호주의 밤하늘에 거대한 녹색빛을 발하며 폭발하는 유성의 생생한 모습이 보안 카메라에 포착됐다. 최근 호주 현지언론들은 퀸즐랜드주 상공 위에서 굉음과 함께 폭발한 유성의 모습을 영상과 함께 공개했다. 보기드문 유성 폭발이 일어난 것은 지난 20일(현지시간) 오후 9시 22분 경으로, 당시 밤하늘에 마치 우주에서 레이저빔을 쏘듯 녹색빛의 유성이 떨어졌다. 곧바로 굉음과 함께 유성이 폭발하며 밤하늘은 환하게 밝아지다 이내 잠잠해졌으며 이같은 모습은 케언스국제공항 보안카메라에 생생히 담겼다.특히 이번 유성 폭발은 현장에서 약 600km 떨어진 지역에서도 그 섬광이 관측될 만큼 컸다. 다만 유성이 도시에 떨어지지 않아 인명피해는 보고되지 않았다. 전문가들에 따르면 이번에 호주에 떨어진 유성은 화구(火球)로 알려졌다. 서양에서는 '파이어볼'(fireball)로 불리는 화구는 일반적인 유성보다 훨씬 더 밝은 유성을 의미한다. 호주 국립대 천체물리학자 브래트 터커 박사는 "이번에 떨어진 우주 암석은 0.5~1m 정도로 매우 작으며 최대 시속 15만km로 날았다"면서 "보통 유성은 폭발할 때 흰색 또는 노란빛을 발하는데 이번에 녹색 섬광이 발한 것은 유성에 철과 니켈같은 금속 성분이 많았기 때문"이라고 설명했다.한편 지구 중력에 이끌려 떨어지는 유성은 소행성이나 혜성이 남긴 파편으로, 보통 지구에서 약 4억km 떨어진 화성과 목성 사이에 위치한 소행성대에서 온다. 1년이면 4만 톤 정도가 지구에 떨어지는데 대부분의 유성체는 작아서 지상 100km 상공에서 모두 타서 사라지지만, 큰 유성체는 그 잔해가 땅에 떨어지는데 이것이 바로 운석이 

천재 과학자 아인슈타인보다 지능지수(IQ)가 높은 것으로 확인된 11세 신동의 행보가 눈길을 사로잡고 있다.  멕시코 중부 멕시코시티에 사는 알다라 페레즈 산체스(11)는 경제적으로 넉넉하지 않은 지역에서 태어나고 자랐다. 3살 무렵에는 언어 능력이 또래보다 현저히 낮아 발달장애 또는 자폐 스펙트럼 장애의 일종인 아스퍼거증후군 진단을 받았다.  아스퍼거증후군은 대인관계에 문제가 있고, 행동이나 관심분야, 활동분야가 한정되어 있으며 같은 양상을 반복하는 상동적인 증세를 보이는 질환이다.  학교의 교사도, 같은 반 아이들도 타인과의 접촉을 어려워하고, 늘 한 곳만 멍하게 바라보는 산체스를 받아들이지 못했다.  산체스의 부모는 딸의 치료를 위해 병원을 찾았다가 뜻밖의 진단을 받았다. 산체스에게서 천재성이 보이며, 한 곳만 멍하게 바라보는 이유가 사물의 원리를 깨닫기 위한 행동이라는 사실이었다.  산체스는 지능지수(IQ) 검사를 받았고, 아인슈타인이나 스티븐 호킹의 IQ인 160보다 더 높은 162점이 나왔다.  산체스의 부모는 전문가의 조언에 따라 딸을 영재 학교에 보냈지만 오래가지 못했다. 영재 학교의 학비가 적지 않았기 때문이다.  전문가들은 산체스의 부모에게 딸을 영재 학교에 보내라는 추천을 받았지만 쉽지 않았다. 넉넉하지 못한 경제 사정 때문이었다.  이후 이 천재 소녀는 검정고시를 통해 5살에 초등학교를 졸업했고, 1년 뒤 중학교와 고등학교 과정을 모두 마쳤다.  이후 대학에 진학하는 과정도 쉽지 않았다. 멕시코 최고 명문대인 멕시코국립자치대학교(UNAM) 입학을 시도했지만, 해당 학교는 “나이가 너무 어려 공립학교에서 받아줄 수 없다”며 입학을 거부했다.  산체스의 천재성을 알아본 미국 애리조나대학이 입학을 권유했지만, 역시 학비와 비자 문제 때문에 멕시코를 떠날 수 없었다.  다행히 멕시코 CNCI 대학과 멕시코기술대학(UNITEC)에서 산체스를 받아줬고, 각각 컴퓨터공학과 수학을 전공할 수 있었다.  현재 11살이 된 이 천재 소녀의 꿈은 미국항공우주국(NASA) 소속 우주비행사가 되는 것이다. 산체스의 인스타그램에서는 NASA 로고가 그려진 장비를 착용하고 환한 미소를 짓고 있는 모습을 자주 볼 수 있다.  산체스는 “나는 우주로 가서 화성을 인류가 거주 가능한 곳으로 만들고 싶다. 그러기 위해 천체물리학을 공부할 수 있는 미국 애리조나대학에 가길 희망한다”고 말했다.  현재 산체스는 NASA와 연계된 멕시코우주국을 통해 비행기 조종과 우주선 탑승을 위한 중력 가속도 테스트(G-테스트) 훈련을 진행 중이다.  지난 4월에는 세계적인 패션잡지 마리끌레르 멕시코판 표지 모델로 섰다. 산체스는 “우주 비행사가 되기 위해 공부하는 시간 외에는 멕시코우주국과 협력해 다른 어린 소녀들에게도 우주 탐험과 수학을 장려한다”고 말했다.

두 천체가 밀고 당기며 힘 반분비틀린 조각·다양한 회화 표현고정관념 파괴한 비정형 눈길 라플라스, 푸리에, 라그랑주. 이공계 출신이라면 한 번쯤은 들어봤을, 18~19세기 수학자들의 이름은 공업 수학 시간 처음부터 등장해 골머리를 앓게 만든다. 라그랑주는 우주와 관련돼 등장하기도 했다. 2021년 12월 25일 발사된 미국항공우주국(NASA)의 제임스 웹 우주망원경이 머무는 곳이 제2 라그랑주점(L2), 지난해 발사된 한국의 첫 달 궤도선 다누리가 달 궤도에 안착하기 위해 멀리 돌아갔던 곳은 제1 라그랑주점(L1)이다. 라그랑주점은 케플러 법칙에 따라 움직이는 두 천체가 있을 때 그 주위에서 중력이 0이 되는 5곳을 말한다. 중력이 0이기 때문에 국제우주정거장이나 우주망원경, 우주 관측 위성을 띄우기 좋은 지점이기도 하다. 서울 용산구 한남동 갤러리바톤에서 열리는 김상균, 수잔 송 두 작가의 ‘라그랑주 포인트’는 천체물리학, 수학 분야에서도 쉽지 않은 개념을 어떻게 예술로 표현했을까 하는 기대감을 갖게 한다. 이번 전시는 건축물의 입체성을 다양하지만 비틀린 형태로 표현한 조각 작품과 인식 영역에 존재하는 공간을 다양한 방법으로 표현한 회화 작품을 한 공간에서 만날 수 있다. 두 작가가 각자의 방식으로 독자적인 컨텍스트를 유지하면서 공통의 주제를 찾아 상호 보완적 관계를 형성하는 것도 흥미롭다. 두 개의 천체가 서로 밀고 당기면서도 적당히 힘을 반분하는 라그랑주점을 가진 것처럼 말이다.전시장에서 만날 수 있는 김상균의 작품은 마치 SF영화 ‘인셉션’의 한 장면을 보는 듯한 느낌을 준다. 주인공들의 꿈속에서 접히고 꺾이면서 기묘하게 변하는 도시의 모습인 듯하다. 김상균은 건물을 지을 때 틈새 보강을 위해 사용되는 시멘트와 비슷한 그라우트를 비롯해 우레탄 수지, 스테인리스강같이 건축의 핵심 소재를 이용한 작업을 통해 근대 및 현대의 건축물과 그에 담긴 시대 정신을 재해석하고 있다. 특히 멀리서 보면 레고 블록을 제멋대로 끼워 올린 것 같은 느낌의 신작 ‘패턴 칼럼’ 시리즈에서는 반복적 공정을 통해 역사 속 건축물의 파사드와 현대 건축물의 구조를 혼합해 높다란 탑을 쌓아 올렸다.수잔 송은 선과 절제된 색을 이용해 비물질적 존재이면서 관념적 대상인 ‘공간’을 표현한다. ‘캐스트’를 비롯한 몇 가지 작품은 캔버스란 네모반듯해야 한다는 고정관념을 파괴하듯 비정형을 띠고 있다. 그래서 처음에는 설치작품으로 착각할 수도 있다. 라그랑주점을 의미하는 듯한 ‘Three Points’는 회화 작품임에도 색과 질감, 형태를 변주해 착시효과를 보여 줘 다양한 회화의 가능성을 실감하게 한다. 전시 제목처럼 관람객들은 오롯이 작가의 의도에 말려들지 않고 자신만의 느낌을 유지하면서 작품을 감상할 수 있는 자기만의 라그랑주점을 찾아보는 것도 재미있을 것이다. 전시는 오는 20일까지.

라플라스, 푸리에, 라그랑주. 이공계 출신이라면 한 번쯤은 들어봤을 이름들이다. 모두 18~19세기 수학자들로 이들이 만든 라플라스 변환, 푸리에 변환, 라그랑주 승수법은 공업 수학 시간 처음부터 등장해 학생들의 골머리를 앓게 만든다. 그중 라그랑주는 일반인들도 한 번쯤 들어봤음 직한 이름이다. 2021년 12월 25일 발사된 미국항공우주국(NASA)의 제임스 웹 우주망원경이 머무는 곳이 제2 라그랑주점(L2)이며, 지난해 발사된 한국의 첫 달 궤도선 다누리가 달 궤도에 안착하기 위해 멀리 돌아갔던 곳은 제1 라그랑주점(L1)이다. 라그랑주점은 케플러 법칙에 따라 움직이는 두 천체가 있을 때 그 주위에서 중력이 0이 되는 5곳을 말한다. 특히 일반해를 구할 수 없는 ‘삼체문제’의 유일한 해가 바로 라그랑주점이기도 하다. 중력이 0이기 때문에 국제우주정거장이나 우주망원경, 우주 관측 위성을 띄우기 좋은 지점이기도 하다.서울 용산구 한남동 갤러리바톤은 김상균, 수잔 송 두 작가의 2인전 ‘라그랑주 포인트’를 열고 있다. 처음 전시 제목을 마주하면 이공계 사람들은 반가움, 인문사회계열 사람들은 당혹스러움을 느낄 수 있다. 천체물리학, 수학 분야에서도 쉽지 않은 개념을 어떻게 예술로 표현했을까 하는 기대감을 갖는 사람도 있을 것이고, ‘전시 제목이 왜 저러지’라고 생각하는 이도 있을 것이다. 이번 전시는 건축물의 입체성을 다양하지만 비틀린 형태로 표현한 조각 작품과 인식 영역에 존재하는 공간을 다양한 방법으로 표현한 회화 작품을 한 공간에서 만날 수 있다. 두 작가가 각자의 방식으로 독자적인 컨텍스트를 유지하면서 공통의 주제를 찾아 상호 보완적 관계를 형성하는 것도 흥미롭다. 두 개의 천체가 서로 밀고 당기면서도 적당히 힘을 반분하는 라그랑주점을 가진 것처럼 말이다. 전시장에서 만날 수 있는 김상균의 작품은 마치 SF영화 ‘인셉션’의 한 장면을 보는 듯한 느낌도 준다. 주인공들의 꿈속에서 접히고 꺾이면서 기묘하게 변하는 도시의 모습을 보는 듯하다. 김상균은 건물을 지을 때 틈새 보강을 위해 사용되는 시멘트와 비슷한 그라우트를 비롯해 우레탄 수지, 스테인리스강같이 건축의 핵심 소재를 이용한 작업을 통해 근대 및 현대의 건축물과 그에 담긴 시대 정신을 재해석하고 있다. 특히 멀리서 보면 레고 블록을 제멋대로 끼워 올린 것 같은 느낌의 신작 ‘패턴 칼럼’ 시리즈에서는 반복적 공정을 통해 역사 속 건축물의 파사드와 현대 건축물의 구조를 혼합해 높다란 탑을 쌓아 올렸다.수잔 송은 선과 절제된 색을 이용해 비물질적 존재이면서 관념적 대상인 ‘공간’을 표현하고 있다. ‘캐스트’를 비롯한 몇 가지 작품은 캔버스란 네모반듯해야 한다는 고정관념을 파괴하듯 비정형을 띄고 있다. 그래서 처음에는 설치작품으로 착각할 수도 있다. 라그랑주점을 의미하는 듯한 ‘Three Points’는 회화 작품임에도 색과 질감, 형태를 변주해 착시효과를 보여줘 다양한 회화의 가능성을 실감하게 한다. 전시 제목처럼 관람객들은 오롯이 작가의 의도에 말려들지 않고 자신만의 느낌을 유지하면서 작품을 감상할 수 있는 자기만의 라그랑주점을 찾아보는 것도 재미있을 것이다. 전시는 오는 5월 20일까지.

미국 매사추세츠공과대(MIT), 하버드·스미스소니언 천체물리학 연구센터, 캘리포니아공과대, 존스홉킨스대, 플로리다공과대 공동 연구팀은 중심별(항성)이 주변의 행성을 삼키는 장면을 처음으로 관측하는 데 성공했다. 이번 발견은 별과 행성의 관계는 물론 행성계 진화에 대한 이해를 높이는 데 도움을 줄 것으로 기대되고 있다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 5월 4일자에 실렸다. 연구팀은 우리은하의 은하 원반에서 약 10일 동안 지속된 광학 폭발인 ‘ZTF SLRN-2020’을 관측, 분석했다. 그 결과 거대 항성은 태양계에서 가장 큰 행성인 목성 10개 정도 크기의 행성까지도 삼키는 것이 확인됐다.

일론 머스크가 이끄는 민간우주업체 스페이스X의 인공위성이 궤도를 벗어나 지구를 향해 떨어지는 모습이 포착됐다. 우주로 쏘아올린 인공위성이 지구를 위협한다는 우려가 갈수록 커지고 있다.  하버드-스미소니언 천문학센터의 천문학자이나 천체물리학자인 조나단 맥도웰 박사에 따르면, 스페이스X 스타링크 위성이 지난달 궤도를 벗어나 지구를 향해 떨어지기 시작했다.  스타링크는 기존 위성 통신망 및 수중 광케이블의 단점을 개선하고, 동시에 유선 인터넷과 그에 기반한 무선 통신망의 한계를 극복하기 위해 스페이스X가 우주로 쏘아올린 인터넷 사업의 일환이다.  스페이스X가 지구 저궤도에 쏘아올린 스타링크는 2021년 말 기준으로 1만 2000대에 달하며, 이번에 추락한 스타링크는 불과 지난 2월에 발사된 것 중 하나로 확인됐다. 기상학자인 댄 시앙카가 처음으로 공개한 영상은 지난 3일(현지시간) 미국 캘리포니아주(州) 살리나스 북서쪽 하늘에서 무언가 ‘번쩍’ 불빛을 내다가 사라지는 모습을 담고 있다. 이는 지구로 추락한 스타링크가 지구 대기권에서 폭발하며 사라질 때 발생한 불빛으로 추정된다.  맥도웰 박사는 영국 일간지 데일리메일에 “현재 지구 궤도에 있는 스타링크 위성은 3912개이며, 이중 305개가 지구 대기권으로 재진입한 뒤 소실됐다”면서 “이번에 추락한 스타링크는 스페이스X의 최신 모델이지만, 일부에게서 궤도를 벗어나는 오류가 확인되고 있다”고 말했다.  이어 “캘리포니아 상공에 떨어진 스타링크 위성 외에 적어도 14개의 오래된 스타링크 위성이 추락을 앞두고 이는 것으로 보인다”고 덧붙였다.  머스크 CEO 역시 지난 3월 22일, 트위터에 “스타링크 V2(신모델)에 새로운 기술이 많이 도입됐고, 이 과정에서 예상대로 몇 가지 문제가 발생하고 있다”면서 “일부 이성은 궤도를 이탈할 것으고, 다른 위성은 국제우주정거장 위로 고도를 올리기 전 철저하게 테스트될 것”이라고 인정한 바 있다.  지구 감싸는 수만 개의 인공위성 우주쓰레기 대란 한편, 지구 저궤도에 배치된 수천 대의 스타링크 위성은 다른 국가나 기업이 쏘아올린 인공위성 또는 우주정거장과 끊임없이 충돌 위협을 만들어내고 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.최근에는 미국의 지구관측위성(ERBS)이 한반도 인근에 추락할 수 있다는 경계경보가 발령되기도 했다.  전문가들은 2월 기준, 지금까지 확인된 우주 쓰레기 5만5506개이며 이 중 일부는 지상으로 떨어졌거나 사라져서 궤도상에는 2만6934개가 남아있는 것으로 보고 있다. 이들 중 운영 중인 인공위성은 7000개이며, 나머지 2만 여개는 우주 쓰레기로 정의한다. 특히 스타링크는 2020년 한 해에만 1200여 대를 발사했으며, 지금 이 순간에도 수명을 다 한 인공위성들이 우주쓰레기가 되어 떠돌고 있다.  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.

제임스 웹 우주 망원경은 과거 다른 망원경으로는 불가능했던 강력한 관측 성능으로 천문학의 새 역사를 쓰고 있다. 하지만 아직은 임무 초기로 지금까지 관측한 천체보다 앞으로 관측해야 할 천체가 훨씬 많은 상태다. 전 세계 수많은 과학자가 사용을 원하는 망원경이다 보니 우선 순위에 들기 위한 과학계의 경쟁도 치열한 상태다. 그런데 미국 캘리포니아 대학 리버사이드 캠퍼스 과학자들은 다소 엉뚱하게도 지구가 아닌 제2의 금성을 찾는다는 연구 목표를 제시했다. 물론 연구팀은 역사상 가장 비싼 망원경을 사용해서 제2의 금성을 찾아야 할 이유도 함께 제시했다. 지구 크기의 암석 행성 가운데 지구와 금성 중 어느 쪽이 더 일반적인 경우인지 알아내야 한다는 것이다. 금성은 지구보다 약간 작아 태양계에서 가장 비슷한 형제 행성으로 불린다. 그런데 두 형제의 표면 환경은 180도 다르다. 지구는 생명체가 살기에 적당한 온도와 액체 상태의 물이 풍부한 환경인 반면 금성은 섭씨 464도의 뜨거운 표면 온도와 지구의 대기압의 90배가 넘는 고압 환경으로 어떤 생명체도 살아남을 수 없다. 하지만 지금까지 어느 쪽이 더 일반적인 경우인지, 아니면 둘 다 극단적인 경우인지 알 수 없었다. 연구팀은 모항성에서의 거리와 질량, 크기 등을 통해 지금까지 알려진 300여 개의 암석형 행성 가운데 제2의 금성으로 가장 가능성이 높은 외계 행성 5개(TOI-2285 b, LTT 1445 A c, TOI-1266 c, LHS 1140 c, L98–59 d)를 제시했다. 이들을 관측한 결과 금성 같은 경우가 흔하다면 지구와 비슷한 크기의 외계 행성 중 상당수는 생명체가 살 수 없는 환경일지도 모른다.물론 반대로 금성 같은 행성이 있을 것으로 예상되는 금성 존(Venus Zone)의 환경이 실제로는 지구와 비슷하다면 외계 생명체가 존재할 가능성도 그만큼 커진다. 물론 제임스 웹 우주 망원경의 강력한 관측 성능으로도 멀리 떨어진 외계 행성의 대기 구성 물질과 표면 온도를 정확히 측정하기는 어렵다. 하지만 금성 존의 개념을 2014년 처음 제시했던 과학자이자 천체물리학 저널에 게재된 논문의 공저자인 캘리포니아의 대학 스티븐 케인 교수는 제임스 웹 우주 망원경의 관측 성능과 진보된 분석 기술을 통해 일부 암석형 외계 행성이 대기를 지니고 있는지 알아내는 것은 물론 구성 물질도 알아낼 수 있다고 보고 있다. 사실 우리는 생명체가 존재할 수 있는 거주 가능 영역(habitable zone)을 알기 위해서 우선 거주가 불가능한 금성 같은 행성이 존재할 수 있는 구간을 알아내야 한다. 연구팀은 제임스 웹 우주 망원경의 2024년 관측 목표로 제2의 금성을 리스트에 제시했다. 이 관측 결과에 따라 금성이 태양계에 매우 독특한 존재인지 아니면 우주에 생각보다 흔한 존재인지가 밝혀질 것이다. 

세계적인 이론물리학자인 야마구치 마사히데(53) 일본 도쿄공업대 교수가 한국에서 이론 물리 연구를 시작한다. 기초과학연구원(IBS)는 야마구치 마사히데(53) 교수를 IBS 순수물리이론연구단의 새로운 공동 연구단장으로 선임했다고 28일 밝혔다. 야마구치 신임 단장이 이끄는 ‘우주물리 및 중력이론 그룹’은 순수물리이론연구단의 연구그룹 중 하나로 오는 3월 1일에 출범한다. 야마구치 신임 단장은 일본 도쿄대 수학과를 졸업하고 도쿄대 물리학과에서 박사학위를 받았다. 이후 아오야마 가쿠인대를 거쳐 2010년부터는 도쿄공업대 물리학과 교수로 재직했다. 야마구치 단장은 중력, 우주론, 입자물리학 분야의 세계적 석학으로 중력팽창의 배경, 우주론적 섭동 진화에 관한 연구, 중력팽창에서 비롯한 시공간 곡률의 비정상적 가열 현상 연구 등으로 일본학술진흥회의 우수연구논문상, 우수연구자상, 유카와키무라상, 일본 문부과학성 과학기술훈장을 받았다. 최기운 IBS 순수물리이론 연구단장은 “순수물리 분야는 자연의 기본 법칙과 우주 근원을 이해하려는 공동 목표를 갖고 있다”며 “천체물리학 및 우주론 분야 권위자인 야마구치 단장 합류로 더욱 영향력 높은 연구를 할 수 있을 것”이라고 설명했다. 야마구치 단장은 “세계 유수의 연구 인력을 유치하는 동시에 젊은 연구자들을 위한 개방적 연구 환경을 조성해 선구적 주제에 관한 도전적 연구를 수행할 것”이라고 말했다. IBS측은 순수물리이론 연구단이 암흑물질 관련 이론을 제시하면 지하실험실 ‘예미랩’을 운영 중인 지하 실험 연구단이 그 증거를 찾는 식으로 공동연구가 효과적으로 진행될 수 있을 것으로 기대한다. 노도영 IBS 원장은 “탄탄한 이론 연구와 첨단 인프라를 활용한 실험 연구가 병행될 경우 빅 히스토리 완성이 가능할 것”이라고 강조했다.

도시서 별 보는 법ISS서 우주인의 삶흥미로운 천체물리학3월 청명한 밤하늘별자리 관측에 도움 3월은 추운 겨울에서 따뜻한 봄으로 넘어가는 환절기다. 천문학적으로는 어느 때보다 별빛 가득한 하늘을 바라보기 좋은 청명한 하늘이 연출된다. 오는 3월 2일에는 금성과 목성의 근접 현상을 관측할 수 있다. 맨눈으로 관측하면 두 행성이 거의 붙어 보일 것으로 예상되며 다음 근접 현상은 2년 뒤인 2025년 8월 12일 나타난다. 같은 달 24일에는 달과 금성이 최근접하는 현상이 나타나고 이번에 못 보면 12년 지난 뒤인 2035년 4월 6일 새벽에 볼 수 있다. 그렇지만 아무 준비 없이 하늘을 보면 과학책에서 볼 수 있는 천문 현상을 보기는 쉽지 않다. 봄밤에 우주의 신비를 느끼는 데 도움을 줄 수 있는 천문학 관련 책이 잇따라 출간됐다. 반짝반짝 빛나는 별을 보기 위해서는 주변이 매우 어둡고 사방이 트여 있는 곳이 좋다. 빛 공해가 심한 도시에서는 이런 곳을 찾기가 쉽지 않다. 기존에 나온 별과 밤하늘에 관한 책들은 대개 별이 선명하게 잘 보이는 것을 기준으로 설명한다. 이 때문에 상대적으로 별을 많이 보기 어려운 도시에서는 적용하기 힘든 경우가 많다.‘도시의 밤하늘’(오르트)의 저자는 도시 환경이 오히려 초보자가 별을 관측하기 가장 좋은 곳이라며 높은 건물과 인공 불빛이 가득한 도시에서 별을 보는 방법을 알려 준다. 도시에서 관측하기 위해서는 별자리의 자세한 모습을 다 기억할 필요가 없다는 것이다. 봄철 대표 별자리인 목동자리의 경우도 별자리의 전체 모습이 다 보이지 않는 만큼 목동의 머리에서 발끝까지 모든 별을 다 파악할 필요는 없고 한두 개의 별만 찾아 하늘을 보면서 상상하는 것이 중요하다고 강조한다. 별로 보이는 것 중에는 인공위성이나 국제우주정거장(ISS)도 많다. 지구 400㎞ 상공 ISS에 장기 거주하는 우주인들은 어떤 삶을 살고 있을까.2005년 미국 우주왕복선, 2009년 러시아 소유스, 2020년 민간우주기업 스페이스X 크루 드래건을 타고 세 번이나 우주를 다녀온 일본 우주비행사 노구치 소이치가 쓴 ‘우주에서 전합니다, 당신의 동료로부터’(알에이치코리아)는 미국 항공우주국(NASA) 공식 자료에도 없는 우주비행사의 인간적인 우주 체류 기록이다. 저자에 따르면 아침 6시에 일어나 분 단위로 짜인 과학 실험, ISS 점검, 지상국에서 주는 임무 수행을 하고 무중력으로 인한 근력 저하를 막기 위해 하루 2시간 30분씩 운동한다. 또 폐쇄적 공간에 오래 거주해 우울, 불안 같은 정신적 문제가 생기는 것을 막기 위해 규칙적으로 명상 시간을 갖는다는 내용도 흥미롭다.별과 우주인에 대해 알았으니 하늘에 대해 좀더 깊이 알고 싶어진다. 가장 오래된 과학이라는 천문학은 그 역사만큼이나 흥미롭지만 어렵기도 하다. ‘천문학 이야기’(한빛비즈)는 빅뱅이 신의 존재를 증명할 수 있는지, 우주는 왜 자꾸 팽창하는지, 웜홀을 이용해 시간여행이 가능한지 등 천문학과 천체물리학을 둘러싼 재미있는 이야기를 대중이 쉽게 이해할 수 있는 용어로 풀어낸다.

3월은 추운 겨울에서 따뜻한 봄으로 넘어가는 환절기이다. 천문학적으로는 어느 때보다 별빛 가득한 하늘을 바라보기 좋은 청명한 하늘이 연출된다. 오는 3월 2일에는 금성과 목성의 근접 현상을 관측할 수 있다. 맨눈으로 관측하면 두 행성이 거의 붙어 보일 것으로 예상되며 다음 근접 현상은 2년 뒤인 2025년 8월 12일에 나타난다. 오는 24일에는 달과 금성이 최근접하는 현상이 나타나고 이번에 못 보면 12년 지난 뒤인 2035년 4월 6일 새벽에 볼 수 있다. 그렇지만 아무 준비 없이 하늘을 보면 과학책에서 볼 수 있는 천문현상을 보기는 쉽지 않다. 봄밤에 우주의 신비를 느끼기 위해 도움을 줄 수 있는 천문학 관련 책이 잇따라 출간됐다.반짝반짝 빛나는 별을 보기 위해서는 주변이 매우 어둡고 사방이 트여 있는 곳이 좋다. 빛 공해가 심한 도시에서는 이런 곳을 찾기가 쉽지 않다. 기존에 나온 별과 밤하늘에 관해 다루는 책들은 대개 별이 선명하게 잘 보이는 것을 기준으로 설명한다. 이 때문에 상대적으로 별을 많이 보기 어려운 도시에서는 적용하기 힘든 경우가 많다.‘도시의 밤하늘’(오르트)의 저자는 도시 환경이 오히려 초보자가 별을 관측하기 가장 좋은 곳이라고 말하며 높은 건물과 인공 불빛이 가득한 도시에서 별을 보는 방법을 알려준다. 도시에서 관측하기 위해서는 별자리의 자세한 모습을 다 기억할 필요가 없다는 것이다. 봄철 대표 별자리인 목동자리의 경우도 별자리 전체 모습이 다 보이지 않는 만큼 목동의 머리에서 발 끝까지 모든 별까지 다 파악할 필요 없고 한두 개의 별만 찾아 하늘을 보면서 상상을 하는 것이 중요하다고 강조하고 있다. 별로 보이는 것 중에는 인공위성, 국제우주정거장(ISS)인 경우도 많다. 지구 400㎞ 상공 ISS에 장기 거주하는 우주인들은 어떤 삶을 살고 있을까.2005년 미국 우주왕복선, 2009년 러시아 소유즈, 2020년 민간우주기업 스페이스X 크루 드래건을 타고 3번이나 우주를 다녀온 일본 우주비행사 노구치 소이치가 쓴 ‘우주에서 전합니다, 당신의 동료로부터’(알에이치코리아)는 미국항공우주국(NASA) 공식 자료에도 없는 우주비행사의 인간적인 우주 체류 기록이다. 저자에 따르면 아침 6시 일어나 분 단위로 짜인 과학 실험, ISS 점검, 지상국에서 주는 임무 수행, 무중력으로 인한 근력 저하를 막기 위해 하루 2시간 30분씩 운동한다. 또 폐쇄적 공간에 오래 거주하기 때문에 우울, 불안 같은 정신적 문제가 생기는 것을 막기 위해 규칙적으로 명상 시간을 갖는다는 내용도 흥미롭다.별과 우주인에 대해 알았으니 하늘에 대해 좀 더 깊이 알고 싶어진다. 가장 오래된 과학이라는 천문학은 그 역사만큼이나 흥미롭지만 어렵기도 하다. ‘천문학 이야기’(한빛비즈)는 빅뱅이 신의 존재를 증명할 수 있는지, 우주는 왜 자꾸 팽창하는지, 웜홀을 이용해 시간여행이 가능한지 등 천문학과 천체물리학을 둘러싼 재미있는 이야기를 대중이 쉽게 이해할 수 있는 용어로 재미있게 풀어내고 있다.

지난 1998년 1a형 초신성을 이용하여 우주의 팽창속도 변화를 연구하던 관측결과에 의하면, 우주의 팽창속도는 느려지는 것이 아니라 빨라지고 있음이 밝혀졌다. 연구 결과에 의하면 오늘날 우주는 70억 년 전 우주에 비해 15%나 빨라진 속도로 팽창하고 있다. 이 놀라운 사실을 알아낸 과학자들에게 2011년 노벨 물리학상이 주어졌다. 그렇다면 무슨 힘이 이렇게 우주를 가속 팽창시키고 있다는 말인가? 물리학자들이 내놓은 답은 중력에 반하는 척력이 시공간을 밀어내어 우주를 팽창시키고 있으며, 그들은 그 정체 모를 힘에 ‘암흑 에너지’라는 이름을 붙여주었다. ​가장 널리 받아들여지는 암흑 에너지의 모델은 공간 자체가 갖고 있는 어떤 고유의 힘으로 파악된다. 따라서 우주가 팽창하면 그만큼 더 많은 암흑 에너지가 생산되는데, 놀랍게도 우주의 총 에너지-물질의 양 중 73%나 차지하고 있는 것으로 밝혀졌다. 이 암흑 에너지로 인해 우리는 우주공간이 말 그대로 텅 빈 공간만은 아님을 알게 되었다. 입자와 반입자가 끊임없이 생겨나고 스러지는 역동적인 공간으로, 이것이야말로 우주공간의 본원적 성질임을 어렴풋이 인식하게 된 것이다. 그러나 암흑 에너지가 어디에서 온 것인지, 또 어떤 것인지에 대해서는 아직까지 거의 밝혀진 것이 없다. 최근 암흑 에너지의 원천에 대한 하나의 단서가 새 연구에서 제시되었다. 미국 하와이 대학이 이끄는 17명의 국제 연구원으로 구성된 팀이 암흑 에너지의 기원에 대한 첫 번째 증거인 블랙홀을 발견했다. 블랙홀은 두 가지 방식으로 질량을 얻는다. 가스의 강착과 다른 블랙홀과의 합병이다. 그러나 휴면 중인 거대타원은하에서 90억 년 동안 진행된 블랙홀 진화과정을 연구하면서 연구원들은 오래된 블랙홀이 이 두 가지 성장 방법을 기반으로 하는 것보다 질량이 훨씬 더 크다는 것을 발견했다. 이는 블랙홀이 질량을 얻는 또 다른 방법이 있음을 의미한다. 연구원들은 그 답이 바로 진공 에너지 형태의 암흑 에너지라고 제안한다. 연구의 공동 저자인 크리스 피어슨 박사는 “이론이 사실이라면 이것은 우주론 전체에 혁명을 일으킬 만한 획기적인 발견”이라면서 “왜냐하면, 마침내 우리는 20년 이상 물리학자들을 당혹스럽게 해온 암흑 에너지의 기원에 대한 해결책을 얻은 것이 되기 때문”이라고 밝혔다. 사실 블랙홀이 암흑 에너지의 원천이라는 생각은 새로운 것은 아니다. 이미 아인슈타인의 일반 상대성 이론의 일부이기 때문이다. 그러나 천문학자들이 이론을 뒷받침하는 관측 증거를 얻은 것은 이번이 처음이다. 이번 연구결과는 ‘천체물리학회지’ 15일 자에 게재됐다. 

달력의 ‘기준 별’인 시리우스　​ 밤하늘에서 가장 밝은 별은? 큰개자리의 알파별 시리우스다. 정말 개의 눈처럼 시퍼렇게 빛난다. 가장 밝은 별인 시리우스는 예부터 동서양을 아울러 여러 문화권에서 관심을 받아왔다. 동양에선 시리우스를 천랑성(天狼星), 곧 하늘의 늑대 별이라 불렀다. 큰개나 늑대나 그게 그거다. 동서양을 막론하고 사람 느낌은 크게 다르지 않은 모양이다. 그런데 이 시리우스가 그 밝기만큼 사연도 숱하게 많다. 그 안에 인류의 문화와 천문학이 오롯이 똬리를 틀고 있는데, 그 흥미진진한 사연의 타래를 하나씩 풀어보도록 하자. 먼저 시리우스는 대체 얼마나 밝은 별일까? 두 번째로 밝은 별인 -0.74등급의 용골자리의 카노푸스보다 2배 이상이 밝은 -1.46등급이니 가히 원탑 별이라 할 만하다. ​ 그리스 신화에 의하면, 시리우스는 사냥꾼 오리온이 데리고 다니던 개라는 이야기가 전해진다. 고대 그리스인들에게 시리우스는 뜨거운 여름의 시작을 알리는 별이었다. 이글거리며 불탄다는 의미의 고대 그리스어 ‘세이리오스'(Σείριος)가 바로 시리우스의 어원이다. 그리스에서는 여름철 시리우스가 하늘에 나타난 이후를 ‘개의 날들’(Dog Days)로 불러 왔다. ​ 고대 그리스-로마 인들은 태양과 함께 출몰하는 시리우스 별을 1년 중 가장 더운 시기와 연관시켰던 모양이다. 혹 우리가 복날 개고기를 먹는 것도 혹시 이런 관점에 연유하는 것이 아닐까? 시리우스가 가장 큰 영향을 끼친 문명은 바로 이집트 문명이다. 시리우스는 이집트 문명의 종교와 신화뿐만 아니라, 피라미드의 환기창 위치에 시리우스를 고려하는 등, 매장 풍습이나 사원 건축에까지 깊게 스며들었다. 고대 이집트인들에게 이 푸른 별은 성스러운 ‘나일의 별’이었다. 이집트에서는 시리우스가 새벽 여명 속에 떠오르는 날을 한 해의 시작으로 정하고 곧 나일 강의 범람을 예견했다. 이 범람은 나일강 삼각주를 비옥한 땅으로 만들어주는 은혜로운 자연의 혜택이었다. 그뿐 아니다. 6000년 인류의 과학사 첫 줄은 ‘고대 이집트에서 1년을 365일로 하는 태양력을 최초로 만들었다'는 것이다. 이 달력이 바로 시리우스를 관측하여 그것을 기준으로 삼아 만든 고대 이집트의 태양력이며, 그 영향은 현재까지 이어지고 있다. 현재 우리가 쓰고 있는 달력은 율리우스력을 개정한 그레고리력인데, 율리우스력은 이집트 태양력을 토대로 만든 것이다. 이것만 보야도 시리우스가 인류와 얼마나 깊은 관계인가를 알 수 있다. 시리우스를 찾는 방법시리우스는 또한 태양에 가장 가까운 별 중의 하나다. 육안으로 관측 가능한 별 중 4.3광년의 알파 센타우리 다음으로 가까운 8.6광년 거리에 있다. ​시리우스 찾기는 정말 식은죽 먹기다. 겨울 밤하늘을 한번 휘둘러보고 가장 밝은 별을 찍으면 그게 바로 시리우스다. 좀더 구체적으로는, 우선 겨울 밤하늘에서 1등성을 두 개나 갖고 있는 별자리의 왕자 오리온자리를 찾는다. 장구 같기도 하고 방패연 같기도 한 오리온자리의 오른쪽 어깨에 보이는 붉은 별이 바로 초신성 폭발을 앞두고 있는 적색거성 베텔게우스이고, 오리온의 허리띠 부분에 보이는 등간격의 세 별이 오리온 삼성이다. 이 세 별들을 연결한 선을 밑으로 주욱 내려보면 오리온의 뒤를 따르는 유독 밝은 별, 큰개자리의 시리우스가 눈부시게 빛나고 있다.시리우스는 쌍성이었다 지름이 태양의 약 1.7배인 시리우스의 가장 놀라운 사실은 홑별이 아니라 쌍성이라는 것이다. 별은 생각보다 사교적이다. 하늘에 떠 있는 별의 1/2 가량이 쌍성인 것으로 보아 그렇다는 말이다. 시리우스가 동반성을 가지고 있다는 사실이 밝혀진 것은 한 세기 남짓밖에 안된다. 그 발견에까지 이르는 과정이 사뭇 드라마틱하다. 별은 항성이란 이름 그대로 천구의 어느 한곳에 붙박혀 있는 것 같지만, 지구의 자전이나 공전과는 무관하게 제각각 상당한 속도로 한 방향을 향해 움직이고 있다. 하지만 별들이 수백 년, 수천 년 동안 움직여도 워낙 멀리 있기 때문에 눈에 띄지 않을 뿐이다. 이러한 별의 운동을 고유운동이라 한다. 천문학자들은 별의 고유운동은 당연히 직선이라고 생각하고 있었지만, 시리우스를 관측한 결과 경악할 수밖에 없었다. 별이 구불구불 뱀처럼 사행(蛇行)하고 있는 것이 아닌가? 1834년 이 같은 사실을 발견한 독일 천문학자 프리드리히 베셀은 시리우스 주위에 보이지 않는 동반성의 존재를 예언했다. 즉 ‘보이지 않는 별’은 빛이 아닌 시리우스의 고유운동을 통해 간접적으로 자신의 존재를 드러냈다는 것이다. 그러나 베셀의 예언은 한 세대가 지나도록 실현되지 않다가 마침내 1862년, 미국의 망원경 제작자 앨번 클라크와 아들 그레이엄 클라크는 47㎝ 굴절망원경을 테스트하기 위해 시리우스를 관측하던 중 이루어졌다. 망원경을 들여다보던 아들 클라크가 말했다. “아버지, 시리우스에 짝별이 있네요.” 시리우스의 고유운동을 통한 가정으로만 존재했던 시리우스의 어두운 짝별을 실제로 발견한 순간이었다. 이로써 클라크 부자는 뜻하지 않게 시리우스 동반성을 발견하는 행운을 움켜쥐고 천문학사에 기록되었다. 이 소식은 곧 전파를 타고 전 세계로 퍼져나갔고 천문학계는 흥분으로 휩싸였다. ​ 최초의 발견된 백색왜성 시리우스 짝별 천문학자들은 밝은 별 시리우스를 ‘시리우스A’, 어두운 그 짝별을 ‘시리우스B’라고 불렀다. ’강아지별‘이란 별명을 얻은 동반성 시리우스 B는 그 궤도의 해석 결과, 질량이 태양과 거의 같고 주성의 약 3분의 1임이 밝혀졌다. 한편, 광도는 주성보다 약 10등이 어두운데, 이것은 동반성의 겉넓이가 주성의 1만분의 1, 부피로 하면 100만분의 1, 즉 지구 정도의 크기가 된다는 결론이 나온다. 따라서 동반성은 주성의 약 30만 배의 평균밀도를 가진다. 이것은 시리우스의 동반성이 물의 13만 배, 철의 1만 6000배라는 고밀도 물질로 이루어졌다는 것을 의미한다. 다시 말해 이 별의 물질로 각설탕 크기를 만든다면 자동차만큼 무겁다는 뜻이다. 이런 종류의 항성을 백색왜성(白色矮星)이라고 한다. 중간 이하의 질량을 지닌 별은 수소 핵융합 반응을 하다가, 핵융합을 거의 마쳐갈 때쯤 적색거성으로 변하며, 별의 껍데기층을 이루는 물질은 행성상 성운으로 방출되고, 결국 10만도 이상의 뜨거운 중심핵만 남게 되는 별이다.시리우스의 동반성 강아지별은 바로 뜨거운 핵이 지구 크기로 압축된 백색왜성으로, 최초로 발견된 백색왜성으로 기록되었다. 백색왜성은 엄청난 밀도로 그 표면 중력이 놀랄 만큼 큰데, 시리우스B의 표면중력은 지구의 5만 배나 된다. 만약 사람이 이 별에 착륙한다면 그 즉시로 종잇장처럼 납짝해지고 말 것이다. 이 강아지별이 먼 미래의 우리 태양 모습이라고 봐도 크게 틀리지 않을 것이다. 앞으로 50~60억 년 후 우리 태양이 수명을 다하면 외피층을 저 멀리 해왕성 궤도에까지 행성상 성운으로 뿌려버린 후 지금의 시리우스B처럼 뜨거운 백색왜성이 될 것이다. 태양계 외곽을 두르는 거대한 성운의 고리 속에는 틀림없이 한때 지구 행성에서 문명을 이루며 살았던 인류가 남긴 잔재들도 포함되어 있을 것이다. 아인슈타인의 일반 상대성 이론을 증명한 '강아지별' 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 의하면, 강한 중력장에서 나오는 발광체의 빛의 파장은 긴 쪽으로 이른바 적색이동을 한다. 1924년 영국 천문학자 에딩턴은 시리우스의 동반성에 대해 이러한 적색이동이 검증될 수 있음을 애덤스에게 알리고, 애덤스가 다음해에 스펙트럼선을 면밀히 관측하여 이것을 실제로 확인함으로써 시리우스의 동반성은 일반 상대성 이론이 옳다는 것을 증명하게 되었다. 시리우스의 강아지별을 발견하기부터 거성으로 커졌던 별의 핵이 지구 크기로 압축된다는 것을 설명할 백색왜성 이론이 탄생하기까지, 시리우스는 오랜 시간 동안 천문학자들의 이목을 사로잡았다. 그리고 그 과정에서 천문학은 분광학, 천체물리학, 별의 진화 등의 분야에서 큰 발전을 이룰 수 있었다. 이 고마운 별은 지금도 우리에게 계속해서 가까워지고 있다. 천문학에 있어 위대한 발견과 커다란 진보를 가져다 준 시리우스는 프로키온, 베텔게우스와 함께 함께 겨울의 대삼각형을 이루는 꼭짓점 중 하나로 겨울 밤하늘에서 찬연히 빛날 것이다. 여담이지만, 1977년에 발사된 보이저 2호는 29만 6000년 뒤 시리우스에서 4.3광년 떨어진 곳을 지나갈 것으로 보인다. 그 전에 보이저 2호는 약 4만 2천년 후 안드로메다자리의 태양계 최근접성인 로스 248(Ross 248) 별을 경유한다. 현재 보이저 2호는 공작자리 방향으로 항해 중이다. 

지난해부터 본격 관측에 들어간 제임스 웹 우주 망원경은 허블 우주 망원경을 뛰어넘는 강력한 성능으로 빅뱅 직후 형성된 초기 은하 같이 멀고 희미한 천체를 관측하고 있다. 하지만 사실 제임스 웹 우주 망원경의 또 다른 주요 목표는 우리 태양계 내 천체들이다. 등잔 밑이 어둡다고 아직 태양계 안에도 제대로 관측하지 못한 소행성과 위성이 수두룩하기 때문이다.  스페인 안달루시아 천체물리학 연구소의 파블로 산토스-산즈가 이끄는 연구팀은 아주 특별한 소행성을 관측하기 위해 제임스 웹 우주 망원경을 사용했다. 토성처럼 고리를 지닌 소행성인 10199 커리클로 (Chariklo)가 바로 그 주인공이다.  커리클로는 태양계 외곽인 카이퍼 벨트와 목성 궤도 사이에 있는 미스터리 소행성인 켄타우로스 중 하나다. 신화 속 반인 반마인 켄타우로스처럼 켄타우로스 소행성은 혜성과 소행성의 특징을 지닌 독특한 얼음 천체로 알려져 있다. 하지만 너무 멀리 떨어진 어두운 천체라 아직 정보가 부족하다.  2013년, 이런 소행성을 연구하던 과학자들은 우연한 기회에 소행성 커리클로가 다른 별 앞을 지나는 것을 관측했다. 그리고 예상치 못했던 이상한 깜박임을 발견했다. 관측 데이터를 분석한 결과 과학자들은 커리클로의 고리가 별빛을 가렸다는 결론을 내렸다. 사상 최초로 토성이나 목성처럼 고리를 지닌 소행성을 발견한 것이다. 제임스 웹 우주 망원경은 2022년 10월 18일 소행성 커리클로가 멀리 떨어진 별인 'Gaia DR3 6873519665992128512' 앞을 지나는 순간을 포착해 고리의 정확한 크기는 물론 구성 성분에 대한 정보까지 확보했다. 별 빛이 고리를 통과하면서 변하는 스펙트럼을 관측한 것이다.  관측 결과 커리클로의 고리는 두 겹으로 6~7km 폭의 고리와 2~4km 폭의 고리가 9km 간극을 두고 떨어져 있다. 스펙트럼 분석 결과는 고리의 구성 성분 대부분이 물의 얼음이라는 것을 보여줬다. 멀리 떨어진 소행성의 상당수가 얼음 천체라는 점을 생각하면 어느 정도 예측할 수 있는 결과다. 커리클로는 지름 250km 정도로 소행성 가운데서는 크지만, 고리를 지닌 천체 가운데서는 가장 작다. 고리가 생긴 이유나 고리가 유지되는 이유는 모르지만 아직 밝혀지지 않은 위성이 원인일 가능성이 있다.  제임스 웹 우주 망원경으로도 흐릿한 점으로 보이기 때문에 이 부분까지 밝히지는 못했지만, 과학자들은 이번 관측을 통해 다른 관측 기기로는 절대 알 수 없었던 사실을 알게 됐다. 제임스 웹 우주 망원경의 강력한 관측 능력은 먼 우주는 물론 태양계 내의 미스터리를 푸는 열쇠가 될 것이다. 

오늘(23일) 서쪽 하늘에 태양계 행성인 토성과 금성이 밤하늘에서 유례없이 초근접하는 장관이 벌어진다. 가상 망원경 프로젝트는 태양에서 두 번째 행성인 금성과 태양계에서 두 번째로 큰 행성인 토성 사이의 근접 접근과 배열을 스트리밍할 예정이다. 생중계는 두 행성이 보름달의 각 크기보다 작은 0.5도 미만으로 떨어져 있을 때 시작되는데, 이는 팔을 쭉 뻗어 손가락 하나 너비의 절반에 해당하는 거리다.  가상 망원경 프로젝트의 금성과 토성의 합에 대한 라이브스트림은 한국시간으로 1월 23일 오전 2시 30분에 시작되며, 유튜브나 프로젝트 웹사이트(project's website)에서 온라인으로 무료 시청할 수 있다.토성과 금성은 모두 밤하늘에서 맨눈으로 볼 수 있지만, 둘의 밝기에는 엄청난 차이가 있다. 금성은 태양과 달 다음으로 하늘에서 가장 밝은 천체이며, 토성에 최근접할 동안에는 밝기 등급이 -3.9나 된다. 토성은 결합 동안 0.7의 밝기로빛난다. 가상 망원경 프로젝트 책임자이자 천체물리학자인 지안루카 마시에 따르면, 이는 토성이 결합하는 동안 금성보다 100배 더 희미해질 것임을 의미한다. 마시는 이탈리아 중부의 소도시 체카노에서 금성과 토성의 결합을 관찰할 예정이다. 결합하는 동안 두 행성은 밤하늘에서 망원경으로 확인할 수 있을 만큼 충분히 가까워진다. 쌍안경이나 육안으로도 두 행성의 결합을 관찰할 수 있다.1월 그믐달 다음날인 23일에는 달이 2%만 밝게 비춰지기 때문에 날씨만 쾌청하다면 두 행성의 결합 광경을 보기 위한 조건은 더없이 좋은 편이다. 단, 두 행성의 고도가 14°로 낮기 때문에 서쪽 지평선이 훤히 보이는 장소라야 한다. 두 행성이 0° 37'로 최근접하는 오후 6시 30분경에는 금성과 토성의 결합이 염소자리 별자리에서 보일 것이다. 두 행성은 오후 6시 45분에 해가 진 후 약 2시간 후에 진다.  두 행성의 결합은 금성의 저녁 출현의 시작을 의미한다. 아침 동쪽하늘에 나타나 샛별로 불리는 금성이 저녁 서쪽하늘에 출현해 개밥바라기로 이름이 바뀌는 시점이다. 금성이 지평선 위로 떠오를 때, 이 기간 동안 토성은 매일 밤 밤하늘에서 낮아져 황혼 속으로 사라지며, 2023년 2월 17일 토성의 태양 결합으로 이어진다. 

최근 몇 년 동안 많은 나라들이 우주 탐사에 나서고 있다. 이런 가운데 지난해 최다 우주 로켓 발사가 이뤄졌다는 놀라운 통계가 나왔다. 전 세계 우주비행 데이터베이스를 관리하는 미국 하버드-스미소니언 천체물리학센터는 최근 ‘2022 우주 로켓 발사’라는 분석보고서를 발표했다고 세계적인 과학저널 ‘네이처’가 13일 밝혔다. 보고서에 따르면 지난해에는 180회의 로켓 발사가 성공했으며 이는 전년보다 44회나 늘어난 수치이다. 이 같은 우주 로켓 발사는 미국의 민간우주기업 스페이스X와 중국이 주도한 것으로 분석됐다. 스페이스X는 1년 동안 평균 6일에 한 번꼴로 팰콘 우주발사체를 발사했다. 지난 한 해 동안 총 61회의 발사를 했는데 이는 구 소련의 R-7로켓의 1980년 발사 기록과 같은 것이다. 스페이스X가 지난해 발사한 로켓에는 자체 스타링크 통신위성을 포함해 상업용 탑재체들이 실렸다. 지난해 8월 발사된 한국 첫 달 탐사궤도선 ‘다누리’ 역시 스페이스X의 팰콘9에 실려 올라갔다.스페이스X의 스타링크 네트워크 프로젝트는 수많은 인공위성을 띄워 오지까지 고속 인터넷 서비스를 제공하기 위한 것이다. 현재 스페이스X가 우주에 띄운 통신용 위성은 3300개 이상으로 알려져 있다. 문제는 이들 위성으로 인해 우주 공간의 트래픽이 증가해 2020~2022년에 스페이스X는 우주의 다른 물체와 충돌 방지를 위해 2만 6000번 이상 위성 위치를 조정했다. 스페이스X 이외에 다른 미국 민간 우주기업도 지난해 17번의 로켓 발사를 수행했다. 그러나 이번 분석에서 가장 주목되는 부분은 중국의 부상이다. 중국은 지난해에 2021년과 비교해 9번이나 더 많은 62회의 우주 발사를 성공했다. 대부분이 중국 정부 소속 국가항천국에서 발사한 것이지만 민간 우주기업들의 참여도 빠르게 증가하고 있다. 이 때문에 전체 발사 횟수만 따지더라도 미국과 함께 전통적인 우주 선진국으로 꼽힌 러시아의 세 배에 이르는 것으로 확인됐다. 이는 러시아-우크라이나 전쟁으로 인해 러시아산 소유즈 로켓 발사가 사실상 중단됐기 때문이기도 하다.유럽의 2022년 발사 횟수는 5회로 2021년의 3분의1 수준으로 급감했다. 이와는 대조적으로 뉴질랜드가 지난해 9차례나 우주로켓을 발사했다는 것도 주목해야 한다고 보고서는 밝혔다. 한편 올해는 지난해보다 더 많은 로켓이 우주의 문을 두드릴 것으로 전망되고 있다. 스페이스X는 올해 우주 로켓 발사 횟수를 100회로 잡고 있다. 여기에 미국항공우주국(NASA)까지 가세했다. 나사는 몇 년 내에 인간을 달에 데려다 놓기 위한 아르테미스 프로젝트를 위해 개발한 차세대 대형 우주로켓 SLS를 오는 11월 14일 발사할 계획을 갖고 있다. 이로써 올해도 미국은 우주 선진국의 타이틀을 유지할 것으로 전망된다. 이번 분석을 이끈 조나단 맥도웰 박사는 “최근 들어 우주 트래픽이 급격히 증가하고 있다”며 “지난해에 또 주목해야 할 부분은 중국이 러시아를 대체한 제2의 우주강국으로 자리잡고 있다는 것”이라고 설명했다. 유용하 기자

제임스웹 우주망원경(JWST)이 첫 외계행성을 발견했다. 11일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)에 따르면 제임스웹은 남반구 하늘 팔분의자리 방향으로 지구에서 41광년 떨어진 곳에서 외계행성 LHS 475 b를 발견했다. 외계행성은 LHS 475라는 별을 공전하는 지구 지름의 99% 크기 암석행성으로 확인됐다. 제임스웹은 지구 크기 외계행성 대기 특성을 파악할 수 있는 유일한 망원경이다. 지난해 6월 말 본격 관측 활동을 시작한 이래 실제 외계행성이 발견된 사례는 이번이 처음이다.연구진은 외계행성탐색위성(TESS) 관측 자료로 이 행성의 존재를 예측해 왔다. 제임스웹의 근적외선분광기(NIRSpec)를 사용한 단 2회 관측으로 이 행성을 확인한 것이다. 외계행성 탐색은 주로 ‘표면 통과’(transit) 법을 사용한다. 행성이 별 앞을 지날 때 그림자 때문에 별빛이 희미해지는 현상을 통해 행성을 확인하고, 빛의 스펙트럼을 분석해 행성 크기와 밀도 등을 추정한다. 연구진은 제임스웹으로 여러 파장의 빛에 걸쳐 이 행성이 대기를 갖는지를 분석했다. 현재까지는 결론을 내리지 못했으나, 올해 여름 대기 존재 여부와 성분을 확인할 계획이다. 지금까지 연구에서 이 행성은 별과 매우 가까워 단 2일 만에 별을 한 바퀴 도는 것으로 나타났다. 때문에 태양계 수성처럼 대기가 없다고 생각할 수 있지만, 이 행성이 도는 별은 온도가 절반 수준이라 대기를 가질 가능성이 있다. 다만 표면 온도는 지구보다 수백도 더 높은 것으로 분석된다. 추가 분석에서 구름이 감지되면 이 행성은 이산화탄소 대기가 있는 금성과 비슷한 행성일 수 있다. 천문학자들은 제임스웹을 이용하면 앞으로 더 많은 외계행성을 발견할 수 있다고 기대하고 있다. NASA 본부 천체물리학부 책임자인 마크 클램핀 박사는 “이번 결과는 제임스웹으로 암석행성 대기를 연구하는 미래의 가능성을 열어준다. 지구와 같은 외계행성 연구에 도움을 줄 이 망원경의 임무는 이제 막 시작됐다”고 말했다. 이번 연구 성과는 이날 미 시애틀에서 제241차 미 천문학회 회의에서 발표됐다.

쨍하고 추운 겨울은 별 보기 좋은 때다. 날이 차고 건조할수록 대기가 투명해지기 때문에 다른 계절보다 겨울에 별은 또렷하게 보인다. 과학의 발전 덕에 계절에 상관없이 이제는 1년 365일 우주를 관찰할 수 있게 됐다. 과학자들이 세계에서 가장 큰 거대 전파간섭계 망원경인 ‘알마’(ALMA)를 이용해 비교적 지구와 가까운 우주에서 두 개의 초거대 블랙홀이 자라고 있는 것을 발견했다. 알마는 칠레 아타카마 사막의 해발 5000m에 설치된 66개 전파망원경이 하나의 거대 망원경처럼 작동해 우주를 관측하는 시스템으로, 한국도 연구 컨소시엄에 참여하고 있다. 칠레 폰티피시아 가톨릭대, 미국 우주망원경과학연구소, 코네티컷대 연구팀을 중심으로 7개국 28개 연구기관이 참여한 공동 연구팀은 지구에서 5억 광년밖에 떨어져 있지 않은 게자리에 위치한 ‘UGC 4211’이라는 은하에서 엄청나게 큰 블랙홀 두 개가 활동하는 것을 발견했다고 11일 밝혔다. 한국천문연구원도 참여한 이번 연구의 결과는 천체물리학 분야 국제학술지 ‘천체물리학 저널 회보’(The Astrophysical Journal Letters) 1월 10일자에 실렸다. 이 연구는 12일까지 미국 시애틀에서 열리는 미 천문학회 제241차 학회(AAS 241)에서도 발표됐다. 이번 학회에는 천문학사, 고에너지 천체물리학, 실험 천체물리학 연구들도 발표됐다.연구팀은 알마를 이용해 UGC 4211에서 750광년의 거리를 두고 주변 물질을 강력하게 빨아들이고 있는 블랙홀 두 개를 발견했다. 연구팀은 이번에 발견된 블랙홀들은 두 개의 은하가 병합되면서 나타난 것이며, 매우 가까운 거리에서 활발하게 활동하는 사례는 그동안 거의 발견되지 않았다고 밝혔다. 연구팀에 따르면 은하들의 결합은 우주에서 매우 흔하게 발생하고 있기 때문에 쌍성 블랙홀 현상도 생각보다 흔할 수 있다는 것이다. 연구를 이끈 에세키엘 트레이스테르 폰티피시아 가톨릭대 천문학 교수는 “이번 연구는 은하 중심부에서 성장하는 초거대 블랙홀 쌍이 상당히 많을 것이라고 추측할 수 있게 해 준다”며 “그렇다면 은하의 병합으로 인해 발생한 중력파들을 더 많이 관측할 수 있게 되고 그로 인해 우주의 기원과 별의 탄생에 대해 더 많은 것을 알 수 있을 것”이라고 설명했다. AAS 241에서는 이 연구 결과 외에도 알마를 이용한 성과가 다수 발표됐다.미국 하버드·스미스소니언 천체물리학 연구센터 과학자들은 지구에서 3900광년 떨어져 있는 백조자리에 있는 ‘MWC 349A’를 알마로 관측한 결과 엄청난 크기와 속도의 ‘제트’가 방출되는 것을 관측하는 데 성공했다고 11일 밝혔다. 블랙홀이나 새로 생기는 아기별은 엄청난 양의 에너지를 상하로 방출하는데, 이를 제트라고 한다. 이번 관측 대상인 MWC 349A는 태양 질량의 약 30배에 달하며 독특한 형태를 갖고 있어 ‘괴짜별’로 불린다. 이전에도 MWC 349A는 마이크로파를 방출하는 것으로 알려져 있었지만 관측이 쉽지 않았다. 그런데 이번 관측을 통해 토성을 둘러싼 얼음 고리처럼 MWC 349A 주변에는 기체 고리가 형성돼 있으며 기체 고리의 직경은 50AU(약 75억㎞)인 것으로 확인됐다. ‘천문단위’라고 불리는 AU는 우주 거리를 표시할 때 쓰이는 것으로 지구에서 태양까지의 평균 거리를 1AU(1억 5000만㎞)로 삼고 있다. 또 제트 방출 속도는 초당 500㎞에 이르는 것으로 확인됐다. 1초도 안 돼 서울에서 부산까지 갈 수 있는 속도다. 연구를 주도한 치저우 장 하버드·스미스소니언 천체물리학 연구센터 수석연구원은 “이번 연구 결과는 무거운 별의 생성 원리와 진화를 이해할 수 있게 해 준다”고 설명했다.

두 개의 블랙홀이 서로 가까운 거리에서 주변 물질을 집어삼키며 ‘파티’를 벌이는 모습이 목격됐다. 미국 국립전파천문대 출신 마이클 코스 박사가 이끄는 국제 연구진은 칠레 알마(ALMA) 전파망원경 관측 자료를 통해 서로 충돌 중인 두 은하의 각 중심에서 거대질량 블랙홀을 발견했다고 9일(현지시간) 밝혔다.두 블랙홀은 지구에서 게자리 방향으로 5억 광년 떨어진 두 은하 안에 있다. 두 은하가 합쳐지는 은하 병합 과정은 주로 훨씬 먼 곳에서 발생해 관측이 어렵다. 이에 따라 이 블랙홀들을 중심에 둔 두 은하는 은하 병합의 마지막 단계를 연구하는 데 이상적인 후보로 여겨진다.연구진은 알마 망원경의 고감도 수신장치를 사용해 두 은하의 깊숙한 곳을 들여다봤다. 그 결과 각 중심에서 블랙홀이 성간 먼지와 가스 등 주변 물질을 게걸스럽게 집어삼키고 있는 것으로 나타났다. 놀랍게도 두 블랙홀 사이 거리는 불과 750광년이다. 서로 거리가 가까운 두 블랙홀은 보통 쌍둥이 블랙홀이라고도 한다. 지금까지 발견된 쌍둥이 블랙홀 중 이렇게 서로 가까이 위치한 사례는 없었다. 그러나 이는 천문학적 관점에서나 가까운 것이지, 앞으로 몇 억 년이 지난 뒤에야 두 블랙홀은 하나로 합쳐질 것이다. 결국 두 블랙홀은 먹어치우던 물질이 자신들 사이를 지날 때 궤도가 좁혀져 서로를 돌기 시작할 것이다. 궁극적으로 이 블랙홀들은 지금까지 관측된 어떤 사례보다 훨씬 더 강한 중력파를 생성하기 시작할 것이라고 연구진은 설명했다. 연구진은 이번 발견에 알마 망원경이 게임체인저(상황 전개를 완전히 바꿔놓는 사람이나 아이디어, 사건) 역할을 했다고 말한다. 칠레 북부 아타카마 사막에 있는 알마 망원경은 성간 먼지와 가스 기둥이 앞을 가려도 이를 뚫고 자세히 볼 수 있다. 코스 박사는 “우리는 은하 병합에서 서로의 거리가 가장 가까운 쌍둥이 블랙홀을 발견했다. 이 발견은 이같은 블랙홀을 만드는 은하 병합이 더 먼 우주에서 훨씬 더 흔히 발생할 수 있다는 점을 시사한다”고 말했다. 자세한 연구 성과는 천문학·천체물리학 분야 국제전문학술지인 천체물리학저널레터(The Astrophysical Journal Letters) 1월 9일자에 실렸다.

2022년 임인년 한 해도 불과 열흘 정도밖에 남지 않았습니다. 해마다 연말이 되면 ‘다사다난’했다는 표현을 관용구처럼 씁니다. 올해에는 그 어느 때보다 많은 사건·사고가 있었습니다. 기분 좋게 만드는 일도 있었지만 가슴 아픈 일도 적지 않았습니다. 그래서 연말이 되면 한 해 동안 많은 사람의 이목을 끌었던 사건·사고를 정리해 올 한 해를 돌아보는 기회를 갖고 반성하며 내년에 대비하는 일들을 합니다. 과학계 역시 마찬가지입니다. 과학저널의 양대 산맥인 ‘네이처’와 ‘사이언스’도 연말이 되면 전 세계 과학계가 주목한 연구 성과 및 과학기술 동향, 과학계 인물을 선정하고 있습니다. 네이처는 ‘2022년 올해의 인물’, 사이언스는 ‘2022년 올해의 중요 연구 성과’ 10개를 꼽았습니다. 네이처와 사이언스는 10대 뉴스나 10대 인물을 꼽을 때 발표되는 순서가 절대 순위를 매기는 것은 아니라고 밝히고 있습니다. 10대 인물과 사건은 올 한 해 과학계에서 일어난 주요 사건들을 되새기고 대중에게 이해시키기 위한 것이라고 이야기하지만 아무래도 첫머리에 올라오는 것들에 사람들은 주목하기 마련입니다.네이처 올해의 인물 10명 중 가장 먼저 이름을 올린 것은 미국 항공우주국(NASA) 고더드우주비행센터 천체물리학자이자 제임스웹 우주망원경(JWST) 운영 프로젝트 과학자인 제인 릭비 박사입니다. JWST는 미국, 유럽, 캐나다 등이 25년 동안 약 13조 1000억원을 투입해 만든 세계 최대 크기의 우주망원경입니다. 허블 우주망원경을 대체하기 위한 JWST는 1년 전인 지난해 12월 25일(현지시간) 발사돼 올해 1월 지구에서 150만㎞ 떨어진 라그랑주점이라는 관측 지점에 도착해 우주 관측 임무를 수행하고 있습니다. 릭비 박사는 2010년 JWST팀에 합류해 지난해 말 성공적으로 발사하고 지금까지 임무를 수행할 수 있게 도움을 주고 있습니다. 올해 7월 조 바이든 미국 대통령이 직접 JWST가 찍은 영상을 전 세계에 공개할 때 릭비 박사가 배석했다고 합니다. 그럼에도 릭비 박사는 망원경 이름을 말하는 것을 좋아하지 않는다고 합니다. 릭비 박사는 성소수자인데 망원경의 이름을 따온 제임스 웹이 NASA 2대 국장으로 재직할 때 성소수자 과학자들을 무더기로 해고하고 괴롭혔기 때문이라고 합니다. 어쨌든 사이언스가 발표한 10대 중요 연구 성과 첫째로도 JWST가 지구로 보내온 첫 번째 이미지와 연구 결과 공개가 꼽혔습니다. JWST는 허블 우주망원경보다 주경의 지름이 2.7배, 면적은 6배 더 큽니다. 주경이 큰 것은 우주에서 오는 빛을 더 잘 모을 수 있다는 의미입니다. 실제로 허블 우주망원경보다 100배 더 선명한 영상을 얻을 수 있기 때문에 허블로는 희미하게 포착됐던 천체의 모습을 손에 잡힐 듯 선명하게 볼 수 있다는 말이지요. JWST의 연구 성과와 그와 관계된 인물의 이야기를 접하다 보면 우주 연구는 조바심을 내고 단기에 성과를 내겠다는 생각으로 접근해선 안 된다는 것을 새삼 느끼게 됩니다. 한국 우주개발 정책에 관여하는 사람들이 올해 네이처와 사이언스의 10대 뉴스와 10대 인물 이야기를 특히 꼼꼼히 살펴봐야 할 이유 아닌가 싶습니다.

풍성했던 머리카락도 세월이 흐르면서 조금씩 줄어드는 것처럼 사실 행성도 별의 강력한 에너지와 항성풍에 의해 조금씩 대기를 잃는다. 특히 이 문제는 질량이 작고 별에 가까운 행성일수록 더 크게 겪는다. 지구의 경우 강한 중력으로 충분한 공기를 잡아 둘 수 있지만, 화성의 경우 지구의 1/3에 불과한 중력 때문에 상당량의 대기와 물을 잃어버린 것으로 추정된다. 그런데 태양계 밖 다른 행성은 어떨까? 미국 캘리포니아 대학 천체물리학자인 미셸 힐과 동료들은 GJ 1252b라는 외계행성이 모항성의 강력한 에너지로 인해 모든 대기를 잃어버렸다는 사실을 확인했다. GJ 1252b는 지구보다 약간 큰 외계행성이지만, 태양보다 매우 어두운 적색왜성 주변을 가까이 공전한다는 점에서 차이가 있다. 모항성이 매우 어둡긴 하지만, GJ 1252b는 하루 두 번 별 주변을 공전할 정도로 가까이 있기 때문에 그 표면 온도는 섭씨 1200도가 넘는다. 과학자들은 이렇게 별에 가까운 위치에서 엄청난 에너지를 받으면 대기가 모두 사라질 것이라고 추정했으나 구체적인 증거를 확보하기는 어려웠다. 연구팀은 이 행성이 별 뒤로 숨는 순간을 포착해 결정적인 증거를 확보했다. 행성에서 나오는 약한 적외선을 제거하고 별에서 나오는 적외선만 분석한 결과 GJ 1252b가 대기를 지녔을 경우 확인될 신호가 전혀 포착되지 않았다. 크기를 생각할 때 본래 이 행성에는 대기가 존재했지만, 뜨거운 표면 온도와 별에서 뿜어져 나오는 강력한 에너지에 의해 대부분 날아가 사라진 것으로 추정된다.　 이 행성의 뜨거운 표면 온도를 생각하면 대기가 없다는 사실은 당연해 보인다. 하지만 이론적으로 예측하는 것과 실제 관측을 통해 확인한 것은 과학적으로 상당히 다른 이야기다. 과학자들은 이번 관측을 통해 이 정도 온도와 거리에서는 행성 표면에 대기가 존재할 수 없다는 사실을 확인했다. 하지만 질문은 여기서 끝나지 않는다. 그렇다면 지구형 행성은 별과 얼마나 떨어져야 안정적으로 대기를 유지할 수 있을까? 태양보다 어둡지만 우주에 가장 흔한 작은 별인 적색왜성은 매우 가까운 거리에 많은 외계행성을 거느리고 있다. 과학자들은 표면 온도가 지구와 비슷한 외계행성에는 대기가 존재할 것으로 보고 있다. 하지만 적색왜성과 가까운 거리에서는 강력한 폭풍인 플레어와 항성풍, 그리고 방사선이 존재하기 때문에 온도를 빼고 생각해도 대기를 붙잡아 두기 쉽지 않을 수 있다. 이 질문에 대한 답을 얻기 위해서는 더 많은 외계행성을 관측해 어느 선까지 대기가 견딜 수 있는지 검증해야 한다. 쉬운 일이 아니지만, 과학자들은 계속해서 답을 찾아낼 것이다.