빅뱅 직후 우주의 비밀을 간직한 '태초의 별'이 발견됐다. 지난 17일(현지시간) 유럽남방천문대(ESO)는 칠레 VLT(Very Large Telescope) 망원경으로 이론으로만 존재하던 초기 우주의 모습을 담은 은하를 발견했다고 발표했다.약 137억 년 전 빅뱅이 일어난 후 8억 년이 지나 생성된 것으로 추정되는 이 은하의 이름은 'CR7'로 유별나게 밝은 것이 특징이다. 그간 천문학자들은 빅뱅 직후 생성된 태초의 물질로 만들어진 별이 존재했을 것이라는 가설을 세워왔다. 이를 '종족 III'(Population III)라 부르는데 질소와 헬륨, 리튬으로만 만들어졌으며 이들 중 거대한 질량을 가진 별들은 초신성으로 폭발해 그 뒤를 잇는 종족 I (우리 태양이 여기에 속함), 종족 II 별들에 '재료'를 제공했다. 곧 종족 III는 우주에서 최초로 탄생한 제 1 세대 별로 정의됐지만 문제는 실제 존재한다는 관측 결과가 한번도 나오지 않은 것이다. 이는 종족 III가 200만 년 정도의 굵고 짧은 삶을 살다갔기 때문으로 이번에 ESO측이 이를 처음으로 입증했다. 연구를 이끈 데이비드 소브랄 박사는 "심우주를 관측하던 중 마치 야광처럼 빛나는 멀고 먼 은하를 우연히 발견했다" 면서 "이 은하는 빅뱅 이후 초기 우주 형성의 다리 역할을 한 것"이라고 설명했다. 이어 "이번 발견은 빅뱅 이후 태초의 우주가 어떻게 형성됐는지 그 단서를 제공해줄 수 있다" 고 덧붙였다. 이번 연구결과는 국제학술지인 ‘천체물리학회지’(The Astrophysical Journal) 최신호에 발표됐다. 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

빅뱅 직후 우주의 비밀을 간직한 '태초의 별'이 발견됐다. 지난 17일(현지시간) 유럽남방천문대(ESO)는 칠레 VLT(Very Large Telescope) 망원경으로 이론으로만 존재하던 초기 우주의 모습을 담은 은하를 발견했다고 발표했다.약 137억 년 전 빅뱅이 일어난 후 8억 년이 지나 생성된 것으로 추정되는 이 은하의 이름은 'CR7'로 유별나게 밝은 것이 특징이다. 그간 천문학자들은 빅뱅 직후 생성된 태초의 물질로 만들어진 별이 존재했을 것이라는 가설을 세워왔다. 이를 '종족 III'(Population III)라 부르는데 질소와 헬륨, 리튬으로만 만들어졌으며 이들 중 거대한 질량을 가진 별들은 초신성으로 폭발해 그 뒤를 잇는 종족 I (우리 태양이 여기에 속함), 종족 II 별들에 '재료'를 제공했다. 곧 종족 III는 우주에서 최초로 탄생한 제 1 세대 별로 정의됐지만 문제는 실제 존재한다는 관측 결과가 한번도 나오지 않은 것이다. 이는 종족 III가 200만 년 정도의 굵고 짧은 삶을 살다갔기 때문으로 이번에 ESO측이 이를 처음으로 입증했다. 연구를 이끈 데이비드 소브랄 박사는 "심우주를 관측하던 중 마치 야광처럼 빛나는 멀고 먼 은하를 우연히 발견했다" 면서 "이 은하는 빅뱅 이후 초기 우주 형성의 다리 역할을 한 것"이라고 설명했다. 이어 "이번 발견은 빅뱅 이후 태초의 우주가 어떻게 형성됐는지 그 단서를 제공해줄 수 있다" 고 덧붙였다. 이번 연구결과는 국제학술지인 ‘천체물리학회지’(The Astrophysical Journal) 최신호에 발표됐다. 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

다른 어떤 은하나 별보다 먼 ‘은하간 공간’의 어두운 텅 빈 공간에서 떠돌고 있는 세 초신성이 폭발하는 모습이 포착됐다. 서로 다른 위치에서 단독 생활을 하던 세 별은 초신성 폭발을 일으켰다. 주위 행성은 폭발로 사라지기 전 별이 거의 없는 하늘을 갖고 있었을 것이다. 또 수천 별이 좁은 공간에 밀집한 구상 성단으로 추정되는 곳에서 초신성이 처음으로 발견됐다. UC버클리 천문학자들은 이런 광경을 허블 우주망원경을 사용해 발견했다. 공개된 사진은 각각 지구로부터 약 10억 광년 떨어진 세 별이 Ia형 초신성으로 폭발하는 과정을 보여줬다. Ia형 초신성은 작은 백색왜성이 너무 많은 물질을 취해 결국 자신의 질량 때문에 폭발할 때 발생한다. 대부분 초신성은 100년에 1개 꼴로 발생하는 별이 수천억 개가 모인 은하 속에서 발견된다. 하지만 이번에 발견된 초신성은 은하간 공간에 홀로 있는 상태에서 폭발한 매우 보기 드문 광경이다. 이런 초신성에 관한 연구는 과학자들에게 얼마나 많은 별이 은하에 속하지 않고 우주를 떠도는지 추정하는데 도움이 될 수 있다. 이 세 별의 가장 가까운 이웃별은 우리 태양에서 가장 가까운 별인 프록시마 센타우리까지의 거리인 4.24광년보다 70배 이상 먼 100광년 정도 떨어져 있다고 한다. 연구를 이끈 멜리사 그레이엄 박사는 “이런 별 주위에 있던 행성은 별이 거의 없는 밤하늘을 갖고 있었을 것”이라고 말했다. 이런 밀도는 우리가 지구에서 볼 수 있는 별의 약 100만 분의 1이다. 그레이엄 박사는 “가장 가깝고 가장 밝은 은하단 은하에서 가끔 희미하게 퍼지는 가스로 채워지므로 실제로는 상당히 어두운 밤하늘이었을 것”이라고 말했다. 또 지구로부터 10억 광년 거리에 있는 또 다른 초신성은 작은 은하나 구상 성단일 수 있는 빨갛고 둥근 영역 안에 있는 것으로 나타났다. 이 경우는 100만 개 미만 별이 밀집한 작은 구상 성단 안에서 처음 발견되는 초신성이 될 것이라고 한다. 대부분 별과 초신성은 은하 내부에 있지만, 거대한 성단의 일부인 은하는 가진 별의 15%가 거대한 중력의 작용으로 움직일 수 있다. 이때 고립된 별은 성단과의 중력 결합을 유지하고 따라서 은하간 공간을 떠돌며 나머지 삶을 보낼 운명인 것이다. 한번 고립된 이런 별은 초신성으로 폭발하지 않는 한 너무 희미해 잘 보이지 않는다. 따라서 연구팀은 이런 보이지 않는 별의 수를 결정하기 위해 홀로 생활하는 초신성을 찾고 있다. 이런 정보는 우주에서 대규모로 나타나는 이런 현상이 어떻게 일어나는지 단서를 제공할 수 있다. 이번 연구성과는 국제 학술지 ‘천체물리학 저널’(Astrophysical Journal)에 실릴 예정이다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

“과학자들 중에는 뭐든지 자기가 제일 먼저 발견하고 찾아내야 한다는 경쟁 심리를 가진 사람들이 꽤 있습니다. 그렇지만, 세상을 바꾸는 것은 똑똑하고 경쟁심 강한 과학자들이 아니라 호기심 강한 사람들입니다.” 세계적인 우주과학자 킵 손(Kip Thorne) 미국 캘리포니아공대(칼텍) 명예교수는 20일 기자들과 만난 자리에서 ‘과학자의 제1조건’에 대해 이렇게 말했다. 손 교수는 이날 서울 중구 동대문디지털플라자(DDP)에서 개막된 ‘서울디지털포럼(SDF) 2015’ 참석을 위해 한국을 처음 방문했다. 손 교수는 이날 기조강연을 마친 뒤 ‘천재소년’으로 유명한 송유근(18·과학기술대학원대 박사과정)군과 대담을 하기도 했다. 손 교수는 지난해 우리나라에서 1027만여명의 관객을 불러들인 영화 ‘인터스텔라’의 제작총괄 자문을 맡았다. 인터스텔라의 소재가 된 ‘웜홀’의 가능성을 처음 제기한 이론물리학자인 손 교수는 물리학자들 사이에서도 특히 난해하다는 평가를 받는 아인슈타인의 상대성 이론을 영상으로 표현해 낸 1등 공신이다. 그는 반세기 이상 과학의 길을 걸을 수 있었던 원동력은 다름 아닌 ‘호기심’이라고 강조하며 “경쟁심이 강한 과학자들은 현재 가장 인기 있는 연구 주제만 좇아다니지만, 호기심이 강한 사람들은 아무도 하지 않는 새로운 것에 지치지 않고 파고든다”고 강조했다. 아인슈타인이나 뉴턴, 리처드 파인만 같은 과학자들도 당시에는 아무도 관심이 없던 분야에 주목하고 끊임없이 질문을 던졌기 때문에 놀라운 성과를 냈다는 것이다. 현재 손 교수는 강단을 떠나 일반인에게 과학을 알리는 일에 집중하고 있다. 손 교수가 영화작업에 참여한 것도 대중이 과학과 친해지는 가장 좋은 수단이 영화라는 확신 때문이었다. 그는 한국에서 ‘인터스텔라’가 크게 흥행했다는 이야기를 듣고 “놀랍다”면서 “영화를 본 1000만 관객 중 10%만이라도 과학에 관심을 갖게 됐다면 영화 흥행보다 더 기쁜 일”이라고 말했다. 한편, 손 교수는 인터스텔라의 제작자인 린다 옵스트, 영국의 천체물리학자 스티븐 호킹 교수와 함께 양자역학 같은 또 다른 과학이론을 바탕으로 한 ‘인터스텔라’ 속편 영화를 준비하고 있다고 소개하기도 했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

천문학자들이 관측할 수 있는 우주 끝에서 ‘네쌍둥이 퀘이사’를 발견했다. 퀘이사(Quasar)는 ‘Quasi-stellar radio source’(별과 비슷하게 보이는 전파원)으로, 지구에서 관측할 수 있는 가장 밝은 천체이다. 이런 퀘이사는 보통 산개해 존재하지만 이번에 발견된 네 개의 퀘이사는 불과 65만 광년이라는 좁은 범위에서 북적거리고 있다. 연구를 이끈 독일 하이델베르크에 있는 막스플랑크 천문학연구소(MPIA)의 요제프 헨나위 박사는 “평균적으로 퀘이사끼리는 1억 광년쯤 떨어져 있다. 네 퀘이사가 이렇게 좁은 공간에서 발견될 확률은 1000만분의 1”이라고 말했다. 1960년대 초, 퀘이사가 처음 발견됐을 때는 그 정체가 수수께끼에 싸여 있었다. 수십억 광년 너머에 있는 천체가 이렇게 밝게 빛나려면 막대한 양의 에너지를 방출하지 않으면 안 된다. 하지만 그런 물리학적인 과정은 당시에는 알 수 없었던 것이다. 오늘날, 퀘이사의 ​​에너지원은 활동 은하의 중심에 있는 거대질량 블랙홀임이 밝혀지고 있다. 이런 블랙홀에 대량의 가스가 빨려 들어갈 때, 가스는 섭씨 수백만 도까지 가열돼 엄청난 양의 에너지를 방출하는 것이다. 이번 발견이 천문학자들을 놀라게 한 이유는 ‘네쌍둥이 퀘이사’ 때문만은 아니다. 네 퀘이사는 차가운 수소가스로 이뤄져 있으며, 별 1000억 개 분량의 질량을 가진 거대한 성운 속에 숨겨져 있는 것이다. 이 성운 역시 일반적으로는 생각할 수 없다고 한다. 헨나위 박사는 “이론적으로 확률이 매우 낮은 것을 발견했다면 믿을 수 없을 정도로 운이 좋았거나 이론이 잘못됐거나 둘 중 하나”라고 설명했다. 천문학자들이 네쌍둥이 퀘이사에 특히 놀란 이유는 퀘이사 자체가 드물기 때문이다. 퀘이사의 ​​에너지원인 거대질량 블랙홀은 아주 흔한 천체로 거대 은하 대부분이 중심에 거대질량 블랙홀을 하나쯤 갖고 있다. 하지만 이런 블랙홀이 밝게 빛나려면 대량의 가스를 삼켰을 때뿐이다. 헨나위 박사에 따르면, 은하의 생애에서 그런 일은 거의 일어나지 않는다. 참고로 은하계 중심에 있는 거대질량 블랙홀은 태양 400만 개 분의 질량을 가진 퀘이사가 되기에는 너무 가볍다. 우리 이웃 안드로메다은하의 거대질량 블랙홀은 태양 1억 개분의 질량을 지니고 있으므로 퀘이사였던 시절이 있었을지도 모른다. 현재 관측 가능한 우주에는 약 1000억 개의 은하가 있는데, 그중 퀘이사로 활동하고 있는 것은 약 50만 개이다. 미 오하이오주립대의 천체물리학자 데이비드 웨인버그 박사는 이번 연구에는 참여하지 않았지만, 네쌍둥이 퀘이사가 발견된 것의 의미를 다음과 같은 비유로 설명했다. “지구 상의 모든 사람이 분홍색 하와이안 셔츠를 한 장씩 가지고 있고 평생에 한 번만 입는다고 생각하자. 당신이 어느 날 그런 셔츠를 입은 사람이 보이면 ‘와우! 화려한 셔츠구나’라고 생각할 것이다. 한두 번 보이면 ‘우연이다!’고 생각할 것이다. 하지만 네 명이라면 ‘뭔가가 일어나고 있는 것이 틀림없다’고 생각할 것이다” ‘네쌍둥이 퀘이사’를 감싸는 거대하고 차가운 가스 구름은 퀘이사 형성에 관한 단서를 쥐고 있을지도 모른다. 천문학자들은 은하가 원래 빅뱅(대폭발)으로 발생한 가스가 암흑물질 덩어리에 빨려들어갈 때 탄생했다고 생각하고 있다. 암흑 물질은 빛으로 관측할 수 있는 별과 은하의 5배나 되는 질량에도 불구하고, 그 정체가 아직 밝혀지지 않은 물질이다. 보통, 가스 구름이 중력으로 수축할 때 고온이 된다. 하지만 헨나위 박사 등 연구팀이 발견한 구름의 온도는 불과 섭씨 1만 도 정도다. 이에 대해 웨인버그 박사는 “우주론에서 1만 도는 저온이다. 가스 구름이 중력으로 수축할 때 온도는 1000만 도 정도가 되기 때문”이라고 설명했다. 또한 이 가스 구름의 밀도는 이론가가 생각하는 밀도보다 훨씬 높았다. “그런 가스 구름이 왜 존재하는지 전혀 모른다”고 헨나위 박사는 말했다. 이상한 성운에서 이상한 퀘이사 집단이 있는 것은 우연이 아닐지도 모른다. 이 성운의 차가운 가스가 연료가 된다면, 퀘이사가 보통보다 장기간 활동할 수 있게 되고 동시에 빛날 확률이 높아졌을지도 모른다. 미 애리조나주립대의 천체물리학자이자 ‘세상은 어떻게 끝나는가’ 등의 저서를 펴낸 크리스 임피 박사는 “어떤 현상에 대해 시뮬레이션과 관측이 일치하지 않는 것은 ‘관측을 통한 우주론’의 중요성을 다시 한 번 일깨워준다”고 말했다. 한편 이번 연구성과는 세계적인 학술지 ‘사이언스’(Science) 15일 자에 발표됐다. 사진=MPIA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

천문학자들이 관측할 수 있는 우주 끝에서 ‘네쌍둥이 퀘이사’를 발견했다. 퀘이사(Quasar)는 ‘Quasi-stellar radio source’(별과 비슷하게 보이는 전파원)으로, 지구에서 관측할 수 있는 가장 밝은 천체이다. 이런 퀘이사는 보통 산개해 존재하지만 이번에 발견된 네 개의 퀘이사는 불과 65만 광년이라는 좁은 범위에서 북적거리고 있다. 연구를 이끈 독일 하이델베르크에 있는 막스플랑크 천문학연구소(MPIA)의 요제프 헨나위 박사는 “평균적으로 퀘이사끼리는 1억 광년쯤 떨어져 있다. 네 퀘이사가 이렇게 좁은 공간에서 발견될 확률은 1000만분의 1”이라고 말했다. 1960년대 초, 퀘이사가 처음 발견됐을 때는 그 정체가 수수께끼에 싸여 있었다. 수십억 광년 너머에 있는 천체가 이렇게 밝게 빛나려면 막대한 양의 에너지를 방출하지 않으면 안 된다. 하지만 그런 물리학적인 과정은 당시에는 알 수 없었던 것이다. 오늘날, 퀘이사의 ​​에너지원은 활동 은하의 중심에 있는 거대질량 블랙홀임이 밝혀지고 있다. 이런 블랙홀에 대량의 가스가 빨려 들어갈 때, 가스는 섭씨 수백만 도까지 가열돼 엄청난 양의 에너지를 방출하는 것이다. 이번 발견이 천문학자들을 놀라게 한 이유는 ‘네쌍둥이 퀘이사’ 때문만은 아니다. 네 퀘이사는 차가운 수소가스로 이뤄져 있으며, 별 1000억 개 분량의 질량을 가진 거대한 성운 속에 숨겨져 있는 것이다. 이 성운 역시 일반적으로는 생각할 수 없다고 한다. 헨나위 박사는 “이론적으로 확률이 매우 낮은 것을 발견했다면 믿을 수 없을 정도로 운이 좋았거나 이론이 잘못됐거나 둘 중 하나”라고 설명했다. 천문학자들이 네쌍둥이 퀘이사에 특히 놀란 이유는 퀘이사 자체가 드물기 때문이다. 퀘이사의 ​​에너지원인 거대질량 블랙홀은 아주 흔한 천체로 거대 은하 대부분이 중심에 거대질량 블랙홀을 하나쯤 갖고 있다. 하지만 이런 블랙홀이 밝게 빛나려면 대량의 가스를 삼켰을 때뿐이다. 헨나위 박사에 따르면, 은하의 생애에서 그런 일은 거의 일어나지 않는다. 참고로 은하계 중심에 있는 거대질량 블랙홀은 태양 400만 개 분의 질량을 가진 퀘이사가 되기에는 너무 가볍다. 우리 이웃 안드로메다은하의 거대질량 블랙홀은 태양 1억 개분의 질량을 지니고 있으므로 퀘이사였던 시절이 있었을지도 모른다. 현재 관측 가능한 우주에는 약 1000억 개의 은하가 있는데, 그중 퀘이사로 활동하고 있는 것은 약 50만 개이다. 미 오하이오주립대의 천체물리학자 데이비드 웨인버그 박사는 이번 연구에는 참여하지 않았지만, 네쌍둥이 퀘이사가 발견된 것의 의미를 다음과 같은 비유로 설명했다. “지구 상의 모든 사람이 분홍색 하와이안 셔츠를 한 장씩 가지고 있고 평생에 한 번만 입는다고 생각하자. 당신이 어느 날 그런 셔츠를 입은 사람이 보이면 ‘와우! 화려한 셔츠구나’라고 생각할 것이다. 한두 번 보이면 ‘우연이다!’고 생각할 것이다. 하지만 네 명이라면 ‘뭔가가 일어나고 있는 것이 틀림없다’고 생각할 것이다” ‘네쌍둥이 퀘이사’를 감싸는 거대하고 차가운 가스 구름은 퀘이사 형성에 관한 단서를 쥐고 있을지도 모른다. 천문학자들은 은하가 원래 빅뱅(대폭발)으로 발생한 가스가 암흑물질 덩어리에 빨려들어갈 때 탄생했다고 생각하고 있다. 암흑 물질은 빛으로 관측할 수 있는 별과 은하의 5배나 되는 질량에도 불구하고, 그 정체가 아직 밝혀지지 않은 물질이다. 보통, 가스 구름이 중력으로 수축할 때 고온이 된다. 하지만 헨나위 박사 등 연구팀이 발견한 구름의 온도는 불과 섭씨 1만 도 정도다. 이에 대해 웨인버그 박사는 “우주론에서 1만 도는 저온이다. 가스 구름이 중력으로 수축할 때 온도는 1000만 도 정도가 되기 때문”이라고 설명했다. 또한 이 가스 구름의 밀도는 이론가가 생각하는 밀도보다 훨씬 높았다. “그런 가스 구름이 왜 존재하는지 전혀 모른다”고 헨나위 박사는 말했다. 이상한 성운에서 이상한 퀘이사 집단이 있는 것은 우연이 아닐지도 모른다. 이 성운의 차가운 가스가 연료가 된다면, 퀘이사가 보통보다 장기간 활동할 수 있게 되고 동시에 빛날 확률이 높아졌을지도 모른다. 미 애리조나주립대의 천체물리학자이자 ‘세상은 어떻게 끝나는가’ 등의 저서를 펴낸 크리스 임피 박사는 “어떤 현상에 대해 시뮬레이션과 관측이 일치하지 않는 것은 ‘관측을 통한 우주론’의 중요성을 다시 한 번 일깨워준다”고 말했다. 한편 이번 연구성과는 세계적인 학술지 ‘사이언스’(Science) 15일 자에 발표됐다. 사진=MPIA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

"오늘 케플러 행성 날씨는 오전에 구름이 좀 끼다가 오후에는 맑겠습니다" 어쩌면 멀고 먼 미래에는 지구 밖 다른 행성의 날씨 예보가 나올지도 모르겠다. 최근 캐나다 토론토 대학 연구팀이 지구에서 최소 수백 광년 떨어진 6개의 외계 행성 날씨를 예측하는데 처음으로 성공했다는 연구 결과를 발표했다. 다소 공상 과학적인 내용을 담은 이번 연구의 대상이 된 행성은 우리 태양계의 '큰형님'인 목성만한 케플러-7b, 케플러-8b, 케플러-12b, 케플러-41b, 케플러-76b, HAT-P-7b 등이다. 이들 행성들은 지구에서 최소 580광년~2000광년 정도 떨어져 있어 사실 지금 날씨가 아닌 멀고 먼 과거의 날씨다.　 연구에 따르면 이들 행성들은 모항성과 매우 가까운 궤도를 공전하기 때문에 표면 온도가 무려 1600°C에 달한다. 또한 반시계 방향으로 공전하기 때문에 대기의 흐름 역시 동쪽으로 이동한다. 이같은 패턴 때문에 항성과 멀어지는 밤이 되면 구름이 형성돼 아침에는 구름이 좀 껴있다가 오후에 되면 '화끈하게' 맑은 날씨가 된다. 물론 1600°C가 넘는 뜨거운 온도 때문에 생명체가 살 가능성은 없다. 연구팀이 지구의 날씨도 예측하기 힘든데 한가하게(?) 멀고 먼 외계 행성 날씨에 관심을 두는 이유는 있다. 토론토 대학 박사과정생 리사 에스테베스는 "사실 이들 행성의 날씨가 궁금한 것이 아닌 대기의 변화를 알기 위한 것" 이라면서 "미 항공우주국(NASA)의 케플러 우주망원경이 촬영한 이미지를 분석해 연구가 이루어졌다"고 밝혔다. 이어 "이번 연구는 차후 외계 생명체가 존재할 만한 조건을 가진 지구형 행성을 찾는데 도움을 줄 것" 이라고 덧붙였다. 이번 연구결과는 ‘천체물리학 저널'(Astrophysical Journal) 최신호에 발표됐다.　 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

인류의 오랜 과학사에서 최대의 과학적 발견 하나를 꼽으라면 서슴없이 '우주팽창'을 드는 사람들이 적지 않다. 이 우주팽창의 증거를 발견하여 인류에 고함으로써 20세기 천문학의 최고 영웅이 된 사람은 허블 우주망원경, 허블 법칙 등으로 너무나 잘 알려진 미국의 에드윈 허블이다. 그는 여러 가지 면에서 문제적 인물이었다. -허풍스러운 태도의 '20세기 천문학 최고 영웅' 1889년 미국 미주리 주의 마시필드에서 태어난 허블은 한마디로 온갖 행운을 타고난 사람이었다. 아버지는 변호사이자 보험 대리인이라 유복한 어린 시절을 보냈다. 그는 부모로부터 높은 지능과 강건한 체질까지 물려받은데다 미남형이라 매력이 주체하지 못할 정도로 철철 흘렀다. 허블은 고등학교 시절 육상대표로 7종 경기에서 우승했고, 그밖에도 여러 대회, 여러 종목에서 메달을 수두룩하게 받았다. 공부도 잘했다. 명문 시카고 대학 법학과에 어렵잖게 진학했다. 말하자면 허블은 엄친아 대표선수였다. 대학에서도 발군의 성적을 보인 그는 로즈 장학금을 받고 영국 옥스퍼드 대학으로 유학을 갔다. 이 유학기간 3년이 허블에게 큰 영향을 미친 듯하다. 이때부터 허블은 늘 정장차림에다 파이프를 입에 물고 멋을 내며 허세를 부리기 시작했다. 그리고 허풍스러운 영국식 억양을 쓰기 시작했는데, 이 버릇은 평생 바뀌지 않았다. 천문학 하는 사람 중에 괴짜가 많긴 하지만, 허블도 그런 면에서는 전혀 꿀리지 않는 등급이었다. 아무튼 그런 허블이 어떻게 20세기 천문학계에서 최고의 영웅으로 등극하는 영예를 거머쥐게 되었을까? 가끔 세상에는 별로 힘들이지 않고도 손대는 일마다 떡 먹듯이 성공하는 그런 부류의 인간들이 있는 법이다. 불공평하게 보이고 배 아픈 노릇이지만, 어쩔 수 없는 일이다. 허블이 바로 그런 인간형이었다. 1913년 귀국해서 잠시 변호사 협회에 이름을 걸어놓은 허블은 얼마 후 돌연 하던 일을 접고 시카고 대학 천문학과에 들어갔다. 이에 대해 훗날 허블은 다음과 같이 말했다. “천문학은 성직과도 같다. 소명을 받아야 하기 때문이다. 나는 루이스빌에서 1년 동안 법률업무에 종사한 다음에야 비로소 그 소명을 받았다.” 뒤늦게 시작한 천문학이었지만 그는 뛰어난 머리와 약간의 노력으로 밀린 공부를 따라잡아 1917년 천문학 박사학위를 손에 쥐었다. 졸업 후 은사인 조지 헤일의 추천으로 윌슨 산 천문대에서 일하려던 허블의 계획은 뜻하지 않은 일로 취소되었다. 미국이 뒤늦게 1차대전에 뛰어들었던 탓이다. 육군 장교로 지원한 허블은 전투에서 오른팔에 부상을 입은 덕으로 소령으로 특진되었다. 그 역시 허블에게는 자랑거리였다. 평생 소령 칭호를 입에 달고 살았다니까. -무시받던 '희미한 빛뭉치'에 꽂히다 전선에서 돌아온 허블은 1919년 30살 때 짐을 꾸려서 윌슨 산으로 들어갔다. 말 그대로 입산이었다. 해발 1,800m 산꼭대기에 있는 윌슨 산 천문대에는 당시 세계 최대인 2.5m 후커 반사망원경이 설치되어 있었다. 그러나 노새가 이끄는 수레를 타고 한나절이나 걸려서야 도착할 수 있는 외진 곳이라 생활은 고행이었고, 일과는 고달팠다. 그럼에도 수십 명의 천문학자들이 연구를 위해 이곳에 둥지를 틀었다. 그들은 추운 겨울에도 관측대 위에 앉아 온밤을 지새웠다. 거대한 반사망원경을 조그마한 손잡이를 돌려 조절하며, 렌즈의 십자선을 응시하면서 최고 12시간을 버텨야 했다. 따뜻한 커피를 마실 수도, 난방기구를 이용할 수도 없었다. 망원경에 안 좋은 영향을 끼치기 때문이다. 연구원 숙소에 여자가 머무는 것은 금지되었기 때문에 연구원들은 그곳을 수도원이라 불렀다. '수도원 원장'인 조지 헤일은 천체물리학은 모든 잡념을 버린 남자만이 전념할 수 있는 분야라고 일찍이 설파했다. 윌슨 산 꼭대기에서 허블은 먼 우주에서 희미하게 빛나는 성운들을 향해서 망원경의 주경을 겨누고는, 사진을 찍고 스펙트럼을 찍기 시작했다. 그것은 때로는 열흘 밤을 꼬박 지새워야 하는 고된 작업이었다. 허블은 소년 시절에 할아버지의 망원경으로 별보기를 좋아했다. 그리고 할아버지가 좋아하던 퍼시벌 로웰의 화성 이야기를 들으며 우주로의 꿈을 키워왔다. 허블의 박사논문 주제는 ‘희미한 성운’이었다. 주류 천문학자들은 밝은 별과 행성, 혜성에 연구할 주제가 얼마든지 있는데 무엇하러 그런 희미한 빛뭉치를 연구한다 말인가 하고 의아해했다. 하지만 허블의 깊은 관심은 늘 그 희미한 빛뭉치인 성운에 있었다. ‘저 가스 구름들은 과연 우리 은하 안에 있는 것인가, 아니면 은하 바깥을 떠도는 별들의 도시인가?’ 라틴 어로 '안개'를 뜻하는 성운(nebula)은 20세기 초만 해도 정말 안개에 가려진 천체였다. 허블의 머리속에는 늘 성운에 대한 의문이 떠나질 않았다. 허블이 윌슨 산에 오자마자 대망원경의 주경을 성운 쪽으로 돌린 것은 당연한 노릇이었다. -건달에 가까운 노새 몰이꾼 휴메이슨 이 대목에서 우리는 또 한 사나이를 떠올리지 않을 수 없다. 허블의 조수였던 그 사내 역시 천문학사에서는 전설이 되어 있는 존재이다. 그는 원래 노새 몰이꾼이었다. 이름은 밀턴 휴메이슨, 나이는 허블보다 2살 아래였다. 윌슨 산 천문대로 장비나 생필품을 운반하는 잡일꾼으로 일했던 휴메이슨은 학교는 일찌감치 중2 때 때려치우고, 당구와 도박, 여자 후리기에 한가락하는 사내로, 좋게 말하면 한량, 나쁘게 말하면 건달이었다. 그런데 머리가 영리하고 호기심도 풍부한데다, 도박으로 다져진 눈썰미와 손재주, 머리회전에 힘입어, 천문대의 각종 장비와 기계에 대해 질문하고 익히고 하는 새에 어느덧 엔지니어 비슷한 수준까지 되었다. 그러던 어느 날, 야사가 전하는 바에 따르면 휴메이슨의 놀라운 변신이 펼쳐진다. 야간 관측 보조원이 병결했는데, 대타로 투입할 마땅한 사람이 없었다. 그렇다고 귀한 망원경을 놀릴 수도 없는 노릇이라, 천문대에서는 하룻밤 공칠 요량을 하고 휴메이슨에게 대타로 뛰어볼 용의가 없느냐고 제안했다. 그 업무는 거대한 덩치인 망원경을 다룰 뿐만 아니라 천체사진까지 찍어야 하는 일이었다. 그날 밤 휴메이슨은 임시직 관측 보조원이 되어 왕년에 트럼프 장 다루듯이 거대 망원경을 능숙하게 다루는 솜씨를 자랑했다. 그뿐인가, 천문대 연구원들은 휴메이슨이 찍어놓은 은하 스펙트럼들을 보고는 입을 다물지 못했다. 선명한 화질이 일급 전문가의 솜씨였던 것이다. 이 일로 그는 천문대 정식 직원으로 채용되어 허블의 조수가 되었다. 중학 중퇴로 천문대에 정식직원이 된 것은 전무후무한 일이었다. 이 중학 중퇴 건달과 허풍기 있는 천문학 박사는 만나자마자 악동들처럼 서로 죽이 잘 맞았다. 휴메이슨은 일을 시작하자 이내 양질의 은하 스펙트럼을 얻는 데 어떤 천문학자보다 뛰어난 역량을 발휘했고, 나중엔 '휴메이슨 혜성'을 발견하는 등 훌륭한 업적을 많이 남겨 완벽한 천문학자로 인정받게 되었다. 건달에서 천문학자로의 놀라운 변신이었다. 1923년 10월 어느 날 밤, 마침내 허블은 생애 최고의 사진을 찍었다. 그는 2.5m 반사망원경을 이용해 안드로메다 대성운으로 알려진 M31과 삼각형자리 나선은하 M33의 사진을 찍었다. 며칠 후 안드로메다 성운 사진 건판을 분석하던 허블은 갑자기 “유레카!” 하고 크게 외쳤다. 성운 안에 찍혀 있는 변광성을 발견한 것이다. 1912년 헨리에타 리빗이 변광성의 주기와 밝기가 밀접한 관계가 있음을 발견하고 이를 우주를 재는 표준 촛불로 삼아, 그때까지 알려지지 않았던 하늘의 잣대를 제공한 바 있었다. 리빗의 발견을 잘 알고 있던 허블은 안드로메다 변광성의 주기를 측정해본 결과 31.4일이라는 것을 알아냈다. 여기에다 리빗의 자를 들이대어 지구까지의 거리를 계산해보니 놀랍게도 93만 광년이란 답이 나왔다. 우리 은하 크기보다 10배나 멀리 떨어져 있는 게 아닌가! 단순히 나선 모양의 성운으로 알고 있었던 안드로메다는 사실 우리 은하를 까마득히 넘어선 곳에 있는 독립된 나선은하였다. 칸트의 섬우주론이 200 년 만에 완벽히 증명된 셈이었다. 이로써 인류 역사상 가장 먼 거리를 측정했던 허블은 새로운 우주공간의 문을 활짝 열어젖혔던 것이다. 당시 천문학계는 우리은하의 크기를 놓고 '대논쟁'을 벌이고 있었다. '우리은하가 우주 전체다', '우리은하 외에도 많은 은하들이 있을 것이다'는 두 진영으로 나뉘어 있었는데, 뒤늦게 나타난 신출내기 천문학자가 그 판정을 내려주었던 것이다. 어쨌든 이 하나의 발견으로 허블은 일약 천문학계의 영웅으로 떠올랐다. 나중에 알려진 사실이지만, 허블의 계산은 참값보다 큰 차이가 나는 것이었다. 현재 알려진 안드로메다 은하까지의 거리는 그 두 배가 넘는 250만 광년이다. 밤하늘에서 빛나는 모든 것들이 우리 은하 안에 속해 있다고 믿고 있던 사람들에게 이 발견은 청천벽력과도 같은 것이었다. 갑자기 우리 태양계는 조그만 웅덩이 정도로 축소되어버리고, 태양은 우주라는 드넓은 바닷가의 한 알갱이 모래에 지나지 않은 것이 되었다. 허블의 발견 이후 은하들 뒤에 다시 무수한 은하들이 늘어서 있는 무한에 가까운 우주임이 드러났다. 인류에게 이것은 근본적인 계시였다. -하늘도 불안정하다! 은하를 추적하는 허블의 망원경은 여기서 멈추지 않았다. 그후 6년 동안 허블과 그의 조수 휴메이슨은 은하들의 거리에 관한 데이터들을 모으느라 춥고 긴 밤을 지새우기 일쑤였다. 과학자들은 은하들이 제자리에 고정되어 있지 않다는 사실을 알고 있었다. 1912년, 로웰 천문대의 베스토 슬라이퍼는 은하 스펙트럼에서 적색이동을 발견하고, 은하들이 엄청난 속도로 지구로부터 멀어지고 있다는 사실을 처음으로 알아냈다. 허블은 슬라이퍼의 연구를 기초로 삼고, 그 동안 24개의 은하를 집요하게 추적해서 얻은 자신의 관측자료를 정리하여 거리와 속도를 반비례시킨 표에다가 은하들을 집어넣었다. 그 결과 놀라운 사실이 하나 드러났다. 멀리 있는 은하일수록 더 빠른 속도로 멀어져가고 있는 것이다. 은하는 후퇴하고 있다. 먼 은하일수록 후퇴속도는 더 빠르다. 그리고 은하의 이동속도를 거리로 나눈 값은 항상 일정하다. 이것이 허블 법칙이다.(사실 허블-휴메이슨 법칙이라 불러야 공평하다) 훗날 이 상수는 허블 상수로 불리며, 'H'로 표시된다. 허블 상수는 우주의 팽창속도를 알려주는 지표로서, 이것만 정확히 알아낸다면 우주의 크기와 나이를 구할 수 있다. 그래서 허블 상수는 우주의 로제타 석에 비유되기도 한다. 허블과 휴메이슨의 발견은 우주가 팽창하고 있음을 명백히 보여주는 것이었다. 또한 여러 세기 동안 과학자들을 괴롭혀왔던 올베르스의 역설도 이로써 우주팽창이라는 정답을 얻은 셈이었다. 그러나 당시에는 허블 자신까지 포함해서 이것이 우주의 기원과 연관되어 있으며, 모든 것의 근본을 건드리는 심오한 문제라고 확신하는 사람은 아무도 없었다. 묘하게도 죽이 잘 맞았던 이 덤앤더머 커플이 인류를 우주 기원의 순간으로 데려갈 이론적 토대를 닦았던 것이다. 이는 20세기 천문학사에서 가장 중요한 발견으로 받아들여졌다. 1929년, 이 사실이 발표되었을 때 엄청난 충격을 사람들에게 던져주었다. 이 우주가 지금 이 순간에도 무서운 속도로 팽창하고 있으며, 우리가 발붙이고 사는 이 세상에 고정되어 있는 거라곤 하나도 없다는 이 현기증 나는 사실에 사람들은 황망해했다. 최초로 인류가 지구상을 걸어다닌 이래 우리 인간사가 불안정하다는 것을 알고는 있었지만, 20세기에 들어서는 하늘조차도 불안정하다는 사실을 깨닫게 되었던 것이다. 그것은 제행무상(諸行無常)의 대우주였다. -허블의 유해는 어디에? 허블은 죽을 때까지 열성적으로 은하를 관측했다. 1953년 허블은 팔로마 산 천문대의 지름 5m의 거대 망원경 앞에서 며칠 밤을 새워 관측할 준비를 하던 중 갑자기 심장마비로 숨졌다. 대천문학자다운 열반이었다. 향년 64세. 코페르니쿠스 이후 천문학의 발전에 최대의 공헌을 한 허블의 업적은 노벨 상을 뛰어넘는 것이지만, 허블은 상을 받지 못했다. 노벨 물리학상이 천문학을 배제했기 때문이다. 그러나 뒤늦게 규정이 바뀌어 허블에게도 상을 주기로 결정했지만, 이번엔 상을 받을 사람이 없었다. 허블이 죽은 지 3개월 뒤였던 것이다. 노벨 상은 고인이 된 사람에게는 주지 않는 것이기 때문에, 상을 받으려면 업적 못지않게 수명도 중요한 변수라는 것을 새삼 일깨워주었다. 죽은 뒤에도 허블은 세간의 관심을 모았다. 허블의 유언에 따른 거라는 설도 있지만, 그의 부인 그레이스는 장례식과 추도회를 모두 거부했다. 그리고 남편의 유해를 어떻게 처리했는지에 대해서도 끝내 입을 열지 않았다. 그래서 20세기의 가장 위대한 천문학자였던 허블의 행방은 반세기가 지난 지금까지도 풀리지 않은 미스터리가 되는 바람에 허블을 추념하려면 우주공간에 떠 있는 허블 망원경을 바라볼 수밖에 없다. 1990년 우주 공간으로 쏘아올려진 우주망원경에 허블의 업적을 기리는 뜻에서 그의 이름이 붙여졌기 때문이다. 지금도 지구 중심 궤도를 95분마다 한 바퀴씩 돌며 먼 우주를 담아 보내고 있는 허블 우주망원경은 지난 4월 24일로 관측 25주년을 맞았으며, 2018년 제임스 웹 우주망원경이 발사될 때까지 계속 운용될 전망이다. 마지막 허블의 말로 이 글을 접기로 하자. “오감만 잘 갖춰져 있으면 인간은 우주가 무엇인지 탐험할 수 있으며, 그걸 모험과학이라 부른다.” ​이광식 통신원 joand999@naver.com

인류의 오랜 과학사에서 최대의 과학적 발견 하나를 꼽으라면 서슴없이 '우주팽창'을 드는 사람들이 적지 않다. 이 우주팽창의 증거를 발견하여 인류에 고함으로써 20세기 천문학의 최고 영웅이 된 사람은 허블 우주망원경, 허블 법칙 등으로 너무나 잘 알려진 미국의 에드윈 허블이다. 그는 여러 가지 면에서 문제적 인물이었다. -허풍스러운 태도의 '20세기 천문학 최고 영웅' 1889년 미국 미주리 주의 마시필드에서 태어난 허블은 한마디로 온갖 행운을 타고난 사람이었다. 아버지는 변호사이자 보험 대리인이라 유복한 어린 시절을 보냈다. 그는 부모로부터 높은 지능과 강건한 체질까지 물려받은데다 미남형이라 매력이 주체하지 못할 정도로 철철 흘렀다. 허블은 고등학교 시절 육상대표로 7종 경기에서 우승했고, 그밖에도 여러 대회, 여러 종목에서 메달을 수두룩하게 받았다. 공부도 잘했다. 명문 시카고 대학 법학과에 어렵잖게 진학했다. 말하자면 허블은 엄친아 대표선수였다. 대학에서도 발군의 성적을 보인 그는 로즈 장학금을 받고 영국 옥스퍼드 대학으로 유학을 갔다. 이 유학기간 3년이 허블에게 큰 영향을 미친 듯하다. 이때부터 허블은 늘 정장차림에다 파이프를 입에 물고 멋을 내며 허세를 부리기 시작했다. 그리고 허풍스러운 영국식 억양을 쓰기 시작했는데, 이 버릇은 평생 바뀌지 않았다. 천문학 하는 사람 중에 괴짜가 많긴 하지만, 허블도 그런 면에서는 전혀 꿀리지 않는 등급이었다. 아무튼 그런 허블이 어떻게 20세기 천문학계에서 최고의 영웅으로 등극하는 영예를 거머쥐게 되었을까? 가끔 세상에는 별로 힘들이지 않고도 손대는 일마다 떡 먹듯이 성공하는 그런 부류의 인간들이 있는 법이다. 불공평하게 보이고 배 아픈 노릇이지만, 어쩔 수 없는 일이다. 허블이 바로 그런 인간형이었다. 1913년 귀국해서 잠시 변호사 협회에 이름을 걸어놓은 허블은 얼마 후 돌연 하던 일을 접고 시카고 대학 천문학과에 들어갔다. 이에 대해 훗날 허블은 다음과 같이 말했다. “천문학은 성직과도 같다. 소명을 받아야 하기 때문이다. 나는 루이스빌에서 1년 동안 법률업무에 종사한 다음에야 비로소 그 소명을 받았다.” 뒤늦게 시작한 천문학이었지만 그는 뛰어난 머리와 약간의 노력으로 밀린 공부를 따라잡아 1917년 천문학 박사학위를 손에 쥐었다. 졸업 후 은사인 조지 헤일의 추천으로 윌슨 산 천문대에서 일하려던 허블의 계획은 뜻하지 않은 일로 취소되었다. 미국이 뒤늦게 1차대전에 뛰어들었던 탓이다. 육군 장교로 지원한 허블은 전투에서 오른팔에 부상을 입은 덕으로 소령으로 특진되었다. 그 역시 허블에게는 자랑거리였다. 평생 소령 칭호를 입에 달고 살았다니까. -무시받던 '희미한 빛뭉치'에 꽂히다 전선에서 돌아온 허블은 1919년 30살 때 짐을 꾸려서 윌슨 산으로 들어갔다. 말 그대로 입산이었다. 해발 1,800m 산꼭대기에 있는 윌슨 산 천문대에는 당시 세계 최대인 2.5m 후커 반사망원경이 설치되어 있었다. 그러나 노새가 이끄는 수레를 타고 한나절이나 걸려서야 도착할 수 있는 외진 곳이라 생활은 고행이었고, 일과는 고달팠다. 그럼에도 수십 명의 천문학자들이 연구를 위해 이곳에 둥지를 틀었다. 그들은 추운 겨울에도 관측대 위에 앉아 온밤을 지새웠다. 거대한 반사망원경을 조그마한 손잡이를 돌려 조절하며, 렌즈의 십자선을 응시하면서 최고 12시간을 버텨야 했다. 따뜻한 커피를 마실 수도, 난방기구를 이용할 수도 없었다. 망원경에 안 좋은 영향을 끼치기 때문이다. 연구원 숙소에 여자가 머무는 것은 금지되었기 때문에 연구원들은 그곳을 수도원이라 불렀다. '수도원 원장'인 조지 헤일은 천체물리학은 모든 잡념을 버린 남자만이 전념할 수 있는 분야라고 일찍이 설파했다. 윌슨 산 꼭대기에서 허블은 먼 우주에서 희미하게 빛나는 성운들을 향해서 망원경의 주경을 겨누고는, 사진을 찍고 스펙트럼을 찍기 시작했다. 그것은 때로는 열흘 밤을 꼬박 지새워야 하는 고된 작업이었다. 허블은 소년 시절에 할아버지의 망원경으로 별보기를 좋아했다. 그리고 할아버지가 좋아하던 퍼시벌 로웰의 화성 이야기를 들으며 우주로의 꿈을 키워왔다. 허블의 박사논문 주제는 ‘희미한 성운’이었다. 주류 천문학자들은 밝은 별과 행성, 혜성에 연구할 주제가 얼마든지 있는데 무엇하러 그런 희미한 빛뭉치를 연구한다 말인가 하고 의아해했다. 하지만 허블의 깊은 관심은 늘 그 희미한 빛뭉치인 성운에 있었다. ‘저 가스 구름들은 과연 우리 은하 안에 있는 것인가, 아니면 은하 바깥을 떠도는 별들의 도시인가?’ 라틴 어로 '안개'를 뜻하는 성운(nebula)은 20세기 초만 해도 정말 안개에 가려진 천체였다. 허블의 머리속에는 늘 성운에 대한 의문이 떠나질 않았다. 허블이 윌슨 산에 오자마자 대망원경의 주경을 성운 쪽으로 돌린 것은 당연한 노릇이었다. -건달에 가까운 노새 몰이꾼 휴메이슨 이 대목에서 우리는 또 한 사나이를 떠올리지 않을 수 없다. 허블의 조수였던 그 사내 역시 천문학사에서는 전설이 되어 있는 존재이다. 그는 원래 노새 몰이꾼이었다. 이름은 밀턴 휴메이슨, 나이는 허블보다 2살 아래였다. 윌슨 산 천문대로 장비나 생필품을 운반하는 잡일꾼으로 일했던 휴메이슨은 학교는 일찌감치 중2 때 때려치우고, 당구와 도박, 여자 후리기에 한가락하는 사내로, 좋게 말하면 한량, 나쁘게 말하면 건달이었다. 그런데 머리가 영리하고 호기심도 풍부한데다, 도박으로 다져진 눈썰미와 손재주, 머리회전에 힘입어, 천문대의 각종 장비와 기계에 대해 질문하고 익히고 하는 새에 어느덧 엔지니어 비슷한 수준까지 되었다. 그러던 어느 날, 야사가 전하는 바에 따르면 휴메이슨의 놀라운 변신이 펼쳐진다. 야간 관측 보조원이 병결했는데, 대타로 투입할 마땅한 사람이 없었다. 그렇다고 귀한 망원경을 놀릴 수도 없는 노릇이라, 천문대에서는 하룻밤 공칠 요량을 하고 휴메이슨에게 대타로 뛰어볼 용의가 없느냐고 제안했다. 그 업무는 거대한 덩치인 망원경을 다룰 뿐만 아니라 천체사진까지 찍어야 하는 일이었다. 그날 밤 휴메이슨은 임시직 관측 보조원이 되어 왕년에 트럼프 장 다루듯이 거대 망원경을 능숙하게 다루는 솜씨를 자랑했다. 그뿐인가, 천문대 연구원들은 휴메이슨이 찍어놓은 은하 스펙트럼들을 보고는 입을 다물지 못했다. 선명한 화질이 일급 전문가의 솜씨였던 것이다. 이 일로 그는 천문대 정식 직원으로 채용되어 허블의 조수가 되었다. 중학 중퇴로 천문대에 정식직원이 된 것은 전무후무한 일이었다. 이 중학 중퇴 건달과 허풍기 있는 천문학 박사는 만나자마자 악동들처럼 서로 죽이 잘 맞았다. 휴메이슨은 일을 시작하자 이내 양질의 은하 스펙트럼을 얻는 데 어떤 천문학자보다 뛰어난 역량을 발휘했고, 나중엔 '휴메이슨 혜성'을 발견하는 등 훌륭한 업적을 많이 남겨 완벽한 천문학자로 인정받게 되었다. 건달에서 천문학자로의 놀라운 변신이었다. 1923년 10월 어느 날 밤, 마침내 허블은 생애 최고의 사진을 찍었다. 그는 2.5m 반사망원경을 이용해 안드로메다 대성운으로 알려진 M31과 삼각형자리 나선은하 M33의 사진을 찍었다. 며칠 후 안드로메다 성운 사진 건판을 분석하던 허블은 갑자기 “유레카!” 하고 크게 외쳤다. 성운 안에 찍혀 있는 변광성을 발견한 것이다. 1912년 헨리에타 리빗이 변광성의 주기와 밝기가 밀접한 관계가 있음을 발견하고 이를 우주를 재는 표준 촛불로 삼아, 그때까지 알려지지 않았던 하늘의 잣대를 제공한 바 있었다. 리빗의 발견을 잘 알고 있던 허블은 안드로메다 변광성의 주기를 측정해본 결과 31.4일이라는 것을 알아냈다. 여기에다 리빗의 자를 들이대어 지구까지의 거리를 계산해보니 놀랍게도 93만 광년이란 답이 나왔다. 우리 은하 크기보다 10배나 멀리 떨어져 있는 게 아닌가! 단순히 나선 모양의 성운으로 알고 있었던 안드로메다는 사실 우리 은하를 까마득히 넘어선 곳에 있는 독립된 나선은하였다. 칸트의 섬우주론이 200 년 만에 완벽히 증명된 셈이었다. 이로써 인류 역사상 가장 먼 거리를 측정했던 허블은 새로운 우주공간의 문을 활짝 열어젖혔던 것이다. 당시 천문학계는 우리은하의 크기를 놓고 '대논쟁'을 벌이고 있었다. '우리은하가 우주 전체다', '우리은하 외에도 많은 은하들이 있을 것이다'는 두 진영으로 나뉘어 있었는데, 뒤늦게 나타난 신출내기 천문학자가 그 판정을 내려주었던 것이다. 어쨌든 이 하나의 발견으로 허블은 일약 천문학계의 영웅으로 떠올랐다. 나중에 알려진 사실이지만, 허블의 계산은 참값보다 큰 차이가 나는 것이었다. 현재 알려진 안드로메다 은하까지의 거리는 그 두 배가 넘는 250만 광년이다. 밤하늘에서 빛나는 모든 것들이 우리 은하 안에 속해 있다고 믿고 있던 사람들에게 이 발견은 청천벽력과도 같은 것이었다. 갑자기 우리 태양계는 조그만 웅덩이 정도로 축소되어버리고, 태양은 우주라는 드넓은 바닷가의 한 알갱이 모래에 지나지 않은 것이 되었다. 허블의 발견 이후 은하들 뒤에 다시 무수한 은하들이 늘어서 있는 무한에 가까운 우주임이 드러났다. 인류에게 이것은 근본적인 계시였다. -하늘도 불안정하다! 은하를 추적하는 허블의 망원경은 여기서 멈추지 않았다. 그후 6년 동안 허블과 그의 조수 휴메이슨은 은하들의 거리에 관한 데이터들을 모으느라 춥고 긴 밤을 지새우기 일쑤였다. 과학자들은 은하들이 제자리에 고정되어 있지 않다는 사실을 알고 있었다. 1912년, 로웰 천문대의 베스토 슬라이퍼는 은하 스펙트럼에서 적색이동을 발견하고, 은하들이 엄청난 속도로 지구로부터 멀어지고 있다는 사실을 처음으로 알아냈다. 허블은 슬라이퍼의 연구를 기초로 삼고, 그 동안 24개의 은하를 집요하게 추적해서 얻은 자신의 관측자료를 정리하여 거리와 속도를 반비례시킨 표에다가 은하들을 집어넣었다. 그 결과 놀라운 사실이 하나 드러났다. 멀리 있는 은하일수록 더 빠른 속도로 멀어져가고 있는 것이다. 은하는 후퇴하고 있다. 먼 은하일수록 후퇴속도는 더 빠르다. 그리고 은하의 이동속도를 거리로 나눈 값은 항상 일정하다. 이것이 허블 법칙이다.(사실 허블-휴메이슨 법칙이라 불러야 공평하다) 훗날 이 상수는 허블 상수로 불리며, 'H'로 표시된다. 허블 상수는 우주의 팽창속도를 알려주는 지표로서, 이것만 정확히 알아낸다면 우주의 크기와 나이를 구할 수 있다. 그래서 허블 상수는 우주의 로제타 석에 비유되기도 한다. 허블과 휴메이슨의 발견은 우주가 팽창하고 있음을 명백히 보여주는 것이었다. 또한 여러 세기 동안 과학자들을 괴롭혀왔던 올베르스의 역설도 이로써 우주팽창이라는 정답을 얻은 셈이었다. 그러나 당시에는 허블 자신까지 포함해서 이것이 우주의 기원과 연관되어 있으며, 모든 것의 근본을 건드리는 심오한 문제라고 확신하는 사람은 아무도 없었다. 묘하게도 죽이 잘 맞았던 이 덤앤더머 커플이 인류를 우주 기원의 순간으로 데려갈 이론적 토대를 닦았던 것이다. 이는 20세기 천문학사에서 가장 중요한 발견으로 받아들여졌다. 1929년, 이 사실이 발표되었을 때 엄청난 충격을 사람들에게 던져주었다. 이 우주가 지금 이 순간에도 무서운 속도로 팽창하고 있으며, 우리가 발붙이고 사는 이 세상에 고정되어 있는 거라곤 하나도 없다는 이 현기증 나는 사실에 사람들은 황망해했다. 최초로 인류가 지구상을 걸어다닌 이래 우리 인간사가 불안정하다는 것을 알고는 있었지만, 20세기에 들어서는 하늘조차도 불안정하다는 사실을 깨닫게 되었던 것이다. 그것은 제행무상(諸行無常)의 대우주였다. -허블의 유해는 어디에? 허블은 죽을 때까지 열성적으로 은하를 관측했다. 1953년 허블은 팔로마 산 천문대의 지름 5m의 거대 망원경 앞에서 며칠 밤을 새워 관측할 준비를 하던 중 갑자기 심장마비로 숨졌다. 대천문학자다운 열반이었다. 향년 64세. 코페르니쿠스 이후 천문학의 발전에 최대의 공헌을 한 허블의 업적은 노벨 상을 뛰어넘는 것이지만, 허블은 상을 받지 못했다. 노벨 물리학상이 천문학을 배제했기 때문이다. 그러나 뒤늦게 규정이 바뀌어 허블에게도 상을 주기로 결정했지만, 이번엔 상을 받을 사람이 없었다. 허블이 죽은 지 3개월 뒤였던 것이다. 노벨 상은 고인이 된 사람에게는 주지 않는 것이기 때문에, 상을 받으려면 업적 못지않게 수명도 중요한 변수라는 것을 새삼 일깨워주었다. 죽은 뒤에도 허블은 세간의 관심을 모았다. 허블의 유언에 따른 거라는 설도 있지만, 그의 부인 그레이스는 장례식과 추도회를 모두 거부했다. 그리고 남편의 유해를 어떻게 처리했는지에 대해서도 끝내 입을 열지 않았다. 그래서 20세기의 가장 위대한 천문학자였던 허블의 행방은 반세기가 지난 지금까지도 풀리지 않은 미스터리가 되는 바람에 허블을 추념하려면 우주공간에 떠 있는 허블 망원경을 바라볼 수밖에 없다. 1990년 우주 공간으로 쏘아올려진 우주망원경에 허블의 업적을 기리는 뜻에서 그의 이름이 붙여졌기 때문이다. 지금도 지구 중심 궤도를 95분마다 한 바퀴씩 돌며 먼 우주를 담아 보내고 있는 허블 우주망원경은 지난 4월 24일로 관측 25주년을 맞았으며, 2018년 제임스 웹 우주망원경이 발사될 때까지 계속 운용될 전망이다. 마지막 허블의 말로 이 글을 접기로 하자. “오감만 잘 갖춰져 있으면 인간은 우주가 무엇인지 탐험할 수 있으며, 그걸 모험과학이라 부른다.” ​이광식 통신원 joand999@naver.com

우주 관측 사상 가장 먼 은하가 발견됐다. 'EGS-zs8-1'로 명명된 이 은하는 지구로부터 약 131억 광년 거리에 있다. 미국 예일대가 이끄는 국제 연구팀은 이 은하가 약 138억 년 전 우주의 시작인 빅뱅(대폭발) 이후 6억 7000만 년쯤 지난 초기 우주 모습을 보여주며 당시 은하가 어떻게 만들어지기 시작하는지 볼 드문 기회를 제공한다고 밝혔다. 이 은하는 예전에 미국항공우주국(NASA)의 허블과 스피처 우주망원경을 통해 발견됐지만, 지금에서야 정확한 거리가 확인됐다. 이번 분석은 미 하와이 W.M.켁 천문대의 10m 망원경과 동시에 여러 은하를 살펴볼 수 있는 MOSFIRE 분광기를 사용해 이뤄졌으며, 기존 ‘가장 먼 은하’ 기록을 보유했던 z8_GND_5296은 이 새 은하에 타이틀을 내줬다. 연구를 이끈 예일대의 파스칼 외쉬 박사는 “이 은하는 아주 젊은 은하로 지금도 별을 만들고 있는데 그 속도가 우리 은하보다 80배나 빠르다”고 설명했다. 은하는 젊을수록 별 형성 속도가 빠르다. 연구팀에 따르면 이 은하는 현재 우리 은하 질량의 15% 정도에 불과하며 초기 우주에서 첫 세대 은하 형성에 관한 퍼즐의 또 다른 조각을 확보한 것으로 볼 수 있다. 당시 은하들 사이의 수소는 중립 상태에서 이온화 상태로 전환하고 있었다. 연구에 참여한 네덜란드 라이덴 천문대 리차드 보왠 박사는 “이 은하처럼 초기 은하에 속해 있던 젊은 별들은 재 이온화로 불리는 변환에 있어 주된 동력원이었던 것으로 나타났다”고 말했다. 연구팀은 거대한 은하들이 이미 우주 역사 초기에 존재했던 것을 확인한 것은 물론 이런 은하가 오늘날 우리 주위에 보이는 은하와는 매우 다른 물리적 특성이 있는 것을 알아냈다. 지금까지 초기 우주의 은하 중 소수만이 정확한 거리가 측정됐다. 오는 2018년 NASA의 차세대 제임스웹 우주망원경이 본격적으로 가동하게 되면 이들 은하에 대해 더 상세한 자료를 제공할 것이다. 한편 이번 연구성과는 ‘천체물리학 저널 레터’(The Astrophysical Journal Letters) 최신호에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

엄청난 속도로 ‘폭식’하는 블랙홀을 천문학자들이 발견했다고 미국 사이언스데일리 등 과학매체가 3일(현지시간) 보도했다. 이번 발견은 물질이 부족한 초기 우주에 블랙홀이 어떻게 매우 빠르게 성장할 수 있었는지 이해하는 것을 도울 수 있다. 과학자들은 이미 은하들 중심에 거주하며 질량이 수백에서 수천 배인 초질량 블랙홀들이 자신의 중력으로 막대한 양의 가스와 먼지를 빨아들여 집어삼키는 것을 알고 있다. 이런 막대한 양의 물질이 흡수될 때는 수십억 광년 떨어진 거리에서도 밝은 빛이 목격되는데 이를 퀘이사라고 부른다. 블랙홀은 빛조차 흡수할 정도로 중력이 강하지만 퀘이사의 빛은 그 영향에서 벗어날 수 있는 ‘사건 지평선’ 외부에 있는 원반에서 발생하는 것이다. 이번 결과는 일부 퀘이사 속 블랙홀은 기존 생각보다 훨씬 더 많은 물질을 집어삼킬 수 있음을 보여준다. 연구를 이끈 미국 펜실베이니아주립대의 빈 루오 박사는 “이런 블랙홀은 일반적인 것보다 최소 5~10배 더 빠른 엄청난 속도로 ‘식사’하는 것으로 나타났다”고 설명했다. 연구팀은 찬드라 X선 망원경으로 관측한 자료 가운데 지구로부터 50억~115억 광년 거리에 있는 퀘이사 51개에 주목했다. 이런 퀘이사는 자외선 파장에서 탄소와 같은 특정 원소를 방출한다. 조사결과는 이들 퀘이사의 약 65%가 일반 퀘이사보다 평균 40배 더 희미하게 보이는 것으로 나타났다. 이런 천체로부터 나오는 희미한 탄소와 X선상의 흐름은 초질량 블랙홀이 얼마만큼의 물질을 흡수하는지 아는 데 중요한 단서가 될 수 있다. 공개된 사진은 컴퓨터 시뮬레이션으로, 얇은 원반은 블랙홀을 향해 소용돌이치며 흡수되는 물질로, 유입량이 적은 것을 보여준다. 반대로 유입량이 많아지면, 원반은 높은 방사압 때문에 도넛처럼 극적으로 부풀어 오르는데 이를 토러스라고도 부른다. 원반은 블랙홀의 중력과 방사선 압력 사이의 균형으로 유지된다. 연구에 참여한 펜실베이니아주립대의 니엘 브란트 교수는 “두꺼운 원반에 수직 방향으로 더 많은 방사선이 방출하는 것은 더 빠른 속도로 물질을 흡수하는 것”이라고 설명했다. 즉 이런 두꺼운 원반을 가진 퀘이사에는 유달리 빠른 속도로 성장하는 블랙홀이 숨겨져 있을 수 있다는 것이다. 이번 연구와 기존 다른 연구들은 빅뱅 이후 10억 년쯤인 초기 우주에 그런 거대한 블랙홀이 더 흔하게 존재했음을 보여준다. 한편 이번 연구결과는 국제학술지인 ‘천체물리학회지’(The Astrophysical Journal) 최신호에 실릴 예정이다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

4만 명 이상의 별지기들이 200만 개가 넘는 천체들을 분류하고 5개의 미발견 초신성을 발견하는 데 결정적인 역할을 하여 화제가 되고 있다. 호주 국립대학의 과학자들이 개설한 아마추어 천문가 프로젝트는 자원 봉사자들에게 스카이매퍼 망원경이 잡은 이미지들 중에서 새로운 대상, 특히 새로운 초신성 발견에 초점을 맞추어 검색해달라고 요청했다. 이 프로젝트는 옥스퍼드 대학에서 운영하는 시민 참여 과학 포털인 주니버스 플렛폼에서 진행되었는데, 이 모든 과정은 3월 18일에서 20일까지 BBC2 TV의 시리즈 '스타게이징 라이브' 프로에서 소개되었다. 이 프로젝트에 참여하려면 온라인에 등록하여 주니버스 플렛폼에 접속한 후 과제를 받으면 된다. 주니버스는 과거에도 우주에 관련된 프로젝트로 많은 시민 과학자들의 참여를 이끌어낸 바가 있다. 그중에는 외계 행성 찾기, '공간왜곡'과 성운 속의 구멍, 은하 찾기 등이 포함되어 있다. 자원봉사자들은 스카이매퍼가 촬영한 우주의 특정 구획 이미지를 할당받은 후 빽빽하게 찍혀 있는 천체들을 정밀 조사하게 된다. 이미지들은 특정 구역을 각기 다른 시간대에 촬영한 것으로, 그것들을 비교 검토하여 변화된 상황을 잡아내는 것이다. 초신성은 자체의 연료를 모두 소진한 후 엄청난 폭발로 마지막을 장식하는 거대 질량의 별이다. 폭발시의 밝기는 은하 전체의 별들이 내는 빛보다 더 밝다. 그야말로 우주 최대의 이벤트 중 하나다. 따라서 엄청나게 먼 거리에서 폭발을 일으키더라도 우리는 그것을 관측할 수가 있다. 자원봉사자들은 평소 보이지 않던 이런 별을 찾아내는 것이다. "한 자원봉사자는 초신성을 찾아내기 위해 꼬박 25시간이나 데이터를 뒤졌지만 불운하게도 하나도 찾지 못했다. 그러다 아주 특이한 변광성을 하나 발견했는데, 앞으로 7억 년 후쯤이 폭발할 것으로 예측된다. 정말 대단한 것을 발견한 것"이라고 호주국립대학 천체물리학부의 리처드 스컬조 박사가 말했다. ​변광성이란 시간에 따라서 밝기가 변하는 별로, 별 자체의 원인이나 동반성의 식으로 인해 밝기가 변하는 유형 등이 있다. 만약 시민 과학자가 새로운 대상을 발견하면 전공 과학자들이 집중적인 검토에 들어가 해당 천체의 스펙트럼을 조사하고 그것의 조성과 역사를 규명하게 된다고 스칼조 교수는 밝힌다. "1a형 초신성은 우주의 팽창과 암흑 에너지를 연구하는 데 가장 중요한 대상이다. 다른 유형의 초신성들은 다양한 별들의 종말을 연구하는 데 유용하다" 초신성과 은하의 유형 등을 분류하는 작업에 많은 자원봉사자들이 필요한 이유는 사람이 컴퓨터에 비해 상대적으로 분류를 더 잘하기 때문이다. ​ 스카이매퍼 망원경은 지금까지 15개의 초신성을 발견했다. 앞으로 프로그램이 더 개선되면 더 많은 초신성을 발견할 것으로 기대되고 있다. 자원봉사자들에 의해 새로 발견된 5개의 초신성에 관한 데이터들은 이미 암흑 에너지와 우주 팽창을 연구하는 스카이매퍼 과학자들의 손에 넘어가 연구가 진척되고 있는 중이다. 하지만 연구 결과가 출판되기까지는 아직 더 많은 작업이 남아 있다고 스칼조 박사는 밝혔다. 이광식 통신원 joand999@naver.com　

우주에는 과속으로 질주하는 자동차처럼 남들보다 훨씬 빠른 속도로 움직이는 별이 있다. 천문학자들은 이 과속 별들을 HVS(HyperVelocity Star)로 분류해 연구해왔다. 이런 별 가운데는 초속 500km에서 1,000km가 넘는 엄청난 속도로 움직이는 별도 있다. 엄청난 질량을 가진 별을 이 정도로 빠르게 움직이는 힘은 은하 중심 거대 블랙홀이나 혹은 초신성 폭발 같은 격렬한 에너지 방출에 의해서만 가능하다고 천문학자들은 보고 있다. 그런데 최근 과학자들이 별이 아니라 은하 전체가 과속으로 움직이는 현상을 발견하는 데 성공했다고 한다. 그것도 하나가 아닌 11개의 달아나는 은하(runaway galaxies)가 동시에 발견되었다. 과연 어떤 힘이 별이 아니라 은하계 전체를 빠르게 움직일 수 있을까? 그 힘의 근원은 바로 중력이다. 하버드 스미스소니언 천체물리 연구소의 이고르 칠린가리안(Igor Chilingarian)과 그의 동료들은 본래 작은 은하들을 연구하고 있었다. 작은 타원은하(compact elliptical galaxy, cE)들은 일종의 미니 은하로 그 크기가 구상 성단보다 약간 더 큰 정도에 지나지 않는다. 작은 것은 수백 광년에 지나지 않는 지름을 가지고 있다. 우리 은하계와 비교할 때, 이 은하들은 1,000분의 1 수준에 지나지 않은 크기다. 연구팀은 SDSS(Sloan Digital Sky Survey) 및 갈렉스(GALEX) 관측 위성 자료를 이용해서 200개 정도의 작은 타원은하를 연구했는데 이 중에서 11개의 은하가 예상치 않게 매우 빠른 속도로 이동하는 것을 발견했다. 이들의 이동속도는 초속 3,000km에 달했다. 더욱이 놀라운 사실은 이 작은 타원은하들이 다른 큰 은하 주변을 공전하거나 은하단에 속한 대신 단독으로 빠르게 움직인다는 것이다. 일반적으로 우주에서 우리 은하계 같은 큰 은하들은 주변에 작은 위성 은하들을 거느린다. 반대로 작은 은하들은 단독으로 존재하기보다는 중력에 이끌려 큰 은하 주변을 공전하거나 적어도 은하군에 속한 경우가 많다. 그러나 이번에 발견된 은하들은 고속으로 움직일 뿐 아니라 홀로 이동하고 있었다. 과학자들은 이와 같은 은하가 존재할 수 있는 이유에 대해서 다음과 같은 가설을 세웠다. 일단 은하단 중심에 있는 큰 은하 주변을 공전하는 작은 은하가 있었다. 이런 위성 은하들은 매우 흔하게 관찰된다. 그런데 여기에 또 다른 은하가 큰 은하의 중력에 이끌려 다가온다. 만약 새롭게 등장한 은하가 작은 은하의 공전 궤도 중간에 끼어들면, 작은 은하는 중력의 상호 작용으로 밀려날 수도 있다. 결국, 새로운 은하가 들어오면서 본래 있던 은하는 튕겨 나가듯 빠져나가게 된다. 마치 '굴러온 돌이 박힌 돌 뺀다'라는 속담 같은 일이 은하 사이에서도 일어날 수 있다는 이야기다. 과학자들은 은하 사이에서도 중력에 의해 다양한 상호 작용이 일어난다는 사실을 알고 있다. 이번 연구는 은하들이 충돌과 합체는 물론 자리다툼까지 벌일 수 있다는 놀라운 사실을 알려준다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

강력한 중력을 지닌 천체에 이끌려 행성이 파괴되는 장면을 상상해 보자. 블랙홀 같은 큰 중력을 가진 천체에 다가간 행성은 금방 조석력의 차이에 의해 산산조각나 버린다. 블랙홀에 가까운 부위의 중력과 멀리 떨어진 부위의 중력이 다르므로 이 차이에 의해서 마치 잡아당기는 힘이 생기기 때문이다. 산산 조각난 행성은 잘게 부서진 다음 일부는 블랙홀의 경계인 사상의 지평면 안으로 흡수되어 영원히 사라지게 된다. 나머지 일부는 제트(jet)라는 행태로 뿜어져 나오게 된다. 유럽 우주국(ESA)의 과학자들이 구상성단 NGC 6388을 인테그랄(INTEGRAL) 감마선 우주 망원경으로 관측했을 때도 이와 같은 현상이 일어나는 것으로 보였다. 그러나 과학자들이 이 과정을 더 상세히 관측하기 위해 나사의 찬드라 X 선 망원경으로 다시 관측을 시행하자 의외의 결과가 나왔다. 알고 보니 행성을 잘게 부서서 잡아먹는 천체가 이 구상성단 중앙에 있는 블랙홀이 아니라 근방에 있는 다른 천체였던 것이다. 이탈리아 국립 천체물리학 연구소의 멜라니아 델 산토(Melania Del Santo)와 그 동료들은 나사의 찬드라 X선 망원경, 그리고 스위프트 감마선 망원경을 이용해서 이 미지의 천체를 연구했다. 그 결과 이 현상을 일으키는 천체의 정체가 바로 백색왜성이라는 사실을 밝혀냈다. 백색왜성은 블랙홀과 마찬가지로 '이빨'을 가지고 있지는 않지만, 위에서 설명한 조석력의 차이 덕분에 행성을 잘게 조각내 먹어치울 수 있다. 백색왜성은 태양 같은 별이 마지막 단계에서 핵융합 반응을 중단하고 남은 잔재들이 뭉쳐 만들어진다. 크기는 지구만 해도 질량은 별만큼 크기 때문에 그 표면 중력은 태양보다 1만 배나 크다. 과학자들의 분석에 따르면 이 백색왜성의 질량은 태양의 1.4배 수준으로 아슬아슬하게 백색왜성과 중성자별의 경계에 걸쳐있다. 조각난 행성의 질량은 지구의 3배 정도였던 것 같다. 아마도 이 행성은 백색왜성이 된 별이 살아있을 때, 그 주변을 공전하던 행성이었을 것이다. 별의 생명이 끝나고 백색왜성으로 축소되는 순간까지 수십억 년 이상을 살아남은 행성이지만, 결국 다 끝나고 나서 백색왜성에 삼켜지는 운명이 된 셈이다. 50억 년이 지나면 태양 역시 같은 길을 걷게 된다. 태양이 크게 부풀어 올라 적색거성이 되면, 수성과 금성은 바로 태양에 삼켜질 것이다. 지구의 운명은 확실치 않지만 살아남을 가능성을 높게 보고 있다. 적색거성 이후 단계는 백색왜성이다. 만약 지구가 이 시기까지 살아남았다고 해도 운이 없다면 이 행성처럼 백색왜성에 끌려가 최후를 맞이할 수도 있다. 어느 쪽이든 우리 인간은 상상하기 어려운 먼 미래의 일이지만, 과학자들은 다른 별과 행성을 연구해서 지구나 다른 행성들의 미래를 예언할 수 있다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

미국항공우주국(NASA)가 외계 생명체를 탐사하는 프로젝트 ‘NExSS’(Nexus for Exoplanet System Science)의 설립을 24일 발표했다. 지구과학·행성·태양계 물리학 등 각 분야의 과학자와 대학, 연구기관이 협력해 생명이 존재할 가능성이 있는 외계행성을 효율적으로 발견·분류하는 시스템 구축을 목표로 한다. NExSS의 지구 과학자들은 생명이 존재하는 본보기이기도 한 지구에 대한 조사를 높이고, 행성 과학자와 천체물리학자들은 태양계의 행성과 그 위성, 태양과 행성의 상호작용 등을 상세하게 연구한다. 그리고 각 분야의 데이터를 추렴해 외계에서 생명이 존재할 가능성이 있는 행성을 분류하는 시스템을 만들어내는 계획이다. 이 시스템은 2009년에 케플러 우주망원경이 가동된 이후 발견된 수천 개의 외계행성과 앞으로 발견되는 행성의 분류에도 도움이 될 전망이다. 또 미 워싱턴에 있는 NASA 본부의 천체물리학 부 폴 헤르츠 국장은 “이 과학적 접근을 앞으로 발사할 제임스웹 우주망원경 등의 관측결과 분석에도 응용하고 싶다”고 밝혔다. NExSS는 미 캘리포니아에 있는 NASA 에임스 연구센터의 나탈리 바타랴 박사가 이끌고, NExScI(NASA Exoplanet Science Institute, NASA 외계행성과학연구소)와 고다드 우주과학연구소를 비롯해 12개의 대학과 연구기관으로 구성한다. NASA는 향후 10년 이내에 외계 생명체의 흔적을 발견하고 20년 이내에는 생명체 자체를 찾을 수 있다는 견해를 밝혔다. 최근에는 화성탐사로봇 큐리오시티가 생명이 존재할 가능성을 발견하고, 토성의 위성 엔셀라두스에 온수의 존재가 확인되는 등 언제 외계 생명체가 발견돼도 이상하지 않은 분위기가 되고 있다. NExSS 활동이 성과를 내면, 언젠가는 우주망원경으로 저 먼 우주에 ‘또 하나의 지구’라고 할 수 있는 풍부한 행성을 발견할 날이 올지도 모른다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

강력한 중력을 지닌 천체에 이끌려 행성이 파괴되는 장면을 상상해 보자. 블랙홀 같은 큰 중력을 가진 천체에 다가간 행성은 금방 조석력의 차이에 의해 산산조각나 버린다. 블랙홀에 가까운 부위의 중력과 멀리 떨어진 부위의 중력이 다르므로 이 차이에 의해서 마치 잡아당기는 힘이 생기기 때문이다. 산산 조각난 행성은 잘게 부서진 다음 일부는 블랙홀의 경계인 사상의 지평면 안으로 흡수되어 영원히 사라지게 된다. 나머지 일부는 제트(jet)라는 행태로 뿜어져 나오게 된다. 유럽 우주국(ESA)의 과학자들이 구상성단 NGC 6388을 인테그랄(INTEGRAL) 감마선 우주 망원경으로 관측했을 때도 이와 같은 현상이 일어나는 것으로 보였다. 그러나 과학자들이 이 과정을 더 상세히 관측하기 위해 나사의 찬드라 X 선 망원경으로 다시 관측을 시행하자 의외의 결과가 나왔다. 알고 보니 행성을 잘게 부서서 잡아먹는 천체가 이 구상성단 중앙에 있는 블랙홀이 아니라 근방에 있는 다른 천체였던 것이다. 이탈리아 국립 천체물리학 연구소의 멜라니아 델 산토(Melania Del Santo)와 그 동료들은 나사의 찬드라 X선 망원경, 그리고 스위프트 감마선 망원경을 이용해서 이 미지의 천체를 연구했다. 그 결과 이 현상을 일으키는 천체의 정체가 바로 백색왜성이라는 사실을 밝혀냈다. 백색왜성은 블랙홀과 마찬가지로 '이빨'을 가지고 있지는 않지만, 위에서 설명한 조석력의 차이 덕분에 행성을 잘게 조각내 먹어치울 수 있다. 백색왜성은 태양 같은 별이 마지막 단계에서 핵융합 반응을 중단하고 남은 잔재들이 뭉쳐 만들어진다. 크기는 지구만 해도 질량은 별만큼 크기 때문에 그 표면 중력은 태양보다 1만 배나 크다. 과학자들의 분석에 따르면 이 백색왜성의 질량은 태양의 1.4배 수준으로 아슬아슬하게 백색왜성과 중성자별의 경계에 걸쳐있다. 조각난 행성의 질량은 지구의 3배 정도였던 것 같다. 아마도 이 행성은 백색왜성이 된 별이 살아있을 때, 그 주변을 공전하던 행성이었을 것이다. 별의 생명이 끝나고 백색왜성으로 축소되는 순간까지 수십억 년 이상을 살아남은 행성이지만, 결국 다 끝나고 나서 백색왜성에 삼켜지는 운명이 된 셈이다. 50억 년이 지나면 태양 역시 같은 길을 걷게 된다. 태양이 크게 부풀어 올라 적색거성이 되면, 수성과 금성은 바로 태양에 삼켜질 것이다. 지구의 운명은 확실치 않지만 살아남을 가능성을 높게 보고 있다. 적색거성 이후 단계는 백색왜성이다. 만약 지구가 이 시기까지 살아남았다고 해도 운이 없다면 이 행성처럼 백색왜성에 끌려가 최후를 맞이할 수도 있다. 어느 쪽이든 우리 인간은 상상하기 어려운 먼 미래의 일이지만, 과학자들은 다른 별과 행성을 연구해서 지구나 다른 행성들의 미래를 예언할 수 있다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

허블 우주망원경이 이달 25번째 생일을 맞이한다. 영국 일간 가디언은 그간 천체물리학 분야에서 혁명을 일으키고 과학자와 대중 모두를 사로잡은 허블 우주망원경이 이달 25주년을 맞이한다고 12일(현지시간) 보도했다. 미국항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)이 주축이 돼 개발한 허블 망원경은 1990년 4월25일(한국 시간) 우주왕복선 디스커버리호에 실려 지구 궤도에 안착했다. 현재 지구 상공 550km쯤에서 지구 공전 속도에 맞춰 시속 2만 8000km 정도로 이동하고 있는 허블 망원경은 지난 25년간 100만건이 넘는 관측 활동을 벌였고, 천문학자들은 이를 통해 1만2000건 이상의 논문을 발표했다. 허블 망원경은 1929년 당시 세계 최대였던 윌슨산 천문대 2.5m 망원경을 이용해 '우주가 팽창하고 있음'을 최초로 발견한 미국의 천문학자 에드윈 허블을 기념하기 위해 그의 이름이 붙여졌다. 허블의 발견은 과학자들에게 우주가 확장하고 있음을 보여줬고 결국 우주 탄생의 계기인 ‘빅뱅’(대폭발) 이론을 이끌어냈다. 허블 망원경은 지구로부터 거리가 134억 광년 거리에 있는 아주 먼 은하까지 관측해낼 만큼 뛰어난 성능을 갖추고 있다. 하지만 허블 망원경이 지구에 보냈던 첫 번째 이미지는 실망스러운 것이었다. 초점이 맞지 않아 뿌옇게 나왔던 것. 천문학자들은 오랜 기간 조사를 통해 허블의 눈이라고 할 수 있는 2.4m짜리 주 거울의 ‘구면 수차’가 허용 범위를 넘었다는 것을 밝혀냈다. 쉽게 말해 중력이 있는 지상에서 조립한 망원경이 중력의 지배에서 벗어난 우주에서 제대로 작동하지 않았다는 것이다. 이 문제를 해결하기 위해 1993년 12월 NASA의 우주 비행사들이 허블 망원경에 추가 보정 광학계인 코스타(COSTAR)를 장착해 비로소 기대했던 수준의 이미지를 받을 수 있었다. 이후 허블 망원경은 발사부터 교체 수리 등의 과정에서 총 100억 달러의 비용이 들어갔지만, 지금까지 기대했던 것보다 훨씬 더 많은 업적을 남겼다. 허블 망원경은 갓 태어난 별이나 죽어가는 별까지 별의 일생에 대해 우리가 더 잘 알 수 있도록 도와줬고 우리 은하와 비슷한 거대 나선 은하나 최근 은하 합병의 결과로 중단된 불규칙 은하를 발견하기도 했다. 지금으로부터 20년 전인 1994년 7월, 허블 망원경은 목성에 슈메이커-레비9 혜성이 충돌하는 역사적인 천문 사건을 관측하기도 했다. 또 허블 망원경은 태양을 공전하는 지구처럼 외계에도 행성이 항성을 공전하는 것을 처음으로 발견했고 이런 외계 행성에도 생명체의 기원이 될 수 있는 물질이 존재하는 것도 밝혀냈다. 아주 멀리 있지만 밝은 빛을 내는 천체인 퀘이사가 실제로 거대질량 블랙홀을 중심에 품고 있는 은하라는 것이나 초신성이 우주학자들의 이론보다 실제로 더 크다는 것도 보여줬다. 1998년에는 반중력 물질인 암흑 에너지 이론이 나오는데도 일조했다. 이 밖에도 허블 망원경은 우주의 나이가 지구의 약 3배인 138억 년임을 밝히는 것도 도왔다. 천문학자들은 1995년 12월 특별한 크리스마스 선물을 받기도 했다. 선물은 바로 허블 딥 필드. 이는 허블 망원경이 딥 필드 기법을 사용해 10일간 중첩 관측으로 3000개에 달하는 원시 은하를 발견해낸 것. 하지만 이런 허블 망원경도 노후화로 인해 후계자에 그 자리를 물려줄 준비를 하고 있다. 그 주인공은 '제임스웹' 우주망원경으로 현재 건조 중이며 오는 2018년에 발사될 예정이다. 이는 앞으로 천문학자들이 두꺼운 먼지 구름 너머 숨겨진 천체들을 살펴볼 수 있도록 도울 것이다. 그때까지 허블은 앞으로 남은 수년간 임무를 수행하며 우리를 즐겁게 할 것이다. 한편 NASA는 허블 망원경 25주년을 맞아 오는 23일부터 다양한 행사를 준비 중이다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

허블 우주망원경이 이달 25번째 생일을 맞이한다. 영국 일간 가디언은 그간 천체물리학 분야에서 혁명을 일으키고 과학자와 대중 모두를 사로잡은 허블 우주망원경이 이달 25주년을 맞이한다고 12일(현지시간) 보도했다. 미국항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)이 주축이 돼 개발한 허블 망원경은 1990년 4월25일(한국 시간) 우주왕복선 디스커버리호에 실려 지구 궤도에 안착했다. 현재 지구 상공 550km쯤에서 지구 공전 속도에 맞춰 시속 2만 8000km 정도로 이동하고 있는 허블 망원경은 지난 25년간 100만건이 넘는 관측 활동을 벌였고, 천문학자들은 이를 통해 1만2000건 이상의 논문을 발표했다. 허블 망원경은 1929년 당시 세계 최대였던 윌슨산 천문대 2.5m 망원경을 이용해 '우주가 팽창하고 있음'을 최초로 발견한 미국의 천문학자 에드윈 허블을 기념하기 위해 그의 이름이 붙여졌다. 허블의 발견은 과학자들에게 우주가 확장하고 있음을 보여줬고 결국 우주 탄생의 계기인 ‘빅뱅’(대폭발) 이론을 이끌어냈다. 허블 망원경은 지구로부터 거리가 134억 광년 거리에 있는 아주 먼 은하까지 관측해낼 만큼 뛰어난 성능을 갖추고 있다. 하지만 허블 망원경이 지구에 보냈던 첫 번째 이미지는 실망스러운 것이었다. 초점이 맞지 않아 뿌옇게 나왔던 것. 천문학자들은 오랜 기간 조사를 통해 허블의 눈이라고 할 수 있는 2.4m짜리 주 거울의 ‘구면 수차’가 허용 범위를 넘었다는 것을 밝혀냈다. 쉽게 말해 중력이 있는 지상에서 조립한 망원경이 중력의 지배에서 벗어난 우주에서 제대로 작동하지 않았다는 것이다. 이 문제를 해결하기 위해 1993년 12월 NASA의 우주 비행사들이 허블 망원경에 추가 보정 광학계인 코스타(COSTAR)를 장착해 비로소 기대했던 수준의 이미지를 받을 수 있었다. 이후 허블 망원경은 발사부터 교체 수리 등의 과정에서 총 100억 달러의 비용이 들어갔지만, 지금까지 기대했던 것보다 훨씬 더 많은 업적을 남겼다. 허블 망원경은 갓 태어난 별이나 죽어가는 별까지 별의 일생에 대해 우리가 더 잘 알 수 있도록 도와줬고 우리 은하와 비슷한 거대 나선 은하나 최근 은하 합병의 결과로 중단된 불규칙 은하를 발견하기도 했다. 지금으로부터 20년 전인 1994년 7월, 허블 망원경은 목성에 슈메이커-레비9 혜성이 충돌하는 역사적인 천문 사건을 관측하기도 했다. 또 허블 망원경은 태양을 공전하는 지구처럼 외계에도 행성이 항성을 공전하는 것을 처음으로 발견했고 이런 외계 행성에도 생명체의 기원이 될 수 있는 물질이 존재하는 것도 밝혀냈다. 아주 멀리 있지만 밝은 빛을 내는 천체인 퀘이사가 실제로 거대질량 블랙홀을 중심에 품고 있는 은하라는 것이나 초신성이 우주학자들의 이론보다 실제로 더 크다는 것도 보여줬다. 1998년에는 반중력 물질인 암흑 에너지 이론이 나오는데도 일조했다. 이 밖에도 허블 망원경은 우주의 나이가 지구의 약 3배인 138억 년임을 밝히는 것도 도왔다. 천문학자들은 1995년 12월 특별한 크리스마스 선물을 받기도 했다. 선물은 바로 허블 딥 필드. 이는 허블 망원경이 딥 필드 기법을 사용해 10일간 중첩 관측으로 3000개에 달하는 원시 은하를 발견해낸 것. 하지만 이런 허블 망원경도 노후화로 인해 후계자에 그 자리를 물려줄 준비를 하고 있다. 그 주인공은 '제임스웹' 우주망원경으로 현재 건조 중이며 오는 2018년에 발사될 예정이다. 이는 앞으로 천문학자들이 두꺼운 먼지 구름 너머 숨겨진 천체들을 살펴볼 수 있도록 도울 것이다. 그때까지 허블은 앞으로 남은 수년간 임무를 수행하며 우리를 즐겁게 할 것이다. 한편 NASA는 허블 망원경 25주년을 맞아 오는 23일부터 다양한 행사를 준비 중이다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

갓 태어난 별 주위에서 생명체의 기본 구조라고 할 수 있는 복잡한 유기분자가 처음으로 발견됐다. 이는 생명 탄생의 열쇠가 되는 물질이 태양계 이외에도 보편적으로 존재하는 것을 나타낸 중요한 성과다. 유럽남방천문대(ESO)는 8일(현지시간) 칠레 알마(ALMA) 전파망원경을 이용해 지구에서 약 455광년 거리에 있는 신생 별 ‘WMC 480’을 둘러싸고 있는 원시행성 원반에서 복잡한 탄소성 분자인 사이안화메틸(CH₃CN) 등이 상당량 포함하고 있는 것을 확인했다고 발표했다. 황소자리 방향 분자운 속에 있는 이 별은 태어난 지 100만 년 정도 된 매우 젊은 별로, 자신의 주위에 행성 형성의 재료가 되는 먼지나 가스가 소용돌이치는 원반 이른바 ‘원시행성 원반’을 두르고 있다. 미국 하버드스미스소니언 천체물리학센터의 카린 외베르그 박사는 알마 망원경으로 전파 관측한 결과, 이 항성에서 약 45억~150억 km 떨어진 원반 바깥에서 지구의 바닷물에 필적하는 양의 시안화 메틸을 검출했다고 밝혔다. 사이안화메틸은 생명의 재료인 아미노산의 중요 부분이다. 원시행성 원반에서 이런 복잡한 유기분자가 발견된 것은 이번이 처음으로, 풍부한 물과 유기분자가 모여 있는 태양계가 드문 존재가 아니라는 새로운 증거가 된다. 또 이번에 발견된 많은 양에서 원반의 유기분자가 매우 빠른 속도로 생성되고 있는 것을 알 수 있었다. 사이안화메틸이 발견된 위치는 태양계로 말하면 해왕성을 넘어선 외부 영역인 ‘카이퍼 벨트’에 해당한다. 카이퍼 벨트는 태양계가 태어났을 무렵의 물질을 가둔 얼음 상태의 작은 천체가 분포하고 있으며 때때로 태양계 안쪽으로 들어오는 혜성으로 모습을 드러낸다. 예전에는 이런 혜성이 지구에 충돌해 물이나 유기물이 전달돼 생명 탄생의 계기가 됐다고도 생각했다. 이번 항성의 원반 속에서 행성이 생겨나고 있는지는 아직 확인되지 않았지만, 태양계의 생명 탄생 시나리오를 실현시킨 소품이 다른 항성계에서도 보편적으로 존재하는 것을 보여준 중요한 성과라고 할 수 있을 것이다. 사진=B. Saxton (NRAO/AUI/NSF) 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

-메두사의 머리에서 빛나는 변광성 '알골' 밤하늘에서 윙크하는 별이 있다. '악마의 별'로 불리는 페르세우스자리의 알골이란 유명한 별이 그 주인공이다. 밤하늘에서 알골의 위치를 알고 있다면 정말로 윙크하는 별을 볼 수가 있다. 그런데 윙크하는 간격이 좀 길다. 사흘에 한 번 꼴로 윙크한다. 두 별이 서로 앞을 가리는 식쌍성으로, 69시간을 주기로 2.2등에서 3.5등까지 변화하는 변광성이기 때문이다. 알골은 실제로 알골 A, B, C 세 개의 별로 이루어진 삼중성으로, 가장 밝은 알골 A를 알골 B가 주기적으로 가린다. 시계처럼 정확히 일어나는 알골의 엄폐 주기는 9시간 49분으로, 잘하면 하룻밤 사이에 긴 윙크를 다 볼 수가 있다. 지구로부터의 거리는 93광년 떨어져 있으나, 730만 년 전에는 지구에서 겨우 9.8광년 거리밖에 떨어져 있지 않았다. 알골 항성계의 총질량은 태양의 5.8배 정도이며, 세 항성의 질량비는 4.5 : 1 : 2이다. -별명과 닮은 별의 내력 알골은 페르세우스자리 베타 별의 이름으로, 아라비아 어로 '악마'를 뜻한다. 페르세우스가 들고 있는 악마 메두사의 머리에서 빛나는 가장 밝은 별이다. 이 별은 일찍부터 알려졌던 변광성의 하나로, 옛날 사람들에게는 항성의 밝기가 자주 변한다는 것은 매우 기묘하게 생각되었기 때문에 이런 이름이 붙여졌다. 그래서인지 서양 점성술에서는 대흉(大凶)을 뜻하는 별이고, 고대 중국에서는 알골이 관측되면 나라에 재난이 다가와 많은 시체가 쌓이게 된다 하여 ‘적시성(積屍星)’이라 불렀다. 2013년 '천체물리학 저널'에 발표된 한 논문에 따르면, 3,200년 전 고대 이집트에서 만들어졌던 길흉 달력에 2.85일의 주기가 뚜렷이 나타나 있는데, 이는 명백히 알골의 변광주기를 뜻하는 것이라고 한다. 보통 때의 알골은 엄폐가 최고조에 달했을 때보다 3.3배 더 밝은 2.1등을 기록한다. 이 광도는 부근에 있는 안드로메다자리의 알마크와 비슷한 밝기다. 그러나 가장 어두울 때는 3.3등으로, 옆에 있는 삼각형자리의 밝은 별들과 비슷하다. 엄폐는 3일을 주기로 거의 10시간에 걸쳐 일어나는데, 메두사가 '윙크'를 하는 것은 3일에 한 번 꼴인 셈이다. -350년 전에 윙크 습관 발견 알골의 윙크 습관을 최초로 발견한 사람은 1667년 이탈리아의 수학자 제미니아노 몬타나리로, 가장 처음 발견된 식쌍성이다. 당시 알려진 다른 변광성은 돌고래자리의 미라뿐이었다. ​10개월을 주기로 하는 고래자리 미라의 변광에 비해 빠른 주기로 변광하는 알골은 천문학자들의 관심을 끌었고, 많은 아마추어 천문가들의 망원경 세례를 받았다. 오늘날에도 알골은 천체관측에서 인기 '품목'의 하나로 꼽힌다. 밤하늘에서 알골을 찾자면, 해진 후 서쪽 하늘을 보면 된다. W자 꼴을 한 카시오페이아 옆에 찌그러진 K자 모양의 별자리가 바로 페르세우스자리다. K자의 아랫 가닥 끝 부근에는 플레이아데스 성단이 자리잡고 있고, 알골은 다른 가닥의 끝 부분에서 반짝인다. 삼중성 알골의 주성인 알골 A는 태양 질량의 3.6배로, 밝기는 태양의 90배에 이르는 푸른 별이다. 알골 A를 주기적으로 가리는 알골 B는 노란색 별로, 태양보다 3배 밝다. 알골 C는 흰색 별로, 1.9년을 주기로 두 별의 주위를 공전하고 있다. 알골의 윙크를 직접 보고 싶다면 30분 간격으로 별을 관측하면 된다. 최저 광도의 유지 시간은 20분이므로, 그 부근에서는 10분 단위로 확인하기 바란다. 우주를 배경으로 펼쳐지는 푸른 별과 노란 별의 아름다운 윤무를 즐길 수 있을 것이다. ​동영상 보기 https://www.youtube.com/embed/hJ9zpvm7slo 이광식 통신원 joand999@naver.com