태양계의 행성과 소행성, 혜성 등은 모두 태양이라는 부모가 있다. 이들은 모두 태양이 생길 때 주변에 모인 가스와 먼지가 뭉쳐 만든 원시 행성계 원반에서 태어났다. 원시 행성계 원반에서 덩어리가 크게 뭉치면 행성이 되고 작게 뭉치면 소행성이 되는 식으로 태양계의 수많은 형제가 태어난 것이다. 하지만 모든 행성이 별 주변을 공전하는 건 아니다. 과학자들은 어떤 별 주변도 공전하지 않는 떠돌이 행성(rogue planet)도 발견했다. 물론 스스로 빛나지 않는 천체인 행성은 너무 어둡기 때문에 관측이 어렵지만, 다른 별 앞을 우연히 지나면서 빛이 어두워지거나 중력에 의해 빛이 휘어지는 마이크로 중력렌즈 효과를 통해 숨어 있는 떠돌이 행성을 몇 개 포착하는 데 성공했다. 떠돌이 행성이 처음부터 혼자 태어난 행성인지, 아니면 본래는 어미 별이 있었는데 다른 별이나 행성의 중력 간섭으로 인해 튕겨 나온 행성인지는 확실치 않다. 그리고 관측이 어렵기 때문에 우주에 얼마나 많은 떠돌이 행성이 있는지도 파악하기 힘들다. 그런데 최근 과학자들은 제임스 웹 우주 망원경의 도움으로 떠돌이 행성이 스스로 생성될 수 있을 뿐 아니라 숫자도 많을 수 있다는 증거를 발견했다. 존스 홉킨스 대학의 천체물리학자인 아담 랑지벨드와 동료들은 제임스 웹 우주 망원경을 이용해서 지구에서 1,000광년 떨어진 가스 성운인 NGC 1333을 관측했다. 이 가스 성운에서는 가스가 뭉쳐 여러 개의 별이 생성되고 있다. 과학자들은 NGC 1333에서 새로 태어나는 별은 물론이고 일반적인 별보다 작은 천체인 갈색왜성도 관측했지만, 관측 기술의 한계로 행성 질량 천체가 혼자 태어나는 모습은 확인할 수 없었다. 연구팀은 제임스 웹 우주 망원경 관측 결과를 토대로 NGC 1333에 적어도 6개의 행성급 천체가 혼자 태어나고 있다는 사실을 발견했다. (사진에서 녹색 원) 이들의 질량은 목성의 5-10배 정도로 태양계 행성보다는 크지만, 별이나 갈색왜성보다는 분명히 작아 행성으로 분류할 수 있다. 이번 관측 결과에 따르면 별, 갈색왜성, 행성은 질량에 차이가 있을 뿐 생성되는 방식은 비슷했다. 가스 성운 안에서 중력에 의해 뭉친 가스와 먼지의 덩어리가 크면 별이 되고 그보다 작으면 갈색왜성, 더 작으면 행성이 될 뿐이었다. 사실 행성은 질량이 적어서 더 많이 생겨날 수 있다. 연구팀은 제임스 웹 우주 망원경의 강력한 성능으로도 목성 질량의 5배 이하의 행성은 관측이 어렵다고 보고 있다. 따라서 NGC 1333 내부에 더 많은 행성이 존재할 가능성이 있다. 우리 은하에 떠돌이 행성이 생각보다 훨씬 흔할 가능성을 시사하는 대목이다. 태양계의 목성이나 토성 같은 거대 가스 행성은 여러 개의 위성을 거느리고 있으며 이 가운데는 목성의 위성 유로파처럼 내부에 바다를 지닌 위성도 존재할 수 있다. 그리고 어쩌면 이 가운데 일부는 생명체를 품고 있을지도 모른다. 이런 떠돌이 행성이 태양계 가까운 곳에 숨어 있다면 외계 생명체를 탐사하는 과학자들의 새로운 목표가 될 것이다.

아마추어 과학자들이 미 항공우주국(NASA) 우주망원경을 사용해 무려 시속 160만㎞로 움직이는 미스터리 천체를 발견했다. 지난 15일(현지시간) NASA는 우리은하를 벗어나 은하간 공간으로 빠르게 이동하는 천체를 분석한 연구결과가 국제학술지 천체물리학 저널 레터(Astrophysical Journal Letters) 최신호에 발표됐다고 밝혔다. ‘CWISE J124909.08+362116.0’(이하 CWISE J1249)로 명명된 이 천체는 놀랍게도 시속 160만㎞라는 어마어마한 속도로 폭주하며 우리은하의 중력에서 벗어나고 있다. 대부분의 별들이 은하 중심을 공전한다는 점을 감안하면 매우 이례적인 모습의 천체인 것. 아직 이 천체의 정확한 정체는 밝혀지지 않았으나 과학자들은 CWISE J1249가 저질량의 별이거나 갈색왜성일 것으로 보고있다. 갈색왜성(Brown dwarf)은 별(항성)이라고 하기에는 작지만, 행성이라고 하기에는 큰 애매한 천체다. 특히 일반적으로 갈색왜성은 태양질량의 8% 미만의 작은 질량 때문에 중심부에서 안정적인 수소 핵융합 반응을 유지하기 어려워 별이 되지 못한 운명을 갖고있다. 별이 되려다 실패한 갈색왜성이 은하계에 희귀한 존재는 아니지만 CWISE J1249는 우리은하를 탈출해 다른 세계로 움직이기 때문에 특이하다. 또한 여기에 하와이에 있는 W.M.켓천문대(W.M.Keck Observatory)가 수집한 데이터에 따르면 CWISE J1249는 별과 갈색왜성에서 일반적으로 발견되는 철과 다른 금속이 훨씬 적어 우리은하에서 태어난 첫번째 세대일 것으로 추정된다. 특히 이번 연구결과는 아마추어 과학자 3명의 도움이 절대적이었다. 이들은 태양계 9번째 행성을 찾는 프로젝트인 ‘백야드 월드: 플래닛 9’(Backyard Worlds: Planet 9)의 민간인 참여자들이다. 자원봉사자이자 아마추어 과학자들은 이들은 NASA의 NEOWISE 관측 데이터를 분석하는 데 힘을 보태왔다. NEOWISE 데이터는 2009년 발사된 NASA의 적외선우주 망원경 WISE(Wide-field Infrared Survey Explorer)가 촬영한 적외선 천체 사진 데이터를 말한다. 이 데이터베이스는 막대한 양의 흑백 사진으로 구성되어 있는데, 아마추어 과학자들이 하는 일은 서로 다른 시점에 찍은 사진을 비교해 배경이 되는 멀리 떨어진 별 사이에서 움직이는 점을 찾아내는 것이다. 전문 지식은 필요없지만, 상당한 시간과 노력이 필요한 작업이라 아마추어 과학자들의 도움은 절대적이다. 이번 논문의 공동저자로 이름을 올린 아마추어 과학자인 독일의 마틴 카바트닉은 “흥분 수준을 말로 표현하지 못할 정도”라면서 “처음에 이 천체가 얼마나 빨리 움직이는지 봤을 때, 이미 학계에 보고됐을 것이라고 생각했다”고 밝혔다. 그렇다면 CWISE J1249는 어떻게 시속 160만㎞라는 빠른 속도로 우리은하를 탈출하고 있는 것일까? 이에대해 전문가들은 CWISE J1249가 원래는 쌍성계의 일부였으나 다른 별이 초신성이 되면서 바깥쪽으로 튕겨나가면서 빠른 속도로 움직일 수 있다고 추정했다.

아마추어 과학자들이 미 항공우주국(NASA) 우주망원경을 사용해 무려 시속 160만㎞로 움직이는 미스터리 천체를 발견했다. 지난 15일(현지시간) NASA는 우리은하를 벗어나 은하간 공간으로 빠르게 이동하는 천체를 분석한 연구결과가 국제학술지 천체물리학 저널 레터(Astrophysical Journal Letters) 최신호에 발표됐다고 밝혔다. ‘CWISE J124909.08+362116.0’(이하 CWISE J1249)로 명명된 이 천체는 놀랍게도 시속 160만㎞라는 어마어마한 속도로 폭주하며 우리은하의 중력에서 벗어나고 있다. 대부분의 별들이 은하 중심을 공전한다는 점을 감안하면 매우 이례적인 모습의 천체인 것. 아직 이 천체의 정확한 정체는 밝혀지지 않았으나 과학자들은 CWISE J1249가 저질량의 별이거나 갈색왜성일 것으로 보고있다. 갈색왜성(Brown dwarf)은 별(항성)이라고 하기에는 작지만, 행성이라고 하기에는 큰 애매한 천체다. 특히 일반적으로 갈색왜성은 태양질량의 8% 미만의 작은 질량 때문에 중심부에서 안정적인 수소 핵융합 반응을 유지하기 어려워 별이 되지 못한 운명을 갖고있다. 별이 되려다 실패한 갈색왜성이 은하계에 희귀한 존재는 아니지만 CWISE J1249는 우리은하를 탈출해 다른 세계로 움직이기 때문에 특이하다. 또한 여기에 하와이에 있는 W.M.켓천문대(W.M.Keck Observatory)가 수집한 데이터에 따르면 CWISE J1249는 별과 갈색왜성에서 일반적으로 발견되는 철과 다른 금속이 훨씬 적어 우리은하에서 태어난 첫번째 세대일 것으로 추정된다. 특히 이번 연구결과는 아마추어 과학자 3명의 도움이 절대적이었다. 이들은 태양계 9번째 행성을 찾는 프로젝트인 ‘백야드 월드: 플래닛 9’(Backyard Worlds: Planet 9)의 민간인 참여자들이다. 자원봉사자이자 아마추어 과학자들은 이들은 NASA의 NEOWISE 관측 데이터를 분석하는 데 힘을 보태왔다. NEOWISE 데이터는 2009년 발사된 NASA의 적외선우주 망원경 WISE(Wide-field Infrared Survey Explorer)가 촬영한 적외선 천체 사진 데이터를 말한다. 이 데이터베이스는 막대한 양의 흑백 사진으로 구성되어 있는데, 아마추어 과학자들이 하는 일은 서로 다른 시점에 찍은 사진을 비교해 배경이 되는 멀리 떨어진 별 사이에서 움직이는 점을 찾아내는 것이다. 전문 지식은 필요없지만, 상당한 시간과 노력이 필요한 작업이라 아마추어 과학자들의 도움은 절대적이다. 이번 논문의 공동저자로 이름을 올린 아마추어 과학자인 독일의 마틴 카바트닉은 “흥분 수준을 말로 표현하지 못할 정도”라면서 “처음에 이 천체가 얼마나 빨리 움직이는지 봤을 때, 이미 학계에 보고됐을 것이라고 생각했다”고 밝혔다. 그렇다면 CWISE J1249는 어떻게 시속 160만㎞라는 빠른 속도로 우리은하를 탈출하고 있는 것일까? 이에대해 전문가들은 CWISE J1249가 원래는 쌍성계의 일부였으나 다른 별이 초신성이 되면서 바깥쪽으로 튕겨나가면서 빠른 속도로 움직일 수 있다고 추정했다.

지난 2022년 9월 27일 인류 역사상 최초로 소행성에 우주선을 고의 충돌시키는 마치 영화같은 실험이 성공적으로 이루어졌다. 당시 미 항공우주국(NASA)은 다트(DART) 우주선을 지구에서 1100만㎞ 떨어진 소행성 디디모스(Didymos)의 위성인 디모르포스(Dimorphos)와 고의 충돌시켰다. 이날 DART 우주선은 초속 6.1㎞로 날아가 목표했던 디모르포스와 충돌하면서 운명을 다했다. 충돌 여파로 디모르포스의 먼지와 파편이 생겼으며 이후 소행성 뒤로는 혜성같은 꼬리가 형성됐다. NASA는 우주선의 디모르포스 충돌로 인해 1000톤이 넘는 먼지와 암석이 우주공간에 흩뿌려진 것으로 분석했다.최근 미국을 비롯 독일, 이탈리아 등의 과학자들이 참여한 국제 연구팀은 당시 DART 우주선의 충돌 과정에서 얻은 데이터를 분석한 연구결과를 담은 논문 5편을 네이처 커뮤니케이션(Nature Communications) 최신호에 발표했다. 총 5편의 논문 중 가장 관심을 끈 것은 특이한 쌍소행성인 디디모스와 디모르포스의 형성 과정과 특성을 밝혀낸 것이다.먼저 디디모스는 지름이 약 780m로 고지대에는 길이가 10~160m인 여러 바위와 크레이터도 많은 것으로 확인됐다. 이와달리 디디모스의 저지대는 표면이 상대적으로 매끄럽고 큰 바위와 크레이터도 줄어든 것으로 관측됐다. 이에반해 디디모스의 위성이자 DART 우주선의 충돌 대상이었던 디모르포스는 지름이 약 170m로 암석 파편 조각이 가득한 것으로 나타났다. 두 천체의 바위 크기를 비교하면 디디모스의 경우 가장 큰 것이 축구장 크기인 것에 비해 디모르포스는 스쿨버스 크기 정도였다.연구팀은 이른바 열 피로(thermal fatigue)가 디모르포스 표면의 바위를 빠르게 파쇄했으며, 이 과정에서 떨어져 나온 물질이 중력의 영향으로 뭉쳐져 디디모스가 생긴 것으로 분석했다. 해당 논문의 주저자인 이탈리아 국립천체물리 연구소(INAF) 천문학자 마우리치오 파졸라는 “두 소행성은 모천체의 파괴로 형성된 암석 파편의 집합체”라면서 “두 소행성의 바위들은 표면에 가해진 충격으로 형성될 수 없다. 만약 그같은 충격이 가해졌다면 그대로 분해됐을 것”이라고 설명했다. 또한 연구팀은 두 소행성의 크레이터와 표면 강도에 대한 분석결과 디디모스는 약 1250만 년 전, 디모르포스는 약 30만 년 전 형성됐을 것으로 추정했다.

지난 2022년 9월 27일 인류 역사상 최초로 소행성에 우주선을 고의 충돌시키는 마치 영화같은 실험이 성공적으로 이루어졌다. 당시 미 항공우주국(NASA)은 다트(DART) 우주선을 지구에서 1100만㎞ 떨어진 소행성 디디모스(Didymos)의 위성인 디모르포스(Dimorphos)와 고의 충돌시켰다. 이날 DART 우주선은 초속 6.1㎞로 날아가 목표했던 디모르포스와 충돌하면서 운명을 다했다. 충돌 여파로 디모르포스의 먼지와 파편이 생겼으며 이후 소행성 뒤로는 혜성같은 꼬리가 형성됐다. NASA는 우주선의 디모르포스 충돌로 인해 1000톤이 넘는 먼지와 암석이 우주공간에 흩뿌려진 것으로 분석했다.최근 미국을 비롯 독일, 이탈리아 등의 과학자들이 참여한 국제 연구팀은 당시 DART 우주선의 충돌 과정에서 얻은 데이터를 분석한 연구결과를 담은 논문 5편을 네이처 커뮤니케이션(Nature Communications) 최신호에 발표했다. 총 5편의 논문 중 가장 관심을 끈 것은 특이한 쌍소행성인 디디모스와 디모르포스의 형성 과정과 특성을 밝혀낸 것이다.먼저 디디모스는 지름이 약 780m로 고지대에는 길이가 10~160m인 여러 바위와 크레이터도 많은 것으로 확인됐다. 이와달리 디디모스의 저지대는 표면이 상대적으로 매끄럽고 큰 바위와 크레이터도 줄어든 것으로 관측됐다. 이에반해 디디모스의 위성이자 DART 우주선의 충돌 대상이었던 디모르포스는 지름이 약 170m로 암석 파편 조각이 가득한 것으로 나타났다. 두 천체의 바위 크기를 비교하면 디디모스의 경우 가장 큰 것이 축구장 크기인 것에 비해 디모르포스는 스쿨버스 크기 정도였다.연구팀은 이른바 열 피로(thermal fatigue)가 디모르포스 표면의 바위를 빠르게 파쇄했으며, 이 과정에서 떨어져 나온 물질이 중력의 영향으로 뭉쳐져 디디모스가 생긴 것으로 분석했다. 해당 논문의 주저자인 이탈리아 국립천체물리 연구소(INAF) 천문학자 마우리치오 파졸라는 “두 소행성은 모천체의 파괴로 형성된 암석 파편의 집합체”라면서 “두 소행성의 바위들은 표면에 가해진 충격으로 형성될 수 없다. 만약 그같은 충격이 가해졌다면 그대로 분해됐을 것”이라고 설명했다. 또한 연구팀은 두 소행성의 크레이터와 표면 강도에 대한 분석결과 디디모스는 약 1250만 년 전, 디모르포스는 약 30만 년 전 형성됐을 것으로 추정했다.

지금으로부터 정확히 25년 전인 1999년 7월 23일 미 항공우주국(NASA)의 우주왕복선 컬럼비아호에 실려 새로운 우주망원경이 우주로 발사됐다. 바로 ‘찬드라 X선 우주망원경’(Chandra X-ray Observatory)이다. 지난 22일(현지시간) NASA는 찬드라 X선 우주망원경의 발사 25주년을 기념해 기존에 공개되지 않았던 천체사진 25장을 공개하며 자축했다. NASA의 4대 대형 우주 관측소로 꼽히는 찬드라 X선 우주망원경는 이름처럼 지구대기 밖의 광원에서 나오는 X선을 통해 천체를 들여다 볼 수 있다. 그간 찬드라 X선 우주망원경은 지상에서는 관측하기 힘든 퀘이사(Quasar), 초신성 폭발 잔해, 은하단 충돌에 이르는 다양한 천체 현상을 포착해 지구로 전송했다. 이를 통해 전문가들은 가시광의 허블우주망원경, 적외선의 스피처 우주망원경의 관측 데이터를 합쳐 각종 천문학적 현상을 연구할 수 있었다.이번에 NASA는 찬드라 X선 우주망원경이 촬영한 총 25장의 천체 사진을 공개했는데, 각종 은하와 성운, 행성 등 다양하다. 특히 NASA는 이중에 나선은하 NGC 6872를 대표 이미지로 꼽았다. 지구에서 약 2억 1000만년 광년 떨어진 공작자리에 위치한 NGC 6872는 지름이 무려 52만 2000광년에 달한다. 지구가 속한 우리은하 역시 나선은하로 지름이 10만 광년 정도인 것과 비교하면 무려 5배 이상은 큰 셈.찬드라 X선 우주망원경을 운영하는 스미소니언 천체물리학 센터 팻 슬레인 소장은 “찬드라는 25년 동안 놀라운 발견을 거듭해왔다”면서 “천문학자들은 이를 통해 제작할 당시에는 알지 못핶던 미스터리, 즉 외계행성과 암흑에너지를 조사할 수 있었다”고 의미를 부여했다. 실제로 전세계 과학자들은 찬드라 X선 우주망원경의 데이터를 바탕으로 총 1만 건 이상의 논문과 50만 건에 달하는 인용을 기록해, 천체물리학 분야에서 가장 생산적인 NASA 임무 중 하나로 평가하고 있다.

지금으로부터 정확히 25년 전인 1999년 7월 23일 미 항공우주국(NASA)의 우주왕복선 컬럼비아호에 실려 새로운 우주망원경이 우주로 발사됐다. 바로 ‘찬드라 X선 우주망원경’(Chandra X-ray Observatory)이다. 지난 22일(현지시간) NASA는 찬드라 X선 우주망원경의 발사 25주년을 기념해 기존에 공개되지 않았던 천체사진 25장을 공개하며 자축했다. NASA의 4대 대형 우주 관측소로 꼽히는 찬드라 X선 우주망원경는 이름처럼 지구대기 밖의 광원에서 나오는 X선을 통해 천체를 들여다 볼 수 있다. 그간 찬드라 X선 우주망원경은 지상에서는 관측하기 힘든 퀘이사(Quasar), 초신성 폭발 잔해, 은하단 충돌에 이르는 다양한 천체 현상을 포착해 지구로 전송했다. 이를 통해 전문가들은 가시광의 허블우주망원경, 적외선의 스피처 우주망원경의 관측 데이터를 합쳐 각종 천문학적 현상을 연구할 수 있었다.이번에 NASA는 찬드라 X선 우주망원경이 촬영한 총 25장의 천체 사진을 공개했는데, 각종 은하와 성운, 행성 등 다양하다. 특히 NASA는 이중에 나선은하 NGC 6872를 대표 이미지로 꼽았다. 지구에서 약 2억 1000만년 광년 떨어진 공작자리에 위치한 NGC 6872는 지름이 무려 52만 2000광년에 달한다. 지구가 속한 우리은하 역시 나선은하로 지름이 10만 광년 정도인 것과 비교하면 무려 5배 이상은 큰 셈.찬드라 X선 우주망원경을 운영하는 스미소니언 천체물리학 센터 팻 슬레인 소장은 “찬드라는 25년 동안 놀라운 발견을 거듭해왔다”면서 “천문학자들은 이를 통해 제작할 당시에는 알지 못핶던 미스터리, 즉 외계행성과 암흑에너지를 조사할 수 있었다”고 의미를 부여했다. 실제로 전세계 과학자들은 찬드라 X선 우주망원경의 데이터를 바탕으로 총 1만 건 이상의 논문과 50만 건에 달하는 인용을 기록해, 천체물리학 분야에서 가장 생산적인 NASA 임무 중 하나로 평가하고 있다.

‘코스모스’로 유명한 미국 천문학자이자 과학 커뮤니케이터였던 칼 세이건 박사는 보이저 1호가 지구를 찍은 사진을 보고 ‘창백한 푸른 점’이라고 말했다. 지구뿐만 아니라 64광년 떨어진 외계 행성도 아름다운 푸른색을 보인 것으로 알려져 있다. 대상은 여우자리 쪽으로 64광년 떨어진 외계 행성 HD189733b. 그런데, 미국 존스홉킨스대 물리·천문학과, 애리조나 주립대 지구·우주탐사 학부, 메릴랜드대 천문학과, 캘리포니아 공과대(캘텍) 지리·행성과학부, 시카고대 천문·천체물리학과, 유타 밸리대 물리학과, 애리조나대 스튜워드 천문대, 볼더 우주과학연구소, 테네시 주립대 정보시스템 연구센터, 항공우주국(NASA) 에임스 연구센터, NASA 고다드 우주비행센터 공동 연구팀은 HD189733b의 또 다른 특징은 다름 아닌 썩은 달걀 냄새와 같은 악취라고 14일 밝혔다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 7월 9일 자에 실렸다. 목성보다 15% 정도 더 큰 외계 행성 HD189733b는 의외로 생명 존재의 필수 요소인 물이 존재하는 것으로 알려져, 2005년 발견 이후 외계 행성 대기에 관한 상세한 연구의 기준이 되는 행성으로 천문학자들의 관심을 끌었다. 이 행성은 대기 온도가 1000도를 넘고, 시속 8000㎞의 바람이 불어 빗줄기가 옆으로 흩날릴 정도의 악천후로 악명이 높다. 연구팀은 제임스 웹 우주망원경으로 HD189733b를 관측한 자료를 분석했다. 특히 HD189733b의 대기 구성 요소에 주목했다. 그 결과, HD189733b에는 메탄이 존재하지 않아 대기 중 분자가 풍부하다는 이전 연구 결과가 틀렸음을 증명했다. 해왕성이나 천왕성같이 질량이 적은 얼음 행성은 태양계에서 가장 큰 행성인 목성이나 토성 같은 가스형 행성에서보다 더 많은 금속을 포함하는 것으로 알려졌다. 금속 함량이 높다는 것은 해왕성과 천왕성이 형성 초기에 수소와 헬륨 같은 기체보다 얼음, 암석을 비롯한 중금속 원소를 더 많이 축적하고 있다는 의미다. 실제로 HD189733b도 가스형 행성에 가까워 대기 중 분자가 풍부하지 않은 것으로 나타났다. 또 이 행성의 대기에는 황화수소가 많이 포함돼 달걀 썩는 듯한 악취가 행성을 가득 채우고 있을 것으로 예측됐다. 연구를 이끈 광웨이 푸 존스홉킨스대 박사는 “황은 더 복잡한 분자를 만드는 데 필수적 원소”라며 “이번 연구는 행성의 질량과 반지름에 따라 행성의 구성이 어떻게 변하는지에 대한 중요한 기준점을 제공할 것”이라고 설명했다.

우리은하의 구상성단 중 가장 거대한 오메가 센타우리(ω 센타우리) 성단에서 중간질량 블랙홀의 존재를 찾아냈다. 독일 막스플랑크 천문학연구소, 포츠담 라이프니츠 천체물리학연구소를 중심으로 미국, 이탈리아, 호주, 칠레, 영국, 오스트리아 7개국 연구진으로 구성된 공동 연구팀은 우리은하 내 ω 센타우리 성단에서 빠르게 움직이는 별들을 관측하는 데 성공해 중간질량 블랙홀의 존재에 대한 간접 증거를 발견했다고 밝혔다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 7월 11일자에 발표됐다. 블랙홀은 태양 질량의 5~150배에 불과한 항성질량 블랙홀부터 은하 중심에서 발견되는 태양 질량의 10만 배 이상인 초질량 블랙홀에 이르기까지 다양한 크기로 존재하는 것으로 알려졌다. 그렇지만 태양 질량의 150~10만 배 사이의 중간질량 블랙홀은 거의 발견되지 않았다. ω 센타우리는 핼리 혜성을 발견한 1677년 영국 물리학자 에드먼드 핼리가 훗날 나폴레옹의 유배지로 유명해진 세인트헬레나섬에서 발견한 구상성단이다. 지구에서 약 1만 5800광년 떨어져 있고, 지름만 약 150광년에 달하며 약 1000만개의 별들이 포함돼 있고 총 질량은 태양의 400만 배에 이른다. ω 센타우리는 큰 질량과 복잡한 항성군 등의 특성으로 인해 중간질량 블랙홀이 있을 것으로 추정된 곳이다. 실제로 2008년에 처음으로 ω 센타우리 중심에 중간질량 블랙홀이 존재할 수 있다는 분석 결과가 발표되기도 했다. 연구팀은 허블 우주 망원경의 관측 자료를 바탕으로 ω 센타우리 성단 중심 근처 별의 움직임을 분석했다. 그 결과 ω 센타우리 성단 중심 지역에서 별 7개가 빠르게 움직이는 것이 관찰됐다. 이는 ω 센타우리 중심에 중간질량 블랙홀이 존재한다는 것을 시사한다고 연구팀은 설명했다. 연구팀은 이 블랙홀의 질량이 최소 태양 질량의 8200배일 것으로 추정했다.

지구에서 단 40광년 떨어진 우주에 있는 행성에 액체 상태의 물이 있을 것으로 추정된다는 연구결과가 나왔다. 라이브사이언스 등 과학전문매체의 9일(이하 현지시간) 보도에 따르면, 2017년에 발견된 LHS 1140 b 행성은 고래자리에 있는 적색왜성 LHS 1140를 돌고 있는 암석의 행성이다. 질량은 지구의 약 6.5배, 반경은 1.73배 정도로 슈퍼지구 중 하나로 꼽힌다. 슈퍼지구는 지구처럼 암석으로 이뤄져 있지만 질량은 지구의 2~10배에 이르는 천체를 의미한다. 일반적으로 중력이 강해 대기가 안정적이고, 화산 폭발 등의 지각 운동이 활발해 생명체가 탄생하기에 유리한 조건을 갖췄다는 점에서 훗날 인류가 생존할 가능성이 높은 행성으로 분류된다. 캐나다 몬트리올대학 연구진은 제임스웹 망원경이 수집한 데이터를 분석한 결과, 해당 슈퍼지구에 예상보다 더 많은 얼음이 있고 대기가 습하다는 사실이 확인됐다. 이는 생명체가 살 가능성이 높다는 것을 의미한다. 연구진에 따르면, 이 슈퍼지구에 흡수된 빛의 파장에서는 대기의 주요 성분인 질소의 흔적이 발견됐다. 또 행성이 암석으로 만들어질 만큼 밀도가 높지 않다는 사실도 밝혀졌다. 연구진은 이러한 결과를 종합했을 때, LHS 1140 b 행성이 얼음바다로 둘러싸여있을 가능성이 크다고 결론 내렸다. 특히 행성의 일부 지역은 섭씨 20도 정도의 기온을 유지하고 있어 해양 생물이 살 수 있을 정도의 따뜻한 액체 상태의 물이 존재할 가능성이 제기됐다.연구진은 “LHS 1140 b는 현재까지 알려진 온대(열대와 한 대 사이의 기후) 외계 행성 중 액체 상태의 물이 존재한다는 것을 간접적으로 확인할 수 있는 가장 유력한 후보”라면서 “외계 생명체가 어떤 모습일지는 알 수 없지만, 생명체가 생존하기 위해서는 액체 상태의 물이 반드시 필요할 것”이라고 밝혔다. 이어 “이 행성은 지구와 마찬가지로 두꺼운 대기를 가지고 있을 가능성이 있다. 그럼 열을 훨씬 더 잘 유지할 수 있고, 안정적일 기후를 가질 가능성도 커진다”면서 “이번 발견은 잠재적으로 인류가 거주 가능한 외계 행성을 찾는데 중요한 이정표가 될 것”이라고 덧붙였다. 연구에 참여한 미시간대학 천문학과 라이언 맥도날드 교수는 “암석이나 얼음이 풍부한 ‘거주 가능 외계 행성’에서 대기의 흔적을 확인한 것은 이번이 처음”이라면서 “HS 1140 b는 거주 가능 영역에 속하는 가장 작은 외계 행성 중 하나이며, 이 세계에서 공기의 증거를 발견할 가능성도 있다”고 설명했다. 이번 논문은 국제학술지 천체물리학 저널 레터(Astrophysical Journal Letters) 게재 승인을 받았으며, 출판 전 논문이 게재되는 아카이브(arXiv) 웹사이트에 실렸다.

지구에서 단 40광년 떨어진 우주에 있는 행성에 액체 상태의 물이 있을 것으로 추정된다는 연구결과가 나왔다. 라이브사이언스 등 과학전문매체의 9일(이하 현지시간) 보도에 따르면, 2017년에 발견된 LHS 1140 b 행성은 고래자리에 있는 적색왜성 LHS 1140를 돌고 있는 암석의 행성이다. 질량은 지구의 약 6.5배, 반경은 1.73배 정도로 슈퍼지구 중 하나로 꼽힌다. 슈퍼지구는 지구처럼 암석으로 이뤄져 있지만 질량은 지구의 2~10배에 이르는 천체를 의미한다. 일반적으로 중력이 강해 대기가 안정적이고, 화산 폭발 등의 지각 운동이 활발해 생명체가 탄생하기에 유리한 조건을 갖췄다는 점에서 훗날 인류가 생존할 가능성이 높은 행성으로 분류된다. 캐나다 몬트리올대학 연구진은 제임스웹 망원경이 수집한 데이터를 분석한 결과, 해당 슈퍼지구에 예상보다 더 많은 얼음이 있고 대기가 습하다는 사실이 확인됐다. 이는 생명체가 살 가능성이 높다는 것을 의미한다. 연구진에 따르면, 이 슈퍼지구에 흡수된 빛의 파장에서는 대기의 주요 성분인 질소의 흔적이 발견됐다. 또 행성이 암석으로 만들어질 만큼 밀도가 높지 않다는 사실도 밝혀졌다. 연구진은 이러한 결과를 종합했을 때, LHS 1140 b 행성이 얼음바다로 둘러싸여있을 가능성이 크다고 결론 내렸다. 특히 행성의 일부 지역은 섭씨 20도 정도의 기온을 유지하고 있어 해양 생물이 살 수 있을 정도의 따뜻한 액체 상태의 물이 존재할 가능성이 제기됐다.연구진은 “LHS 1140 b는 현재까지 알려진 온대(열대와 한 대 사이의 기후) 외계 행성 중 액체 상태의 물이 존재한다는 것을 간접적으로 확인할 수 있는 가장 유력한 후보”라면서 “외계 생명체가 어떤 모습일지는 알 수 없지만, 생명체가 생존하기 위해서는 액체 상태의 물이 반드시 필요할 것”이라고 밝혔다. 이어 “이 행성은 지구와 마찬가지로 두꺼운 대기를 가지고 있을 가능성이 있다. 그럼 열을 훨씬 더 잘 유지할 수 있고, 안정적일 기후를 가질 가능성도 커진다”면서 “이번 발견은 잠재적으로 인류가 거주 가능한 외계 행성을 찾는데 중요한 이정표가 될 것”이라고 덧붙였다. 연구에 참여한 미시간대학 천문학과 라이언 맥도날드 교수는 “암석이나 얼음이 풍부한 ‘거주 가능 외계 행성’에서 대기의 흔적을 확인한 것은 이번이 처음”이라면서 “HS 1140 b는 거주 가능 영역에 속하는 가장 작은 외계 행성 중 하나이며, 이 세계에서 공기의 증거를 발견할 가능성도 있다”고 설명했다. 이번 논문은 국제학술지 천체물리학 저널 레터(Astrophysical Journal Letters) 게재 승인을 받았으며, 출판 전 논문이 게재되는 아카이브(arXiv) 웹사이트에 실렸다.

일론 머스크가 이끄는 스페이스X가 우주상의 지구 궤도로 스타링크 위성을 추가 발사했다. 스타링크는 기존 위성 통신망 및 수중 광케이블의 단점을 개선하고, 동시에 유선 인터넷과 그에 기반한 무선 통신망의 한계를 극복하기 위해 스페이스X가 우주로 쏘아올리는 인터넷 사업의 일환이다. 폭스뉴스 등 미 현지 언론의 24일(이하 현지시간) 보도에 따르면, 스페이스X는 이날 저녁 캘리포니아 반덴버그 우주군정거장에서 팔콘9 로켓에 스타링크 인터넷 위성 20개를 싣고 이륙했다. 스페이스X 측은 이번 비행이 2024년 들어 20번째 스타링크 발사라고 설명했다. 스페이스X의 스타링크 발사는 샌디에이고 카운티 전역은 물론이고, 국경을 넘어 멕시코 일부 지역에서도 관찰됐다.구름 한 점 없는 밤하늘을 가로지르는 로켓의 뒤로 거대한 수증기가 뿜어져 나왔고, 뒤이어 대형 비행운이 형성됐다. 일반적으로 로켓이 차갑고 습한 대기 지역을 통과할 때, 이미 뿜어져 나온 수증기가 빠르게 응결돼 거대한 구름을 형성한다. 스타링크는 세계 각지에서 인터넷을 사용하기 어려운 사람들에게 무선 통신망의 한계를 극복하는데 도움을 준다는 평가가 있지만, 동시에 우주 쓰레기를 한없이 증가시킨다는 비판을 받아왔다. 엑스(옛 트위터)에는 “쓰레기를 우주에 버리는 것은 인류의 발전에 도움이 되지 않는다”, “당신(일론 머스크)은 쓰레기로 우주 공간을 어지럽히고 있다” 등의 지적이 쏟아졌다. 이미 생명을 다한 위성이 지구로 추락할 경우 초대형 피해가 발생할 수 있다는 우려도 있다. 2023년 미국 연방항공국(FAA)는 보고서를 통해 일론 머스크의 스타링크에서 발생한 잔해가 2035년 이내에 지구상에서 인명 피해를 줄 수 있다고 경고하기도 했다.이에 대해 머스크는 과거 영국 파이낸셜타임스와 한 인터뷰에서 “우주는 매우 거대하고 위성은 매우 작다. 이미 우주 궤도에는 수백억 개의 위성이 있을 수 있다”며 스타링크로 인한 인명피해 우려를 일축했다. 그러나 머스크의 주장과 달리 지난해 4월 스타링크 위성이 궤도를 벗어나 지구를 향해 추락하는 장면이 포착된 바 있다. 당시 기상학자인 댄 시앙카가 처음으로 공개한 영상은 지난해 4월 3일 캘리포니아주 살리나스 북서쪽 하늘에서 무언가 ‘번쩍’ 불빛을 내다가 사라지는 모습을 담고 있다. 이는 지구로 추락한 스타링크가 지구 대기권에서 폭발하며 사라질 때 발생한 불빛으로 추정된다. 하버드-스미소니언 천문학센터의 천문학자이나 천체물리학자인 조나단 맥도웰 박사는 “추락한 스타링크는 스페이스X의 최신 모델이지만, 일부에게서 궤도를 벗어나는 오류가 확인되고 있다”고 밝힌 바 있다. 지구 감싸는 수만 개의 인공위성 우주쓰레기 대란 지구 궤도로 수많은 위성이 쏘아올려지면서 위성끼리의 충돌 위험도 높아지고 있다. 중국은 2021년 12월 초 유엔 사무총장에게 제출한 서한에서 “(2021년) 7월 1일, 10월 21일 두 차례에 걸쳐 중국 우주정거장 핵심 모듈에 근접한 스페이스X의 위성 ‘스타링크’를 피하고자 긴급 회피 기동을 실시했다”고 밝혔다. 이어 “두 번 모두 모듈 내부에 비행사가 머물러 있었다. (만약 충돌했다면) 비행사의 생명이나 건강에 문제가 생겼을 것”이라며 불만을 토로했다.스페이스X 측은 스타링크가 수명이 다 하면 스스로 궤도이탈 후 대기권에서 연소되며, 쏘아올린 스타링크의 95%가 소멸하도록 계획돼 있다고 주장한다. 그러나 이미 수만 개의 우주 쓰레기가 우주를 떠도는 상황에서, 남은 5%의 스타링크도 우주환경과 지구에 치명적일 수 있다는 우려가 사그라지지 않고 있다. 인류가 지난 60여 년 간 발사한 인공위성의 숫자는 1만 4000여 개이며, 지구 궤도에 배치된 스타링크의 개수는 2023년 기준으로 3500여 대에 이른다. 머스크는 앞으로 수년 안에 4만 2000개의 위성을 우주로 쏘아 올리겠다는 목표를 가지고 있다.

미래는 생성되지 않는다(박주용 지음, 동아시아) 챗GPT로 대표되는 생성형 인공지능(AI)의 등장은 인간 고유 능력인 창의력마저도 AI에게 빼앗기는 것 아니냐는 위기감을 고조시킨다. 자칭 ‘문화물리학자’인 저자는 현대 과학의 탄생부터 위대한 예술가들의 창작 노트까지 뒤적여 창의성의 본질을 이야기하며 포스트 AI 시대를 전망케 한다. 생성형 AI를 활용해 생산성을 높이거나 돈을 버는 방법을 알고 싶다면 이 책을 펼치지 않는 것이 좋다. 그러나 AI를 뛰어넘어 인류가 연계하고 생존할 수 있는 방법을 알고 싶다면 반드시 읽을 필요가 있다. 340쪽, 1만 9800원.아름다운 실험(필립 볼 지음, 고은주 옮김, 소소의책) 17세기 영국 철학자 프랜시스 베이컨이 ‘지식을 얻기 위한 계획적 행위만이 진정한 실험’이라고 정의한 뒤 실험이 과학의 전부는 아니지만 실험을 빼놓고 과학의 발전을 이야기할 수는 없게 됐다. 천체물리학, 고전물리학, 양자론, 화학, 생물학 5개 분야에서 현재 우리의 삶을 있게 만들고 지식의 지평을 넓혀 준 역사적이고도 놀랍게 아름다운 실험 60가지를 엄선해 설명한다. 책을 읽고 나면 ‘거인의 어깨에서 더 멀리 바라볼 수 있었다’는 뉴턴의 말을 이해할 수 있게 된다. 248쪽, 3만 8000원.모든 것이 거기 있었다(함정임 지음, 현암사) 한국에서 묘지는 아무리 명당이더라도 사람이 사는 곳과 멀리 떨어져 있다. 그렇지만 유럽만 가 봐도 묘지는 집 근처 또는 마을 한가운데 있다. 죽음이 삶에서 멀리 있지 않다는 ‘메멘토 모리’라는 교훈을 주기 위해서라고 한다. 저자는 20대 때부터 32년 동안 찾은 유럽 예술가들의 묘에 관한 이야기를 풀어냈다. 프랑스 국립묘지인 판테온부터 발자크, 마르셀 프루스트, 도어스의 짐 모리슨, 에디트 피아프 등이 잠든 페르 라세즈까지 수많은 묘지에서 저자는 삶 너머의 죽음, 죽음 너머의 삶을 느꼈다고 말한다. 552쪽, 2만 9500원.미국의 핵전략(이만석·함형필 지음, 플래닛미디어) 핵무기는 인류 종말의 공포를 현실로 만들 수 있다는 우려와 함께 전쟁 발생 자체를 방지하는 수단이라는 양면성을 갖고 있다. 이 책은 1940년대 미국이 핵무기를 얻은 이후 80년 동안 미국 핵전략 역사를 통해 현대 국제정치에서 핵무기가 어떤 역할을 하고 있는지 보여 준다. 이와 함께 북한의 핵 위협에 대응하는 가장 확실한 방법이 무엇인가를 고민하게 한다. 328쪽, 2만 3000원.

화성 표면과 대기 사이에 활발한 물 교환이 이뤄지고 있음을 보여주는 새로운 증거가 발견됐다. 스위스, 미국 등 9개국 공동 연구팀은 화성의 가장 높은 화산에서 물 서리(water frost)를 처음 관측했다. 물 서리는 수분을 많이 포함하고 있는 액체상 서리로, 대기 중 수분이 승화해 생긴 서리가 기온 상승으로 그 일부가 녹기 시작하는 현상이다. 이번 연구에는 스위스 베른대 물리학 연구소, 미국 브라운대 지구·환경·행성과학과, 애리조나대, 벨기에 왕립 천문대, 브뤼셀 자유대, 루뱅 가톨릭대 천문학 연구소, 독일 항공우주센터(DLR) 행성연구소, 이탈리아 파도바 천체 관측소, 천체 물리학·행성 연구소, 프랑스 파리 샤클레대, 파리 대학연구소, 캐나다 웨스턴대 지구과학과, UAE 칼리파대, 영국 오픈대 등 천문학자와 천체물리학자들이 참여했다. 이번 연구 결과는 지구 과학 분야 국제 학술지 ‘네이처 지구과학’ 6월 11일 자에 실렸다. 화성의 타르시스 산맥은 화성 적도 부근에 있는 고원지대로 21㎞ 높이의 올림포스산 포함해 에베레스트산의 1~2배 수준의 태양계에서 가장 크고 높은 화산들을 포함하고 있다. 올림포스산의 면적은 프랑스만큼 넓은 것으로 확인되고 있다. 이들 화산은 지질학적으로 겉보기에는 활동하지 않는 것처럼 보인다. 화성은 햇빛과 얇은 대기층 때문에 낮 동안 지표면이나 산 정상 모두에서 상대적으로 높은 온도를 유지하기 때문에 물 서리는 거의 관찰되지 않는 것으로 알려졌다. 화성 적도 주변에서는 더더욱 물 서리를 관찰하기 어렵다고 생각됐다. 연구팀은 유럽 우주국(ESA)의 가스 추적 궤도선(TGO)이 수집한 이미지를 분석해 화산 정상과 올림포스산의 칼데라 바닥에서 얼음 퇴적물을 확인했다. 얼음 퇴적물은 화성의 겨울 이른 아침에만 나타나는 것으로 알려졌다. 연구팀은 기후 모델 시뮬레이션을 통해 표면 온도가 이산화탄소가 아닌 물로 구성된 서리와 일치한다는 사실을 확인했다. 시뮬레이션에 따르면 타르시스 산맥 위에 흐르는 대기에 의해 생성된 대기 순환 패턴이 지구의 고산 지역에서 나타나는 미기후와 유사하게 서리 응결 조건을 충족시킨다.연구팀은 타르시스 산맥에서만 형성되는 서리의 총질량은 약 15만t으로, 올림픽 규격의 수영장 60개에 해당하는 양이다. 이런 물 서리는 겨울철 화성의 대기와 표면 사이에서 매일 교환되고 있을 것으로 추정했다. 이는 화성 대기 중 수증기 총량의 극히 일부에 불과하지만, 화성의 표면 환경에 중요한 역할을 하는 것으로 파악된다. 연구를 이끈 니콜라스 토마스 베른대 교수(태양계 동적 물리학)는 “이번 연구 결과는 화성에서 물의 존재 위치와 이동 방식을 이해하고 미래 탐사와 생명체 흔적을 찾는 데 필수적인 행성의 대기 역학을 이해하는 데 도움이 된다”라고 설명했다.

가슴이 답답할 때 눈이 시리도록 푸른 하늘이나 별이 가득한 밤하늘을 보면 뻥 뚫리는 느낌이 든다. 하늘을 보는 것만으로도 답답한 마음이 풀리지 않을 때는 시간을 거꾸로 돌려 과거로 돌아가 잘못을 되돌리고 싶은 마음이 들기도 한다. 하늘, 별, 달, 그리고 시간은 고대인들부터 항상 궁금해했던 것들이다. 물리학에서도 중요한 연구 대상이기도 하다. 4월 과학의 달을 맞아 우주와 시간의 과학에 대해 재미있게 풀어낸 대중 과학서들이 잇따라 출간되면서 서점을 찾은 독자들을 유혹하고 있다.‘시간의 물리학’(휴머니스트)에서 천체물리학자인 저자는 허버트 조지 웰스, 아서 클라크, 아이작 아시모프 등 SF 작가들의 소설 속 시간여행 가능성을 분석한다. 시간여행이라는 아이디어에 담긴 과학적 실체를 탐색하고 이를 아인슈타인, 칼 세이건, 미치오 카쿠 등이 탐구한 상대성이론, 블랙홀, 멀티버스 등에 관한 연구와 비교한다. 이를 통해 시간에 관한 9단계 사고 실험을 보여주며, 멀티버스 속에서라면 각종 타임 패러독스가 발생하지 않는다고 말한다. 저자는 “SF 작가들이 제시한 시간여행은 과학 논문이 콕 집어내지 못한 과학적 진실을 부각한 경우도 드물지 않다”고 말한다.‘시간은 되돌릴 수 있을까’(북라이프)는 시간에 관해 좀 더 진지하게 접근한다. 스티븐 호킹의 마지막 제자로 양자 중력 이론을 전공한 저자는 시간의 역행 가능성을 대담하게 설명한다. 시간의 방향과 속도는 무엇이 결정하는지, 시간의 역행 가능성을 암시하는 시간의 양자화, 수축과 팽창을 반복하는 순환 우주까지 현대 과학 최전선에서 일어나는 흥미로운 연구 성과에 상상력을 더해 설명한다. 엔트로피 증가 법칙에 따르면 자연계 모든 물질은 한 방향의 성질만을 갖기 때문에 시간의 역행이 일어나기는 어렵지만, 양자역학 관점에서 시간이 소립자로 구성돼 있다고 한다면 소립자의 움직임은 불확정성 상태이기 때문에 시간이 거꾸로 가는 것도 가능하다. 이 때문에 현재도 시간의 방향성에 대해서 과학계는 여전히 논쟁 중이다.그런가 하면, ‘우주의 수학’(플루토)은 우주가 놀라울 정도로 수학적 법칙으로 지배된다는 사실을 보여준다. 행성의 운동을 설명하는 케플러 법칙과 물체의 운동을 정확하게 설명한 뉴턴의 만유인력 법칙, 아주 작은 원자 세계부터 우주에서 발생하는 폭발까지 모든 종류의 에너지 변환에 대한 지식을 보여주는 아인슈타인 방정식의 아름다움을 어렵지 않게 설명한다. 우주가 믿기 어려울 정도로 수학적 법칙을 따른다는 것을 여러 사례를 만난다면 우주와 법칙, 수학 사이의 신비로움을 새삼 느끼게 된다.

태양에서 불어오는 플라스마 입자 흐름을 ‘태양풍’이라고 부른다. 태양풍을 구성하는 입자들은 양성자, 전자, 헬륨 원자핵 등으로 전기를 띄고 있다. 이 때문에 태양풍이 강해지면 전파를 방해해 위성통신이나 레이더 시스템에 장애가 발생하곤 한다. 태양풍은 항성(별)의 상층부 대기에서 분출되는 입자의 흐름인 항성풍(stellar wind)의 일종이다. 오스트리아 빈 대학 천체물리학과, 프랑스 소르본대, 영국 레스터대 물리·천문학과, 미국 존스홉킨스대 응용 물리학 연구실 공동 연구팀은 태양과 유사한 세 개의 항성에서 방출되는 X선을 기록해 항성풍을 직접 감지하고 별의 질량 원리를 찾아냈다고 19일 밝혔다. 이 연구 결과는 천문학 분야 국제 학술지 ‘네이처 천문학’ 4월 12일 자에 실렸다. 태양풍과 태양 자기장이 지배하는 공간인 태양권(Heliosphere)의 유사체인 항성권(Astrosphere)은 ‘항성풍 거품’이라는 별명처럼 항성풍에 의해 성간 공간으로 날아가는 매우 뜨거운 플라스마 거품이 있는 공간이다. 항성풍은 플라스마 형태로 방출되면서 별의 질량 손실을 유발하는 직접 원인이 된다. 항성풍으로 인해 주변 행성이 거주할 수 있는 세계가 되거나, 대기를 완전히 잃은 암석 덩어리 행성으로 진화하기도 한다. 이렇듯 태양과 유사한 저(低)질랑 별의 항성풍에 관한 연구는 항성과 행성의 진화를 이해하는 데 중요한 열쇠가 된다. 또 항성풍은 별과 행성의 진화에 중요한 역할을 하지만 통제 방법은 알려진 것이 없다. 연구팀은 별의 광도에 따라 구분하는 MK 분류법에 따라 태양처럼 광도가 Ⅴ단계인 주계열성(main sequence stars) 별 3개를 대상으로 X선 방출을 관측했다. 연구팀은 유럽우주국(ESA)에서 운영하는 X선 분광 우주망원경인 ‘XMM-뉴턴 우주망원경’으로 지구에서 16.6광년 떨어진 쌍성계인 ‘땅꾼자리 70’(70 Ophiuchi), 지구에서 10.5광년 떨어져 있는 에리다누스자리 엡실론, 11광년 떨어져 있는 백조자리 61(61 Cygni)을 선정해 관측했다. 연구팀은 산소 이온의 스펙트럼선을 관찰해 산소의 양, 별에서 방출되는 항성풍의 총질량을 파악했다. 세 별들의 질량 손실률은 각각 66.5±11.1배, 15.6±4.4배, 9.6±4.1배로 추정됐다. 이는 각별들에서 나오는 항성풍이 태양풍보다 훨씬 강하다는 것을 의미하고, 강한 자기 활동이 일어나고 있다는 의미다. 빈 대학 천체물리학과 수석 과학자 크리스티나 키슬리야코바 박사는 “항성풍의 산소 이온과 세 개의 주계열성 주위 중성 성간 물질, 별들에서 방출되는 X선 전하 교환이 관측된 것은 이번이 처음”이라며 “항성풍을 직접 찾아 이미지 처리하고 주변 행성과의 상호 작용을 연구하는 길을 열어줄 것”이라고 말했다.

지난 2022년 9월 27일 인류 역사상 최초로 소행성에 우주선을 고의 충돌시키는 마치 영화같은 실험이 성공적으로 이루어졌다. 당시 미 항공우주국(NASA)은 다트(DART) 우주선을 지구에서 1100만㎞ 떨어진 소행성 디디모스(Didymos)의 위성인 디모르포스와 고의 충돌시켰다. 이날 DART 우주선은 초속 6.1㎞로 날아가 목표했던 디모르포스와 충돌하면서 운명을 다했다. 충돌 여파로 디모르포스의 먼지와 파편이 생겼으며 이후 소행성 뒤로는 혜성같은 꼬리가 형성됐다. NASA는 우주선의 디모르포스 충돌로 인해 1000톤이 넘는 먼지와 암석이 우주공간에 흩뿌려진 것으로 분석했다. 특히 이 과정에서 소행성에 있던 바위들이 떨어져나와 우주 공간을 떠돌게 됐는데 허블우주망원경으로 확인된 숫자는 37개로 직경은 4~7m에 달했다.그렇다면 그후 우주공간으로 떨어져나온 이 바위들은 어떻게 됐을까? 최근 유럽우주국(ESA) 천문학자 마르코 페누치와 이탈리라 국립천체물리학 연구소 알비노 카르보냐니는 이에대한 흥미로운 연구결과를 내놨다. 컴퓨터 시뮬레이션 분석을 통해 이들 바위들이 행로를 예측한 것. 그 결과 모든 바위들이 지구 쪽으로 날아와 영향을 미칠 가능성은 없는 것으로 파악됐다. 그러나 연구팀은 이 바위들의 궤도가 장기적으로 화성의 궤도와 교차한다는 사실을 발견했다. 특히 이중 4개의 바위는 화성에 충돌할 정도로 가까워지는데 2개는 6000년 후, 또다른 2개는 1만 5000년 후로 예측됐다. 결과적으로 4개의 바위가 인간의 실수 아닌 실수로 화성에 떨어질 수 있는 것. 특히 아무리 작은 바위라도 화성에는 큰 타격이 될 수 있다. 화성은 대기가 희박해 지구처럼 천체로부터 거의 보호되지 않는다. 연구팀에 따르면 이 바위 하나가 수직으로 떨어지면 화성에 최대 300m의 분화구가 생길 수 있다.이에대해 연구팀은 “지금까지 이루어진 모든 관측결과 다트 우주선이 디모르포스와 충돌하면서 궤도 주기를 변경하고 지구에도 영향을 미치지 않았기 때문에 성공적인 실험으로 확인됐다”면서 “다만 소행성에서 떨어져 나온 물질이 주위 천체에 영향을 미칠 수 있기 때문에 향후 임무에 보다 신중한 접근이 필요하다는 것이 이번 연구가 시사하는 점”이라고 밝혔다. 한편 DART 우주선이 디모르포스와 충돌한 이유는 미래에 지구를 위협할 수 있는 소행성과 충돌해 그 궤도를 변경할 수 있는지를 실험하는 것이었다. 곧 미래에 지구를 위협할 수 있는 소행성의 궤도를 변경하려는 장대한 실험인 셈으로 실제로 디모르포스의 궤도 주기가 33분 가량 변경되면서 임무는 성공적으로 끝났다. DART(Double Asteroid Redirection Test)는 폭발물을 탑재하지 않은 500kg정도의 작은 우주선으로 지난 2021년 11월 24일 발사됐다. DART 우주선의 실험장이 된 디모르포스는 직경 160m의 작은 소행성이지만 만약 지구와 충돌한다면 대형 핵무기급 파괴력을 가질 수 있다.

‘신의 입자’로 알려진 힉스 보손의 존재를 예측해 2013년 노벨물리학상을 공동 수상한 영국의 이론물리학자 피터 힉스 에든버러대 명예교수가 지난 8일(현지시간) 별세했다. 94세. 에든버러대는 성명을 내고 “힉스 교수가 노환으로 지난 8일 자택에서 평화롭게 세상을 떠났다”며 “우리를 둘러싼 세계에 대한 우리의 지식을 풍요롭게 만든 비전과 상상력을 가진 진정한 재능을 가진 과학자였다”고 밝혔다. 영국 BBC도 그의 별세를 맞아 “영국 과학의 거인(giant of British science)을 잃었다”고 추모했다. 피터 힉스 교수는 1929년 5월 29일 출생해 1947년 킹스 칼리지 런던 물리학과에 입학해 1950년 수석 졸업했다. 1954년 같은 학교에서 분자 진동 이론에 관한 연구로 박사학위를 받고, 1960년 에든버러대 수리물리학과 교수를 거쳐 1980년부터 이론물리학과 교수로 재직했다. 힉스는 1964년에 물리학 분야 국제 학술지 ‘피지컬 리뷰’에 다른 입자들에 질량을 부여하고 사라지는 입자의 존재를 이론적으로 예상하는 한쪽 정도의 짧은 논문을 발표했다. 같은 해 벨기에 이론물리학자 프랑수아 앙글레르도 힉스입자의 존재를 예측하는 짧은 논문을 발표했다.힉스 교수가 예측한 뒤 반세기 정도가 지난 2012년 7월 유럽입자물리연구소(CERN)가 강입자가속기(LHC) 실험을 통해 힉스입자를 발견했다. 힉스입자 존재를 이론적으로 확립한 공로로 힉스와 앙글레르 브뤼셀 자유대 명예교수는 2013년 노벨물리학상을 공동 수상했다. 과학자들은 양자전기역학(QED)과 양자색역학을 통해 입자 16개로 세상의 구성을 설명하는 표준모델을 만들었다. 16개의 입자는 6개의 경입자, 6개의 쿼크, 전자기 상호작용에 관여하는 광자, 강한 상호작용에 관여하는 글루온, 약한 상호작용에 관여하는 2개의 보손이다. 문제는 이들 입자의 질량이 모두 제각각이어서 표준모델의 입자들 사이 대칭성이 깨진다는 점이다. 힉스는 자연의 가장 기본적 성질의 대칭성이 깨지는 이유는 다른 보손 입자와의 상호작용 때문이라고 생각하고 모든 입자에 질량을 부여한 뒤 사라지는 새로운 입자를 예측했다. 이 입자가 ‘힉스입자’로 불리게 된 것은 입자물리학자 고 이휘소 박사(1935~1977)의 덕분이다. 힉스 교수가 새로운 입자의 존재를 발표한 당시는 너무 획기적인 데다가 학계에서 명성이 높지 않아 주목받지 못했는데, 1967년 미국에서 열린 학회에서 힉스는 이휘소 박사와 만나게 됐다. 이 박사는 1972년 미국 국립가속기연구소 연구부장 시절 국제 고에너지 물리학 국제 콘퍼런스 행사장에서 “자연계에 질량을 갖게 한 근본적 입자가 있고 그 질량은 양성자 110배에 이른다”라는 추정치를 내놓으면서 ‘힉스입자’라고 이름을 붙였다. 그 이후 물리학계에서는 힉스입자라는 용어가 일반화됐다. 2018년 타계한 영국의 천체물리학자 스티븐 호킹 박사는 2000년대 초반 “힉스입자는 절대 발견될 수 없을 것이라는데 100달러를 걸겠다”라고 장담하기도 했다. 그렇지만 CERN에서 힉스입자를 실험적으로 발견한 뒤에는 자신의 실수를 인정하고 “힉스에게 당장 노벨물리학상을 줘야 한다”고 밝히기도 했다.사실 힉스입자의 존재에 대해서는 많은 과학자가 회의적이었던 점은 사실이다. 양자역학의 불확정성 원리를 발견한 하이젠베르크도 ‘쓰레기 같은 이론’이라고 비난했을 정도였다. 쉽게 발견되지 않아 1988년 노벨물리학상을 받았던 레온 레더만은 1993년 입자 관련한 책을 썼을 때 제목을 ‘빌어먹을 입자’(Goddamn Particle)로 붙였지만 출판사측의 만류로 ‘신의 입자’(God Particle)로 바뀌면서 힉스 입자의 별명이 됐다. 그렇지만 정작 무신론자이기도 한 힉스 교수는 “정말 싫어한다”고 고백하기도 했다. 박인규 서울시립대 물리학과 교수는 SNS에 힉스 교수의 타계 소식을 전하며 “이분은 내가 태어날 무렵 힉스 입자 존재를 알아내셨고, 나는 성인이 돼서 이분의 업적이 뭔지 깨닫게 됐고, 한참이 지나서야 힉스입자를 발견하는 팀에 들어가 이분의 이론을 제대로 이해하기 시작했고, 이제는 그 내용을 수업 시간에 다루고 있으니…피터 힉스의 이름은 내 인생에 깊게 관여돼있다”라며 추모하기도 했다.

별에도 종족이 있다. 물론 사람처럼 민족이나 인종 개념이 있는 것은 아니지만, 구성 성분을 보면 어떤 시기에 생겼는지 알 수 있어 이에 따라 종족 (population) I과 종족 II 별로 나눌 수 있다. 종족 I은 태양 같은 일반적인 별로 수소와 헬륨보다 무거운 원소가 많은 별이다. 따라서 주변에 행성을 거느리고 있을 가능성도 높다. 반면 종족 II는 무거운 원소가 별로 없는 별이다. 현재 표준 우주 모델에 의하면 빅뱅 직후의 초기 우주에는 무거운 원소가 없었지만, 초신성 폭발과 함께 최후를 맞이한 무거운 별들이 이런 원소를 우주에 공급했다. 따라서 종족 I은 비교적 최근에 만들어진 신세대이고 종족 II는 오래된 노령층이라고 할 수 있다. 그런데 이 이론이 맞다면 무거운 원소가 전혀 없는 태초의 별이 있을 수밖에 없다. 과학자들은 한 번도 관측한 적은 없지만, 이론적으로 존재를 의심하기 힘든 태초의 1세대 별을 종족 III라고 명명했다. 오랜 세월 관측에도 과학자들이 종족 III 별을 한 번도 보지 못한 이유는 가스의 밀도가 지금과는 비교할 수 없을 정도로 높은 시절에 생성된 거대한 별이기 때문이다. 별이 무거울수록 중심부의 핵융합 반응이 강하게 일어나면서 역설적으로 연료를 금방 소진하고 초신성으로 최후를 맞이하는 시간이 짧아진다. 과학자들은 종족 III 별의 질량이 태양의 수백 배에 달했을 것으로 보고 있는데 이 경우 수명은 수백만 년에 불과하다. 과학자들은 이 이론을 증명하기 위해 무거운 원소가 아주 적은 종족 II 별을 상세히 관측했다. 이 별들이 종족 III 별의 잔해에서 생성된 것이기 때문이다. 이를 통해 추정한 종족 III 별의 질량은 태양의 12-60배 정도였다. 그런데 이 값은 초기 우주의 시뮬레이션 모델에서 얻어진 것과 상당한 차이가 있었다. 대부분의 우주 모델은 종족 III 별의 질량을 태양의 50-1000배 정도로 추정했다. 이렇게 모델과 관측 결과가 맞지 않는 것은 과학자들에겐 사소한 문제가 아니라 이론 전체를 바꿔야 하는 중대한 문제다. 관측과 이론 모델 중 어느 쪽에 맞는지 보기 위해 대만 국립 천문학 및 천체물리 연구소 (ASIAA)의 과학자들은 미국 국립 버클리 연구소의 슈퍼컴퓨터를 이용해서 역대 가장 상세한 우주 시뮬레이션을 시행했다. 슈퍼컴퓨터 속에서 재현한 초기 우주에서 높은 밀도의 수소 가스들은 중력에 의해 뭉쳐 태양 질량의 22-175배 사이의 덩어리를 만들었다. (사진) 그러나 이 가스가 모두 별이 되는 것은 아니고 일부만 별을 생성하기 때문에 최종적으로 태양 질량의 8-58배 정도 되는 별이 만들어졌다. 이는 관측치와 부합되는 결과다. 종족 III에 해당하는 별이 없으면 태양을 포함해 우주에 있는 다른 별도 있을 수가 없고 지구 같은 행성도 존재할 수 없기 때문에 과학자들은 종족 III 별의 정체를 알아내기 위해 노력하고 있다. 이번 연구는 종족 III 별에 대한 논란을 해소하고 실체에 좀 더 다가갈 수 있는 결과로 주목된다.

우주에 있는 별 가운데 상당수는 사실 솔로가 아닌 커플이다. 태양 같은 별은 가스 구름에서 여럿이 함께 태어나기 때문에 서로의 중력에 이끌려 쌍성계가 되기 때문이다. 태양에서 가장 가까운 알파 센타우리 역시 쌍성계에 별 하나를 더 끌어와 세 개의 별이 서로 공전하는 삼성계를 이루고 있다. 하지만 일부 별은 혼자 고독하게 우주를 여행한다. 별 가운데서 특히 밝고 큰 청색 초거성 (blue supergiant)이 그 대표적인 사례다. 청색 초거성은 태양보다 16-40배 정도 무거운 별로 중력 때문에 중심부에서는 핵융합 반응이 격렬하게 일어난다. 그 결과 밝기는 태양의 1만 배 이상 밝고, 표면 온도는 2-5배 정도 더 뜨겁다. 이렇게 큰 별이라면 굳이 짝이 필요하지 않을 것 같지만, 과학자들은 청색 초거성이 대부분 혼자 있는 점을 의아하게 생각했다. 보통 이런 거대 별은 많은 가스가 있는 성운에서 탄생하기 때문에 주변에도 다른 크고 작은 별이 있게 마련이다. 그러면 큰 중력 때문에 다른 별이 끌려올 가능성이 매우 높아 웬만해서는 혼자만 있기 어렵다. 스페인의 카나리아스 천체물리학 연구소 (IAC)의 과학자들은 시뮬레이션을 통해 청색 초거성이 늘 솔로인 이유를 밝혀냈다. 이유는 간단했다. 처음에는 둘이었는데, 중력에 의해 서로 끌리다가 하나로 합체되었기 때문이다. 사실 과학자들은 청색 초거성의 진화를 연구하면서 초기 단계에 있는 젊은 청색 초거성을 발견하지 못했다. 대신 이보다 좀 더 작은 질량인 거성은 확인할 수 있었는데, 이들은 쌍성계인 경우가 흔하다. 이들은 강한 중력으로 서로를 공전하고 있기 때문에 너무 가까이 있으면 하나로 합체될 가능성이 높다. 연구팀은 이 가설을 검증하기 위해 합체 모델을 시뮬레이션한 다음 대마젤란 은하에 있는 59개의 청색 초거성의 관측 데이터와 대조했다. 그 결과 합체 가설이 관측 결과를 잘 설명하는 것으로 나타났다. 합체 가설은 청색 초거성이 혼자 있는 경우가 많다는 사실과 초기 단계를 관측하기 어려운 이유를 잘 설명한다. 합체 가설이 옳다면 청색 초거성은 솔로가 아니라 둘이 하나가 되어 죽는 순간까지 함께 하는 커플이라고 할 수 있다. 물론 그렇다고 해도 우리와는 관련이 없는 것 같지만, 사실 우리 몸을 구성하는 일부 원소는 여기서 나온 것일 수도 있다. 청색 초거성 같은 무거운 별이 마지막 순간에 초신성 폭발과 함께 사라지면서 남긴 무거운 원소가 지구 같은 별을 이루고 생명체를 이룬 것이기 때문이다. 오래전 합체된 청색 초거성이 없었다면 지금의 우리는 없었을지도 모른다.