지구로부터 가장 가까운 거리에서 두 개의 블랙홀이 짝을 이뤄 공전하는 ‘블랙홀 쌍성’이 발견됐다. 프랑스 스트라스부르대 등 국제연구진은 지구로부터 약 8900만 광년 떨어진 물병자리 속 은하(NGC 7727)의 중심에서 블랙홀 쌍성을 발견했다고 밝혔다.유럽남방천문대(ESO)의 초거대망원경(VLT)으로 관측한 블랙홀 쌍성은 이전에 발견된 어떤 블랙홀 쌍성보다 지구에 가깝고 서로 거리마저 가깝다. 연구진은 두 블랙홀 사이 거리가 1600광년밖에 되지 않는다고 밝히면서 언젠가는 결국 하나의 초거대 블랙홀로 합쳐질 것이라고 설명했다.연구진은 블랙홀 쌍성의 각 중력이 주변 별의 움직임에 어떤 영향을 주는지를 관찰해 각각의 질량을 분석했다. 그 결과, 큰 블랙홀은 태양의 약 1억 5400만 배에 가까운 질량을 갖고 있으며, 짝을 이루는 동반 블랙홀의 질량은 태양의 약 630만 배인 것으로 나타났다. 연구진은 “거대한 블랙홀 한쌍의 질량을 계산한 사례는 이번이 처음”이라고 밝히면서 “블랙홀이 비교적 지구와 가까웠고 초거대망원경과 허블 우주망원경를 통해 얻은 관측 데이터도 비교적 자세해 이같은 성과를 낼 수 있었다”고 설명했다.천문학계에서 해당 은하 속에 블랙홀 쌍성이 존재할 것이라고 예측은 했지만 실체를 확인 한 것은 처음이다.  연구 주저자이자 스트라스부르대 수석연구원인 카리나 보겔 박사는 “이번 연구는 비슷한 형태의 블랙홀이 더 많이 존재할 수 있다는 점을 시사한다”면서 “이른바 작은 우주라고 할 수 있는 거대질량 블랙홀 쌍성의 모든 개수를 최대 30%까지 늘릴 수 있을 것”이라고 설명했다. 10년 뒤 칠레 아타카마 사막에 건설 중인 새로운 극대망원경(ELT)이 완공되면 더 많은 블랙홀 쌍성이 발견될 것으로 보인다. ESO의 천문학자 슈테펜 미스케 박사는 “거대질량 블랙홀 쌍성의 발견은 이제 시작에 불과하다. ELT에 하모니(HARMONI) 관측기기를 장착하면 지금보다 훨씬 먼 거리에 있는 블랙홀도 찾아 낼 수 있다”면서 “ESO의 ELT는 이런 천체를 이해하는 데 꼭 필요하다”고 설명했다. ESO는 1962년 국가간 천문학 연구기관으로, 현재 유럽 16개 회원국이 재정 지원 및 관리를 한다. 연구 성과는 국제 학술지 ‘천문학과 천체물리학’(Astronomy & Astrophysics) 최신호에 실렸다.

‘천재 물리학자’ 알베르트 아인슈타인의 일반상대성이론 수식이 담긴 자필 원고가 150억원이 넘는 금액에 팔렸다. 23일(현지시간) AFP통신, 워싱턴포스트(WP)에 따르면 프랑스 파리에서 열린 경매에서 이 원고는 이날 1160만유로(약 155억원)에 낙찰됐다. 경매 시작전 책정된 감정가 200만~300만 유로(약 28억∼41억원)의 4배 수준으로, 알베르트 아인슈타인이 남긴 문서 중 최고가다. 입찰은 150만유로(약 20억원)에서 시작해 두 명의 응찰자가 20만유로(약 2억7000만원)씩 호가를 올리며 경쟁한 것으로 알려졌다. 최종 낙찰자 신원은 공개되지 않았다. 원고는 1913∼1914년 스위스 취리히에서 아인슈타인이 막역한 친구 미셸 베소와 공동으로 작성한 것으로, 52쪽 분량에 1915년 일반상대성이론 발표를 위한 사전 작업이 담겨있다. 이 중 26쪽은 아인슈타인이, 25쪽은 베소가 작성했고 나머지 3쪽은 공동으로 썼다. 당시 베소와 아인슈타인은 과학계 난제였던 수성 공전 궤도가 고정 궤도에서 이탈하는 현상을 연구하는 중이었다. 초기 연구 자료인 이 원고 내용에는 아인슈타인과 베소가 연구를 일시 중단하게 됐던 일부 오류도 포함됐다. 1914년 이탈리아로 넘어간 베소가 홀로 연구를 다시 시작했으나 결국 포기했다. 이후 작업을 재개한 아인슈타인이 이 내용을 토대로 1915년 11월 일반상대성이론을 발표했다. 경매 주관업체 크리스티는 베소가 아니었다면 아인슈타인이 이 원고를 보관하지 않았을 가능성이 높다며 원고가 살아남은 것이 “기적 같은 일”이라고 설명했다. 크리스티는 “1919년 이전인 이 시기 아인슈타인의 과학 원고는 아주 희귀하다”면서 “일반상대성이론의 기원을 적은 것으로 확인된 두 개 원고 중 하나이기에 아인슈타인의 작업에 대한 비범한 증거”라고 평가했다. 아인슈타인은 일반상대성이론을 통해 가속도와 중력의 효과가 같다는 원리에 따라 질량을 가진 물체가 시공간을 휘게 만든다는 사실을 밝혀냈다. 이에 따라 우주가 평평하지 않고 중력에 따라 곳곳이 휘어져 있다는 당시로서는 획기적인 시각이 등장하게 됐으며, 해당 이론은 천체물리학 등 현대 과학이 발전하는 근간이 됐다. 1955년 76세의 나이로 세상을 떠난 아인슈타인 상대성이론 발표 후 물리학에 기여를 인정받았으며, 1921년 광전효과로 노벨 물리학상을 받았다. 최근 아인슈타인이 남긴 원고가 고가에 팔리고 있다. 2018년 아인슈타인의 신과 종교에 대한 성찰이 담긴 이른바 ‘신의 편지’가 약 미국 뉴욕의 크리스티 경매에서 290만달러(약 34억원)에 낙찰됐다. 2017년에는 행복한 삶에 대한 아인슈타인의 충고가 담긴 편지가 예루살렘에서 156만달러(약 19억원)에 팔렸다.

금이나 우라늄과 같이 무거운 원소(이하 중원소)는 초신성 폭발이나 중성자별 간의 충돌로 생기는 커다란 에너지에 의해 생성된다. 그런데 이런 원소는 갓 태어난 블랙홀로 빨려 들어가는 가스나 먼지로 된 강착원반 속에서도 만들어지고 있을 가능성이 있다는 연구 결과가 나왔다. 이는 블랙홀이 우주의 연금술사일 수도 있다는 점을 시사하는 것. 빅뱅(대폭발) 이후 초기 우주에는 떠다니는 요소가 많지 않았다. 별들이 태어나고 그 중심부에서 원자핵 간의 충돌이 일어나기 전까지 우주는 대부분 수소와 헬륨으로 이뤄진 수프 같은 상태였다. 별의 핵융합은 우주에 탄소부터 철까지 무거운 원소를 불어넣는 원인이 됐다. 하지만 철이 만들어질 때는 약간의 문제가 발생한다. 핵융합을 통해 철을 생성하는 데 필요한 열과 에너지가 그 과정에서 발생하는 에너지를 넘어서 중심핵의 온도를 떨어뜨려 별의 죽음을 초래하는 데 그것이 바로 초신성 폭발이다. 초신성 폭발은 별에는 죽음을 뜻하지만, 그 안에서 탄생하는 것도 있다. 폭발의 에너지는 거대해서 원자는 충돌하며 서로의 중성자를 잇달아 포획한다. 이에 따라 금이나 우라늄과 같이 철보다 무거운 원소가 형성되는 것이다. 다만 이 과정은 빠르게 진행돼야만 한다. 그렇지 않으면 원자핵에 중성자가 붙기 전 방사성 붕괴가 일어난다. 따라서 이는 알과정(r-process)이라고도 부르는데 여기서 알은 빠름(rapid)을 뜻한다. 알과정은 초신성 폭발이나 중성자별 간의 충돌에 의해 일어나는 것으로 생각된다. 그 이외의 상황에서 알과정이 일어날지 어떨지는 지금까지 알 수 없었다. 다만 그 유력한 후보로 꼽히고 있는 것이 갓 태어난 블랙홀이라는 것이다. 예를 들어 중성자별들이 충돌할 때 그 질량이 블랙홀을 형성할 만큼 충분하면 알과정이 일어날 수 있다. 커다란 질량의 별이 자신의 중력으로 붕괴해 블랙홀화하는 사례에서도 마찬가지다. 두 경우 모두 갓 태어난 블랙홀은 거기에 흡입되는 물질의 소용돌이(강착원반)에 의해 둘러싸인다. 거기에는 대량의 중성미자(전기적으로 중성이며 질량이 0에 가까운, 경입자족에 속하는 소립자)가 방출돼 그 결과로 알과정에 의한 중원소의 형성이 일어나고 있을 가능성이 있는 것이다.‘영국 왕립천문학회 월간보고’(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) 10월8일자에 게재된 이번 연구에서는 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 이 같은 가설이 검증됐다. 독일 중이온연구소(GSI) 등 국제연구진은 블랙홀의 질량이나 스핀 등 다양한 매개변수를 조정하면서 방대한 수의 시뮬레이션을 시행했다. 그 결과, 조건에 따라 갓 태어난 블랙홀에서도 알과정이 일어나는 것으로 확인됐다. 이에 대해 연구 주저자로 GSI의 천체물리학자인 올리버 저스트 박사는 “결정적인 요인은 강착원반의 총 질량에 있다”면서 “강착원반의 질량이 클수록 중성미자의 방출로 전자가 포획돼 양성자로부터 중성자가 형성되기 쉬워진다”고 설명했다. 그만큼 알과정에서 중원소 재료가 되는 중성자가 늘어난다는 것이다. 다만 강착원반의 질량이 너무 크면 역반응이 증가해 중성미자가 원반을 떠나기 전 중성자가 그것을 포획해 버린다. 그러면 중성자가 양성자로 돌아가 알과정을 방해하는 것이라고 저스트 박사는 덧붙였다. 연구진에 따르면, 블랙홀 주위에서 중원소가 가장 활발하게 생성되는 조건은 강착원반의 질량이 태양의 1~10%일 때다. 그때 블랙홀은 이른바 중원소 공장이 되는 것이다. 다만 이런 질량을 지닌 강착원반이 우주에서 얼마나 일반적인지, 지금은 알 수 없다. 이 현상을 밝혀내기에는 데이터가 여전히 부족하기 때문이다. 하지만 현재 독일에서 건설 중인 차세대 입자가속기인 ‘중이온-반양성자 가속기 시설’(FAIR)이 완공돼 임무를 시작하면 더욱더 정밀한 연구를 할 수 있을 것이라고 연구 공동저자로 GSI의 천체물리학자 안드레아스 바우스와인 박사는 기대감을 드러냈다.

우리은하 밖에 위치한 젊은 성단 내에서 블랙홀이 새로운 방식으로 발견됐다. 최근 영국 리버풀 존 무어스 대학 등 공동연구팀은 유럽남방천문대(ESO)의 초대형망원경(VLT)에 설치된 광시야 분광 관측기(MUSE)를 통해 처음으로 블랙홀을 관측했다고 밝혔다. 이번에 발견된 블랙홀은 우리은하와 가장 이웃한 대마젤란은하 안에 있는 성단 NGC 1850 속에서 확인됐으며 지구와의 거리는 약 16만 광년이다. 이 블랙홀은 태양의 11배 질량을 가진 소형이며 또한 그 주위에서 태양 질량의 5배 정도인 항성도 발견됐다. SF영화의 소재로 간혹 등장하는 블랙홀은 질량이 매우 큰 별의 진화 마지막 단계에서 만들어지며 강력한 중력으로 모든 것을 빨아들이는 시공간 영역을 말한다. 특히 블랙홀은 빛 조차도 흡수하기 때문에 직접 관측할 수 없다. 다만 전문가들은 블랙홀이 강력한 중력으로 주변에서 많은 물질을 흡수하면서 제트(jet)라는 강력한 물질의 흐름을 방출한다는 사실을 통해 그 존재를 확인한다.이번에 연구팀은 블랙홀의 강한 중력이 인근 항성의 형상을 왜곡시킬 뿐 아니라 그 궤도에도 영향을 미친다는 사실을 밝혀내 블랙홀의 존재를 추측할 수 있었다. 　 　 연구를 주도한 리버풀 존 무어스 대학 천체물리학 연구소 사라 사라시노 박사는 "우리의 연구는 마치 셜록 홈즈가 범죄의 실수를 추적하는 것과 유사하다"면서 "블랙홀의 존재에 대한 증거를 찾기위해 한 손에 '돋보기'를 들고 성단의 별들을 조사한다"고 설명했다. 　 이어 "대부분의 항성질량 블랙홀은 X선이나 중력파를 통해 존재를 드러내지 않는다"면서 "주변 별의 움직임을 연구해 유령같은 블랙홀의 징후를 찾아냈다는 점에서 의미가 있다"고 덧붙였다.

지구에서 128억 광년 떨어진 은하에서 물의 흔적이 발견됐다. 이는 지금까지 나온 흔적 중 가장 멀고, 가장 오래된 것으로 전해졌다. 미 어바나샴페인 일리노이대 연구진은 칠레 아타카마 사막의 알마(ALMA) 망원경을 사용해 빅뱅 이후 7억8000만 년 만에 생성된 고대 은하 ‘SPT0311-58’에서 수소(H)와 산소(O) 원자로 만들어진 물(H2O) 분자에 관한 증거를 찾았다. 이런 증거는 빅뱅 당시 형성된 우주 최초의 분자로 여겨지는 수소 이온과 헬륨으로 이뤄진 수소 이온화 헬륨(HeH＋·Helium hydride ion)에서 더 복잡한 분자가 매우 빠르게 만들어졌다는 점을 시사한다. 헬륨(He)이나 수소보다 무거운 원소는 별의 수명이 끝남에 따라 중심핵에서 융합된다. 따라서 이 연구는 우주 초기 8억 년 안에 처음 별들이 생겨나고 사라지면서 물 분자를 생성했다는 점을 시사한다. 그 결과, 그 자체는 지구와 태양, 태양계 그리고 인류 등 오늘날 우리가 아는 모든 물질로 이어졌다. 물의 흔적이 나온 은하는 2017년 알마 망원경을 사용한 과학자들에게 처음 발견된 것으로 사실 두 은하로 이뤄졌다. 게다가 이 은하가 지구로부터 128억 광년 떨어져 있다는 점은 우리가 지금 보는 빛이 128억 년 전부터 날아왔다는 것이다. 이른바 ‘재이온화 시대’(Epoch of Reionization)로 불리는 당시에는 최초의 별과 은하가 탄생했다. 날아온 빛을 보면 당시 두 은하는 융합하기 시작한 것처럼 보인다. 그리고 두 은하의 빠른 별 형성 속도는 결국 가스를 소진해 한 쌍의 거대 타원 은하를 형성했을 것이다. 연구 주저자인 스리바니 자루굴라 수석연구원은 “SPT0311-58로 알려진 한 쌍의 은하에서 분자 가스에 관한 알마 망원경의 고해상도 관측을 통해 두 은하 중 큰 쪽 은하에서 물과 일산화탄소 분자를 모두 발견했다”면서 “특히 산소와 탄소는 1세대 원소이며 일산화탄소와 물의 분자 형태에서는 우리가 알 수 있듯이 생명에 매우 중요하다”고 밝혔다.이 은하는 알려진 초기 은하 중 가장 커서 가스와 먼지도 많다. 이는 분자 관찰을 더 쉽게 해 물 분자와 같이 생명에 관여하는 요소가 초기 우주 발전에 어떤 영향을 줬는지를 더욱더 잘 이해할 기회를 줄 것이라고 주저자는 설명했다. 물은 수소와 일산화탄소 다음으로 우주에서 세 번째로 풍부한 분자다. 이전 연구에서는 물의 배출과 먼지의 원적외선 방출을 연관지었다. 먼지는 은하의 별로부터 자외선을 흡수해 원적외선 광자로 다시 방출한다. 이는 물 분자를 더욱더 활성화시켜 과학자들이 관찰할 물의 배출을 일으킨다. 이런 원리는 이번 연구에도 도움을 줬다. 이런 연관성은 물을 별 형성의 추적 지표로 쓸 수 있어 앞으로 우주적 규모로 적용할 수 있다. 자세한 연구 결과는 미국 코넬대에서 운영하는 출판 전 논문공개 사이트인 아카이브(arXiv.org)에 공개됐으며 곧 세계적인 학술지 ‘천체물리학저널’(ApJ·Astrophysical Journal)에 실릴 예정이다.

우리은하 밖에서 처음으로 외계행성의 존재를 보여주는 징후가 포착됐다. 미 하버드·스미스소니언 천체물리학센터(CfA) 등 국제연구진은 미 항공우주국(NASA)의 찬드라 엑스선 관측소(CXO)와 유럽우주국(ESA)의 XMM-뉴턴 망원경을 사용한 관측 데이터에서 지구로부터 약 2800만 광년 떨어진 나선은하 메시에51(M51)에서 행성 후보를 발견했다고 25일 밝혔다. 태양계 밖 외계행성은 1990년대 초 처음 관측된 이래 지금까지 행성 후보를 포함해 5000개 가까이 발견됐지만, 대부분은 3000광년 이내로, 모두 우리은하 안에 존재하는 것이었다. 만일 이번 행성 후보가 실제 행성으로 확인된다면 이 외계행성은 우리은하 안에 있는 다른 외계행성들보다 몇천 배나 멀리 떨어져 있는 것이라고 NASA는 설명한다.연구 주저자로 CfA에서 천문학 강사로 재직 중인 로잰 디스테퍼노 박사는 “우리는 엑스선 파장에서 행성 후보를 탐색해 다른 은하의 행성 세계를 찾는 완전히 새로운 영역을 개척하려고 애쓰고 있다”고 말했다.연구진은 외계행성이 항성 앞을 지나는 이른바 천체면을 통과(트랜짓)할 때 별빛이 줄어드는 현상을 관찰하는 기법을 기반으로 별빛 대신 엑스선의 일시적 감소를 관찰해 우리은하 밖 행성 후보를 확인했다. 엑스선은 일반적으로 중성자별이나 블랙홀이 주변 동반성(짝별)의 물질을 빨아들일 때 초고온 상태가 되면서 강하게 방출되는데 이를 방출하는 영역이 넓지 않아 행성이 천체면을 통과하면 완전히 가려진다. 이에 따라 거리는 훨씬 멀지만 가시광선의 미세한 변화만으로 가까운 거리의 외계행성을 포착하는 것보다 더 쉽다고 연구진은 설명했다.연구진은 이런 관측법을 활용해 M51-ULS-1 쌍성계에서 외계행성 후보를 찾아냈다. 이 쌍성계는 블랙홀이나 중성자별과 태양의 약 20배에 달하는 질량을 지닌 짝별로 이뤄져 있다. 찬드라 망원경으로 포착한 엑스선 관측 데이터상의 천체면 통과는 약 3시간에 걸쳐 진행됐는데 이 시간 동안 엑스선 방출은 완전히 가려져 0까지 떨어졌다. 연구진은 이 같은 정보를 토대로 외계행성이 토성과 비슷한 크기이고 중성자별이나 블랙홀을 태양과 토성의 두 배에 달하는 거리를 두고 공전하고 있는 것으로 추정했다. 하지만 이 외계행성의 존재를 확실하게 확인하려면 추가 데이터가 필요한데 이 행성이 짝별 앞으로 지나려면 약 70년을 더 기다려야 할 수 있어 그때까지 확인을 못할 가능성도 있는 것이다. 이에 대해 연구 공동저자인 니아 이마라 미 캘리포니아대 산타크루즈캠퍼스 천문학과 교수는 “안타깝게도 우리가 관측한 천체가 행성임을 확인하려면 다음 천체면 통과 때까지 몇십 년을 더 기다려야 할 것”이라면서 “게다가 공전 주기가 얼마나 되는지 확실하지 않아 언제 관측해야 하는지도 정확히 모른다”고 지적했다. 또 M51-ULS-1 쌍성계의 일시적 밝기 감소가 가스나 먼지 구름에 의해 발생했을 가능성도 있지만, 데이터를 고려하면 그럴 가능성은 거의 없는 것으로 전해졌다. 연구진은 만일 이 외계행성이 실제로 존재한다면 이미 초신성 폭발을 거친 중성자별이나 블랙홀의 영향을 받았겠지만 앞으로 짝별 역시 이런 초신성 폭발을 거쳐야 해서 영향을 받지 않을 수 없으리라 예측했다. 앞으로 연구진은 M51보다 훨씬 더 가까워 천체면 통과 시간이 더 짧은 외계행성을 찾아낼 수 있는 M31과 M33 은하에 관한 관측 데이터를 다시 분석할 예정이다. 이와 함께 우리은하 안에서도 엑스선을 이용해 태양계 밖 외계행성을 찾아낼 수 있는지도 확인할 계획인 것으로 전해졌다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 천문학’(Nature Astronomy) 최신호에 실렸다.

호주 태즈메이니아대, 프랑스 소르본대, 파리 천체물리학연구소, 보르도대 천체물리학연구실, 미국 항공우주국(NASA) 고다드우주비행센터, 메릴랜드대, 캘리포니아 버클리대(UC버클리), 스페인 안달루시아 천체물리학연구소, 영국 런던대(UCL) 우주외계화학연구센터, 워윅대, 뉴질랜드 매시대 수리과학연구소, 일본 도쿄대 공동 연구팀은 우리 은하에 있는 백색왜성을 도는 목성과 비슷한 질량의 거대 가스행성을 발견했다. 이번 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처’ 10월 14일자에 실렸다. 백색왜성은 태양처럼 질량이 크지 않은 별의 진화 마지막 단계로 표면이 모두 날아가고 고밀도의 핵만 남은 상태이다. 연구팀은 이전에 발견된 목성질량 행성(MOA-2010-BLG-477Lb)을 기준으로 ‘미세중력렌즈’ 현상을 이용해 관측한 결과 백색왜성 주변을 도는 새로운 거대 질량의 가스형 행성을 발견했다.

화성과 목성 사이 소행성대에는 행성만큼 아름답고 크지않지만 태양계의 비밀을 간직한 수많은 소행성들이 존재한다. 최근 마르세유 천체물리학 연구소 등 국제 천문학자들이 소행성대에 위치한 덩치가 큰 소행성 42개를 뽑아 그 이미지를 정리해 관심을 모으고 있다. 유럽남방천문대(ESO)가 운영하는 초거대망원경(VLT)으로 잡아낸 42개 소행성들은 한마디로 소행성대에 위치한 수많은 소행성들의 '대표선수'로 대부분 지름이 100㎞ 이상이다.소행성대에 있는 천체 중 가장 덩치가 큰 것은 세레스(Ceres)다. 세레스는 지름이 약 940㎞로 크고 작은 수많은 크레이터가 존재하는 왜소행성(dwarf planet·행성과 소행성의 중간 형태의 천체로 행성과 달리 주변의 다른 천체를 끌어들이지 못한다)이다. 특히 세레스는 미 항공우주국(NASA) 돈(Dawn)의 탐사 결과 지하에 바다가 숨겨져 있을 것으로 추정된다. 두번째 덩치가 큰 소행성은 감자처럼 생긴 베스타(Vesta)로 직경은 530㎞ 정도다. 사진으로 공개된 대부분의 소행성들이 사실 볼품없이 생겼지만 이중에는 특이하게 생긴 천체도 있다.이중 대표적인 것이 절세 미인의 대명사인 ‘클레오파트라’(Kleopatra)다. 최근 연구결과 길이가 270㎞에 달하는 것으로 확인된 클레오파트라는 개뼈다귀처럼 생겼는데 소행성 양끝에 둥근 돌출부가 있어 이처럼 보인다. 　 소행성 42개가 마치 증명사진처럼 촬영돼 일목요연하게 정리됐지만 사실 이중 인류가 직접 찾아가 탐사한 것은 세레스, 베스타 그리고 루테시아 세 천체 밖에 없다.이번 연구성과를 담은 논문의 선임저자 피에르 베르나차 박사는 "지금까지 세레스, 베스타, 루테시아 세 개의 주요 소행성 만이 수준 높은 디테일로 촬영되고 연구됐을 뿐"이라면서 "이 42개 소행성들의 이미지들은 천문학자들이 태양계 소행성의 기원을 추적하는데 도움을 줄 것"이라고 기대했다. 이번 연구성과는 국제학술지 ‘천문학 및 천체물리학’(Astronomy & Astrophysics) 최신호에 발표됐다.

메신저(스티브 마틴·조지프 마크스 지음, 김윤재 옮김, 21세기북스 펴냄) 크고 작은 결정을 내릴 때 우리는 객관적인 정보로 이성적인 사고를 했다고 믿지만, 실상은 그 정보를 전달하는 사람과 기관에 더 영향을 받는다. 책은 그런 사고를 지배하는 여덟 가지 프레임을 설정하고, 메신저를 어떻게 가려내고 이용할지 흥미롭게 제시한다. 404쪽. 2만 2000원.우주는 계속되지 않는다(케이티 맥 지음, 하인해 옮김, 까치 펴냄) 우주는 138억년 전 빅뱅으로 시작됐다. 시작이 있다면 끝은 무엇인가. 천체물리학자인 저자는 다섯 가지 가설로 우주의 종말을 예측한다. 수십억년이 걸릴 수도 있는 우주의 끝을 향해 가면서 우리 삶과 연결된 다양한 과학 개념들을 깨닫게 된다. 264쪽. 1만 6000원.한국어 수업 이야기(이창용 지음, 프시케의숲 펴냄) 서울대 언어교육원에서 한국어를 가르치는 저자가 다양한 국적의 학생들을 만나면서 겪은 일을 생생하게 담았다. 말을 배우면서 만나는 다른 문화에 대한 존중, 외국어로서 한국어의 어려움, 한국어 교원과 환경 등을 따라가는 길은 한국어를 새롭게 바라보는 일이기도 하다. 292쪽. 1만 6000원.과학하는 마음(전주홍 지음, 바다출판사 펴냄) 서울대 의과대학 생리학교실 교수인 저자는 한국의 과학 연구가 세계적 수준이지만 경쟁력은 정체돼 있다고 냉정하게 판단하면서 여러 쇄신이 필요하다고 주장한다. 한국 과학의 현주소를 따져 보고 쇄신을 위한 열쇠는 무엇인지 짚어 본다. 256쪽. 1만 4800원.페미니즘 철학 입문(김은주 지음, 오월의봄 펴냄) 사회의 고정관념을 흔들고 새로운 인식을 제시해 온 페미니즘 철학의 길라잡이. 페미니즘은 단순히 여성을 위한 사상이 아니며 하나의 목소리도 아니다. 어떻게 살 것인지에 대한 각성이자 세계를 이해하는 시선이기도 한 페미니즘 철학의 세계로 초대한다. 456쪽. 2만 2000원.도쿄 우에노 스테이션(유미리 지음, 강방화 옮김, 소미미디어 펴냄) 재일한국인인 작가가 2014년에 쓴 소설. 한 노숙자의 삶과 죽음을 통해 일본 사회의 부끄러운 면을 정면으로 고발하면서, 작가는 현지에서 불편한 시선을 감내해야 했다. 2020년 전미도서상 번역문학 부문 수상작으로 발표된 뒤 현재 일본에서만 누적 판매 43만부를 돌파하며 역주행 베스트셀러로 자리잡았다. 212쪽. 1만 3800원.

지구 외에도 생명체가 존재할 가능성이 더 커진 것일지도 모르겠다. 생명 탄생에 필수적인 유기 분자가 젊은 별을 둘러싸고 있는 물질에 풍부한 것으로 밝혀졌기 때문이다. 영국 리즈대 등 국제연구진은 칠레의 알마 전파망원경이 수집한 관측자료를 토대로 젊은 별 주위를 둘러싼 원시 행성계 원반이 만들어내는 가스와 먼지에서 방출된 빛의 고유 스펙트럼을 분석해 생명의 기초를 형성하는데 필요한 유기 분자가 풍부하다는 점을 밝혀냈다. 빛의 스펙트럼은 사람의 지문처럼 저마다 달라, 이를 분석하면 구성 원소를 파악할 수 있다. 이에 대해 연구 주저자로 리즈대 연구원인 존 일리 박사는 “이번 결과는 지구상의 생명을 탄생시킨 기본적인 화학 조건이 은하계 전역에 더 넓게 존재할 수 있다는 점을 시사한다”고 설명했다. 원시 행성계 원반과 비슷한 물질은 한때 젊은 태양을 둘러쌌는데 이들 물질은 오늘날 태양계 행성들을 형성한 것으로 여겨진다. 이런 분자의 존재가 중대한 이유는 우주에서 풍부하게 발견되는 일산화탄소와 같이 더 단순한 탄소 기반 분자와 생명을 만들고 유지하는 데 필요한 더 복잡하고 큰 분자 사이의 디딤돌 역할을 하기 때문이다. 복잡하고 큰 유기 분자는 조건이 되면 설탕과 아미노산 그리고 리보핵산(RNA)과 같이 물질의 구성 요소마저 만들어낸다. 그리고 이런 유기 분자는 우주의 도처에 존재한다. 하지만 지금까지는 행성이 형성되는 장소로부터 멀리 떨어진 곳에서만 관찰돼 왔다. 따라서 일리 박사는 젊은 별을 둘러싼 가스와 먼지에 그런 유기 분자가 얼마나 있는지를 확인하기로 했던 것이다.이번 연구에서 연구진이 찾아낸 유기 분자는 아노아세틸렌(HC3N)과 아세토나이트릴(CH3CN) 그리고 사이클로프로페닐리덴(c-C3H2)이라는 3가지 종류다. 이런 분자에서 방출된 빛은 분명히 서로 다른 파장을 갖는데 이를 검출할 수 있다면 거기에 특정 분자가 있다는 것을 알 수 있다. 탐색 장소로 선정된 것은 5개의 원시 행성계 원반으로 모두 지구에서 300~500광년 거리에 있고 거기에서 현재 진행형으로 행성이 형성되고 있는 것으로 알려졌다. 그런데 이 중 4개의 원시 행성계 원반에서 표적으로 삼은 유기 분자들이 발견됐다는 것이다. 게다가 그 양은 예상보다 훨씬 더 많은 것으로 나타났다. 모델에서 추정된 양보다 적게는 10배에서 많게는 100배까지 있었다. 중요한 점은 원시 행성계 원반 안에서 소행성이나 혜성도 형성하는 것으로 나타났다. 이는 이런 소행성이나 혜성이 지구의 생명 탄생으로 이어졌던 것과 같이 생명의 씨앗이 될 수 있는 큰 유기 분자를 새로 형성되는 행성들에 쏟아부을 수도 있다는 것이다. 이에 대해 연구진은 “이런 원시 행성계 원반에서 이번에 발견한 것보다 더 복잡한 유기 분자가 존재하는지를 조사할 계획”이라고 밝혔다. 자세한 연구 결과는 국제학술지 ‘천체물리학 저널 증보’(Astrophysical Journal Supplement Series) 최신호(9월 16일자)에 실렸다. 사진=리즈대

절세 미인의 대명사로 여겨지는 ‘클레오파트라’로 명명된 것과 달리 개뼈(개가 흔히 좋아하는 아령 모양의 뼈다귀)를 닮아 아이러니한 한 소행성의 크기가 예측보다 꽤 크다는 사실이 확인됐다. 이는 역대 가장 선명한 이미지 데이터를 얻어낸 성과다. 미국 우주전문매체 스페이스닷컴 등 외신 보도에 따르면, 대부분 금속으로 된 클레오파트라 소행성(이하 클레오파트라)은 기존 관측에서 길이 200㎞ 정도로 추정됐지만, 새로운 이번 연구에서 길이가 270㎞에 달하는 것으로 확인됐다. 이는 서울에서 포항까지 직선 거리와 맞먹는 규모다. 1880년 오스트리아 천문학자 요한 팔리사에게 처음 발견된 뒤 천문학자들의 마음을 사로잡아온 클레오파트라는 화성과 목성 사이에서 태양을 중심으로 공전한다. 우리 지구에서 가장 가까울 때는 2억㎞ 정도 떨어져 있다. 흔히 ‘개뼈 소행성’으로 불리는 클레오파트라는 20년 전 수행한 레이더 관측 연구에서 소행성 양끝에 둥근 돌출부가 있다는 사실이 확인돼 개뼈처럼 보인다고 해서 이런 별명이 붙여졌다.클레오파트라는 두 위성을 갖고 있다는 사실이 드러난 바 있다. 이들 위성은 실제 클레오파트라의 자녀들인 알렉산더 헬리오스와 클레오파트라 셀레네 2세의 이름을 따서 각각 알렉셀리오스(Alexhelios)와 클레오셀레네(Cleoselene)라는 이름이 붙여지기도 했다.국제연구진이 칠레에 있는 유럽남방천문대(ESO)의 초거대망원경(VLT)을 사용해 확보한 새로운 이미지는 클레오파트라를 여러 각도로 바라본 모습이다. 이는 2017년부터 2019년까지 3년 동안 수집한 것을 미국 캘리포니아주 마운틴뷰에 있는 세티(SETI) 연구소가 주도해 얻은 결과물이다. 이번 연구는 어느 때보다 정확하게 소행성의 크기와 질량을 계측했기에 이 천체를 공전하는 두 위성이 어떻게 형성될 수 있었는지에 대해서도 알 수 있게 해줬다. 이는 클레오파트라가 어떤 두 소행성의 충돌로 완전히 파괴되지 못하고 남은 잔해에서 태어났다는 점을 시사하는 것. 연구진은 또 VLT가 포착한 다양한 이미지 정보를 바탕으로 3D 입체 모형을 제작했고 소행성의 한쪽 돌출부가 다른 쪽 돌출부보다 더 클 수도 있다는 새로운 정보도 알아냈다. 뿐만 아니라 별도의 연구를 통해 클레오파트라의 밀도가 기존 4.5g/㎥가 아닌 3.4g/㎥에 불과하다는 점도 확인됐다. 이는 밀도가 철의 철반 수준임을 시사해 이 소행성이 기존 예측보다 3분의 1 정도 덜 무겁고 이를 공전하는 두 위성의 궤도도 다르다는 점을 보여준다. 밀도가 낮다는 점은 클레오파트라 소행성이 다공질 구조이고 잔해 더미에 불과할수 있으며 두 소행성의 강한 충돌 뒤 떨어져 나온 잔해들이 다시 뭉쳐져 형성됐을 가능성이 크다는 이론을 뒷받침한다. 이에 대해 연구 주저자인 미로슬라브 브로시 체코 카를로바대 교수는 “만일 두 위성의 궤도가 틀렸다면 클레오파트라의 질량 등 모든 데이터가 잘못됐기에 이들 위성의 위치를 알아내야 한다”고 지적했다. 연구진은 이런 새로운 데이터와 정교한 컴퓨터 모형화를 통해 클레오파트라의 중력이 알렉셀리오스와 클레오셀레네의 복잡한 움직임에 어떤 영향을 주고있는지도 논문에 설명했다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘천문학과 천체물리학’(Astronomy & Astrophysics) 최신호에 실렸다.

지구로부터 50광년 떨어진 우주공간에서 발견된 한 별은 차가우면서도 뜨거운 특징을 모두 갖췄다. 언뜻 보기에 모순된 특징을 지닌 이 별은 우연히 발견됐다고 해서 ‘엑시던트’(The Accident)라는 별명까지 붙여졌다. ‘천체물리학저널 레터’(ApJL) 최신호에 실린 연구논문에 따르면, 엑시던트의 연대는 100억 년에서 130억 년 사이로 우리은하가 탄생한 초기 우주에 만들어진 아주 오래된 별로 추정된다.엑시던트는 질량이 작아 경수소를 헬륨으로 핵융합할 수 없어 주계열성이 될 수 없던 천체인 갈색왜성으로 분류된다. 이는 주계열성과 행성의 중간 크기로 그 어느 쪽에도 속하지 않는다. 중수소의 핵융합은 일어나므로 적외선을 방출하지만 오래 가지 못하는 특징이 있다. 다만 엑시던트는 일반 갈색왜성과 전혀 다르다. 지금까지 발견되지 않았던 것도 바로 그 이유 때문이다. 갈색왜성은 또 오래될수록 식어서 빛의 파장마다 밝기가 변한다. 이는 가열한 금속이 식으면서 밝은 흰색에서 빨갛게 되는 것과 비슷하다. 그런데 엑시던트는 어떤 파장에서 매우 차가워 오래된 것처럼 보이지만, 또다른 파장에서는 매우 밝아서 온도가 높은 것처럼 보인다.이런 수수께끼의 항성을 처음으로 포착한 관측장비는 2009년 발사된 미국항공우주국(NASA)의 네오와이즈 우주망원경이고, 발견자는 아마추어 천문학자 댄 캐셀덴 연구원이다. 그는 자체제작 프로그램과 네오와이즈 관측데이터를 이용해 갈색왜성을 찾고 있었다. 우주에는 적외선을 방출하는 천체가 많은데 이들은 대개 지구에서 멀리 떨어져 있고 정지해 있는 것처럼 보인다. 하지만 갈색왜성은 어두운 별이라서 지구 근처에 있는 것밖에 발견되지 않는다. 이 때문에 이동하는 모습도 관측할 수 있다. 캐셀덴의 프로그램은 멀리 있고 움직이지 않는 별을 제외하고 갈색왜성 특징을 갖춘 이동하는 천체를 강조해서 표시하도록 제작돼 있었다. 그렇게 별의 후보를 찾다가도 이미 알려진 갈색왜성의 특징에 맞지 않아 강조되지 않은 엑시던트를 우연히 발견했다는 것이다. 그렇다면 대체 왜 엑시던트는 차가우면서도 뜨거운 것처럼 보일까? 그 비밀을 밝히기 위해 미국 캘리포니아공대의 천체물리학자 데이비 커크패트릭 박사 연구팀은 하와이의 WM 켁 천문대에서 우선 적외선을 관측했다. 하지만 적외선은 너무 어두워서 엑시던트를 관측할 수 없었다. 그래서 엑시던트가 어두운 것은 상상 이상으로 멀리 있기 때문이 아닐까 하는 가설을 세웠지만 그것도 아니었다. 허블 우주망원경과 스피처 우주망원경으로 거리를 측정했더니 50광년밖에 떨어져 있지 않았다. 그 대신 시속 80만㎞라는 고속으로 이동하고 있는 것으로 확인됐다. 같은 거리에 있는 다른 갈색왜성보다 훨씬 빨리 움직이고 있었던 것으로 전해졌다. 그리고 이는 엑시던트가 ‘오랜 시간’ 우리은하를 질주하고 있었다는 점을 시사한다. 그 사이 거대한 천체를 만나 그 중력에 의해 가속해 왔다는 것. 여기서 ‘오랜 시간’은 100억 년에서 130억 년으로, 일반적인 갈색왜성 연대의 두 배나 되는 기간이다. 따라서 엑시던트는 우리은하가 형성된 초기에 탄생한 아주 오래된 별이라는 것이다. 이에 대해 연구팀은 “이처럼 오래된 갈색왜성의 존재 자체는 오래 전부터 예측돼 왔지만, 이와 동시에 극히 드물다는 예측도 있다”면서 “따라서 이번 갈색왜성이 발견된 사례는 행운일지도 모른다”고 설명했다.

깨달음에 다다른 종교인이 아닌 이상 많은 사람들이 죽음을 두려워한다. 영국 철학자이자 사회학자 허버트 스펜서가 “인간이 종교를 만든 이유는 죽음이 두렵기 때문”이라고 말한 것도 그 떄문이다. 그런데 인간 뿐만 아니라 별들도 늙어서 죽음에 가까워지는 것을 늦추려고 한다는 연구결과가 나왔다. 이탈리아 볼로냐대 물리천문학과, 볼로냐 천체물리학·우주과학 천문대, 영국 리버풀 존 무어대 천체물리학연구소, 아르헨티나 라플라타국립대 천문·지구물리학부, 라플라타 과학기술연구센터 공동연구팀은 별의 마지막 단계라고 하는 백색왜성이 표면에서 수소를 연소시키면서 노화속도를 늦춘다는 사실을 확인했다. 이 같은 연구결과는 천문학 분야 국제학술지 ‘네이처 천문학’ 9월 7일자에 실렸다. 백색왜성은 별(항성)을 구성하는 핵융합 연료가 소진돼 열압력이 약해져 중력 수축이 진행되면서 질량은 태양 정도이지만 크기는 지구정도로 밀도가 매우 높은 천체를 말한다. 백색왜성이 주변 물질을 흡수해 질량이 일정 수준 이상 커지면 다시 핵융합이 시작돼 초신성이 되는 경우도 있지만 태양을 비롯해 별의 98%는 백색왜성이 돼 소멸되는 운명을 피할 수 없다. 백색왜성은 별의 진화 마지막 단계로 점점 식어 결국에는 더 이상 빛을 내지 못하게 된다는 것이다. 백색왜성의 냉각단계 연구는 백색왜성 자체는 물론 별 생성 초기단계를 이해하는데 도움이 된다. 이에 연구팀은 허블 우주망원경을 이용해 사냥개자리에 있는 3만 9000광년 떨어져 있는 구상성단 M3와 헤라클레스자리에 있는 2만 5100광년 떨어진 구상성단 M13의 백색왜성을 관찰했다. 두 구상성단의 나이나 구성성분 등은 비슷하지만 백색왜성을 형성하는 개별 별들의 특성은 다르기 때문에 700여개의 백색왜성들을 허블망원경에 장착된 광시야 카메라로 근자외선 파장에서 관측했다. 연구팀은 관측 결과와 별의 진화에 관한 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 비교분석했다. 그 결과 M13의 백색왜성 70% 정도가 별 표면에 얇은 수소 외피를 형성해 열핵폭발을 유지함으로써 서서히 냉각되도록 하고 있다는 것을 발견했다. 이는 기존 백색왜성의 진화와 노화에 관한 개념과 전혀 다른 것이다. 특히 이 같은 얇은 수소외피를 갖고 노화를 늦추는 백색왜성에 대한 나이추정은 최대 10억년까지 부정확하게 만들 수 있다고 연구팀은 밝혔다. 연구를 이끈 볼로냐대 물리천문학과 프란시스코 페라로 교수는 “이번 발견은 별이 늙어가는 방식에 대한 새로운 관점을 제시한 것”이라며 “M13과 유사한 다른 성단을 조사해 항성들을 서서히 늙게 만드는 얇은 수소 외피에 대해 추가 연구 중”이라고 설명했다.

국내 최초로 인공지능(AI)이 쓴 장편소설이라고 내세운 책이 출간됐다. 파람북 출판사는 25일 소설 ‘지금으로부터의 세계’를 출간하고 나서 국내 최초 AI 장편소설이라고 발표했다. 이 작품은 지체장애인 수학자, 정신과 의사, 수학과 교수인 벤처 사업가, 천체물리학자, 스님 등 다섯 명의 주인공이 각자의 시각에서 존재의 비밀을 탐구하는 이야기다. 소설의 저자인 ‘AI 비람풍’을 개발하고 창작 작업을 감독했다는 김태연 소설 감독은 이 AI 기반 소설의 창작 작업에 7년 정도가 걸렸다고 밝혔다. AI 스타트업 ‘다품다’ 대표인 김 감독은 ‘비람풍’에게 과거 자신이 썼던 소설을 포함해 약 1000권의 자료를 입력했고, 실리콘 밸리의 기술도 활용했다고 주장했다. 소설의 기본 구조와 플롯, 등장인물 등은 모두 그가 설정한 것으로 사실상 ‘공동 창작’에 가깝다고 전하기도 했다. 국내에서도 2018년 AI를 이용한 엽편소설 공모전이 열린 적 있지만, AI가 단행본 장편소설 작가로 ‘데뷔’하는 것은 국내에서 처음이라는 것이 출판사의 설명이다. 딥러닝을 탑재한 ‘비람풍’은 이 설정들에 맞춰 본문 문장을 만들었다. 결과물이 마음에 들지 않으면 김 감독이 명령어를 조정해 다시 쓰게 했다.아직은 AI가 자신의 힘으로 장편 한 권을 오롯이 작성하기는 어려워 일종의 ‘대필 작가’에 가깝다. ‘지금부터의 세계’ 역시 글의 주제와 소재, 배경, 캐릭터를 설정하고 스토리 보드를 만드는 일은 김 감독의 몫이었다. 예를 들어 김 감독이 ‘용감한 공주가 사악한 왕자에게 사로잡힌 아름다운 용을 구출하러 가는 이야기를 써 달라’ 라고 AI에게 문제를 설정하고 도입 부분을 작성해 주면 AI가 그에 맞춰서 세부 이야기를 풀어내는 식으로 집필이 진행됐다. 세부 이야기 작성을 위해 AI는 최소 100편 이상의 고전과 논문, 기사 등을 학습했다고 한다. 이후 결과물 정리는 다시 김 감독이 맡았다. 문장력은 거의 교정을 보지 않아도 될 수준이다. 다만 아직 AI에게 부족한 문학성을 보완하도록 소설 속 운문은 김 감독이 썼다고 한다. 그는 “7년 동안 작업했기에 감회가 남다르다”며 “문학적 평가는 독자의 몫이겠지만 한국 소설의 폭을 조금 더 넓혀보고 싶었다”고 말했다. 하지만 그는 창작에 사용된 기술에 대해선 영업 비밀이라며 구체적으로 설명하길 꺼렸다. 기술 발전으로 소설의 내적 완성도가 높아져도 인간의 고뇌와 통찰이 들어간 문학 작품인가의 문제가 남는다. 소설엔 작가가 사는 시대와 사회의 모습, 작가가 가진 인문학적 고민이 반영된다는 점에서 AI 작가가 문장 기능공일 뿐이란 논란도 남는다.

지난 3월 지구 궤도를 돌다 부서진 중국 위성 ‘윈하이 1호 02싱’이 러시아 로켓 잔해에 부딪혀 부서진 것이라는 주장이 제기됐다. 우주과학 전문 매체 스페이스닷컴과 비즈니스 인사이더 등에 따르면 하버드-스미스소니언 천체물리학센터의 위성추적 천체물리학자 조너선 맥도웰 박사는 미국 연방 우주군의 최신 자료에서 윈하이 위성의 잔해 충돌 가능성을 확인해 지난 15일 트위터를 통해 공개했다. 지난 2019년 9월 발사된 윈하이 위성은 지난 3월 18일 원인 불명의 사고로 약 21개 조각으로 부서졌다. 당시 미국 연방 우주군 제18우주관제대대는 윈하이 위성의 사고를 확인하면서 부서진 위성 조각의 궤도를 추적 중이라고 했으나 사고가 내부 폭발에 의한 것인지, 다른 물체와 충돌한 것인지는 밝히지 않았다. 맥도웰 박사는 최근 갱신된 연방 우주군의 지구 궤도상 잔해 목록에서 단서를 찾아냈다. 1996년 러시아가 발사한 제니트-2 로켓에서 나온 잔해 중 하나인 ‘물체 48078, 1996-051Q’에 대해 연방 우주군이 “위성과 충돌”이라는 설명을 새롭게 붙였기 때문이다. 궤도 자료를 분석한 결과, 이 물체는 약 10~50㎝ 크기로 윈하이 위성이 사고를 당한 날 약 1㎞ 거리를 두고 지나간 것으로 기록돼 있었다고 한다. 그러나 윈하이 위성과 로켓 잔해가 총알보다 빠른 속도로 비행한 점을 고려할 때 이는 오차 범위 내 거리로, 서로 충돌했을 가능성이 충분하다고 맥도웰 박사는 밝혔다. 맥도웰 박사는 윈하이 1호 02싱이 37개 조각으로 부서지고 포착이 안 된 잔해가 더 있을 수 있지만 사고 이후에도 여러 차례 궤도를 조정한 점으로 미뤄 위성이 제 기능을 하는지는 알 수 없지만 본체는 유지되는 것으로 분석했다. 중국은 윈하이 1호 위성이 대기·해양 환경 요소 탐사와 우주 환경 탐사를 위한 것이라고 밝혔지만 미국 측에서 군사위성으로 보고 있다. 윈하이 위성과 러시아 로켓 잔해의 충돌이 사실로 확인되면 지난 2009년 2월 러시아의 고장 난 군사위성 코스모스-2251이 시베리아 상공에서 ‘이리듐 33’ 통신위성과 충돌한 이후 10여년 만에 발생한 최대 충돌사고가 된다. 당시 충돌로 추적 가능한 정도의 잔해가 1800여개 발생했다. 2007년 발생한 우주 충돌사고에 더하면 2009년 충돌은 지구 저궤도상에 잔해를 70%가량 늘려놓은 것으로 알려져 있다. 현재 지구 상공에는 폐기된 위성이나 로켓 등의 부서진 잔해 등에서 나온 1㎜~1㎝ 크기의 우주 쓰레기 1억 2800만개가 총알보다 10배 빠른 속도로 날아다니며 우주비행사와 위성을 위협하고 있다. 게다가 이를 수거할 방법이 마땅치 않은 상황에서 궤도상에서 충돌 사건이 일어날 때마다 잔해는 더욱 늘어나기만 하고 있다. 유럽우주국(ESA)는 지구 궤도상에 10㎝ 이상 크기의 잔해가 3만 4000개, 1~10㎝ 크기의 잔해가 90만개 있을 것으로 추정하고 있다.

SF 드라마 ‘스타게이트’에서 나오는 같은 이름의 항성간 워프용 고대 유물처럼 멋지게 생긴 먼지 고리가 미국항공우주국(NASA) 등의 우주망원경 덕에 한 블랙홀 주위에서 포착됐다. NASA 찬드라 X선 관측소(이하 찬드라)는 5일(현지시간) 닐 게렐스 스위프트 관측소(이하 스위프트)와 함께 한 블랙홀 주변에서 관측했던 먼지 고리 이미지를 처음으로 공개했다.지구에서 약 7800광년 떨어져 있는 ‘백조자리 V404’(V404 Cygni)라는 쌍성계의 일부인 이 블랙홀은 태양 질량의 약 절반인 동반성으로부터 물질을 끌어내 주위의 강착원반 속으로 끌어들인다. 이 물질은 X선상에서 빛을 내기에 천문학자들은 이 시스템을 ‘X선 쌍성계’라고 부른다. 스위프트는 2015년 6월 백조자리 V404에서 X선 폭발을 발견했었다. 당시 연구 성과는 이듬해 7월 세계적인 학술지 ‘천체물리학저널’(ApJ·Astrophysical Journal)에 발표됐지만, 합성 이미지는 이번에 처음 공개된 것이다. 당시 X선 폭발은 ‘빛의 메아리’라고 알려진 고에너지의 고리를 만들어냈다. 이 현상은 블랙홀 시스템에서 터져 나온 X선이 이 쌍성계와 지구 사이의 먼지구름에서 튕겨 나오면서 생성됐다. 우주 먼지는 집 먼지와 같지 않고 연기에 가까우며 작고 단단한 입자로 구성돼 있다.이번 이미지는 찬드라의 X선(하늘색)과 하와이에 있는 판스타스(Pan-STARRS) 망원경의 광학 데이터를 결합한 것으로, 8개의 동심원 고리가 포함돼 있다. 각 고리는 2015년 관측된 백조자리 V404 플레어의 X선에 의해 생성됐으며 서로 다른 먼지구름을 반사했다.함께 공개된 삽화가 찬드라와 스위프트가 포착한 고리가 어떻게 만들어졌는지를 설명하지만, 그래픽을 단순화하기 위해 그림에는 8개가 아닌 4개의 고리만이 표시됐다. 이에 대해 연구진은 “이들 고리는 흑연과 규산염의 미세한 먼지로 원래 별의 가스에 포함돼 있던 원소 중 무거운 물질이거나 별 주변에 있던 행성, 소행성의 잔해로 여겨진다”고 설명했다.

지구에서 비교적 가까운 거리에 있는 어떤 별의 ‘골디락스 존’에 생명체가 살 가능성이 있는 행성이 있는 것으로 나타났다. 포르투갈 포르투대 천체물리학·우주과학연구소(IA) 등 국제연구진은 칠레에 있는 유럽남방천문대 초거대망원경(VLT)에 의한 도플러 분광법을 사용한 관측 연구로, 남쪽하늘 날치자리 방향으로 약 35광년 떨어진 적색왜성 ‘L 98-59’ 주위에서 암석형 행성 ‘L98-59 e’를 발견했다. 크기는 현재 불분명하지만 질량은 지구의 약 3.06배 이상, 공전 주기는 약 12.8일로 추정되고 있다. 이번 연구에서는 또 새로 발견된 행성보다 바깥쪽에 있는 생명체 거주가능 영역인 골디락스 존에도 ‘L98-59 f’라고 이름 붙여질 암석형 행성 후보가 존재할 가능성이 큰 것으로 나타났다. 액체 상태의 물이 존재하는 것으로 추정되는 이 행성 후보의 최소 질량은 지구의 약 2.46배, 공전 주기는 약 23.2일로 추정되는데 만일 이 후보가 행성으로 확인된다면 골디락스 존 한가운데에 존재하는 것이어서 앞으로의 관측 연구가 주목되는 것이다.연구진은 이 밖에도 이미 이 항성계에서 존재가 확인된 기존 행성 3개의 질량 등 정보를 자세히 살폈다. 모성(母星)인 ‘L 98-59’와 가장 가까운 곳에서 공전하는 행성인 ‘L 98-59 b’의 질량은 지구의 약 0.4배로 지금까지 도플러 분광법을 이용해 관측한 외계행성들 중 가장 가볍다. 또 그 바깥쪽을 공전하는 행성인 ‘L 98-59 c’의 질량은 지구의 약 2.22배, 더 바깥쪽에 있는 행성인 ‘L 98-59 d’의 질량은 지구의 약 1.94배인 것으로 확인됐다. 참고로 세 행성의 반지름은 각각 지구의 약 0.85배, 약 1.385배, 약 1.521배로 여겨진다. 이들 행성은 모두 모성인 L 98-59에 가까이 있어 표면 온도는 지구보다 훨씬 높은(복사평형온도는 약 140~350℃) 것으로 추정되고 있다. 하지만 이번 연구에서는 세 행성의 표면이나 대기 중에도 물이 있을 가능성이 있는 것으로 나타났다.특히 세 행성 중 가장 바깥쪽의 L 98-59d는 질량 중 최대 30%를 물이 차지한다고 여겨져 깊은 바다로 뒤덮인 행성일 가능성이 있다. 반면 안쪽의 L 98-59b와 L 98-59c는 건조하고 포함된 물의 양은 적은 것으로 추측된다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘천문학과 천체물리학’(A&A·Astronomy & Astrophysics) 최신호에 실렸다. 사진=ESO

아인슈타인의 일반 상대성 이론에 의해 예측된 것 중 하나가 확인됐다. 은하 중심에 있는 초대질량 블랙홀을 살피던 미국 스탠퍼드대 천체물리학자 등 국제 연구진이 블랙홀의 뒤에서 새어나온 빛을 사상 처음으로 관측했다고 밝혔다. 미국 스탠퍼드대 천체물리학자 댄 윌킨스 박사 등 국제 연구진은 지구에서 8억 광년 떨어진 왜소 불규칙 은하 ‘I 츠비키 18’(I Zwicky 18)의 중심에 있는 태양 1000만 배 질량을 지닌 초대질량 블랙홀을 관찰하던 중 흥미로운 패턴을 발견했다.연구진은 일련의 밝은 X선 플레어를 관측했는데 이는 흥미롭긴 하지만 전례가 없는 것은 아니었다. 놀라운 점은 이보다 좀더 작고 나중에 색상이 다른 것으로 확인된 X선이 추가로 방출되는 기묘한 패턴이 관측된 것이다. 분석 결과, 추가로 방출된 X선은 처음에 나온 X선과 같은 것으로 밝혀졌다. 그런데 이 빛이 블랙홀 뒤에서 휘어져 나온 것으로 연구진은 보고 있다. 연구진에 따르면, 이런 빛의 메아리는 블랙홀 뒤 강착 원반에서 반사된 빛의 패턴과 일치한다. 이에 대해 윌킨스 박사는 “지난 몇 년간 이런 빛의 메아리가 어떻게 보이는지 이론적 예측을 시행해 왔다”면서 “이론적으로 그 모습을 확인하고 있었으므로 실제로 망원경으로 관측했을 때 즉시 관계가 있다는 점을 깨달았다”고 설명했다.블랙홀에 빨려들어간 빛은 다시 탈출할 수 없다. 따라서 블랙홀 뒤에서 빛이 나올리는 없다. 그런데도 뒤쪽의 빛을 관측할 수 있는 이유는 블랙홀이 공간을 일그러뜨려 빛과 주변의 자기장이 휘어지기 때문이다. 이는 일반 상대성 이론을 통해 예측된 것이다. 즉 1세기 전에 아인슈타인이 예언한 것이 지금에서야 실제로 관측됐다는 얘기다.연구진은 원래 블랙홀의 코로나를 관찰하고 있었다. 이는 초대질량 블랙홀에 가스가 빨려 들어갈 때 생기는 자력을 띤 플라스마다. 블랙홀에 삼켜지는 가스는 수백만 도의 초고온으로 가열된다. 그러면 원자에서 전자가 분리돼 자력을 띤 플라스마가 발생한다. 그것은 블랙홀 회전에 포착돼 높이 솟구쳐 아치를 그리다가 곧 붕괴한다. 그 모습이 태양의 코로나처럼 보여 같은 이름으로 불린다. 블랙홀의 코로나에서는 밝은 X선이 방출되고 있어 이를 관찰하는 것으로 블랙홀의 사건 지평선(블랙홀의 안과 밖 경계면) 바로 바깥 정보를 알 수 있다고 연구진은 덧붙였다. 자세한 연구 결과는 세계적 학술지 네이처(Nature) 최신호(7월 28일자)에 실렸다.

지구가 태양 둘레를 초속 30㎞로 공전하지만 바람은 결코 우리 뒤쪽으로 불지 않는다. 지구의 대기 역시 우리와 함께 운동하고 있기 때문이다. 그러나 태양으로부터 불어오는 뜨겁고 하전된 입자의 급류, 곧 태양풍은 매순간마다 지구에 초속 450㎞의 속도로 충돌한다. 하지만 다행스럽게도 지구의 자기 방패는 이러한 태양풍 중 가장 거센 바람을 편향시키고 분해하여 미풍 수준으로 만들면서 우리 행성의 대기를 관통하게 한다. 그 결과 우리는 폭주하는 태양의 고에너지 입자가 지구의 자극을 향해 떨어지면서 춤을 추는 극광, 곧 오로라를 보게 된다. 그런데 새로운 연구에 따르면, 우리 행성을 보호하는 지자기 방패가 그렇게 강한 것이 아닐뿐더러, 태양이 종말에 가까워감에 따라 태양풍은 점점 더 강력해질 것으로 예측한다. 지난 21일자 영국 왕립천문학회 월간보고에 발표된 새 연구는 태양풍의 세기가 앞으로 50억 년 동안 어떻게 변화할지를 계산했다. 한 천문학자 팀이 수행한 이 연구에 따르면, 태양의 수소 연료가 바닥을 드러내면 태양의 몸피는 엄청나게 부풀어올라 적색거성으로 진화한다. 그 단계에 접어들기까지 태양풍은 계속 강해져서 지구의 자기 보호막을 완전히 걷어낼 것으로 연구자들은 결론내렸다. 또한 자기 방패가 사라지면 우리 행성의 대기 중 많은 부분이 우주로 뜯겨나갈 것이다. 그러면 지구는 강력한 태양풍의 무자비한 공격 앞에 고스란히 노출되는 상황을 맞게 된다. 그리고 오랫동안 지구상에서 살았던 생명체는 예외없이 신속하게 근절될 것이라고 저자들은 말했다. 연구의 공동저자인 아일랜드 더블린 트리니티 칼리지의 천체물리학자 얼라인 비도토는 “과거의 태양풍이 화성의 대기를 침식했다는 사실을 우리는 알고 있다”면서 “우리가 예상하지 못한 것은 미래의 태양풍이 자기장으로 보호받고 있는 지구에도 피해를 줄 수 있다는 사실”이라고 설명했다. 지금부터 수십억 년 후 우리의 태양은 우주의 모든 별과 마찬가지로 결국은 핵반응을 일으키는 수소가 고갈될 것이다. 이 연료가 바닥나면 내부 압력이 낮아짐에 따라 태양의 중심은 자체 중력에 의해 수축하기 시작하고 별의 외층은 팽창하기 시작한다. 그리하여 마침내 태양은 적색거성의 단계로 접어든다. 그 시기의 태양계는 그럼 어떻게 될까? 미 항공우주국(NASA)에 따르면, 수성과 금성은 거의 확실히 소멸될 것이며, 어쩌면 지구도 같은 운명을 맞을 수 있다고 한다.만약 지구가 태양의 격렬한 변형에서도 살아남는다면 우리 행성은 오늘날과는 매우 다른 환경의 태양계에 남게 될 것이다. NASA에 따르면, 태양의 핵이 수축함에 따라 행성에 대한 인력이 약해져서, 살아남은 행성들은 모두 지금보다 태양에서 두 배 정도 멀어지게 된다. 적색거성 태양에서 나오는 복사열도 지금보다 훨씬 더 강렬할 것이다. 새로운 연구의 저자들은 그 무렵 방사선은 얼마나 강하며, 지구의 자기권이 과연 그 방사선 공격을 견뎌낼 수 있을까에 초점을 맞추어 연구했다. 연구원들은 태양 질량의 1~7배에 이르는 질량을 가진 11개 유형의 별에서 오는 항성풍을 모델링했다. 그 결과, 연구원들은 태양이 수명을 다할 때까지 그 지름이 확장됨에 따라 태양풍의 속도와 밀도가 크게 변하여 인근 행성의 자기장을 번갈아 확장하거나 수축시킨다는 것을 발견했다. 그러나 저자는 이 모델에서 궁극적으로 각 행성의 자기권은 태양풍의 강도에 의해 항상 ‘침식’되었다고 쓰고 있다. 연구에 따르면, 한 행성이 항성 진화의 전 과정에서 자기장을 유지할 수 있는 유일한 방법은 행성이 현재의 목성보다 100배 이상 강한 자기장을 가지고 있거나 또는 지구 자기장보다 1000배 이상 더 강한 경우이다. 수석 저자인 영국 워릭 대학의 천체물리학자인 디미트리 베라스는 성명에서 “이 연구는 항성 진화의 전 단계에 걸쳐 행성이 자기권 방패를 유지하는 것이 어렵다는 것을 보여준다”고 말했다. 태양 종말 후의 태양계와 지구 이 연구는 지구상의 생명체가 멸종할 것이라는 냉엄한 사실을 일깨워주는 것 외에도 외계 생명체를 찾는 데도 시사하는 바가 있다. 일부 천문학자들은 백색왜성이 그들의 궤도에 거주 가능한 행성을 거느릴 수 있다고 생각하는데, 이러한 ‘죽은’ 별은 대체로 항성풍을 생성하지 않기 때문이다. 따라서 백색왜성 주위에 지구와 같은 행성에 생명체가 존재한다면, 그 생명체는 별의 격렬한 적색거성 단계가 끝난 후에 진화했을 것으로 연구진은 추론한다.행성의 생명체가 태양이 죽은 후에도 살아남을 수 있을 것 같지는 않지만, 태양이 시들고 거센 태양풍이 사라지고 나면 오래된 잿더미에서 새 생명이 움틀 수 있을 것이다. 그러면 태양이 적색거성 단계를 거친 후에는 어떤 경로를 걸을까? 태양은 마침내 자신의 외층을 모두 우주로 방출해버린다. 그후 남는 태양의 속고갱이는 지구만한 크기로 축소되는데, 이를 백색왜성이라 한다. 이 뜨거운 별은 수십억 년 동안 희미하게 빛을 발할 것이다. 우주로 방출된 태양의 외층은 거대한 고리를 이루면서 해왕성 궤도에까지 확대되는데, 이를 행성상 성운이라 한다. 하지만 행성하고는 아무런 상관이 없다. 망원경이 없던 옛날 천문학자들의 눈에 마치 행성처럼 보여서 그런 이름을 얻었을 뿐이다. 만약 지구의 종말이 오기 전에 인류가 외계행성으로의 이주에 성공한다면, 그 후손들은 태양의 거대한 고리가 예전의 해왕성 궤도까지 넓게 두르고 있는 것을 보고는, 자신의 조상이 한때 문명을 일구며 살았던 옛 지구의 모습을 그려볼지도 모른다.

천문학자들이 2019년 인류 최초로 블랙홀의 모습을 촬영한 ‘사건의 지평선 망원경’(EHT)으로 약 1400만 광년 떨어진 은하 한 가운데에 있는 블랙홀 제트의 선명한 이미지를 확보하는데 성공했다. 독일 막스플랑크 전파천문학연구소, 네덜란드 라드바우드대 수학·천체물리·입자물리학연구소, 미국 하버드대 블랙홀연구소, 예일대, 캘리포니아공과대(칼텍)를 포함해 호주, 스페인, 일본, 대만, 이탈리아, 폴란드, 중국, 캐나다, 칠레 등 12개국 29개 연구기관과 ‘사건의 지평선 망원경’(EHT) 국제연구단은 거대 블랙홀을 가지고 있는 것으로 알려진 센타우루스A 은하가 내뿜는 제트를 비롯한 상세한 이미지를 얻는데 성공했다고 밝혔다. 이번 연구결과는 천문학 분야 국제학술지 ‘네이처 천문학’ 7월 20일자에 실렸다. 센타우루스A 은하는 남반구에서 관찰할 수 있는 별자리로, 우리은하에서 약 1400만 광년 떨어져 있는 센타우루스 자리에 있는 특이은하이다. 은하 중심에는 태양의 5500만배에 해당하는 질량을 가진 초대질량블랙홀이 있는 것으로 알려져 있으며 여기서 뿜어져 나오는 상대론적 제트는 X선과 라디오파를 방출한다. 블랙홀과 뿜어내는 제트에 대해 선명하게 관측된 자료가 없기 때문에 센타우루스A 은하 가운데 있는 거대블랙홀이 이전에 촬영된 M87 블랙홀과 다른 거동을 보이는지 등도 명확히 밝혀지지 않은 상태이다. 연구팀은 이 같은 비밀을 밝혀내기 위해 이번 연구에서도 1.3㎜ 파장의 선명한 해상도로 관찰하기 위해 2019년 블랙홀 촬영을 했을 때와 마찬가지로 초장기선 전파간섭측정기술(VLBI)을 활용했다. 전 세계 8개 전파망원경을 연결해 가상의 지구 크기 EHT 망원경을 만들어 관측했다. 또 4개 대륙 9개 전파망원경으로 연결돼 4㎝, 1.3㎝ 두 파장으로 우주를 관찰할 수 있는 ‘호주 활성 은하핵추적 밀리초 간섭계 기술’(TANAMI)도 사용했다. 흔히 블랙홀은 빛조차도 빠져나가기 어려운 것으로 알려져 있지만 실제로는 주변 물질을 빨아들이기도 하고 방출하기도 한다. 특히 거대 블랙홀에서는 블랙홀 극지방을 중심으로 강력한 제트 형태로 고에너지를 내뿜는다. 블랙홀의 제트 현상은 우주에서 가장 신비로운 특성 중 하나이지만 그 발생원리에 대해서는 잘 알려져 있지 않다. 연구팀은 기존의 모든 고해상도 관측촬영과 비교해서도 센타우루스A 은하에서 방출되는 제트를 16배 더 선명한 분해능으로 촬영하는데 성공했다. 이 같은 분해능은 달표면에 떨어져 있는 사과 하나를 구분해낼 수 있을 정도의 수준이다. 관측 결과 센타우루스A 중심에서 방출되는 제트는 중심보다 가장자리가 더 밝게 비추는 것이 확인됐다. 이 같은 현상은 크기가 작은 블랙홀에서는 관측됐지만 거대블랙홀에서도 같은 현상이 관측된 것은 처음이다. 연구를 이끈 독일 막스플랑크 전파천문학연구소 에두아르도 로스 교수는 “이번 발견은 초거대블랙홀에서 나오는 제트가 어떻게 만들어져 배출되는지를 이해할 수 있을 것”이라며 “우주의 신비 중 하나인 블랙홀 제트현상을 이해하고 블랙홀 탄생의 비밀을 파악하는 단초를 마련해줄 것으로 본다라고 설명했다.