지구에서 용골자리 방향으로 약 1300광년 거리에 있는 산개성단 NGC 3532. 이 밝은 별무리의 최신 관측 이미지를 유럽남방천문대(ESO)가 26일(현지시간) 공개했다. 이 아름다운 이미지는 칠레 아타카마 사막 북부 해발 2400m 고산에 자리잡고 있는 ‘라 시쟈’(La Silla) 관측소에 있는 ‘MPG/ESO 2.2m 지상 망원경’으로 촬영한 것이다. 이 성단 내 별들은 마치 우물에 소원을 담아 던져진 수많은 동전처럼 보인다고 하여 ‘소원의 우물 성단’(Wishing Well Cluster)이라고도 불린다. 산개성단 NGC 3532는 남반구에서 맨눈으로도 관측할 수 있는데 18세기 프랑스 천문학자 니콜라 루이 드 라카유(1713~1762년)가 오늘날 남아프리카공화국에 있는 케이프타운에서 관측했다고 보고한 바 있다. 성단의 형성으로부터 형성 시기는 3억 년 정도 지나고 있을 것으로 추정되며, 일반적인 산개성단과 비교하면 ‘중년’의 부류에 들어간다. 이미지에서 하얗게 빛나는 천체는 중간 크기의 항성이고, 주황색 천체는 에너지원인 수소를 소진한 적색거성이다. 이보다 질량이 작은 별은 수명이 길며, 노란색부터 빨간색까지 다소 약한 빛을 발하고 있다. NGC 3532는 약 400개의 항성으로 이루어져 있다. 사진=G. Beccari/ESO 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

혜성에 탐사선 착륙을 사상 처음으로 성공한 유럽우주기구(ESA)가 다음은 수성에 탐사선을 보낼 계획을 추진하고 있다고 미국 CNN이 보도했다. 태양에 가장 가까운 행성 수성은 낮의 표면 온도가 400도(℃)를 넘지만 태양이 닿지 않는 쪽은 영하 170도까지 떨어진다. 기온 차이가 이렇게 극심한 행성은 태양계 내에서만큼은 이 밖에 존재하지 않는다. 대기는 거의 존재하지 않으며, 크기는 달보다 조금 큰 정도이다. 수성 탐사계획 ‘베피콜롬보’(BepiColombo)는 ESA와 일본항공우주청(JAXA)이 공동으로 추진하고 있다. 탐사선은 2016년 7월 21일 발사해 7년 반에 걸쳐 2024년 수성 궤도에 도달할 예정이다. 이후 ‘수성표면탐사선’(MPO)를 분리해 수성의 지형이나 자기장 등을 자세히 살펴 태양 근거리에 수성이 형성된 이유 등을 찾는다. 베피콜롬보의 이름은 수성 연구 분야에서 선구적 업적을 낳은 이탈리아 파도바대학의 천문학자 주세페(약칭 베피) 콜롬보를 기리기 위해 붙여졌다. 태양에서 근접이나 강한 중력 방사선의 강도 등 극복해야 할 과제는 많다. 지금까지 수성에 도달한 탐사선은 미국항공우주국(NASA)이 1973년 발사한 ‘마리너 10호’와 2004년 발사한 ‘메신저호’까지 단 2대뿐이다. 메신저호는 현재도 수성 궤도에 있으며 2015년까지 관측을 계속한다. ESA의 담당자는 “수성에는 알려​​지지 않은 부분이 많다. 메신저호로 의외의 발견을 많이 했다”면서 “후속 탐사할 이유는 충분하다”고 지적했다. 사진=NASA/ESA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

별이 모이면 은하를, 이런 은하의 모임은 은하군을, 은하군은 다시 은하단을, 은하단은 이보다 더 큰 초은하단을 이룬다. 그런데 이런 초은하단 이상 큰 규모의 천체를 우리는 ‘우주의 거대구조’(혹은 우주의 대규모구조)라고 부른다. 이런 우주의 거대구조는 필라멘트나 거미줄처럼 얽힌 형태를 보이고 있는데 최근 유럽의 천문학자들이 그에 속한 블랙홀의 자전축이 이 구조의 배열을 따르고 있음을 밝혀냈다. 이는 우주 진화 과정을 탐구하는 데 중요한 단서가 될 것으로 보인다. 벨기에 리에주대학 다미앵 헛세메커스 박사가 이끄는 국제 연구팀이 유럽남방천문대(ESO)의 초대형망원경(VLT)을 사용한 최신 관측 연구에서 수십억 광년을 사이에 두고 떨어져 있는 퀘이사 93개(정확히 그속에 있는 블랙홀)의 자전축 방향이 거미줄처럼 얽힌 우주의 거대구조와 일치하는 것을 밝혀냈다. 퀘이사는 하늘에서 별처럼 보이지만 사실은 수천에서 수만 개의 별로 이뤄진 은하로, 지구에서 가장 먼 거리에 있는 은하의 중심핵에 있는 거대 블랙홀이 주변 물질을 집어삼키는 에너지에 의해 엄청나게 밝게 빛난다. 이때 중력에 의해 모인 물질은 소용돌이치며 초고온 상태의 원반을 이루며 내부 블랙홀은 자전축에 따라 제트를 분출한다. 이번 관측에서 이런 자전축과 제트 자체가 확인된 것은 아니지만, 연구팀은 각각의 퀘이사가 갖는 편광(빛의 진동 방향) 등에서 원반의 각도, 나아가 자전축의 방향을 파악할 수 있었다. 특히 연구팀은 이런 자전축 방향이 우주의 거대구조로 불리는 필라멘트를 따르는 경향도 발견했다. 수십억 광년 규모에 달하는 거대 은하 집단의 분포는 일정하지 않고 그물망 구조로 배열되는데 이를 우주의 거대구조라고 부른다. 헛세메커스 박사는 “퀘이사들로부터 주목한 첫 번째 이상한 점은 이들은 수십억 광년씩 서로 떨어져 있음에도 자전축이 서로 정렬된 양상을 보였다”면서 “한 걸음 더 나아가 만약 이 자전축이 서로 연결돼 있다면 이는 단순히 서로 연결된 것이 아니라 우주에 더 거대한 규모의 구조를 형성하고 있을 것”이라고 설명했다. 연구팀은 이번에 관측된 결과가 우연일 가능성은 1% 미만으로 추정하고 있다. 퀘이사(블랙홀)의 방향이 우주의 거대구조와의 관련성이 관측으로 확인된 것은 이번이 처음이다. 한편 이번 연구성과는 국제학술지 ‘천문학 및 천체물리학’(Astronomy and Astrophysics) 22일 자로 게재됐다. 사진=ESO 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

스피처 우주망원경이 은하들의 나이를 밝힌다. 스페이스닷컴 보도에 따르면 천문학자들이 나사(NASA, 미국항공우주국)의 스피처 우주망원경을 사용해 우주 초창기 은하들이 얼마나 빨리 생성됐는가를 계산하고 있다. 지금까지 반쯤 완성된 이 성과물은 138억 년 전, 출발한 우주가 막 기지개를 켤 무렵에 태어난 수백 개의 거대 은하(우리 은하 질량의 약 100배)들이다. 하지만 이런 상황은 우주의 역사에서 거대 은하들이 그처럼 빨리 등장하게 된 것에 관해 설명하라는 압박에 시달리는 천문학자들에겐 하나의 딜레마를 안겨주고 있다. 스피처 망원경은 이제 지구로부터 수십억 광년 떨어진 흐릿한 은하를 탐색하는 3개월에 걸친 대장정에 오를 참이다. 연구를 이끈 나사의 적외선처리·분석센터(IPAC)의 찰스 스타인하트 박사는 “은하 탐색 작업을 우주라는 바다에서 은하를 낚아올리는 낚시에 비긴다면 우리는 예상대로 깊은 수심에서 큰 물고기들을 발견했다고 할 수 있다”고 논문을 통해 밝혔다. 이 프로젝트는 ‘스플래시’(SPLASH: Spitzer Large Area Survey with Hyper-Suprime-Cam)라는 별칭으로 불리고 있다. 연구자들은 우리 은하의 별 밀집지역으로부터 멀리 떨어진 두 개의 어두운 구역에다 망원경 주경을 고정하고 2,475시간을 들여 정밀 관측할 계획을 세워두고 있다. 예전에 이미 탐사의 발길이 미친 적이 있는 우주의 이 영역은 ‘우주진화탐사’(COSMOS, Cosmic Evolution Survey) 또는 ‘스바루-XMM 뉴턴 딥필드’(SXDS)라는 명칭을 갖고 있다. 각 구역의 크기는 보름달 크기의 8배, 곧 4도 크기이다. 스피처 망원경의 적외선 파장으로 관측하면 은하의 물질을 볼 수가 있다. 확립된 별 형성 모델에 따르면, 초창기의 은하들이 서로 격렬하게 충돌함으로써 몸집을 키워갔으며, 그 과정에서 별들이 폭발적으로 늘어났다는 것이다. 어쨌든 이런 진행과정이 거대 은하들이 생성될 만큼 그렇게 급속하게 이루어지지는 않았다고 천문학자들은 이해하고 있다. 현재 스피처 망원경이 보고 있는 과거는 우주 탄생 후 8억 년에서 16억 년 사이의 시간이다. 우주에서는 시간은 곧 공간이다. 따라서 스피츠는 8억 광년에서 16억 광년 거리의 장면을 보고 있다는 말이다. 최초의 은하는 기존에 과학자들이 생각했던 것보다 빨리 나타난 듯하다. 천문학자들은 우주가 출발한 빅뱅 이후 5억 년쯤부터 은하들이 형성되기 시작했을 거라고 보았지만, 이번 탐사에 따르면 그보다 1억 년이 앞당겨진 4억 년 이후부터 은하들이 생성되기 시작한 것으로 나온다. 물론 다른 학설도 있다. 연구에 참여한 미국 하버드대학의 조시 스피걸 박사는 “그처럼 많은 물질이 신속하게 은하를 형성했다는 것은 정말 어려운 일”이라면서 “은하들이 형성하기 시작한 순간부터 끊임없이 별들을 생산해냈다고 생각할 수 있다”고 설명했다. 과연 초창기의 우주 공간에 거대 은하들이 그처럼 빨리 모습을 드러냈을까? 스피처 망원경의 대장정이 끝났을 때 은하에 대해 어떤 계산서가 나올 것인가가 기다려지는 대목이다. 어쨌든 최초의 은하가 우주에 나타난 것은 과학자들이 생각했던 것보다 훨씬 이른 시간이었음은 분명한 듯하다. 그렇다면 우리 은하의 나이도 기존에 생각했던 132억 년보다 상향 조정될 수 있음을 시사하는 것이다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

별들의 모임인 은하. 이 중 일부 은하는 별의 탄생이 더딘데, 그 원인 중 하나가 ‘은하 사이의 바람’ 때문이라는 것을 캐나다와 미국의 천문학자들이 밝혀냈다. 캐나다 토론토대 던랩연구소와 미국 애리조나주립대 공동 연구팀은 나사(미국항공우주국)의 스피처와 허블 우주망원경을 사용해 우주에 홀로 떠다니는 필드 은하가 은하단과 접촉할 때 발생하는 ‘은하간 바람’(인터갤럭틱 윈드)이 별이 탄생하는데 필요한 주요 가스를 날려버린다는 증거를 발견했다. 이런 과정은 NGC 4522, CGCG 97-073, ESO 137-001, NGC 1427a라는 네 은하에서 관측됐다. 이들 은하가 각각 거대 중력을 가진 은하단 속으로 끌려 들어갈 때 발생하는 ‘램압력’(어떤 물체를 향해 어떤 액체나 기체가 빠른 속도로 다가가면 생기는 압력)으로, 은하단 내에서 물질을 빼앗기는 ‘램압 벗기기’(RPS, Ram-Pressure Stripping) 과정에서 분자 형태의 수소가스를 잃는다는 것이다. 즉 은하간 바람이 불어 특정 은하 내의 별 형성 재료가 벗겨진다는 것. 연구를 이끈 연구소의 수레쉬 시바난담 박사는 “불을 켠 양초를 방에 옮길 때 흘러나오는 연기처럼 수소가스가 은하로부터 날아가는 것을 발견했다”고 설명했다. 연구에 참여한 조지 리케 애리조나대 교수는 “지난 40여 년간 우리는 우리 은하처럼 은하단 속 일부 은하가 다른 은하와 달리 젊은 별이 적은 것을 이해하기 위해 노력해왔지만, 이제 별 탄생을 막는 담금질을 보게 됐다”고 말했다. 연구팀은 이번 연구를 위해 스피처와 허블의 광학 및 적외선, 수소배출 정보뿐만 아니라 여러 지상 망원경의 데이터까지 분석했다. 이번 연구결과는 미국 천체물리학회지(Astrophysical Journal) 10일 자에 게재됐다. 사진=별 형성 가스를 빼앗기고 있는 은하 NGC 4522 이미지 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

명왕성을 향해 달려가고 있는 한 탐사선이 8년 동안의 긴 동면에서 깨어나기 위해 기지개를 켜고 있다. 지구로부터 약 48억km 떨어진 우주 공간을 날고 있는 명왕성 탐사선 뉴허라이즌스 호가 그 주인공이다. 이 거리는 지구-태양 간 거리의 30배가 넘는 거리다. 영국 일간 데일리메일 최근 보도에 따르면, 명왕성과의 만남을 앞둔 뉴허라이즌스가 그 준비를 위해 12월 6일 긴 동면에서 깨어날 예정이라고 한다. 피아노 크기의 이 탐사선은 동면에서 깨어나 전력을 공급받으면 곧 명왕성에 대한 데이터를 수집하고 사진 촬영을 재개하게 된다. 지난 2005년 왜소행성으로 분류됨에 따라 행성 지위를 박탈당한 명왕성은 아직까지 천문학자들에게 많은 부분이 베일에 가려진 비밀의 행성으로 남아 있는 천체이다. 2006년 1월에 지구를 떠난 뉴허라이즌스 호는 1,873일 동안 모든 기기의 전력을 끊고 동면에 들어갔다. 전 비행기간의 3분의 2에 해당하는 기간이다. 물론 한꺼번에 긴 잠을 잔 것은 아니고, 2007년부터 2014년까지 18개로 끊은 토막잠을 잤는데, 긴 잠은 202일이고, 짧은 잠은 36일짜리도 있었다. 동면 모드에 들어가면 탐사선 기기의 대부분은 전력을 끊고, 비행 컴퓨터만 가동되어 탐사선 시스템을 점검하고 일주일에 한 번씩 지구로 탐사선 위치를 알려준다. "뉴허라즌스는 지금 아주 건강해요. 현재 지구로부터 48억km 떨어진 심우주를 순항하고 있는 중이죠. 이제 곧 동면에서 깨어나 근무에 들어갈 예정입니다"라고 미국 존 홉킨스 대학 응용물리학 실험실의 앨리스 보먼 뉴허라이즌스 미션 책임자가 밝혔다. "이제 뉴허라이즌스가 깨어나 새 역사를 만들 시간이 다가오고 있는 거죠." 다음달에 있을 '모닝 콜'은 이미 지난 8월 뉴허라이즌스의 컴퓨터에 입력되었다. '2014년 12월 6일 오전 8시(GTM) 정각에 일어나세요.' 그 시간으로부터 90분 후에 뉴허라이즌스는 '활동 모드'에 들어갔다는 보고를 하게 돼 있다. 하지만 빛의 속도로 보고를 보내오더라도 지구까지 도착하는 데는 4시간 25분이 걸린다. 뉴허라이즌스가 잠에서 깨어나 근무에 돌입했다는 보고는 12월 7일 오전 2시 반(GMT, 그리니치 표준시) 매릴랜드의 미션팀에 들어올 것이다. 그 시간 뉴허라이즌스는 지구로부터 46억 4천만km의 심우주를 날고 있을 것이다. 또, 그 지점은 명왕성으로부터는 2억 6천만km 거리인데, 이는 지구-태양 간 거리의 2배에 약간 못 미치는 거리다. 뉴허라이즌스의 주요 임무는 명왕성과 최대 위성 카론의 지질과 지형 파악, 표면 성분과 온도를 알아보고 지도를 작성하는 것 등이다. 뉴허라이즌스에는 적외선 및 자외선 분광계를 비롯, 7개의 탐사 기기가 탑재되어 있는데, 명왕성에서 방출되는 각종 분자들을 탐지하는 '펩시(Pepssi)', 소량의 플루토늄으로 동력을 제공하는 'RTG', 축구장 크기의 물체를 탐지해 촬영할 수 있는 고해상도 망원경과 카메라인 '로리(Lorri)', 대기를 분석하는 'REX' 등의 최첨단 장비들이다. 내년 1월부터 시작되는 명왕성 체계 관측은 명왕성에 최근접하는 7월 14일을 지나 7월말까지 계속될 것이다. "우리는 이 순간을 위해 몇 년 동안 일해왔습니다"하고 마크 홀드리지 뉴허라이즌스 미션 연구원이 밝혔다. "발사 1년 후 목성까지의 완벽한 비행과 18차례의 탐사선 동면, 명왕성 근접 비행 등등, 모든 업무들을 최선을 다해 해냈지요. 이제 명왕성을 만날 준비가 다 됐습니다. 우리는 갈 겁니다." 뉴허라이즌스는 탐사를 마치면 2016년부터 2020년까지 해왕성 근처부터 명왕성 궤도까지 수천 개의 소행성들로 이루어진 '카이퍼 띠'를 탐사한다. 이 ‘카이퍼 띠’에는 46억 년 전에 태양계가 형성될 때의 물질들이 원형대로 보존되어 있는 곳이다. 과학자들은 카이퍼 띠 탐사에서 태양계 생성과 생명 탄생의 비밀을 알아낼 것을 기대하고 있다. 이 뉴허라이즌스에는 1930년 명왕성을 처음 발견한 미국의 천문학자 클라이드 윌리엄 톰보의 뼛가루 일부도 실려 있다. 그와 동고동락했던 명왕성에서 영면에 들게 하려는 후배들의 따뜻한 마음을 담은 미션으로, '최초의 행성장'으로 치러지는 셈이다. 여담이지만, 야구선수 류현진이 뛰고 있는 미국 다저스 프로야구팀의 에이스 클레이튼 커쇼의 외종조부가 바로 톰보이다. 그래서 커쇼는 어느 TV 프로에 '명왕성의 내 마음의 행성이다'라고 써있는 티셔츠까지 입고 나왔다고 한다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

21세기이지만 지금도 이름이 운명이나 혹은 운세에 영향을 미친다고 믿는 사람들이 적지 않다. 비록 과학의 영역에서 당연히 이런 믿음은 배제돼야 하겠지만, 우연히 지은 이름이 나중에 감쪽같이 딱 맞는 이름으로 드러나는 경우들이 있다. 지금 이야기하는 소행성 실비아(Sylvia)는 1866년에 처음 발견됐는데 이 소행성의 명칭은 로마의 건국신화에서 빌려왔다. 로마를 건국한 두 형제 로물루스와 레무스를 낳은 것은 신화에 의하면 레아 실비아라고도 불리는 실비아이다. 그녀는 전쟁의 신 마르스와 사이에서 이 두 형제를 낳은 것으로 돼 있다. 이 신화에는 여러 가지 버전이 존재하지만, 이 두 형제가 바구니에 담겨 강에 버려졌다가 구조돼 늑대 젖을 먹고 자랐다는 이야기는 같다. 소행성 87 실비아가 발견됐을 때, 천문학자들은 로물루스나 레무스와의 관계는 생각하지 않고 그냥 그리스 로마 신화의 주인공 가운데서 적당한 이름을 붙였다. 실비아의 크기는 384×262×232km 정도로 완전한 구형이 아니라 다소 불규칙한 모습을 하고 있는데 아직 근방을 지난 탐사선이 없어서 상세한 이미지는 알지 못한다. 이 소행성은 주 소행성대(main asteroid belt)에서 태양 주변을 6.5년 정도 주기로 공전하고 있다. 비교적 큰 소행성이라는 점을 제외하고 특별한 주목을 받지 못하던 실비아에 의외의 사실이 밝혀진 것은 2001년이다. 천문학자 마이클 브라운과 그의 동료들은 실비아가 사실 위성을 거느리고 있다는 사실을 발견했다. 이 위성을 발견한 것은 하와이에 있는 10m 구경의 켁 망원경으로 발견된 지 1세기 반 만에 고성능 망원경을 통해서 위성이 관측된 것이다. 이 위성의 크기는 약 18km 정도인데 실비아에서 1356km 정도 떨어진 위치에서 3.6일을 주기로 공전하고 있었다. 천문학자들은 별 고민 없이 그 명칭을 정할 수 있었는데 당연히 로물루스라는 이름이 붙여졌다. 사실 행성뿐 아니라 소행성에도 위성을 거느린 것들이 있는데 흔한 경우는 아니지만 그렇다고 극히 드문 일도 아니었기에 로물루스의 발견은 큰 이슈까지는 될 수 없었다. 정말 놀라운 일은 바로 2005년에 발생했다. 당시 버클리대학의 천문학자인 프랑크 마르키스와 그의 동료들은 사실 실비아가 위성을 1개가 아니라 2개 거느리고 있다는 사실을 발견했다. 두 번째 위성은 대략 7km 정도 지름을 가진 소형 위성으로 실비아에서 약 700km 정도 떨어진 위치에서 1.4일 정도 주기로 공전하고 있었다. 이 새 위성은 크기나 공전 주기 모두 먼저 발견된 로물루스의 절반 정도인데 천문학자들은 역시 이름을 고민할 이유가 없었다. 로물루스의 동생인 레무스가 있었기 때문이다. 사실 이때까지 소행성에서 위성이 발견된 일은 있었지만 2개 이상의 위성을 가진 경우는 처음 발견되는 것이다. 그것만으로도 과학적인 의미가 있지만 놀라운 것은 역시 ‘작명’이다. 실비아라는 이름은 이 소행성이 2개의 위성을 가지고 있다는 사실을 전혀 모른 채 지어진 이름이다. 그런데 우연히 로물루스와 레무스 두 형제 위성이 실비아 주변을 돌고 있다는 사실이 21세기 와서 밝혀진 것이다. 정말 기막힌 작명이 아닐 수 없다. 신화에서 실비아는 알바롱가의 왕인 누미토르의 딸이다. 누미트로의 동생 아물리우스는 형을 퇴위시키고, 실비아로 하여금 여신 베스타를 섬기게 한 후 결혼하지 못하도록 했다. 왕위를 넘볼 수 있는 후손을 낳지 못하게 하려는 술책이었다. 그러나 실비아는 결국 군신 마르스와의 사이에서 로물루스와 레무스 형제를 낳게 된다. 물론 아물리우스 왕은 이 형제를 버리도록 지시했다. 가장 일반적으로 전해지는 신화에서 로물루스와 레무스 형제는 티베레 강에 버려졌으나 늑대의 젖을 먹고 성장해 결국 복수를 하게 된다. 하지만 형제가 사이좋게 지내는 대신 결국 반목하다 레무스가 죽게 된다. 이 건국 신화의 주인공들은 사실 매우 비극적인 역사를 가진 셈이다. 이와는 반대로 소행성 실비아와 그 위성 로물루스와 레무스는 매우 사이 좋게 태양 주변을 돌고 있다. 이들의 궤도는 매우 안정적이어서 앞으로도 오랫동안 이와 같은 모습으로 지낼 수 있을 것이다. 신화에서 가슴 아픈 이별을 하고 형제끼리 사투를 벌이는 대신 태양계에서는 평화롭게 지내는 것 역시 우연치곤 정말 신기한 일이 아닐 수 없다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

스피처 우주망원경이 은하들의 나이를 밝힌다. 스페이스닷컴 보도에 따르면 천문학자들이 나사(NASA, 미국항공우주국)의 스피처 우주망원경을 사용해 우주 초창기 은하들이 얼마나 빨리 생성됐는가를 계산하고 있다. 지금까지 반쯤 완성된 이 성과물은 138억 년 전, 출발한 우주가 막 기지개를 켤 무렵에 태어난 수백 개의 거대 은하(우리 은하 질량의 약 100배)들이다. 하지만 이런 상황은 우주의 역사에서 거대 은하들이 그처럼 빨리 등장하게 된 것에 관해 설명하라는 압박에 시달리는 천문학자들에겐 하나의 딜레마를 안겨주고 있다. 스피처 망원경은 이제 지구로부터 수십억 광년 떨어진 흐릿한 은하를 탐색하는 3개월에 걸친 대장정에 오를 참이다. 연구를 이끈 나사의 적외선처리·분석센터(IPAC)의 찰스 스타인하트 박사는 “은하 탐색 작업을 우주라는 바다에서 은하를 낚아올리는 낚시에 비긴다면 우리는 예상대로 깊은 수심에서 큰 물고기들을 발견했다고 할 수 있다”고 논문을 통해 밝혔다. 이 프로젝트는 ‘스플래시’(SPLASH: Spitzer Large Area Survey with Hyper-Suprime-Cam)라는 별칭으로 불리고 있다. 연구자들은 우리 은하의 별 밀집지역으로부터 멀리 떨어진 두 개의 어두운 구역에다 망원경 주경을 고정하고 2,475시간을 들여 정밀 관측할 계획을 세워두고 있다. 예전에 이미 탐사의 발길이 미친 적이 있는 우주의 이 영역은 ‘우주진화탐사’(COSMOS, Cosmic Evolution Survey) 또는 ‘스바루-XMM 뉴턴 딥필드’(SXDS)라는 명칭을 갖고 있다. 각 구역의 크기는 보름달 크기의 8배, 곧 4도 크기이다. 스피처 망원경의 적외선 파장으로 관측하면 은하의 물질을 볼 수가 있다. 확립된 별 형성 모델에 따르면, 초창기의 은하들이 서로 격렬하게 충돌함으로써 몸집을 키워갔으며, 그 과정에서 별들이 폭발적으로 늘어났다는 것이다. 어쨌든 이런 진행과정이 거대 은하들이 생성될 만큼 그렇게 급속하게 이루어지지는 않았다고 천문학자들은 이해하고 있다. 현재 스피처 망원경이 보고 있는 과거는 우주 탄생 후 8억 년에서 16억 년 사이의 시간이다. 우주에서는 시간은 곧 공간이다. 따라서 스피츠는 8억 광년에서 16억 광년 거리의 장면을 보고 있다는 말이다. 최초의 은하는 기존에 과학자들이 생각했던 것보다 빨리 나타난 듯하다. 천문학자들은 우주가 출발한 빅뱅 이후 5억 년쯤부터 은하들이 형성되기 시작했을 거라고 보았지만, 이번 탐사에 따르면 그보다 1억 년이 앞당겨진 4억 년 이후부터 은하들이 생성되기 시작한 것으로 나온다. 물론 다른 학설도 있다. 연구에 참여한 미국 하버드대학의 조시 스피걸 박사는 “그처럼 많은 물질이 신속하게 은하를 형성했다는 것은 정말 어려운 일”이라면서 “은하들이 형성하기 시작한 순간부터 끊임없이 별들을 생산해냈다고 생각할 수 있다”고 설명했다. 과연 초창기의 우주 공간에 거대 은하들이 그처럼 빨리 모습을 드러냈을까? 스피처 망원경의 대장정이 끝났을 때 은하에 대해 어떤 계산서가 나올 것인가가 기다려지는 대목이다. 어쨌든 최초의 은하가 우주에 나타난 것은 과학자들이 생각했던 것보다 훨씬 이른 시간이었음은 분명한 듯하다. 그렇다면 우리 은하의 나이도 기존에 생각했던 132억 년보다 상향 조정될 수 있음을 시사하는 것이다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

천왕성이 긴 잠에서 깨어난 것일까. 평소라면 온화해야 한다는 전문가들의 예상과 달리 이 청록색 거대 행성에는 현재 강력한 폭풍우가 빈발하고 있다. 하지만 그 이유는 아직 해명되지 않고 있다. 미국 UC버클리(캘리포니아대학 버클리캠퍼스) 연구팀이 나사(NASA, 미국항공우주국)와 에사(ESA, 유럽우주기구)의 허블 우주망원경과 하와이에 있는 W·M·켁 천문대의 세계 최대 반사망원경(10m)을 사용해 천왕성을 관측했다. 그 결과, 일반적으로 대기권에서 볼 수 없을 정도로 밝은 구름 활동이 확인됐다. 태양계 7번째 행성인 천왕성은 지구에서 약 30억 km 떨어진 곳에 있다. 지난 8월 초 이틀에 걸쳐 두 망원경이 관측하는 동안 그 행성 북반구에는 8개의 폭풍이 관측됐다. 그중 하나는 관측 사상 가장 밝은 것으로 확인됐다. 우리가 볼 수 있는 행성 총 반사광의 30%에 해당하는 밝기였다고 한다. 지난 10월 24일, 허블 우주망원경이 포착한 데이터에도 여러 거대 폭풍이 다양한 고도에서 확인됐다. 이런 폭풍은 약 9000km 이상 광범위에 걸쳐 퍼져 있었는데 이는 지구 지름의 약 4분의 3에 해당했다. 이 거대 폭풍우는 천왕성 대기 중 메탄을 포함하는 상층부에서 발생한 것으로 천문학자들은 보고 있다. 이 고도에서의 대기압은 지구의 약 절반이다. 그런데 최근 천왕성에서 빈발하는 폭풍이 전혀 예상하지 못했던 것이라고 천문학자들은 말한다. 전문가들 사이에서는 천왕성 대기 활동의 절정기(피크)가 이 행성이 춘분을 맞아 적도 방향으로 태양을 맞이했던 2007년으로 예상하고 있었다. 천왕성이 태양의 주위를 도는 공전주기는 약 84년이므로 약 42년마다 춘분이나 추분을 맞이하게 되는 셈이다. 천문학자들은 10년 이상 천왕성의 기상 관측을 계속하면서 북극 근처에서 나선형으로 발생하는 폭풍우를 주시해왔다. 이런 폭풍을 발생시키는 열원은 행성 내부에는 존재하지 않으므로 이런 구름의 움직임은 모두 태양광에만 원인을 두는 것으로 생각되고 있었다. 따라서 북반구가 태양광이 닿지 않는 쪽으로 들어간 지난 몇 년간은 기온이 오르지 않고 폭풍의 발생도 줄어들 것으로 생각되고 있었다. 그런데 실제로는 그렇지 않았던 것이다. 아마추어 천문가들도 이런 폭풍의 빈발을 기록하려고 활동을 시작, 정원에 설치해둔 망원경을 천왕성 쪽으로 향하고 있다. 전문가들보다 훨씬 작은 관측기기를 사용하는 아마추어들은 천왕성에서 밝은 점처럼 보이는 새로운 폭풍 하나를 확인했다. 이 폭풍은 지금까지 관찰된 것보다 대기의 깊은 곳에 발생하는 것으로 생각된다. “천왕성의 대기 내부는 확실히 활발한 활동이 벌어지고 있는데, 우리는 그 이유를 모르고 있다”고 연구를 이끄는 임케 드 파터 UC버클리 교수는 미국 천문학회 행성과학부문 회의에서 말했다. 이어 “이론 연구자들이 이 수수께끼를 맡아 정확하게 무슨 일이 일어나고 있는지 밝혀줄 것으로 기대한다”고 덧붙였다. 아마추어 천문가들도 이달 중 맑은 날 밤이면 천왕성을 관측할 수 있다고 한다. 이 행성은 지구보다 약 4배 더 크지만 꽤 멀리(지구로부터 약 30억 km) 떨어져 있고 최대 5.7등급으로, 불필요한 빛이 없는 대기가 맑은 지점에서 맨눈으로 겨우 볼 수 있을 정도라고 한다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

- 중력 10만분의1 혜성에 '소형 냉장고' 크기 필레 안착 유럽 우주국 (ESA) 의 숙원 사업이었던 로제타(Rosetta) 프로젝트가 이제 클라이맥스에 도달했다. 착륙선 필레가 현지시간으로 11월 12일 드디어 역사적인 혜성 착륙에 성공한 것이다. 이날을 위해서 유럽 우주국은 수십 년을 기다렸다고 할 수 있다. 더 상세한 내용은 발표를 기다려야 하겠지만 10년간의 노력과 16억 달러 규모의 막대한 비용이 투자된 우주 탐사가 성공을 거둔 것이다. 필레는 지구 중력의 10만분의 1 수준인 낮은 중력의 천체 표면에 달라붙어야 하기 때문에 사실 간단한 문제라고는 할 수 없다. 필레는 특수한 다리 3개와 2개의 작살로 표면에 안정적으로 붙어 있기 위해 최선의 노력을 할 것이다. 사실 혜성이 태양에 다가가면서 표면에서 가스가 분출될 수 있는 데다 중력도 낮고, 표면도 경사가 있기 때문에 성공 여부는 그야말로 손에 땀을 쥐게 하는 초미의 관심사였다. 작은 냉장고 만한 (1X1X0.8m) 크기의 우주선을 혜성에 착륙시키기까지의 우여곡절과 역사를 소개한다. - 시작부터 좌초될 위기의 혜성 탐사계획 로제타 계획의 뿌리는 1986년 지구에 멋진 혜성 쇼를 보여준 핼리 혜성으로까지 거슬러 올라간다. 이때 천문학자들은 이 유서 깊은 혜성에서 여러 가지 귀중한 과학적 데이터를 얻는데 성공했다. 그러나 다른 한편으로 혜성에 좀 더 가까이 다가가야 한다는 사실도 깨닫게 된다. 유럽 우주국은 1986년 3월 13일 핼리 혜성에서 596km 떨어진 지점에 탐사선 지오토(Giotto)를 보내는 데 성공했다. 지금 생각하면 꽤 멀리 떨어진 위치 같지만 사실 그때까지 먼지와 가스를 뿜어내는 혜성의 핵에 가장 가까이 다가간 것이었다. 여러 가지 과학적 정보를 알아낸 것은 물론이다. 과학자들이 생각한 대로 혜성은 '더러워진 눈사람'이었다. 하지만 혜성을 구성하는 물질에 대한 구체적인 데이터는 부족했다. 혜성은 대부분 태양계 초창기에 생성된 후 변화 없이 지내던 천체다. 따라서 혜성을 가리켜 '태양계의 타임캡슐'이라고 부르곤 한다. 만약 그 타임캡슐에 보존된 정보를 막힘 없이 꺼낼 수만 있다면 태양계가 어떻게 형성되었는지, 지구는 어떻게 형성되었는지에 대한 결정적인 단서들을 알아낼 수 있다. 일부 과학자들은 더 나아가서 혜성이 생명탄생에 결정적인 역할을 했다고 믿고 있다. 이후 유럽 우주국은 물론 미국의 나사(NASA)는 혜성을 탐사하는데 서로 협력하기로 했다. 유럽 우주국은 혜성 핵 샘플 리턴 미션(Comet Nucleus Sample Return (CNSR) mission)을 추진했고 나사는 동시에 혜성 랑데부 소행성 플라이바이 미션(Comet Rendezvous Asteroid Flyby (CRAF) mission)을 계획했다. 전자가 혜성의 핵에 착륙해 샘플을 채취해 돌아오는 위험한 미션을 맡은 반면 후자는 혜성 근방에서 물질을 채취하고 데이터를 수집하는 일을 담당했다. 그리고 양측은 같은 디자인의 우주선(Mariner Mark II)을 기반으로 미션을 진행하기로 합의했다. 그런데 1992년이 되자 나사 측이 예산상의 이유로 이 계획에서 빠지게 되면서 전체 계획이 위기를 맞이했다. 훗날 나사는 취소된 CRAF 대신 딥 임팩트(Deep Impact)를 비롯한 다른 미션으로 대부분의 계획을 달성했다. 그러나 여기에 혜성 착륙해서 샘플을 가지고 지구로 귀환하는 목표는 들어있지 않았다. 유럽 우주국은 중대한 결단을 내려야 하는 상황에 직면했다. 나사라는 든든한 파트너 없이 혼자 샘플 리턴 프로젝트를 진행할 것인가, 아니면 계획을 수정할 것인가? 그것도 아니라면 아예 계획을 백지화할 것인가? 유럽 우주국이 내린 결단은 계획을 수정하는 것이었다. 샘플 리턴 계획은 유럽 우주국 혼자의 힘으로는 성공 가능성이 높지 않다는 결론이 나왔던 것이다. 가능하면 샘플을 가지고 지구로 돌아오면 좋겠지만 그러려면 지구까지 귀환을 고려, 훨씬 큰 우주선이 필요했고 유럽 우주국이 가진 예산으로는 거의 성공 가능성이 없었다. 그래서 수정된 계획이 바로 현재의 로제타 프로그램이다. 탐사선 로제타는 혜성에 근접, 혜성의 인공 위성이 되어 혜성의 표면을 자세히 관측한다. 그리고 착륙선을 내려보내 혜성 표면에서 상세한 관측을 시행한다. 사실 이것만으로도 이제까지 시도된 적이 없었던 야심 찬 계획이었다. - '태양계의 타임캡슐' 혜성으로 출발하기까지 탐사선의 명칭은 로제타로 지어졌는데 이는 이집트 성형 문자 해독에 결정적 기여를 한 로제타석에서 유래되었다. 착륙선인 필레(Philae) 역시 문자 해독에 중요한 자료를 제공한 오벨리스크가 있는 나일 강의 섬에서 유래했다. 참고로 착륙 예정 지점인 아질키아는 이 필레섬 유적이 아스완 댐 건설로 침수될 상황에 놓이자 유적을 옮겨놓은 섬 이름이다. 본래 로제타는 46P/Wirtanen(이하 46P) 혜성을 목표로 삼았다. 발사는 유럽 우주국이 가진 가장 큰 로켓인 아리안 5를 사용하기로 결정했다. 그러나 여기서 예기치 않았던 사건이 발생한다. 본래 발사 일정은 46P 혜성의 공전 궤도를 감안 2003년 1월 12일에 발사해서 20011년에 이 혜성에 도달하는 것이었다. 하지만 2002년, 아리안 5 로켓 발사가 실패하면서 아리안 5 로켓의 발사가 중단되게 된다. 결국, 일정이 연기되면서 46P 혜성은 도달할 수 없는 목표가 되고 말았다. 다행히 너무 늦지 않게 대타를 찾을 수 있었는데 그것이 바로 현재 로제타가 탐사 중인 67P/Churyumov–Gerasimenko(추류모프-게라시멘코, 이하 67P) 혜성이다. 결국 2004년 3월 2일, 로제타의 발사 일정에 맞출 수 있는 최적의 혜성으로 선택된 67P 를 향해서 성공적인 발사가 이뤄졌다. 이후 10년 이상의 대장정의 막이 오른 것이다. -강산도 변한다는 10년간 우주를 날고 날아서... 로제타는 발사 시 중량이 2,900kg 정도 되는 대형 탐사선으로 1,670kg 중량의 연료를 제외하고도 1,230kg 이나 되는 무게를 가지고 있다. 두 개의 거대한 태양전지 패널은 총 64 제곱미터의 면적으로 태양에서 멀리 떨어진 위치에서 로제타가 필요한 전력을 공급할 수 있었다. 착륙선인 필레의 무게는 약 100kg 이다. 이렇게 든든하게 준비를 하고 출발했지만 67P 은 아주 멀리 떨어진 혜성이다. 태양에서 가장 가까워지는 위치(원일점)는 약 8억 5000만km 정도이고 태양에서 가장 가까워지는 지점(근일점)은 1억 8600만km 정도인데 거리도 거리지만 이 혜성에 랑데부하기 위해서는 혜성과 같은 속도로 가속할 필요가 있었다. 문제는 그렇게 가속하기에는 연료가 부족하다는 것이었다. 연료를 더 탑재하면 되지 않느냐고 반문할 수 있지만 그렇게 되면 비용이 천정부지로 뛰게 된다. 이미 예산이 16억 달러 규모로 커진 상태였다. 이 문제를 해결하기 위해서 로제타는 고전적이지만 효과적인 방법인 중력도움(gravity assist, 혹은 swing-by나 flyby라고도 한다)을 받기로 한다. 쉽게 말해 다른 천체에서 에너지를 빌려서 가속을 하는 것이다. 우선 로제타는 2005년에 지구에 근접해 중력도움을 얻고 2007년에는 화성표면에서 불과 250km 에 불과한 위치에서 궤도를 수정한다. 다시 2007년에 지구에서 두 번째 중력도움을 받은 후 2008년에는 소행성 2867 스테인스에서 중력도움을 얻었다. 다시 2009년에 지구에서, 2010년에 소행성 21 루테티아에서 중력도움을 얻은 후 2011년에는 동면에 들어가게 된다. 오랜 여정 끝인 2014년 초, 로제타는 동면상태에서 깨어났다. 그리고 다시 혜성에 접근하기 위한 복잡한 일련의 과정을 수행한 후 마침내 혜성 67P에 근접해서 혜성 주위를 공전하게 된 것이 2014년 8월이다. 로제타는 성공적으로 혜성 주변을 공전하면서 데이터를 수집하기 시작했다. 로제타가 보내온 혜성의 근접 사진은 많은 이들을 경탄시켰는데 지금까지 혜성에 대해서 막연히 가지고 있던 상상을 초월하는 독특한 구조였다. - 로제타가 지금까지 벗긴 혜성의 비밀들 로제타는 이후 수개월에 걸쳐 혜성의 모습을 다각도에서 촬영했다. 그런데 혜성 67P는 점차 태양으로 다가서고 있었다. 최초로 혜성이 태양에 근접해서 물질을 증발시키는 장면을 근접 관측할 기회가 생긴 것이다. 과학자들은 지금까지 혜성이 얼음, 드라이아이스, 먼지 등으로 구성되어 있으며 태양에 가까워지면 이를 증발시켜 거대한 꼬리를 만든다고 알고 있었다. 그런데 실제로 그 장면을 가까이에서 본 적은 없었다. 2014년 9월 26일, 로제타는 혜성에서 뿜어져 나오는 가스의 제트를 선명하게 관측했다. 혜성이 아직 물질을 증발시키기 전부터 추적하면서 점차 태양에 가까워지며 꼬리를 만들어가는 과정을 생생하게 추적하게 된 것이다. 로제타의 상세한 관측 결과를 토대로 유럽 우주국의 과학자들은 신중하게 착륙 후보지를 선택했다. 두 번의 기회는 없기 때문이었다. 5개의 후보 지역 가운데 최종적으로 J라고 명명된 지역이 1차 착륙 후보지로 결정되었는데 앞서 이야기했듯이 '아질키아'라는 명칭이 붙었다. 혜성 착륙에 성공한 필레를 통해 앞으로 수많은 데이터 수집 과정이 남아 있으며 이 데이터를 분석하는 과정은 다시 몇 년 이상의 시간이 필요할 것이다. 로제타 프로젝트는 이미 과거에는 상상할 수 없는 중요한 정보들을 수집하는 데 성공했다. 앞으로의 연구 성과가 기대되는 이유다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

황소자리 별들이 제트를 분출하거나 거품을 일으키고 빛을 폭발시키는 내부 광경을 허블 우주망원경이 포착했다고 유럽남방천문대(ESO)가 6일(현지시간) 발표했다. 허블 망원경을 운영하는 나사(NASA, 미국항공우주국)와 에사(ESA, 유럽우주기구)의 관련 천문학자들은 지구로부터 황소자리 방향으로 약 450광년 거리에 있는 다중성계 황소자리 XZ(XZ Tauri)와 그 이웃 황소자리 HL(HL Tauri), 그리고 그 근처에 있는 몇몇 젊은 항성체의 인상적 모습을 관측했다. 공개된 이미지 가운데 바로 왼쪽에는 녹이 슨 듯한 빛깔의 구름 속에 황소자리 XZ가 있다. 이 천체는 강력한 폭풍과 제트를 방출해 뜨거운 가스 거품을 주변의 우주 공간으로 불어내고 있는데 주변 공간을 밝히면서 환상적인 장면을 연출한다. 이 천체는 거대한 암흑운 LDN 1551의 북동쪽 부분에 있다. 두 별이 쌍성을 이루는 이중성계로 알려졌던 이 천체는 사실 다수의 별로 구성돼 있는데 세 별 중 두 별이 이중성계를 이루고 있다고 한다. 사실 황소자리 XZ는 1995년부터 2000년 사이에 이미 관측됐으며 당시 다중성계 바깥쪽으로 팽창하는 뜨거운 가스 거품이 촬영됐다. 이 거품은 이 천체의 왼쪽 위 바로 가까이에 작은 오렌지빛 구체로 보인다. 이 가스는 매우 빠른 속도로 이 다중성계로부터 벗어나고 있으며 수백억 km까지 퍼진 흔적을 남겨놓고 있다. 이 거품이 이보다 천천히 움직이는 물질들과 충돌할 때 빛의 파동을 촉발하면서 충격파의 잔물결을 일으키게 된다. 황소자리 XZ의 상단 우측으로는 또 하나의 웅장한 모습이 펼쳐진다. 진홍색 다발들이 오른쪽의 푸른색으로 물든 덩어리들을 찢어내는 듯 보인다. 이 밝은 푸른색 천체는 허빅-아로 천체 HH 150과 연관된 황소자리 HL(HL Tauri)로 알려진 별을 품고 있다. 허빅-아로 천체들은 갓 태어나거나 이제 막 형성된 별들에 의해 뜨거운 가스를 우주공간으로 쏟아내며 LDN 1551의 경우는 특별히 이런 극적인 천체를 많이 가지고 있다. 이미지 아래 오른쪽으로는 HH 30이라고 알려진 또 다른 허빅-아로 천체가 보이는데 이는 황소자리 V1213(V1213 Tauri)이라는 변광성과 관련 있다. 이 별은 검은 선에 의해 반이 갈라져 있는 평평하고 밝은 먼지 원반 안에 숨겨져 있다. 이 먼지는 황소자리 V1213으로부터 쏟아져나오는 빛을 차단하고 있지만 별은 반사광과 우주공간으로 쏟아져나오는 뚜렷하고 복잡한 제트를 통해 볼 수 있다. 허블은 1995년과 2000년 사이 광시야행성카메라2(WFPC2)를 이용해 황소자리 XZ와 함께 HH 30을 관측한 바 있다. 당시 관측은 5년에 걸친 원반의 밝기와 제트의 강도에 관한 변화를 연구하기 위한 것이었다. 황소자리 V1213의 강력한 자기장은 원반으로부터 가스를 불러모아 제트를 형성하고 있으며 이를 별의 자기극점을 따라 가속하면서 폭이 좁은 2개의 제트 빔을 만들어낸다. 또한 유럽남방천문대(ESO)는 알마(ALMA) 전파망원경으로 황소자리 HL 주변에서 행성을 형성 중인 원반을 관측 사상 가장 세밀한 데이터를 획득했다. 이 새로운 관측으로 원시행성의 원반이 어떻게 발달하고 행성을 형성하는지를 알아가는 데 있어 하나의 거대한 발걸음이 될 것이라고 천문학자들은 말했다. 사진=ESA/Hubble and NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

이중으로된 먼지띠에 둘러싸인 항성계가 발견됐다. 이는 초기 우리 태양계와 매우 흡사한 것으로, 이런 항성계 내에는 행성 형성에 관한 비밀을 품고 있다고 천문학자들은 말한다. 미국 애리조나대학의 천문학자 케이트 수 박사가 이끄는 국제 연구팀이 나사(NASA, 미국항공우주국)의 스피처 우주망원경과 에사(ESA, 유럽우주기구)의 허셜 우주망원경이 관측한 적외선 정보를 사용해 HD 95086이라는 항성계가 우리 태양계의 초기 모습과 매우 비슷한 것임을 밝혀냈다. 지구로부터 용골자리 방향으로 약 295광년 거리에 있는 이 항성계에는 행성 탄생의 재료가 되는 먼지로 이뤄진 거대 헤일로가 두 개의 먼지띠로 이뤄져 있는 것으로 밝혀졌다. 이중 모성(HD 95086)에 더 가까운 먼지띠는 태양계의 소행성대(帶)처럼 덥고, 멀리 떨어진 먼지띠는 카이퍼대처럼 더 차갑다. 케이트 수 박사는 “다른 항성계를 연구함으로써 우리 태양계가 어떻게 형성됐는지 종합해 볼 수 있다”고 말한다. 이처럼 두 먼지띠 사이에는 행성들이 존재하는데 우리 태양계에는 목성과 토성, 천왕성, 해왕성이 있다. 항성계 HD 95086은 단지 우리 태양계보다 규모가 더 클 뿐 상당히 비슷하다고 천문학자들은 말한다. 이미 이 항성계의 차가운 먼지띠 내에는 우리 목성보다 5배 정도 큰 행성이 존재하는 것으로 알려졌다. 따라서 먼지띠 사이에는 다른 거대 행성들이 존재할 것으로 기대되고 있다. 스피처와 허셜 정보로 나온 이런 성과는 여러 지상망원경의 지원으로 확인됐다. 이런 기술로 이미 지난해에 이 항성계 속에 행성이 존재하는 것을 발견했다. 관측한 이미지는 이런 행성이 매우 희미하고 멀리 있어 선명하지 않지만 행성계의 전체적 구조에 관한 새로운 정보를 밝혀냈다. 연구에 참여한 애리조나대학의 박사과정 사라 모리슨 연구원은 “이 항성계 내에 알려진 행성의 특성을 더해 그 먼지띠에 대해 아는 것으로 우리는 거기에 다른 행성들이 더 존재할 수 있다는 것을 알 수 있었다”고 말했다. 모리슨 연구원은 이 항성계 내에 얼마나 많은 행성이 존재할 수 있는지 추정하는 컴퓨터 모델링을 시행했다. 모리슨은 “우리는 이 항성계 내에 단 하나의 행성이 존재하는 것이 아니라 여러 행성이 있다는 것을 알 수 있었다”고 말했다. 이 항성계의 구조를 더 정확히 알기 위해 천문학자들은 HR 8799라고 불리는 비슷한 항성계를 주목했다. 이 항성계 역시 큰 헤일로에 의해 둘러싸여 내외각에 먼지띠를 갖고 있으며 그 사이에는 4개의 행성이 존재하는 것으로 알려졌다. 이런 두 항성계를 비교하는 것으로 HD 95086에도 여러 행성이 존재할 가능성이 큰 것으로 나타났다. 또한 지상 망원경은 그와 비슷한 행성을 관측할 수 있다. 두 항성계 모두 우리 태양계보다 훨씬 젊고 행성 탄생의 재료가 되는 먼지를 다량 보유하고 있다. 행성계가 젊어 아직 형성 단계에 있으면 성장하는 행성체 혹은 소행성, 혜성 간의 충돌은 먼지를 일으킨다. 이런 먼지의 일부는 융합해 점차 행성이 되고 다른 일부는 띠를 형성하며 나머지는 헤일로 내에 잔류하거나 항성에 흡수된다. 허셜과 스피처는 적외선 파장을 발하는 그런 항성계를 찾아낼 수 있어 그 내부의 먼지 구조를 연구하는데 적합하다. 이번 연구성과는 8일부터 15일까지 미국 애리조나주(州) 투손에서 열리고 있는 미국 천문학회(AAS)의 행성학분과(DPS) 회의에서 발표됐다. 사진=NASA/JPL-Caltech 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

우리 은하 중심의 거대 블랙홀로 향하는 것으로 보였던 가스 구름이 그 ‘괴물의 입’에 삼켜지지 않고 살아남은 것으로 관측됐다. 최신 연구에 따르면 가스 구름으로 생각됐던 천체 ‘G2’는 사실 외층 대기가 팽창한 거대 별로, 중력은 거대 블랙홀을 떨쳐낼 만큼 강력하다. 연구 공동저자인 UCLA(캘리포니아대학 로스앤젤레스캠퍼스)의 안드레아 게즈 교수는 “단순한 가스 구름이라면 블랙홀의 중력장에 대항할 수 있을 정도의 질량은 생각할 수 없다”고 말했다. 거의 모든 은하에는 적어도 하나의 초질량 블랙홀이 숨어있으리라 생각된다. 은하계 중심의 ‘궁수자리 A별’(Sagittarius A*)도 마찬가지. 이 천체는 태양보다 430만 배 이상의 질량을 지닌 블랙홀로 여겨진다. 이런 거대 블랙홀이 주변의 가스 구름을 ‘삼키고 찢어버리는’ 메커니즘은 은하 형성에 일정한 역할을 하고 있다고 볼 수 있다. 천문학자들은 지난 3월 G2가 이 블랙홀에 가장 가까이 접근했을 때를 주목했다. ◆ 쌍성계 가능성 하지만 G2의 정체는 아직 분명하지 않다. 게즈 교수팀은 이전부터 단순한 가스 구름이라는 가설에는 회의적이었는데 이 궁수자리 A별의 강력한 중력장은 장기간 존재할 수 없는 것이라고 주장하고 있다. 게즈 교수는 “G2의 발견 직전에 가스 구름이 형성됐다고 생각할 수는 있지만, 우연치고는 너무 작위적”이라고 말했다. G2가 블랙홀에 가장 접근한 시점에서 그 의혹은 강해졌다. 미국 하와이에 있는 W. M. 켁 천문대와 다른 관측 이미지를 통해 G2는 삼켜지지 않고 머물고 있다는 사실이 밝혀졌다. 게즈 교수팀은 “실제로는 (이전과) 별 차이 없다”는 결론에 도달했다. 이에 대해 게즈 교수는 “꺼림칙한 점이 하나 남아 있다. 별로서는 상당히 변화하고 있다”면서 “질량은 태양 2배 정도에 불과하지만 크기는 100배 안팎으로 예상을 초과하고 있다”고 설명했다. 논의 끝에 두 개의 작은 별이 합체해 G2가 형성됐다고 생각하면 앞뒤가 맞는다고 한다. 게즈 교수는 “많은 별이 연속성계를 구성하고 있는 사실은 200여 년 전에 발견됐다. 블랙홀 근처의 쌍성에서는 합병이 자주 일어날 것”이라고 설명했다. ◆ 시가형으로 성장? 독일 막스플랑크 천체물리학연구소의 스테판 길레센 교수팀은 이번 라이벌의 해설에 이의를 제기하고 있다. 2011년 칠레 초거대 망원경(VLT)로 G2를 처음 발견한 것은 길레센 교수팀이었다. 길레센 교수는 “블랙홀 중력의 영향으로 시가형으로 뻗은 가스 구름을 생각해도 의문점은 없다. 관측 각도에서 뻗어있는 모습은 확인할 수 없지만 블랙홀에 접근해 탄생한 것은 고밀도 가스 구름으로 보이며 밀도가 높으면 붕괴되지 않을 수도 있다”고 설명했다. 미 하버드대학의 천문학과장 에이브러햄 로브 교수는 “두 시나리오 중 어느 것이 맞는지 아직 모르겠다. 두 팀은 오랜 경쟁 관계로 의견이 일치하는 것은 드물다”고 밝혔다. 로브 교수 역시 G2를 연구하고 있지만, 두 팀과는 모두 거리를 두고 있다. 그는 “진실은 하나다. 어느 쪽 해석이 옳은 것인지 언젠가 밝혀질 것”이라면서 “어쨌든 G2와 거대 블랙홀의 ‘춤’추는 모습은 좀처럼 보기 드문 것”이라고 말했다. 이어 “물리학자들은 실험을 통해 아이디어를 시도할 수 있지만, 천문학자들은 자연의 섭리를 받아들일 수밖에 없다”고 덧붙였다. 한편 이번 연구성과는 ‘천체물리학 저널 레터’(The Astrophysical Journal Letters) 온라인판 11월 3일 자로 게재됐다. 사진=ⓒ포토리아 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

작은 고추가 맵다는 속담도 있지만 대개 몸집이 클 수록 강한 힘을 가진 경우가 사실 더 흔하다. 망원경 역시 더 클수록 좋다는 것은 물론 단순한 진리라고 할 수 있다. 망원경의 경우 구경이 클수록 당연히 빛을 모으는 면적도 커지고 그만큼 상세한 이미지를 구할 수 있다. 더 큰 망원경 만들기는 사실 망원경을 개발한 초창기부터 지금까지 계속되어온 천문학자들의 숙원 사업이었다. 더 크고 강력한 망원경이 있으면 더 멀리 떨어진 천체의 이미지를 더 상세하게 구할 수 있기 때문이다. 그때마다 당시의 기술로 가장 큰 망원경을 만들었던 과학자들은 계속해서 기술적인 한계를 뛰어넘으면서 현대에 와서는 VLT (Very Large Telescope) 나 켁 망원경 (Keck Telescope) 처럼 8-10 미터급 주경 (主鏡, primary mirror, 망원경의 반사경 가운데 가장 지름이 크고 빛을 최초로 모으는 거울. 보통 망원경의 구경은 이를 의미한다) 을 지닌 거대 망원경을 사용하거나 허블 우주 망원경처럼 아예 우주에 망원경을 쏘아 올리는 수준까지 진보했다. 이런 고성능 망원경들의 활약 덕분에 인류는 전례 없이 정확하게 우주의 모습을 연구할 수 있게 되었다. 그럼에도 불구하고 아직 인류는 우주에 대해서 모르는 것이 너무 많다. 학문적 발전과 인간의 끊임없는 호기심을 충족시키기 위해서 과학자들은 더 강력한 차세대 망원경을 준비 중에 있다. 두 번째로 중요한 기술적 진보는 하나의 큰 거울을 만드는 대신 작은 거울 여러 개로 비슷한 일을 할 수 있게 되었다는 것이다. 하와이의 켁 망원경에서 등에서 성공적으로 사용되고 있는 이 기술은 지름 10m 이상급 망원경을 만드는데 큰 기여를 했다. 단순하게 생각하면 거울 여러 개를 만드는 일이 어렵지 않을 것 같지만 이 거울들이 모여서 정확한 상을 맺게 하는 일은 상당한 기술적 난이도를 필요로 하는 일이다. 이것이 가능해지면서 이제 과학자들은 20m, 30m, 심지어 40 m급 초대형 망원경도 더 이상 꿈이 아니라는 사실을 깨달았다. - 7개의 거울이 모여 초대형 망원경을 이루다 기존의 10m급 망원경을 크게 뛰어넘는 차세대 거대 망원경 가운데서 비교적 근시일 내로 완성이 될 가능성이 높은 망원경으로 거대 마젤란 망원경 (Giant Magellan Telescope, GMT) 이 있다. GMT 는 7개의 8.4m급 거울이 하나의 큰 거울을 이룬다. 현재 기술로 만들 수 있는 가장 단일 거울의 크기가 그 정도이기 때문이다. 이렇게 모인 거울은 분해능으로 봤을 때 지름 24.5m 급 단일 거울과 비슷하며 빛을 모으는 능력에서는 지름 22 미터급 단일 거울과 비슷한 능력을 발휘한다. 빛을 모으는 면적은 총 368㎡ (약 111 평) 에 달한다. 그리고 이 거대한 주경 덕분에 망원경의 움직이는 부분의 무게만 1100t에 달한다. 이를 정교하게 조절해서 저 멀리 은하와 별을 관측할 수 있다는 것 자체가 현대 과학의 경이라고 할 수 있다. 현재 GMT 의 7개의 거울 가운데 첫 번째 거울은 2005년부터 제작에 들어가 현재 완성되었는데 연마를 마친 상태에서 표면 오차는 19 나노미터에 불과하다고 한다. 두 번째 거울은 2012 년 제작에 들어가 현재 표면 가공 중이며, 2013년에는 3번째 거울이 2014년 말에는 4번째 거울이 제에 들어갈 예정이다. 완성은 2020 – 2021년을 목표로 하고 있는데 워낙 막대한 제작비가 들어가는 만큼 10개의 기관에서 서로 공동 투자를 통해서 이를 건설하고 있다. GMT는 우리에게도 익숙한데 사실 이 10개 기관 가운데 한국 천문 연구원이 있기 때문이다. 앞으로 GMT가 완성되면 우리 나라 천문학자들도 보다 활발하게 연구에 참여할 수 있을 것으로 크게 기대되고 있다. GMT 의 분해능 (두 점을 분해해 볼 수 있는 최소의 각 거리) 은 천문학에 획기적인 발전을 가져온 허블 우주 망원경의 10배 수준이기 때문에 이에 대한 기대가 매우 크다. - 30m급 망원경 TMT 한편 하와이의 마우나 케아 관측소 (Mauna Kea Observatory) 에는 이보다 더 거대한 망원경의 건설이 시작되고 있다. 역시 작은 거울을 모아서 큰 거울을 만드는 방식은 동일하고 적응 광학 기술의 일종인 MCAO (Multi - Conjugate Adaptive Optics) 를 사용하는 것도 유사하다. 이 망원경은 30m급 주경을 지닌 망원경인데, 그래서 이름도 간단히 30m 망원경 (Thirty Meter Telescope, TMT) 이다. 혹시 나중에 다른 이름이 명명될지는 모르겠지만 매우 정직한 이름이라고 할 수 있다. 그런데 이 망원경은 그 거대한 크기 때문에 이를 하와이 원주민들이 신성시 하는 마우나 케아 산 정산 지역에 건설할 경우 주변 생태계와 환경을 훼손을 우려가 제기되기도 했다. 따라서 건설도 되기 전에 장소가 변경될 뻔 했으나 하와이 토지 및 자연 자원 관리국 (Board of Land and Natural Resources (BLNR)) 은 건설에 있어 최대한 주의를 하는 조건으로 결국 이를 승인해서 미국 역사상 가장 거대한 망원경이 하와이에 건설되게 됐다고 한다. TMT 는 대략 9억 7000만 달러에서 14억 달러 규모의 대형 프로젝트로 캘리포니아 공과대학 같은 미국 내 기관뿐 아니라 중국, 일본, 인도 등 다국적 파트너와 함께 진행되는 프로젝트이다. 망원경의 주경은 앞서 말한 대로 30m에 달하는데 이를 1.4m 지름 육각형 거울 492개를 벌집처럼 붙여서 만든다. 이렇게 많은 거울들이 마치 하나의 거울처럼 완벽하게 맞물려서 초점을 맞추는 것은 기술적으로 간단한 문제는 아니다. TMT 가 성공적으로 건설된다면 사실상 망원경 거울 제조기술에 있어서 신기원이 이룩되는 셈이다. 완성 예상 시점은 2021~2022년 사이다. - 누구도 범접할 수 없는 거대한 크기 E-ELT 그런데 사실 현재 계획 중인 것 가운데 가장 거대한 크기의 망원경은 TMT가 아니다. GMT 와 TMT 를 능가하는 초대형 지상 망원경이 계획 중에 있는데, 바로 유럽 남방 천문대(ESO) 가 계획 중인 유럽 초거대 망원경 European Extremely Large Telescope (E-ELT) 가 그것이다. 비록 초기 계획에서 다소 축소되었으나 주경의 지름만 39.3m에 달한다. 처음 계획했던 42m급 주경은 너무 제작비가 많이 들었기 때문이다. 그러나 줄어든 제작비마저도 지상 망원경 가운데서는 가장 비싼 10억 5500만 유로로 추정되며 사실 건설과정에서는 이보다 더 늘어날 가능성이 높다. 이 망원경은 유럽 남방 천문대는 말할 것도 없고 천문학 역사상 가장 거대한 망원경이다. 따라서 이제까지 개발된 지상 망원경 가운데 가장 비싼 건설비를 자랑하는 것은 물론 기술적인 리스크도 상당한 수준에 달한다. 무려 798개의 육각형 모양의 거울이 벌집처럼 모여서 하나의 큰 거울을 만드는데 각각의 거울은 1.45m의 지름을 가지고 있지만 두께는 50mm에 지나지 않는다. 사실 문제는 이렇게 큰 거울을 만드는 것보다 이렇게 많은 거울로 구성된 하나의 주경이 정확히 상을 맺을 수 있도록 초점이 맞아야 한다는 것이다. 이를 위해서 6000개가 넘는 액추에이터가 초당 수천 번씩 위치를 수정해 정확한 상을 맺을 수 있도록 작동할 계획이라고 한다. 사실 한 번도 시도된 적이 없는 수준의 기술적 난이도이긴 하지만 ESO의 과학자들은 성공을 위해 노력하고 있다. E-ELT는 2014년 7월 마침내 첫 삽을 뜨기 시작했으며 앞으로 오랜 대장정을 거쳐 2022년 완공을 목표로 삼고 있다. 관측이 시작되는 것은 10년 후인 2024년이다. 역사상 가장 큰 광학/근적외선 망원경인 E-ELT는 허블 우주 망원경에 비해서 무려 15배나 선명한 이미지를 얻을 수 있으며 이를 통해 과학자들은 허블 우주 망원경으로도 작은 점에 불과하게 보였던 우주 초기의 은하의 이미지를 상세하게 분석할 수도 있을 것이다. 또 그 강력한 성능으로 지금까지 간접적인 방법으로 밖에 그 존재를 증명할 수 있었던 외계 행성들의 이미지를 직접 얻을 수도 있을 것이다. 2020년 이후 완성될 이런 초대형 망원경들은 인류의 지식을 더 확장하는 첨병이 될 것이다. 이와 동시에 우주에는 이제 수명이 다해가는 허블 우주 망원경을 대신할 제임스 웹 우주 망원경이 발사될 것이다. 이와 같은 기술 혁신의 끝이 어디일지는 알 수 없지만 이들 덕분에 미래 인류의 지식은 지금보다 분명히 훨씬 진보할 것이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

수수께끼 같은 암흑 에너지가 우주를 집어삼켜 결국엔 텅 비고 지루한 우주로 만들어버릴 것인가? 과학자들은 우주라는 구조물의 비계(scaffold·시공 단계에서 설치하는 가설물)인 암흑물질이 암흑 에너지에 의해 서서히 지워지고 있는 단서를 발견했다고 주장했다. 2일(현지시간) 영국 일간 데일리메일 보도에 따르면, 영국과 이탈리아의 과학자들이 최신 천문 데이터가 암흑 에너지가 암흑물질과 상호작용해서 우주 구조의 성장을 저지하고 있는 것으로 드러났다고 밝혔다. 포츠머스 우주론중력연구소 소장 데이비드 원즈 교수는 “이번 연구는 시공간의 기본 특성에 관한 것으로, 우주적인 규모에서 볼 때 우리 우주가 궁극적으로 어떻게 될 것인지, 우주의 운명을 보여주는 것”이라고 밝혔다. 그는 “만약 암흑 에너지가 이대로 계속 커지는 가운데 암흑물질이 증발돼 버린다면, 우리 우주는 결국 텅 빈 공간이 되고 말 것”이라면서 “거의 아무것도 없는 거대한 동공이 되는 것”이라고 말했다. 암흑물질은 우주 구조에 틀을 제공하는 존재로 알려졌지만, 암흑 에너지는 우주를 팽창시키는 정체 모를 힘이다. 또 그는 “우리가 보고 있는 은하들은 암흑물질이라는 비계 속에 지어진 것이며, 이번 연구에서 밝혀진 것은 이 암흑물질이 서서히 증발돼 우주 구조의 성장을 감속시키고 있다는 사실”이라고 말했다. “1998년 우주가 가속 팽창을 하고 있다는 사실이 밝혀짐에 따라 우주론의 패러다임이 변하고 있다”고 말하는 원즈 교수는 이렇게 덧붙였다. “시공간에 두루 존재하는 암흑 에너지의 양, 곧 우주 상수라는 아이디어는 우주론의 표준 모델이 됐다” 하지만, 포츠머스와 로마의 대학 연구자들은 이보다 진전된 패러다임을 발견했다고 믿고 있다. 바로 암흑 에너지와 암흑물질 간의 상호작용과 그 변화이다. 연구팀은 “1990년대 말 이래로 천문학자들은 우리 우주를 가속 팽창시키는 무엇인가가 분명 있다는 사실을 확신하게 됐다. 가장 단순환 설명은 우주 공간 자체가 에너지를 갖고 있을 거라는 가설”이라면서 “이른바 우주 상수로 불리는 진공 에너지다”고 설명했다. 이어 “어쨌든 이런 단순한 모델로는 이번 연구에서 밝혀진 데이터들을 모두 설명하기가 어렵다는 것이 점점 더 분명해지고 있는 것”이라면서 “특히 은하단과 은하들의 성장, 즉 우주 구조의 성장이 예상보다 느리다는 점에 대해서는 설명이 안되는 것”이라고 덧붙였다. 이에 대해 미시건 대학의 드래건 헌터러 교수는 “이 논문은 대단히 흥미롭다. 암흑물질에 관해서라면 언제든 새로운 진전이 있을 수 있다”면서 “아무리 생소한 내용이라 하더라도 관심 깊게 살펴볼 필요가 있다”고 말했다. 이어 “상호작용이 없는 가장 단순한 모델에 비해 다른 결론이 나왔지만, 어쨌든 나는 이 논문의 결론에 놀랐다고 말하진 않겠다. 표준 모델의 모든 데이터에 문제가 있다는 사실을 우리가 안 것이 몇 달 되지도 않았다”고 덧붙였다. 이번 연구내용에 대해 네티즌들은 한결 같은 놀라움을 나타내며, “우주는 정말 불가사의다” “암흑 에너지가 암흑 물질을 잡아먹는다니 정말 충격적”이라는 등의 반응을 보이고 있다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

한줄기 선명한 빛을 발하는 한 은하의 옆모습이 허블 우주망원경에 포착됐다. 나사(NASA, 미국항공우주국)는 3일 에사(ESA, 유럽우주기구)와 함께 운영하고 있는 허블 우주망원경이 관측한 은하 NGC 4762의 이미지를 공개했다. 지구로부터 처녀자리 방향으로 약 5800만 광년 거리에 있는 이 은하는 처녀자리 은하단에 속한다. 이 은하단에는 약 2500개의 은하가 포함돼 있는데 천문학자들은 이를 목록화하고 있고 여기서 이 은하는 VCC 2095라는 명칭을 갖고 있다. 처녀자리 은하단은 실로 중요한 위치에 있는데 처녀자리 초은하단의 중심에 있기 때문이다. 이 초은하단은 우리 은하를 포함하고 있어 국부 초은하단이라고도 불린다. 이전에 막대나선은하로 여겨졌던 NGC 4762는 나선은하와 타원은하의 중간 형태인 렌즈상은하인 것으로 밝혀졌다. 이 은하는 측면밖에 볼 수 없는 특성으로 실제 그 형태를 아는 데는 어려움이 있었다. 하지만 천문학자들은 해당 은하에서 네 가지 주요 특징을 발견했다. 이는 은하 중심의 팽대부(central bulge)와 막대(bar), 두꺼운 원반(thick disk), 외부 고리(outer ring)이다. 이 은하의 원반은 비대칭이며 비틀려 있다. 이는 이 은하가 과거에 더 작은 규모의 은하와 충돌한 것으로 설명될 수 있다. 충돌한 소은하의 잔해는 이 은하의 원반 내에 안착했고 재분배하는 과정에서 원반의 형태를 바꿔놨다. 또 이 은하는 중심에 고에너지를 가진 라이너(Liner)형 활동은하핵(AGN)을 포함한다. 이 핵은 천문학자들이 은하 영역의 구조를 측정하는 데 쓰는 일종의 ‘원자 지문’(atomic fingerprint)인 특정 스펙트럼선의 방출로 발견할 수 있었다. 한편 허블 우주 망원경은 지상으로부터 약 610km 상공의 대기권 밖에서 지구 주위를 하루 14번 이상 공전하며 광활한 우주를 관찰하고 있다. 사진=NASA/ESA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

우주는 결국 텅 빈 공간이 될 것인가 수수께끼 같은 암흑 에너지가 우주를 집어삼켜 결국엔 텅 비고 지루한 우주로 만들어버릴 것인가? 과학자들은 우주라는 구조물의 비계(scaffold·시공 단계에서 설치하는 가설물)인 암흑물질이 암흑 에너지에 의해 서서히 지워지고 있는 단서를 발견했다고 주장했다. 2일(현지시간) 영국 일간 데일리메일 보도에 따르면, 영국과 이탈리아의 과학자들이 최신 천문 데이터가 암흑 에너지가 암흑물질과 상호작용해서 우주 구조의 성장을 저지하고 있는 것으로 드러났다고 밝혔다. 포츠머스 우주론중력연구소 소장 데이비드 원즈 교수는 “이번 연구는 시공간의 기본 특성에 관한 것으로, 우주적인 규모에서 볼 때 우리 우주가 궁극적으로 어떻게 될 것인지, 우주의 운명을 보여주는 것”이라고 밝혔다. 그는 “만약 암흑 에너지가 이대로 계속 커지는 가운데 암흑물질이 증발돼 버린다면, 우리 우주는 결국 텅 빈 공간이 되고 말 것”이라면서 “거의 아무것도 없는 거대한 동공이 되는 것”이라고 말했다. 암흑물질은 우주 구조에 틀을 제공하는 존재로 알려졌지만, 암흑 에너지는 우주를 팽창시키는 정체 모를 힘이다. 또 그는 “우리가 보고 있는 은하들은 암흑물질이라는 비계 속에 지어진 것이며, 이번 연구에서 밝혀진 것은 이 암흑물질이 서서히 증발돼 우주 구조의 성장을 감속시키고 있다는 사실”이라고 말했다. “1998년 우주가 가속 팽창을 하고 있다는 사실이 밝혀짐에 따라 우주론의 패러다임이 변하고 있다”고 말하는 원즈 교수는 이렇게 덧붙였다. “시공간에 두루 존재하는 암흑 에너지의 양, 곧 우주 상수라는 아이디어는 우주론의 표준 모델이 됐다” 하지만, 포츠머스와 로마의 대학 연구자들은 이보다 진전된 패러다임을 발견했다고 믿고 있다. 바로 암흑 에너지와 암흑물질 간의 상호작용과 그 변화이다. 연구팀은 “1990년대 말 이래로 천문학자들은 우리 우주를 가속 팽창시키는 무엇인가가 분명 있다는 사실을 확신하게 됐다. 가장 단순환 설명은 우주 공간 자체가 에너지를 갖고 있을 거라는 가설”이라면서 “이른바 우주 상수로 불리는 진공 에너지다”고 설명했다. 이어 “어쨌든 이런 단순한 모델로는 이번 연구에서 밝혀진 데이터들을 모두 설명하기가 어렵다는 것이 점점 더 분명해지고 있는 것”이라면서 “특히 은하단과 은하들의 성장, 즉 우주 구조의 성장이 예상보다 느리다는 점에 대해서는 설명이 안되는 것”이라고 덧붙였다. 이에 대해 미시건 대학의 드래건 헌터러 교수는 “이 논문은 대단히 흥미롭다. 암흑물질에 관해서라면 언제든 새로운 진전이 있을 수 있다”면서 “아무리 생소한 내용이라 하더라도 관심 깊게 살펴볼 필요가 있다”고 말했다. 이어 “상호작용이 없는 가장 단순한 모델에 비해 다른 결론이 나왔지만, 어쨌든 나는 이 논문의 결론에 놀랐다고 말하진 않겠다. 표준 모델의 모든 데이터에 문제가 있다는 사실을 우리가 안 것이 몇 달 되지도 않았다”고 덧붙였다. 이번 연구내용에 대해 네티즌들은 한결 같은 놀라움을 나타내며, “우주는 정말 불가사의다” “암흑 에너지가 암흑 물질을 잡아먹는다니 정말 충격적”이라는 등의 반응을 보이고 있다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

우주는 결국 텅 빈 공간이 될 것인가 수수께끼 같은 암흑 에너지가 우주를 집어삼켜 결국엔 텅 비고 지루한 우주로 만들어버릴 것인가? 과학자들은 우주라는 구조물의 비계(scaffold·시공 단계에서 설치하는 가설물)인 암흑물질이 암흑 에너지에 의해 서서히 지워지고 있는 단서를 발견했다고 주장했다. 2일(현지시간) 영국 일간 데일리메일 보도에 따르면, 영국과 이탈리아의 과학자들이 최신 천문 데이터가 암흑 에너지가 암흑물질과 상호작용해서 우주 구조의 성장을 저지하고 있는 것으로 드러났다고 밝혔다. 포츠머스 우주론중력연구소 소장 데이비드 원즈 교수는 “이번 연구는 시공간의 기본 특성에 관한 것으로, 우주적인 규모에서 볼 때 우리 우주가 궁극적으로 어떻게 될 것인지, 우주의 운명을 보여주는 것”이라고 밝혔다. 그는 “만약 암흑 에너지가 이대로 계속 커지는 가운데 암흑물질이 증발돼 버린다면, 우리 우주는 결국 텅 빈 공간이 되고 말 것”이라면서 “거의 아무것도 없는 거대한 동공이 되는 것”이라고 말했다. 암흑물질은 우주 구조에 틀을 제공하는 존재로 알려졌지만, 암흑 에너지는 우주를 팽창시키는 정체 모를 힘이다. 또 그는 “우리가 보고 있는 은하들은 암흑물질이라는 비계 속에 지어진 것이며, 이번 연구에서 밝혀진 것은 이 암흑물질이 서서히 증발돼 우주 구조의 성장을 감속시키고 있다는 사실”이라고 말했다. “1998년 우주가 가속 팽창을 하고 있다는 사실이 밝혀짐에 따라 우주론의 패러다임이 변하고 있다”고 말하는 원즈 교수는 이렇게 덧붙였다. “시공간에 두루 존재하는 암흑 에너지의 양, 곧 우주 상수라는 아이디어는 우주론의 표준 모델이 됐다” 하지만, 포츠머스와 로마의 대학 연구자들은 이보다 진전된 패러다임을 발견했다고 믿고 있다. 바로 암흑 에너지와 암흑물질 간의 상호작용과 그 변화이다. 연구팀은 “1990년대 말 이래로 천문학자들은 우리 우주를 가속 팽창시키는 무엇인가가 분명 있다는 사실을 확신하게 됐다. 가장 단순환 설명은 우주 공간 자체가 에너지를 갖고 있을 거라는 가설”이라면서 “이른바 우주 상수로 불리는 진공 에너지다”고 설명했다. 이어 “어쨌든 이런 단순한 모델로는 이번 연구에서 밝혀진 데이터들을 모두 설명하기가 어렵다는 것이 점점 더 분명해지고 있는 것”이라면서 “특히 은하단과 은하들의 성장, 즉 우주 구조의 성장이 예상보다 느리다는 점에 대해서는 설명이 안되는 것”이라고 덧붙였다. 이에 대해 미시건 대학의 드래건 헌터러 교수는 “이 논문은 대단히 흥미롭다. 암흑물질에 관해서라면 언제든 새로운 진전이 있을 수 있다”면서 “아무리 생소한 내용이라 하더라도 관심 깊게 살펴볼 필요가 있다”고 말했다. 이어 “상호작용이 없는 가장 단순한 모델에 비해 다른 결론이 나왔지만, 어쨌든 나는 이 논문의 결론에 놀랐다고 말하진 않겠다. 표준 모델의 모든 데이터에 문제가 있다는 사실을 우리가 안 것이 몇 달 되지도 않았다”고 덧붙였다. 이번 연구내용에 대해 네티즌들은 한결 같은 놀라움을 나타내며, “우주는 정말 불가사의다” “암흑 에너지가 암흑 물질을 잡아먹는다니 정말 충격적”이라는 등의 반응을 보이고 있다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

지구와 달 사이에는 얼마나 많은 행성이 들어갈까. 설마 전부 들어가겠느냐고 말한다면 틀린 답이다. 지구와 달 사이에 지구를 뺀 태양계 일곱 행성이 그대로 쏙 들어간 영상이 영국 일간 데일리메일 28일 자 보도에 실려 관심을 끌고 있다. 물론 이런 일이 실제로 일어난다는 건 결코 아니다. 다만 지구와 달 사이가 얼마나 먼 거리인가 하는 것을 실감 나게 알려주고자 만든 이미지일 뿐이다. 미국 최대 소셜사이트 레딧닷컴에 카픈트립(CapnTrip)이라는 아이디의 사용자가 올린 그래픽을 보면, 왼쪽 끝에 지구가 있고 오른쪽 끝에는 달이 있다. 비례 관계는 같다. 그 사이에 수성, 금성, 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성이 꼭 끼어 있다. 지구-달 사이의 평균거리 38만 4400km에서 '7행성 지름의 합'을 빼고도 약간의 공간이 남아돈다. (참고로 각 행성의 지름은 수성 4879km, 금성 1만 2104km, 화성 6771km, 목성 13만 9822km, 토성 11만 6464km, 천왕성 5만 724km, 해왕성 4만 9244km로 총 합계가 38만 8km다) 지구-달 사이의 거리는 일정하지가 않아, 36만 3104km에서 40만 5696km까지 오락가락한다. 따라서 가장 가까울 때는 아쉽게도 해왕성이 들어갈 자리가 없다.　미국 우주·천문 뉴스사이트 ‘유니버스 투데이’(UT)의 설립자 프레이저 케인에 따르면, 지구-달 사이 평균 거리 속에 7행성을 다 채우더라도 4392km가 남는다는 계산이 나온다. 이는 명왕성을 비롯한 다른 왜소행성들을 다 끼워 넣을 수 있는 공간이다. 단, 에리스는 열외다. 이 왜행성은 명왕성보다 25%나 더 크다. 만일 이런 행성이 위 사진처럼 실제로 지구-달 사이에 일렬횡대로 들어선다면, 각 행성에는 무슨 일들이 일어날까? 영국 켄트대학의 마이클 스미스 물리학과 교수는 “만약 그런 놀라운 사태가 벌어진다면, 슈퍼행성이 될 것”이라고 밝혔다. 이어 “먼저 암석 행성인 수성과 금성, 지구, 화성이 목성에 잡아먹힌 다음, 가스 행성인 토성, 천왕성, 해왕성이 역시 목성으로 떨어질 것”이라면서 “어마어마한 충격으로 목성의 바깥층을 우주로 날려버릴 것”이라고 덧붙였다. 스미스 박사가 이어서 들려주는 시나리오는 좀 섬뜩한 바가 있다. 그는 “그후 토성은 목성에 잡아먹히고, 목성 내부에는 거대 핵이 만들어지고 총질량의 4분의 1이 우주 공간으로 방출될 것”이라면서 “엄청난 에너지가 풀려나는 만큼 온 은하가 환히 밝혀질 것”이라고 말했다. 이런 모든 일이 일주일 안에 다 일어날 것이라고 말하는 그는 “그러면 인류는 있을지 없을지도 모르는 다른 문명권으로 띄워 보낸 희미한 메시지만 남을 뿐, 완전히 잊힌 존재가 될 것”이라면서 “더 이상 뭐 걱정할 거라도 있겠느냐?”고 되물었다. 반면 영국 러스터대학 천체물리학과의 존 브리지 박사는 “이 시나리오가 터무니없는 것처럼 보이지만, 100% 그런 것만은 아니다”고 밝혔다. 이어 “다른 행성계에서는 스미스 교수가 말하는 것처럼은 아니지만, 태양계 외부의 행성이 끼어들어 와 거대 행성으로 자리 잡는 경우가 있다. 이는 ‘뜨거운 목성’이라고 알려진 것”이라고 덧붙였다. 그는 “행성끼리의 충돌은 태양계 외부의 행성계 형성기에 반드시 일어나는 현상이다. 우리 태양계도 초창기에는 그랬다”면서 “그래도 위 사진과 같은 극단적인 상황은 일어나지 않을 테니 걱정하지 않아도 된다”고 말했다. 사진 위에서부터=지난해 천문 미술가 론 밀러는 눈에 확 띄는 그림을 발표했다. 태양계의 다른 행성들을 끌어와 지구 밤하늘의 달 있는 곳에다 놓는다면 어떻게 보일까 궁금해서 그린 것이다. 위의 그림은 태양계 최대 행성인 목성을 달 위치에다 그린 것이다.(첫번째 사진) 이 놀라운 영상은 나사의 주노 탐사선이 2011년 8월, 목성으로 가는 길에 찍은 것이다. 지구(왼쪽)와 달 사이의 거리가 얼마나 먼가 잘 보여준다. 현재 이 둘 사이의 거리는 40만 2,000km다. 970만km 거리에서 찍었다.(두번째 사진) 마지막 세번째 사진은 ‘뜨거운 목성’이 다른 항성의 둘레를 공전하는 상상화. 이런 슈퍼 행성이 벌써 열 개 남짓 발견되었다. 크기는 목성보다 큰데, 항성과의 궤도 거리는 태양-수성 간보다 가까워 엄청 뜨겁다. 천문학자들의 연구 대상이다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

생(生)을 마치게 되면 그 업(業)에 따라 다른 세상에 다시 태어난다는 윤회(輪廻). 인간을 포함한 모든 생명체까지는 모르겠지만 별(星)들에는 이 윤회라는 것이 존재하는지도 모르겠다. 미국항공우주국(NASA, 나사)은 22일(현지시간) 적외선으로 빛나는 은하의 ‘윤회’(Wheel of Life)라는 새로운 이미지를 공개했다. 나사의 스피처 우주망원경이 새롭게 관측한 적외선 데이터 등을 합성해 만든 이 이미지는 지구에서 에리다누스자리(Eridanus) 방향으로 약 3300만 광년 거리에 있는 은하 NGC 1291의 모습이다. 이 은하의 생성 시기는 약 120억 년 전으로 꽤 오래됐음에도 그 주위를 둘러싼 고리에서는 새롭게 태어난 별들이 붉은 빛을 밝히고 있다. 연구에 참여한 미국 국립전파천문대(NRAO)의 카르틱 쉬스 박사는 “은하의 외부 고리는 이제 별들로 불을 밝히기 시작했지만 은하의 나머지 부분은 완전히 성숙한 상태”라고 설명했다. 이 은하 중심 푸른색 원 안에는 알파벳 에스(S)자로 보이는 별들로 이뤄진 막대 구조가 존재한다. 이 구조는 이 은하 초창기에 형성됐다. 가스가 압착돼 새로운 별을 생성하는 이 구조는 공명(resonance)을 일으킨다. 우리 은하에도 막대 구조가 있지만 아직 이 은하처럼 돌출되지는 않았다. 연구팀은 스피처 은하내 항성구조 조사(S4G, Spitzer Survey of Stellar Structure in Galaxies)로 불리는 이 프로그램을 통해서 이웃 은하 3000개 이상의 구조를 분석했다. 이 중 가장 멀리 떨어진 은하는 약 1억 2000만 광년 거리에 있지만 사실상 광대한 우주와 비교하면 아주 가까운 거리나 마찬가지다. 이들 천문학자는 막대 구조를 포함한 은하의 구조적 세부 특징을 기록했다. 이들은 은하 진화의 상세한 과정을 알기 원했다. 쉬스 박사는 “은하 속 막대 구조는 은하 진화의 자연적 산물이며 이는 은하 내부를 이루는 한 부분”이라면서 “은하 역사를 밝히기 위한 이번 연구는 은하 진화의 특별한 견해를 제공하고 있다”고 말했다. 적외선 이미지에서 푸른색은 짧은 파장이며 붉은색은 더 긴 파장을 나타낸 것이다. 이 은하의 중심에 돌출된 푸른색으로 나타나는 별들은 나이가 더 많다. 은하는 젊고 가스가 풍부할 때에는 막대 구조를 이루는 별들이 가스를 중심으로 끌어모아 별 생성이 이뤄졌다. 시간이 흘러 가스 연료가 바닥나면 은하 중심부는 잠잠해지고 별 생성에 관한 활동은 점차 은하 변두리로 옮겨간다. 은하 중심의 막대 구조에 의해 유도되는 나선형 밀도파와 공명은 가스가 별이 되는 것을 돕는다. 즉 이미지에서 붉은색으로 보이는 외부 고리는 가스가 갇혀 별 생성이 활발한 공명 영역이다. 한편 나사의 스피처 우주망원경은 미국 캘리포니아주(州)에 있는 제트추진연구소(JPL)가 운영 및 관리를 맡고 있다.　사진=NASA/JPL-Caltech 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr