려면 천문학자들은 여러 해에 걸쳐 펄서의 방출 시간을 기록해야 한다. 시간 기록을 함에 있어서는 고주파 펄서를 대상으로 하는 게 유리하다"고 케임브리지 대학의 린들리 렌타티 박사가 설명한다. 고주파 중력파는 중성자별의 합병 때 발생하는데, 천문학자들은 2018년부터 건설될 거대한 전파망원경 SKA(Square Kilometre Array)으로 이를 포착할 예정이다. 비록 펄서 신호의 도착 시간 지연을 포착하여 중력파 존재를 발견하는 데는 실패했지만, 이것이 지상의 망원경을 이용한 중력파 탐색이 무용하다는 뜻은 아니다. 미국 워싱턴주와 루이지애나주에 있는 레이저 간섭계 중력파관측소(LIGO:Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory)는 지난주부터 중력파를 발견하기 위해 우주를 관측하기 시작했다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

-11년간 추적에도 아직 못찾아 딱 100년 전인 1915년 아인슈타인이 일반상대성 원리에서 중력파의 존재를 예언한 후, 세계의 내로라하는 과학자들이 눈에 불을 켜고 중력파를 추적했지만, 아직까지 아무도 그것을 찾아내지 못하고 있다. 고해상도의 망원경으로 중무장한 일단의 천문학자들이 지난 11년간 시공간의 주름인 중력파의 증거를 찾아 우주를 온통 뒤지다시피 했지만, 은하들이 충돌할 때 내는 시공간의 뒤틀림만 포착했을 뿐, 중력파의 그림자도 보지 못한 채 빈손으로 돌아왔다고 영국 일간지 데일리메일이 20일(현지시간) 보도했다. 과학자들은 우리가 사는 이 우주가 아인슈타인이 일반상대성 원리에서 이야기했듯이 시공간의 구조로 이루어져 있는 것으로 보고 있다. 우주에 존재하는 물질들이 이 시공간 구조를 휘게 하는데, 질량이 클수록 중력파로 인해 그 휘는 정도, 곧 시공간 구조의 주름도 역시 커진다고 한다. 중력파는 블랙홀들이나 은하들이 충돌할 때 발생하는 것으로 보고 있다. 은하들은 충돌로 인해 합병하여 덩치를 키워가는데, 그 중심에는 초질량의 블랙홀을 품고 있는 것으로 알려져 있다. 두 개의 은하가 합병하면 그 블랙홀들은 중력으로 묶여져 서로의 둘레를 도는 궤도로 공전하게 된다. 이때 중력파가 시공간의 구조를 왜곡시키는 주름을 만든다고 아인슈타인이 예측한 것이다. 아인슈타인의 일반상대성 원리는 지금까지 여러 방면으로 검증을 받았지만, 어떠한 오류도 발견되지 않았다. 그러나 그가 예언한 중력파는 아직까지 유일한 미해결 과제로 물리학의 최대 화두가 되고 있는 것이다. 과학자들에게 이 중력파 발견이 중요한 이유는 중력파가 우주의 탄생에 관한 정보를 담고 있다고 믿기 때문이다. 중력파는 백뱅 때 생성되었을 것으로 추정되고 있다. 지금까지 중력파 존재를 예시하는 강력한 징후들은 여러 차례 포착되었지만, 직접적인 증거는 전혀 찾아내지 못하고 있다. 이 중력파를 추적하는 과학자 그룹은 CSIRO와 국제전파천문학연구센터의 라이언 섀넌과 이 이끄는 연구팀으로, 이들의 연구논문이 '사이언스'지에 발표되었다. 중력파를 발견하기 위해 섀넌 박사의 연구팀은 밀리초 맥동성(millisecond pulsars)을 모니터링하는 데 고해상도를 가진 파커스 망원경을 동원했다. 이 작은 별들은 아주 정기적으로 전자 펄서를 방출하며 우주의 시계 같은 운동을 한다. 과학자들은 이 펄서 신호의 도착시간을 100억분의 1초의 정밀도로 기록했다. 아인슈타인의 이론은 지구와 밀리초 맥동성 사이를 흐르는 중력파가 그 공간을 약 10m- 지구-펄서 간 거리의 아주 미세한 양- 길이만큼 늘여놓을 것이라고 예측한다. 이는 곧 펄서의 지구 도착 시간을 비록 미세한 양이기는 하나 약간 지연시킨다는 뜻이다. 과학자들은 이같은 펄서에 대해 지난 11년간 연구를 진행했지만, 결국 중력파의 존재를 밝혀내는 데는 실패했다. "우리는 아무것도 듣지 못했다. 최소한의 징후도 발견하지 못했다"고 섀넌 박사는 밝혔다. "우주는 아주 고요했다. 적어도 우리가 찾는 중력파 같은 것은 볼 수 없었다." 그렇다고 이것이 아인슈타인의 중력파 예언이 틀렸음을 뜻한다는 것은 아니며, 블랙홀의 합병이 너무나 빨리 진행된 탓이 아닐까 과학자들은 생각하고 있다. 블랙홀들이 나선으로 돌다가 순식간에 합쳐짐으로써 중력파를 발생시킬 시간이 거의 없었을지도 모른다는 것이 그 이유이다. "블랙홀 주위에 둘러싸고 있는 엄청난 가스층이 강한 마찰을 일으켜 블랙홀 에너지를 휩쓸어가버린 결과, 두 블랙홀의 합병이 급속히 진행됐을 수도 있다"고 모내시 대학의 박사후 과정의 폴 러스키 박사가 덧붙였다. 어쨌든 펄서의 측정으로 중력파를 발견하려면 천문학자들은 여러 해에 걸쳐 펄서의 방출 시간을 기록해야 한다. 시간 기록을 함에 있어서는 고주파 펄서를 대상으로 하는 게 유리하다"고 케임브리지 대학의 린들리 렌타티 박사가 설명한다. 고주파 중력파는 중성자별의 합병 때 발생하는데, 천문학자들은 2018년부터 건설될 거대한 전파망원경 SKA(Square Kilometre Array)으로 이를 포착할 예정이다. 비록 펄서 신호의 도착 시간 지연을 포착하여 중력파 존재를 발견하는 데는 실패했지만, 이것이 지상의 망원경을 이용한 중력파 탐색이 무용하다는 뜻은 아니다. 미국 워싱턴주와 루이지애나주에 있는 레이저 간섭계 중력파관측소(LIGO:Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory)는 지난주부터 중력파를 발견하기 위해 우주를 관측하기 시작했다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

천문학자들에게 우리은하의 중심부는 신성불가침의 영역이다. 수만 광년이나 떨어져 있을 뿐만 아니라, 엄청난 우주먼지로 뒤덮여 있어 그 속을 들여다볼 방법이 없기 때문이다. 그래서 그곳은 아직까지 미스터리의 영역으로 남아 있다. 하지만 이 우리은하 중심부도 머지않아 우리에게 그 속살을 드러낼 것으로 보인다. 한 과학자 집단이 마침내 그 속을 들여다볼 기술을 개발했기 때문이다. 기술의 핵심은 라디오파를 이용한 것이다. 라디오파는 은하 중심부에서 초음속으로 운동하는 별들이 내는 긴 파장의 파로, 이것을 강력한 안테나로 잡아 은하 속살을 들여다보겠다는 것이다. "우리은하 중심부에 대해서 우리는 거의 아는 게 없습니다. 하지만 우리는 그것을 알아내야 합니다." 하고 하버드-스미소니언 천체물리센터(CfA)의 이단 긴즈버그 대표저자가 말한다. "이 기술을 사용하면 이제까지 아무도 보지 못했던 은하 중심부의 별들을 볼 수 있을 것입니다." 은하 중심부는 회전하고 있으며, 초질량의 블랙홀을 품고 있는 것으로 알려져 있다. 지구에서 은하 중심부까지 이르는 수만 광년의 먼 경로는 엄청난 우주 먼지가 가로막고 있어, 1조 개의 광자당 단 한 개의 광자가 겨우 우리 망원경에 도달할 수 있을 뿐이다. 하지만 전자기파의 일종인 라디오파는 이 먼지들을 헤집고 우리에게까지 오는 데 큰 어려움이 없다. 파장이 길어 먼지로 인한 산란이 비교적 적게 일어나기 때문이다. ​ 라디오파는 별들이 가스 속을 초음속으로 움직일 때 형성되는 것으로, 성풍이 성간공간의 가스체와 충돌할 때 그 충격파에서 나오는 것이다. 싱크로트론 복사로 불리는 이 과정을 통해 ​충격파에 의해 가속된 전자가 라디오파를 방사하고, 그 라디오파를 지상의 안테나가 포착한다는 개념이다. "이것은 비행기의 초음속 돌파음의 우주 버전이라 할 수 있습니다" 하고 긴즈버그 박사는 밝혔다. 충격파가 생성되려면 별들이 초속 수천 km로 날아야 하는데, 우리은하 중심부에 있는 엄청난 중력을 가진 초질량의 블랙홀이 그 같은 운동을 가능하게 만들어주고 있다. 궤도를 도는 별이 블랙홀에 근접하면 그만한 속도는 쉽게 얻을 수 있다. 연구자들은 S2라고 불리는 별에서 이 같은 효과를 확인할 계획이다. 이 별은 아주 뜨겁고 밝아서 짙은 우주먼지에도 불구하고 자외선으로 관측할 수 있는데, 2017년 말에서 2018년 초 사이에 블랙홀에 최근접할 것이라고 한다. 그때가 되면 전파 천문학자들은 충격파에서 라디오파가 방사되는지를 확인할 수 있게 될 것이다. 논문 공동저자인 CfA의 아비 로에브 박사는 "S2가 우리의 리트머스 시험지"라고 말하면서, "만약 그 별을 라디오파로 볼 수 있다면 이제까지 보지 못했던 작고 희미한 별들도 이 방법으로 관측할 수 있다는 얘기가 됩니다" 하고 기대감을 나타냈다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

거대질량 블랙홀 ‘궁수자리 A별’…X선 플레어 방출 급증 스쳐 지나간 미스터리 천체 G2 때문 VS 일반적인 현상 우리 은하 중심에 있는 괴물 블랙홀의 ‘식탐’이 급격히 늘어났다고 과학자들이 23일(현지시간) 밝혔다. 미국항공우주국(NASA)에 따르면, 찬드라 등 X선 우주망원경이 잠잠했던 거대질량 블랙홀의 ‘X선 플레어’(입자 대방출)가 급격히 증가한 것을 탐지해냈다. 천문학자들은 이런 현상이 그동안 제한된 관측으로 인해 알아차리지 못했던 일반적인 현상인지, 아니면 스쳐지나간 미스터리한 천체의 영향 때문 인지를 알아내기 위해 노력하고 있다. 이들은 지난 15년간 NASA의 ‘찬드라’와 ‘스위프트’, 그리고 유럽우주국(ESA)의 ‘XMM-뉴턴’ 망원경의 관측 데이터를 조합해 이 블랙홀의 행동을 관찰해왔다. ‘궁수자리 A별’(Sagittarius A* 혹은 Sgr A*)로 알려진 이 거대질량 블랙홀은 우리 태양보다 400만 배 이상 많은 질량을 지닌 것으로 추정되고 있다. 이런 블랙홀은 엄청난 중력으로 주변 물질을 빨아들이는데 이때 뜨겁게 달구어진 가스에서 X선 플레어가 발생한다. 이번 연구로 궁수자리 A별에서 이런 플레어가 열흘쯤마다 나타나는 것이 밝혀졌다.그런데 지난해 미스터리 천체 G2가 이 블랙홀에 가까이 스쳐간 후부터 거의 매일 X선 플레어를 방출하고 밝기가 무려 10배 증가한 것으로 확인됐다. 이에 대해 가브리엘레 폰티 독일 막스플랑크 외계물리연구소 박사는 “수 년간 우리는 궁수자리 A별에서 방출되는 X선을 추적해왔다. 물론 이 먼지로 둘러싸인 천체(G2)의 접근 또한 포함했다”면서 “예전에는 이 천체가 궁수자리 A별에 전혀 영향을 주지 않을 것으로 생각했지만, 우리의 새로운 데이터는 그렇지 않을 수 있음을 제시했다”고 설명했다. 천문학자들은 G2를 처음 발견했을 당시 가스와 먼지로 이뤄진 가스 구름으로 생각했다. 하지만 2013년 하반기 이후 궁수자리 A별에 근접해 지나칠 때 그 모습이 블랙홀의 중력으로 다소 늘어진 것 외에는 그다지 변하지 않는 것을 확인했다. 이는 G2가 단순한 가스 구름이 아니라 사실 외층 대기가 팽창한 거대 별일 수 있다는 새로운 이론을 이끌어냈다. 마크 모리스 미국 캘리포니아대 로스앤젤레스캠퍼스(UCLA) 교수는 “G2가 무엇인지에 대해서 아직 결론은 나자 않았지만, 이 천체가 스쳐가고 오래지 않아 궁수자리 A별이 더 활동적으로 변했다는 사실은 G2에서 나온 물질이 블랙홀의 ‘식탐’을 증가시킨 원인일 수 있다”고 말했다. 하지만 G2가 원인인지에 대해 의문을 품은 학자들은 궁수자리 A별처럼 행동하는 또 다른 블랙홀들을 찾아냈고, 궁수자리 A별에서 증가된 X선 플레어가 일반적인 블랙홀의 특성으로 G2와는 관련성이 없을 수도 있다고 주장한다. 예를 들어, X선 플레어가 급증한 것은 블랙홀에 ‘먹이’(물질)를 제공하는 근처 큰 별들로부터 발생한 항성풍의 강도가 변화해 발생한 것일 수도 있다는 것이다. 바바라 디 마르코 막스플랑크 외계물리연구소 박사는 “앞으로 몇 달간 궁수자리 A별의 X선을 계속 관측할 것”이라면서 “이 관측으로 G2가 원인인지, 일반적인 블랙홀의 행동 양상 인지를 알 수 있게 되기를 바란다”고 말했다.이번 분석은 1999년부터 2014년까지 15년간 우리 은하 중심을 관측한 찬드라와 XMM-뉴턴의 150차례 관측 데이터를 포함한다. 2014년 중반 G2가 궁수자리 A별을 스쳐지나간 후 수개월간 X선 플레어의 방출비율과 밝기가 급증한 것으로 나타났다. 만일 G2의 접근으로 블랙홀의 식탐이 늘어났다는 앞서 설명한 이론이 맞다면 X선 플레어의 급증은 블랙홀로 빨려들어간 물질이 ‘초과 공급’됐다는 첫 번째 징후가 될 것이다. 일부 가스는 G2에서 빼았겨 궁수자리 A별의 중력에 붙들렸을 수도 있다. 이로 인해 궁수자리 A별이 더 많은 가스를 소비하기 위해 빨아들이면서 증가된 온도로 X선 플레어가 늘어났을 것이다. 한편 이번 연구결과는 ‘영국왕립천문학회월간보고’(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) 최신호에 실릴 예정이다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

마치 우주에 해바라기가 핀 듯한 환상적인 자태를 자랑하는 은하의 모습이 공개됐다. 최근 유럽우주기구(ESA)는 허블우주망원경이 촬영한 나선은하 M63(Messier 63)의 이미지를 공개했다. 지구에서 약 2,700만 광년 떨어진 머나먼 곳에 자리잡은 M63은 북두칠성의 국자 자루 남쪽인 사냥개자리(Canes Venatic)에 위치해 있다. 은하의 모습이 마치 해바라기씨가 정렬한 것처럼 보여 '해바라기 은하'(Sunflower Galaxy)라는 별칭이 붙어있으며 언뜻보면 태풍의 모습과도 닮았다. 특히 해바라기 은하는 생성된지 얼마 안된 청백색의 거대한 별들이 밝게 빛나면서 특유의 나선팔을 더욱 화려하게 만든다. 또한 M63은 인근에 위치한 ‘소용돌이 은하’로 알려진 M51과 중력으로 묶여있으며 아마추어 천문학자들의 망원경에도 그 모습이 잡힐만큼 인기있는 은하다. 지난 1779년 프랑스의 유명 천문학자 샤를 메시에의 친구 피에르 메샹에게 처음 발견됐으며 이후 메시에 천체 목록에 수록됐다. 사진=ESA/Hubble & NASA 박종익 기자 pji@seoul.co.kr