태양계에서 지구 외에 액체 상태의 강과 호수가 흐르는 유일한 천체가 있다. 바로 토성의 가장 큰 위성 타이탄(Titan)이다. 최근 유럽우주기구(ESA) 연구팀이 타이탄 표면의 바다와 호수가 지구의 싱크홀과 유사하게 생성됐다는 연구결과를 내놔 관심을 끌고있다. 태양계 내에서 가장 생명체가 존재할 가능성이 높은 타이탄은 3개의 거대 호수(바다로도 지칭)와 이보다 작은 많은 호수들이 존재한다. 그러나 타이탄의 바다는 물로 가득찬 지구와는 달리 액체 탄화수소로 이루어져 있다. 또한 타이탄은 지구보다 두꺼운 대기를 가진 독특한 위성으로 역동적인 기후 시스템을 가진 것으로도 보인다. 이번 연구에서는 타이탄 호수가 지구의 싱크홀과 유사하게 생성됐을 것이라는 주장이 추가됐다. 일반적으로 지구에서 자연적으로 생기는 싱크홀은 석회석 지층이 지하수 등 물과 화학적으로 반응해 침식되며 발생한다. 토성 탐사선 카시니호가 보내온 데이터를 바탕으로 분석한 연구팀은 타이탄 표면에 난 이같은 '구멍'(hole)이 지구의 싱크홀과 비슷한 과정을 거쳐 약 5000만 년에 걸쳐 생성된 것으로 추정했다. 연구를 이끈 토마스 코넷 박사는 "타이탄에서 여름에 내리는 액체 메탄 비가 타이탄의 지층과 작용해 지구와 같은 싱크홀을 낸 것 같다" 면서 "이 속에 액체가 고여 오랜 시간에 걸쳐 호수가 된 것"이라고 설명했다. 이어 "타이탄에서 이 과정은 지구에 비해 30배는 느리게 진행됐다"고 덧붙였다.　 　 　 한편 타이탄은 지름이 5150㎞에 달하며 표면온도는 - 170℃로 매우 낮다. 특히 최근들어 타이탄은 언론의 주목을 듬뿍받고 있는데 이는 미 항공우주국(NASA)이 본격적으로 타이탄 탐사에 대한 청사진을 공개했기 때문이다.　 지난 2월 NASA는 2040년 내에 타이탄에 1톤 규모의 잠수함을 실은 로켓을 발사할 계획을 발표했다. 타이탄의 바다를 누빌 이 잠수함은 자체 추진체로 초당 1m를 운행하며 -170 °C 이상을 견딜 수 있게 설계됐다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

지구로부터 아주 먼거리에 있는 은하 속 ‘괴물 블랙홀’의 무게를 천문학자들이 알마 전파망원경의 도움으로 측정하는 데 성공했다고 미국과 일본의 천문학자들이 밝혔다. 이런 거대 블랙홀의 질량은 은하와 블랙홀의 진화 관계를 밝히는 데 매우 중요한 정보가 된다. 많은 은하 중심에는 거대한 블랙홀이 존재하는 것으로 여겨진다. 천문학자들은 우리 태양의 수백만 배에서 수백억 배에 달하는 것을 ‘초거대질량 블랙홀’이라고 부른다. 이런 블랙홀의 질량과 이를 포함한 은하(모은하) 중심(팽대부)의 질량 혹은 밝기 사이에는 상호관계가 있는 것으로 알려졌는데 은하의 성장과 발전에는 이런 거대한 블랙홀이 크게 영향을 주고 있는 것으로 시사된다. 즉 이런 관계를 확인하기 위해서는 초거대질량 블랙홀의 질량을 구하는 것이 중요하다. 블랙홀의 중력 영향을 받는 천체의 움직임을 측정하면 질량을 추정할 수 있지만, 고해상도 측정이 필요해 블랙홀 중력 이외의 영향을 고려해야 해 계산이 쉽지 않다고 한다. 천문학자들은 화로자리 방향으로 약 5200만 광년 거리에 있는 막대나선은하 NGC 1097을 알마 전파망원경으로 관측한 데이터를 이용해 이 은하 중심에 있는 초거대질량 블랙홀의 질량을 계산하는 데 도전했다. 이들이 사용한 방법은 은하 중심 부근 분자가스의 분포와 운동 모습을 전파 관측으로 정밀하게 측정하는 것이다. 분자가스는 주위의 영향을 받기 어려우므로 움직임을 측정하기 쉽고 블랙홀의 질량을 구하는 데 효과적이라고 한다. 이런 관측결과를 바탕으로 천문학자들은 천체모델을 만들고 분자가스의 움직임을 재현하기 위해 조건을 조사했다. 그 결과, NGC 1097의 중심부에 있는 초거대질량 블랙홀의 질량은 태양의 약 1억 4000만 배인 것으로 확인됐다. 연구에 참여한 미국 국립전파천문대의 카틱 쉬스 박사는 이런 막대나선은하를 비롯해 나선은하와 같은 만기형 은하에 대해 이런 방법으로 초거대질량 블랙홀의 질량을 측정한 사례는 이번이 처음이라고 설명했다. 연구를 이끈 일본 소고켄큐대학원대학의 오오니시 쿄코 연구원은 “알마 망원경은 단 2시간 정도 관측으로 은하 중심부 가스의 운동 데이터를 얻을 수 있었다”면서도 “은하 중심 블랙홀의 관계를 밝히기에는 다양한 형태의 많은 은하로부터 블랙홀 질량을 구할 필요가 있지만 알마 망원경을 사용하면 현실적인 시간에 많은 은하 관측을 수행할 수 있을 것”이라고 말했다. 이번 연구성과는 국제 학술지 ‘천체물리학 저널’(Astrophysical Journal) 19일 자에 게재됐다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

지구는 끊임없는 물에 의한 침식 작용과 식물의 작용으로 인해서 크레이터가 발생했다고 해도 오래 보존되지 못하는 경우들이 많다. 사실 상당수의 운석은 대기에서 타버리고 떨어지는 운석 역시 지구 표면의 2/3 이상을 덮은 바닷속으로 들어가는 경우가 많다. 하지만 달을 비롯해 대기와 액체 상태의 표면을 가지지 않은 천체에서는 크레이터가 매우 잘 보존된다. 과학자들은 수많은 크레이터를 관측했는데, 그중에는 매우 독특한 것들이 다수 존재한다. 예를 들면 지금 소개하는 연속 크레이터들이 바로 그것이다. 크레이터 체인(Crater chain) 혹은 카테나(Catena)라고 부르는 이 독특한 크레이터는 태양계 여러 위성과 소행성들에서 생각보다 흔히 관찰된다. 소행성이 달이나 다른 위성에 접근하면 가까운 곳과 먼 곳 사이의 중력의 차이가 발생한다. 이런 중력의 차이를 무시할 만큼 튼튼한 소행성도 있지만, 사실 잡석 더미에 불과한 소행성도 다수 존재한다. 이런 소행성들은 표면에 도달하기 전 중력에 의해 잘게 쪼개져서 마치 나란히 줄을 선 사람들처럼 사이좋게 표면에 충돌한다. 그 결과 마치 염주 알이나 지네 같은 크레이터를 만들게 되는 것이다. 이런 크레이터 체인은 생각보다 흔하다. 목성의 위성 가니메데에는 적어도 11개의 크레이터 체인이 존재한다. 이 중 유명한 것은 사진에 보이는 엔키 카테나이다. 엔키 카테나는 13개의 크레이터가 161.3km의 길이로 늘어선 것이다. 달에는 23개의 작은 크레이터들이 50km에 걸쳐 일렬로 늘어선 다비 카테나(Davy Catena)가 있다. 그 모습은 아폴로 12호에 의해 선명하게 포착되었다. 엔키 카테나가 비교적 비슷한 크기의 조각으로 쪼개졌다면 다비 카테나는 크기가 균일하지 않은 파편들이 일렬로 충돌했다는 것을 알 수 있다. 사실 이런 식의 일렬 충돌은 최근에도 있었다. 바로 목성에 충돌한 슈메이커 레비 혜성이다. 1994년 당시 이 혜성은 목성의 강력한 중력에 의해 잘게 부서져 일렬로 목성 표면에 충돌해 거대한 폭발을 만들었다. 물론 가스 행성인 목성 표면에 충돌했기 때문에 크레이터는 남기지 않았지만, 이 거대한 충돌은 망원경에 선명하게 포착되었다. 당시 슈메이커 레비 혜성은 적어도 21개의 조각으로 부서져 목성 표면에 충돌했다. 만약 이 혜성이 목성이 아니라 그 위성에 충돌했다면 아마 엔키 카테나 같은 일렬 크레이터를 남겼을지 모른다. 그러나 중력이나 크기 차이를 고려했을 때 사실 목성 같은 거대 행성에 충돌할 가능성이 위성에 충돌할 가능성보다 훨씬 크다. 우리가 지금 보는 일렬 크레이터들은 아주 운 좋게 작은 위성에 충돌해서 우리에게 신기한 구경거리를 남긴 셈이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

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

만유인력의 법칙을 밝힌 뉴턴의 '프린키피아'는 1687년에 출간되었다. “나는 이제 세계의 기본 얼개를 선보이겠다”는 뉴턴의 자랑스런 선언을 담고 있는 이 책은 뉴턴 물리학을 집대성 것이었다. '프린키피아'에서 뉴턴은 행성의 운동을 비롯하여, 조석의 움직임, 진자의 흔들림, 사과의 낙하 같은 다양한 현상들을 단일한 원리로 통일하고, 다시 그것을 수학적으로 완벽하게 제시했다. 신과 같은 이 놀라운 솜씨는 마침내 지상의 물리학과 천상의 물리학을 하나로 통합했던 것이다. 이것은 일찍이 갈릴레오가 그토록 이루기를 갈망했으나 끝내 성공하지 못했던 것이었다. 뉴턴 이전에는 땅의 세계와 하늘의 세계가 엄격히 구분돼 있었다. 땅의 세계는 불완전한 사멸과 변화의 세계고, 천상의 세계는 비물질적이며 완전하고 불변하는 신의 세계였다. 그러나 뉴턴으로 인해 우주에서 비물질적이고 관념적인 것들은 모두 제거되고 하나의 법칙으로 통합되었으며, 인류는 문명사 6000 년 만에 비로소 우주를 이성적으로 사고할 수 있게 된 것이다. ​ 뉴턴이 찾아낸 만유인력의 법칙은 한마디로 우주 안의 모든 것들이 하나의 법칙으로 작동하고 있다는 것이며, 그것을 문장으로 표현하면 다음과 같다. "모든 물체는 각기 질량의 힘으로 서로 끌어당긴다. 이 힘은 두 물체의 질량의 곱에 비례하며, 두 물체 사이 거리의 제곱에 반비례한다." 이를 수식으로 나타내면 허망할 정도로 단순하다. F = G m1 m2/r^2(F는 인력, G는 만유인력 상수, m1, m2'는 두 물체의 질량, r은 두 물체 사이의 거리) 이 간단한 방정식 하나로 우주 안의 만물은 서로 감응한다. ‘나’라는 존재도 온 우주의 만물과 서로 중력을 미치며, 사과 한 알이 떨어져도 온 우주가 감응한다는 뜻이다. 뉴턴 역학이 전하는 복음은 분명했다. 한마디로, 이 세계는 모두 우주 역학의 결과이며, 모든 천체들이 고유한 중량과 그것들의 운행에서 나오는 힘들에 의해 움직이고 있다. 행성운동은 말할 것도 없고, 우주 안에서 일어나는 모든 현상은 원자들의 상호관계에서 일어나는 역학의 결과이다. 그러므로 이 세계 안에 우연이란 것은 없다. 말하자면 모든 것은 결정되어 있다는 '결정론적 우주관'이다. 이 같은 내용을 담고 있는 '프린키피아'는 출간되자마자 많은 논쟁을 불러일으켰다. 그중에는 ‘우주는 유한한가, 무한한가’라는 유서 깊은 논쟁도 있었다. 예리한 논리로 ‘우주는 태어난 지 오래지 않다’라고 추론했던 고대 로마의 철학자 루크레티우스(BC 96년경 ~ BC 55)는 이에 대해 다음과 같은 사려깊은 결론을 내린 바 있다. “우주는 모든 방향으로 무한히 뻗어 있다. 만일 우주에 끝이 있다면 그 끝을 이루는 경계가 있어야 하고, 이는 곧 우주의 바깥에 또 무언가가 존재한다는 뜻이다. (...) 그런데 우주를 이루는 모든 차원들은 아무런 방향성도 없고, 그 바깥에 무언가 존재한다는 것도 확인된 바 없으므로 우주는 끝이 없어야 한다.” 뉴턴의 중력 이론은 우주가 유한하든 무한하든 모순을 피할 수 없게 된다. 리처드 벤틀리라는 한 성직자가 뉴턴에게 편지를 보내 이 점을 지적했다. "중력이라는 것이 작용거리가 무한하고 한 방향으로만 작용하는 힘이라고 할 때, 만약 우주가 무한하다면 별들은 각기 임의의 물체를 중력으로 잡아당길 것이고, 그렇다면 우주는 각자의 방향으로 찢어져 혼돈에 찬 종말을 맞이할 것입니다. 만약 우주가 유한하다면 별들은 서로의 중력에 의해 끌어당길 것이고, 우주는 결국 하나의 점으로 붕괴되어 충돌하는 처참한 종말을 맞이할 것입니다." 이것이 바로 중력이론을 우주에 적용할 때 나타나는 역설적인 결과를 최초로 지적한 ‘벤틀리의 역설’로, 올베르스의 역설과 함께 천문학 역사상 유명한 역설에 속한다. 뉴턴 역시 중력 이론의 모순을 알고 있었다. 심사숙고 끝에 내놓은 뉴턴의 대책은 이런 것이었다. “우주공간에 떠 있는 하나의 별이 무한히 많은 다른 별들에 의해 당겨지고 있다면, 오른쪽으로 끌어당기는 힘과 왼쪽으로 끌어당기는 힘이 서로 상쇄될 것이다. 모든 별들이 이런 식으로 균형을 이루고 있기 때문에 정적인 우주가 유지된다. 그러려면 우주는 무한하며 균일해야 한다.” 그러나 이 정적인 균형은 위태로운 것이다. 별 하나만 요동쳐도 일시에 균형이 와해되어 파국을 맞을 수 있기 때문이다. 자신의 해법이 만족스럽지 못하다는 것을 안 뉴턴은 이런 대형사고를 피하기 위해 신의 자비를 구하며 다음과 같이 편지를 마무리했다. “태양과 항성들의 중력에 의해 한 점으로 붕괴되지 않으려면 주기에 따라 태엽시계에 시간을 돌려서 맞추듯이 우주의 시계에도 전지전능한 신의 도움이 가끔씩은 필요할 것입니다.” 지금에서 보면 황당한 얘기처럼 들릴 수도 있는 말이지만, '프린키피아' 자체를 인간에게 신의 길을 가르치기 위한 노작으로 보는 뉴턴으로서는 무난한 결론이기도 할 것이다. 오히려 과학이란 단지 물리적 우주를 이해하려는 시도일 뿐이라는 현대의 견해를 뉴턴이 듣는다면 크게 놀랄 것이 틀림없으니까. 어쨌든 뉴턴은 이 만유인력의 발견으로 모든 시대를 통틀어 가장 위대한 천재, 마호메트와 예수 다음으로 인류 역사를 바꾼 인물로 평가받는 과학자가 되었으며, 인류는 뉴턴 역학으로 인해 우주에 대해 깊은 이해에 도달할 수 있는 열쇠를 갖게 된 것이다. 지금도 지구 궤도를 돌고 있는 수많은 인공위성들의 궤도 계산이나 로켓 발사, 그리고 우주 탐사선의 우주 여행 등이 모두 300여 년 전에 확립된 뉴턴의 이론적 모델에 기초하고 있다는 사실만 보더라도 뉴턴의 공적이 얼마나 큰 것인지 알 수 있다. 이러한 이유 등으로 사람들은 뉴턴을 가리켜 ‘신의 마음에 가장 가까이 간 사람’이라 평하기도 한다. 자, 이제 '벤틀리의 역설'의 정답을 말해보자. 정답은 첫째, 은하 내의 별들이 중력을 거슬러 서로의 거리를 유지하는 것은 은하 중심을 공전하고 있기 때문이다. 이는 행성들이 공전함으로써 태양과의 거리를 유지하는 것과 같은 이치다. 둘째, 은하들이 한 점으로 붕괴되지 않는 것은 '빅뱅 우주론'에 의한 우주팽창 때문이다. 여기에는 물론 암흑 에너지도 한몫한다. 우리가 잘 알다시피 우주는 결코 뉴턴 생각처럼 정적이 아니며, 인력에 반하는 팽창력이 척력으로 작용함으로써, 은하나 별들이 한 점으로 붕괴되거나 찢어지는 일 없이 지금의 상태를 유지하고 있는 것이다. 이는 천하의 천재인 뉴턴도 상상하지 못한 일일 것이다. 우주란 얼마나 오묘한가! 이광식 통신원 joand999@naver.com　

태양계의 위성 가운데도 역주행하는 위성들이 있다. 보통 위성은 행성의 자전 방향과 같은 방향으로 공전하지만, 역행성 궤도(retrograde orbit) 위성들은 삐딱하게 반대 방향으로 공전한다. 대개 이런 역행성 궤도 위성은 달처럼 행성과 같이 탄생한 위성이 아니라 지나가던 소행성이 포획되어 위성이 된 경우다. 이런 역주행 위성 가운데서 가장 흥미로운 대상은 바로 토성의 위성 포이베(Phoebe)다. 이 위성은 1898년 처음 발견된 이래 2000년대에 새로운 위성들이 밝혀지기 전까지 토성에서 가장 먼 거리를 공전하는 위성이었다. 그 거리는 평균 1,295만km에 달한다. 공전 주기도 550일에 달해 지구의 공전 주기보다 더 길다. 본래 토성의 위성이 아니었다가 우연히 포획되어 위성이 되었다고 생각하면 이해가 되는 거리다. 그런데 정말 흥미로운 이야기는 2004년 미국항공우주국(NASA)의 카시니 우주선이 포이베에 2,000km 정도 떨어진 거리까지 근접해 관측한 이후다. 포이베는 약 200km 조금 넘는 지름을 가진 감자처럼 생긴 위성인데, 그 표면이 극단적으로 검었다. 이 위성의 알베도(빛을 반사하는 정도)는 0.06으로 석탄보다 더 어두운 위성이었다. 여기에 표면에는 수많은 거대 크레이터가 있어 많은 충돌을 겪었다는 사실을 알 수 있었다. 한편 2009년, 다른 과학자팀은 NASA의 스피처 적외선 우주 망원경을 이용해서 한 가지 놀라운 사실을 밝혀냈다. 그것은 토성의 주변에 아주 어두운 작은 입자로 구성된 거대한 고리가 있다는 것이다. 이 고리의 최대 지름은 토성 지름의 200배가 넘는 엄청난 크기였다. 본래 우리가 아는 토성의 고리는 전체 고리에 일부에 불과하다. 예를 들어 토성의 E 고리의 경우 너비가 무려 30만km에 달하는 큰 고리지만, 입자의 밀도가 낮아 잘 보이지 않는다. 그런데 새롭게 발견된 고리는 E 고리마저 작게 보일 만큼 거대한 고리였다. 과학자들은 카시니의 포이베 관측 결과와 스피처 망원경의 관측 결과를 종합해 이 고리가 포이베가 다른 천체와 충돌하면서 생성된 것이라는 결론을 내렸다. 따라서 새로운 고리의 이름은 포이베 고리(Phoebe ring)이라고 명명되었다. 아마도 포이베의 독특한 궤도가 잦은 충돌의 이유가 되었을지 모른다. 그리고 그 충돌 파편들이 검은 입자가 많은 포이베 고리의 기원이 된 것으로 보인다. 최근 메릴랜드 대학 및 버지니아 공대의 과학자들은 NASA의 다른 적외선 관측 위성인 WISE의 데이터를 이용해서 포이베 고리가 생각보다도 더 거대하다는 사실을 밝혀냈다. 이들의 새로운 관측 결과에 의하면 고리의 범위는 토성에서 640만km에서 1,600만km까지 펼쳐져 있다고 한다. 물론 포이베 고리는 대부분 작고 어두운 입자로 구성되어 있으며 밀도가 낮아서 적외선 영역에서만 관측할 수 있다. 아무리 좋은 광학 망원경이라도 인간이 볼 수 있는 파장인 가시광 영역에서는 이 고리를 보기 어렵다. 그래서 이제야 발견이 된 것이다. 종종 눈으로 보이는 것이 전부가 아닐 때가 있다. 토성의 고리에서 이 말은 전적으로 옳다. 이 발견 전까지 우리가 아는 토성의 고리는 정말 눈으로 보이는 극히 일부에 불과했다. 아마도 이 점은 토성의 고리뿐 아니라 다른 우주의 신비도 마찬가지일 것이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com　

칠레에 있는 유럽남방천문대(ESO)의 초거대망원경(VLT)으로 약 200광년 저편의 별 ‘고물자리 L2’(L2 Puppis)의 모습이 상세하게 포착됐다. 고물자리 L2는 지구에서 가까운 적색거성으로 일생의 마지막을 맞이하고 있는 늙은 별이다. 천문학자들은 VLT에 장착된 ‘분광편광계에 의한 고대비 외계행성 연구’(SPHERE)라는 장비의 ‘취리히이미징편광계’(ZIMPOL) 모드로 ‘대기의 요동’이라는 영향을 크게 줄이는 ‘극도의 적응 광학’을 사용한 가시광선 관측을 시행했다. 이는 허블 우주망원경보다 3배 이상 선명한 이미지로 최고의 해상도를 얻을 수 있다. 덕분에 밝은 광원 근처에 있는 희미한 천체와 그 구조를 자세히 볼 수 있게 됐고 고물자리 L2 별을 둘러싼 원반 모양의 먼지가 놀라울 정도로 자세히 찍혔다. 이 먼지 원반은 중심 별에서 약 9억 km 거리에서 시작되는 데 이는 태양에서 목성까지의 거리보다 약간 먼 정도다. 원반은 바깥쪽으로 불타오르면서 중심 별을 둘러싼 깔대기 모양의 대칭적인 구조가 만들어지고 있는 것도 확인됐다. 연구팀은 또 고물자리 L2 별에서 약 3억 km(태양과 지구 사이 거리의 약 2배)의 거리에 또 다른 천체를 관측했다. 이는 고물자리 L2 별보다 조금 가벼운 적색거성으로 짝별로 여겨지고 있다. 천천히 별의 일생을 마치면서 어마어마한 양의 먼지에 둘러싸여 있고 여기에 동반된 짝별 있다는 것은 양극성 성운의 조건을 갖추고 있는 것을 의미한다. 우주에 떠 있는 고치 같은 먼지에서, 원반 위아래 방향으로 원뿔 구조가 관측된 것으로 보아 날개짓을 하는 나비 성운이 탄생할 가능성이 높다. 한편 이번 관측결과는 ‘천문학 & 천체 물리학 저널’(the journal Astronomy & Astrophysics) 최신호에 게재됐다. 사진=ESO/P. Kervella(위), ESO/IAU/Sky & Telescope 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

-NASA " 우리 은하계에 흔하게 존재" 가끔 방송 등에서 웃기려고 풍선 속 가스를 들이마시고 목소리를 우스꽝스럽게 변조하는 장면이 나온다. 이때 마신 가스가 헬륨이다. 이 재미있는 가스인 '헬륨' 대기를 가진 행성들이 우리가 있는 은하계에 즐비하다는 연구결과가 발표되었다. 지난 수십 년간 과학자들은 수천 개의 외계 행성들을 찾아냈다. 이렇게 많은 외계 행성을 발견하게 되자 자연스럽게 그다음 관심은 외계 행성의 존재를 넘어 과연 이 행성들이 어떤 특징을 가졌는지에 쏠리고 있다. 지구 같은 행성은 우리 은하계에 얼마나 흔한지, 그리고 외계 행성들은 어떤 독특한 특징을 가졌는지가 궁금해진 것이다. 최근 미항공우주국(NASA)의 제트 추진 연구소(JPL)의 과학자들은 학술지 천체 물리학 저널(Astrophysical Journal)에 발표한 논문에서 우리 은하계에는 헬륨이 풍부한 해왕성 크기나 그보다 작은 외계 행성이 매우 흔한 것 같다는 연구 결과를 발표했다. 연구팀은 외계 행성 탐사에서 혁혁한 성과를 거둔 케플러 우주 망원경과 NASA의 스피처 적외선 우주 망원경 관측 데이터를 바탕으로 이와 같은 주장을 내놨다. NASA의 케플러 우주 망원경은 태양 근처에 별에서 해왕성이나 해왕성보다 약간 작은 외계 행성 수백 개를 발견했다. 이들 외계 행성들은 우리 태양계의 해왕성과는 달리 자신의 모항성에서 매우 가까운 궤도를 공전하고 있다. 따라서 이들은 따뜻한 해왕성(warm Neptunes)이라고 분류된다. NASA 제트 추진 연구소의 레뉴 후(Renyu Hu, NASA Hubble Fellow at the agency's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, California)와 그의 동료들은 이와 같은 관측 사실과 스피처 적외선 우주 망원경에서 관측한 데이터를 바탕으로 이 행성들이 어떤 대기 구조를 가졌는지 연구했다. 이들은 따뜻한 해왕성이 헬륨 위주의 대기를 가지고 있다는 가설을 세웠다. 이런 형태의 대기를 가진 행성들은 태양계에는 없다. 연구팀은 따뜻한 해왕성의 생성 위치와 환경이 이와 같은 독특한 대기를 만들었다고 보고 있다. 우주에는 수소와 헬륨이 아주 풍부하다. 우리 태양계의 거대 가스 행성들은 대부분 내부에 암석의 핵을 가지고 있고 외부에는 수소와 헬륨으로 된 거대한 가스층을 가지고 있다. 밀도의 차이를 생각하면 내부에는 철이나 암석 같은 무거운 물질이 있고 밖으로 갈수록 수소나 헬륨 같은 가벼운 기체로 구성된 것이 일반적인 가스 행성의 구조일 것이다. 그런데 따뜻한 해왕성들은 모항성에 너무 가까이 있다. 대부분 그 공전궤도가 수성보다도 가깝다. 따라서 그 표면 온도는 매우 뜨겁다. 오랜 시간이 지나면서 뜨겁게 가열된 수소는 점차 행성의 표면에서 달아나게 된다. 이와 같은 일이 10억 년 정도 계속되면 따뜻한 해왕성에 있는 수소 가스는 대부분 사라지게 된다. 그러면 상대적으로 무거운 헬륨만이 남아 헬륨 행성이 되는 것이다. 이 이론을 검증하기 위해 연구팀은 스피처 우주 망원경 관측을 통해 따뜻한 해왕성 가운데 하나인 GJ 436b를 연구했다. 이 행성에는 태양계의 거대 가스 행성에서 볼 수 있는 메탄 구름의 존재가 없는 것으로 나타났다. 수소와 탄소가 결합한 메탄은 수소가 풍부한 태양계의 가스 행성에서는 쉽게 관측할 수 있는 분자다. 그러나 GJ 436b에서는 탄소의 존재는 발견할 수 있었으나 메탄의 존재는 발견되지 않았다. 이는 수소가 사실 거의 없다는 가설을 지지하는 증거다. 여기에 이 행성에서는 탄소가 산소 원자와 결합한 일산화탄소가 풍부하게 발견되었다. 이는 수소가 고갈된 상황에서 탄소가 다른 원자와 결합했다고 설명하면 쉽게 이해될 수 있다. 연구팀은 다른 따뜻한 해왕성에서도 비슷한 관측 결과가 나오는지 연구하고 있다. 더 많은 연구가 필요하겠지만, 우주에는 우리 태양계와는 전혀 다른 독특한 행성들이 다수 존재할 것이다. 이를 직접 탐사하는 것은 먼 미래의 일이 되겠지만, 과학자들은 지구에서 망원경을 통해 이들을 계속 탐사할 것이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

우주에는 있는 수많은 은하는 충분한 공간이 있어도 서로 모이는 경향이 있다. 예를 들어 우리 은하(은하수)는 50여 개의 은하가 모인 ‘국부 은하군’에 속한다. 이런 은하군이 모이면 은하단이라는 훨씬 더 큰 규모의 천체를 이루며 은하단이 더 많이 모이면 거대한 초은하단을 이룬다. 우리 은하를 둘러싼 3500만 광년 지름의 구(球)형 공간을 ‘로컬 볼륨’(Local Volume)이라고 하는데 여기에는 지금까지 알려진 은하 수백 개가 존재한다. 미국항공우주국(NASA)이 12일(현지시간) 공개한 사진에 찍힌 아름다운 은하는 NASA와 유럽우주국(ESA)이 공동으로 운용하는 허블 우주망원경의 관측 대상으로, 왜소불규칙은하 PGC 18431이다. 이 은하는 비둘기자리 방향으로 약 3100만 광년 떨어져 있어 역시 로컬 볼륨에 속한다. 이 은하는 사진에서 우주를 얼룩지게 한 듯 보이지만, 사실 보이는대로 나타난 것은 아니다. 허블 망원경을 사용한 이런 관측은 은하군은 로컬 볼륨 상에 존재하는 은하단이 어떻게 움직이고 있는지 알아내기 위한 목적을 갖고 있다. 허블의 고해상도 관측 능력은 천문학자들이 중간 정도 거리에 떨어져 있는 은하 속 별들 특히 적색거성 계열 별들을 관측할 수 있도록 한다. 여기서 나온 정보는 은하의 조성은 물론 가장 중요한 정보로 해당 은하까지의 거리를 알아내는 데 사용된다고 한다. 우리는 은하간 거리를 알게 됨으로써 정확한 3D 은하 지도를 그릴 수 있다. 이는 우주의 우리 이웃들을 좀 더 잘 이해하고 관측 시선에서 발생할 수 있는 착시 현상을 제거하기 위한 핵심이 되는 방법이라고 한다. 사진=NASA/ESA/허블 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

가끔 방송 등에서 웃기려고 풍선 속 가스를 들이마시고 목소리를 우스꽝스럽게 변조하는 장면이 나온다. 이때 마신 가스가 헬륨이다. 이 재미있는 가스인 '헬륨' 대기를 가진 행성들이 우리가 있는 은하계에 즐비하다는 연구결과가 발표되었다. 지난 수십 년간 과학자들은 수천 개의 외계 행성들을 찾아냈다. 이렇게 많은 외계 행성을 발견하게 되자 자연스럽게 그다음 관심은 외계 행성의 존재를 넘어 과연 이 행성들이 어떤 특징을 가졌는지에 쏠리고 있다. 지구 같은 행성은 우리 은하계에 얼마나 흔한지, 그리고 외계 행성들은 어떤 독특한 특징을 가졌는지가 궁금해진 것이다. 최근 미항공우주국(NASA)의 제트 추진 연구소(JPL)의 과학자들은 학술지 천체 물리학 저널(Astrophysical Journal)에 발표한 논문에서 우리 은하계에는 헬륨이 풍부한 해왕성 크기나 그보다 작은 외계 행성이 매우 흔한 것 같다는 연구 결과를 발표했다. 연구팀은 외계 행성 탐사에서 혁혁한 성과를 거둔 케플러 우주 망원경과 NASA의 스피처 적외선 우주 망원경 관측 데이터를 바탕으로 이와 같은 주장을 내놨다. NASA의 케플러 우주 망원경은 태양 근처에 별에서 해왕성이나 해왕성보다 약간 작은 외계 행성 수백 개를 발견했다. 이들 외계 행성들은 우리 태양계의 해왕성과는 달리 자신의 모항성에서 매우 가까운 궤도를 공전하고 있다. 따라서 이들은 따뜻한 해왕성(warm Neptunes)이라고 분류된다. NASA 제트 추진 연구소의 레뉴 후(Renyu Hu, NASA Hubble Fellow at the agency's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, California)와 그의 동료들은 이와 같은 관측 사실과 스피처 적외선 우주 망원경에서 관측한 데이터를 바탕으로 이 행성들이 어떤 대기 구조를 가졌는지 연구했다. 이들은 따뜻한 해왕성이 헬륨 위주의 대기를 가지고 있다는 가설을 세웠다. 이런 형태의 대기를 가진 행성들은 태양계에는 없다. 연구팀은 따뜻한 해왕성의 생성 위치와 환경이 이와 같은 독특한 대기를 만들었다고 보고 있다. 우주에는 수소와 헬륨이 아주 풍부하다. 우리 태양계의 거대 가스 행성들은 대부분 내부에 암석의 핵을 가지고 있고 외부에는 수소와 헬륨으로 된 거대한 가스층을 가지고 있다. 밀도의 차이를 생각하면 내부에는 철이나 암석 같은 무거운 물질이 있고 밖으로 갈수록 수소나 헬륨 같은 가벼운 기체로 구성된 것이 일반적인 가스 행성의 구조일 것이다. 그런데 따뜻한 해왕성들은 모항성에 너무 가까이 있다. 대부분 그 공전궤도가 수성보다도 가깝다. 따라서 그 표면 온도는 매우 뜨겁다. 오랜 시간이 지나면서 뜨겁게 가열된 수소는 점차 행성의 표면에서 달아나게 된다. 이와 같은 일이 10억 년 정도 계속되면 따뜻한 해왕성에 있는 수소 가스는 대부분 사라지게 된다. 그러면 상대적으로 무거운 헬륨만이 남아 헬륨 행성이 되는 것이다. 이 이론을 검증하기 위해 연구팀은 스피처 우주 망원경 관측을 통해 따뜻한 해왕성 가운데 하나인 GJ 436b를 연구했다. 이 행성에는 태양계의 거대 가스 행성에서 볼 수 있는 메탄 구름의 존재가 없는 것으로 나타났다. 수소와 탄소가 결합한 메탄은 수소가 풍부한 태양계의 가스 행성에서는 쉽게 관측할 수 있는 분자다. 그러나 GJ 436b에서는 탄소의 존재는 발견할 수 있었으나 메탄의 존재는 발견되지 않았다. 이는 수소가 사실 거의 없다는 가설을 지지하는 증거다. 여기에 이 행성에서는 탄소가 산소 원자와 결합한 일산화탄소가 풍부하게 발견되었다. 이는 수소가 고갈된 상황에서 탄소가 다른 원자와 결합했다고 설명하면 쉽게 이해될 수 있다. 연구팀은 다른 따뜻한 해왕성에서도 비슷한 관측 결과가 나오는지 연구하고 있다. 더 많은 연구가 필요하겠지만, 우주에는 우리 태양계와는 전혀 다른 독특한 행성들이 다수 존재할 것이다. 이를 직접 탐사하는 것은 먼 미래의 일이 되겠지만, 과학자들은 지구에서 망원경을 통해 이들을 계속 탐사할 것이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

지난 2006년 행성을 지위를 잃고 '계급'이 강등된 비운의 천체가 있다. 바로 우리 태양계 끝자락에 위치한 '저승신' 명왕성이다. 최근 미국 메릴랜드 대학 연구팀이 명왕성 주위를 도는 달들을 분석한 연구결과를 내놔 관심을 끌고있다. 미 항공우주국(NASA)의 허블우주망원경으로 포착한 이 달들은 길쭉하고 울퉁불퉁한 모양새로 마치 굴러 넘어지는 것처럼 희한하게 움직인다. 그러나 이같은 무질서한 움직임 속에서도 각 위성들이 명왕성 주위를 안정적으로 돈다는 것이 연구팀의 설명. 　　 지금은 ‘134340 플루토’(134340 Pluto) 라는 정식 이름을 가진 명왕성은 총 5개의 달을 가지고 있다. 각각의 이름은 카론(Charon), 케르베로스(Kerberos), 스틱스(Styx), 닉스(Nix), 히드라(Hydra)로 모두 그리스 신화에 나오는 저승과 관련있다. 이중 명왕성의 '물귀신'이 된 위성이 바로 죽은 자를 저승으로 건네준다는 뱃사공 카론이다. 애초 명왕성의 위성이라고 생각됐던 카론이 서로 맞돌고 있는 사실이 확인돼 명왕성이 행성에서 퇴출되는데 결정적인 원인이 됐기 때문이다. 이번 연구에서는 서로 맞돌고 있는 명왕성과 카론의 주위를 각 4개의 위성이 안정적으로 돌고있으며 이중 닉스, 스틱스, 히드라는 사이좋게 궤도 공명(공전하는 천체가 서로에게 규칙적이고 주기적인 중력을 미치는 것)하는 것으로 확인됐다. 연구를 이끈 더글라스 해밀턴 교수는 "공명 덕에 3개의 위성은 서로 충돌하지 않고 예측 가능한 범위 내에서 궤도를 돈다" 면서 "이같은 이유 때문에 작은 크기의 명왕성(우리 달의 3분 2 크기)이 많은 달을 거느릴 수 있는 것"이라고 설명했다. 이어 "명왕성의 위성 중 케르베로스는 숯처럼 어두운 반면 나머지 위성들은 하얀 모래처럼 밝다" 면서 "정확한 원인은 알 수 없지만 운석 충돌의 영향일 수 있다"고 덧붙였다.　 한편 1930년 처음 발견된 이후 태양계의 9번째 행성이었던 명왕성은 지난 2006년 왜소행성(dwarf planet)으로 격하됐다. 그 이유는 지난 2006년 국제천문연맹(IAU)이 행성 분류 정의를 변경했기 때문인데 크게 3가지 조건이 필요하다. 첫째 태양 주위를 공전하며, 둘째 충분한 질량과 중력을 가지고 구(sphere·球) 형태를 유지해야 하며, 셋째 그 지역의 가장 지배적인 천체여야 한다. 문제는 2000년대 들어 카론 등 새로운 천체가 발견돼 명왕성의 지배적인 위치가 흔들리면서 시작됐다. 이에 유럽 천문학자들을 중심으로 투표를 통해 명왕성 행성 퇴출을 결정했다. 그러나 명왕성을 발견하고 탐사선 뉴호라이즌스까지 보낸 미국 천문학자들은 지금도 이에 반발하고 있으며 이후 툭하면 명왕성의 복권을 주장하고 있다. 지난 2006년 1월 발사된 뉴호라이즌스는 오는 7월 아직까지 알려진 것이 거의 없는 바로 이곳 '저승'에 도착한다. 　<뉴호라이즌스의 여정>　* 2006년 1월 발사　* 2011년 3월 18일/천왕성 궤도를 지나다　* 2014년 8월 1일/ 해왕성 궤도를 지나다　* 2015년 7월 14일/국제 표준시(UTC) 기준 11시 47분 명왕성 접근 통과(명왕성에서 13,695km 거리, 초속 13.78km)　* 2015년 7월 14일/국제 표준시(UTC) 기준 12시 01분 명왕성의 위성인 카론 접근 통과(카론에서 29,473km 거리, 초속 13.87km)　* 2016년~2020년/카이퍼 띠 천체들 접근 통과　* 2029년 - 태양계를 떠남 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

폴란드 1000년의 예술과 과학을 한눈에 볼 수 있는 전시회가 지난 5일 막을 올렸다. 국보급 문화재를 포함해 폴란드 전역의 19개 기관에서 출품한 250여점의 작품이 전시됐다. 1918년 독립 이래 폴란드가 해외에서 개최하는 역대 최대 규모의 전시다. 8월 말까지 국립중앙박물관 기획전시실에서 열리는 기획특별전 ‘폴란드, 천년의 예술’이다. 폴란드의 예술과 과학적 성취를 상징하는 쇼팽과 코페르니쿠스의 전시품들은 단연 화제를 모으고 있다. 국내에서 처음 공개된 쇼팽의 친필 악보는 창작열에 불타던 쇼팽의 영혼을 느끼게 해 준다. 1830년 쇼팽이 직접 쓴 ‘마주르카 마장조 op.6 No.3’로, 마주르카는 쇼팽이 폴란드 전통 무곡을 차용해 작곡한 피아노 연주곡으로 폴로네즈와 함께 잃어버린 조국 폴란드를 향한 그의 마음이 담긴 곡으로 유명하다. 쇼팽이 활동하던 시기의 악기인 ‘플레옐 피아노’로 연주하는 마주르카 선율이 감흥을 더한다. 지동설을 주장한 자필 원고, 천문 관측에 사용했던 도구(아스트롤라베, 토르케툼) 등 코페르니쿠스의 손때가 묻은 물품들은 그의 삶과 지동설에 대한 정확한 이해를 돕는다. 교과서 속 도판으로만 보던 16세기 천체 관측기구는 중세 과학 기술을 직접 체험하는 경험을 제공한다. 중세부터 20세기까지 폴란드 예술의 변천사를 보여 주는 작품들도 관객들의 눈길을 사로잡기에 충분하다. 가장 주목할 만한 작품은 폴란드에서 가장 존경받는 국민화가인 얀 마테이코의 대형 역사화들이다. 특히 바르샤바 왕궁 소장의 폭 6m, 높이 4m의 ‘프스코프의 스테판 바토리’는 규모 면에서 관람객들을 압도한다. 중세 제단화와 조각상들은 중세미술의 진수를, 16~18세기 폴란드 귀족 특유의 정신문화인 ‘사르마티즘’이 반영된 복식과 무기, 공예품들은 폴란드 전통문화의 아름다움을 고스란히 보여 준다. 박물관 측은 “전시 작품들은 전쟁과 침략으로 점철된 격동의 역사를 고스란히 보여 주는 폴란드의 귀중한 문화유산”이라며 “이번 전시를 통해 아픔의 역사 속에서도 찬연히 이어져 온 폴란드의 영혼을 느낄 수 있을 것”이라고 말했다. 김승훈 기자 hunnam@seoul.co.kr

비록 토끼는 살지 않지만, 여러 가지 원인을 알 수 없는 독특한 지형이 넘치는 곳이 바로 지구의 위성인 달이다. 이런 독특한 지형 중 하나는 소용돌이 내지는 불꽃 모양으로 보이는 밝은 무늬 지형이다. 달 표면의 수수께끼 소용돌이(mysterious lunar swirls)라고 알려진 이 지형은 지난 1970년대에 알려졌지만, 지금까지 그 정확한 생성원인을 밝히지 못하고 있다. 이 미스터리 무늬는 달에 곳곳에 존재하며 주변 토양과 대비되는 밝은색으로 보인다. 과학자들은 이 무늬가 있는 지역의 지각 자기장이 다른 장소보다 더 강하다는 사실은 밝혀냈다. 그래서 일부 과학자들은 이 무늬의 생성원인이 자기장 때문이라고 생각하고 있다. 달의 역사 초기에는 지금보다 훨씬 강한 자기장이 있었는데, 시간이 지나면서 달의 내부가 식어 현재처럼 자기장이 거의 없는 천체가 된 것으로 보인다. 일부 남은 자기장은 국소적으로 존재하는 데, 이 자기장이 달의 표면을 검게 만드는 태양풍으로부터 보호해 이 밝은 무늬를 만들었다는 것이 이 이론의 골자다. 다만 이를 뒷받침할 결정적인 증거는 부족했다. 더구나 자기장이 원인이라면 이렇게 이상하게 생긴 무늬가 나타나게 되는 원인을 설명할 수 없었다. 한편 다른 과학자들은 혜성이 이 지형의 기원일 가능성을 제기하고 있다. 이 주장을 1980년 저널 네이처에 발표한 바 있는 브라운 대학의 행성 지질학자 피터 슐츠(Peter Schultz, a planetary geoscientist at Brown University)는 다시 저널 이카로스(Icarus)에 같은 주장을 발표했다. 사실 이 미스터리 무늬는 충돌 크레이터와는 무관하게 존재해서 혜성이나 기타 천체에 의한 충돌 가능성은 낮은 것으로 생각했다. 하지만 슐츠는 달 착륙선에서 뿜어져 나오는 가스의 모습을 보고서 이와 같은 아이디어를 생각했다. '만약 작은 혜성이 달 표면에 충돌했다면 어떻게 될까?' 혜성은 먼지와 암석을 다량 포함하고 있지만, 기본적으로 얼음과 드라이아이스가 가장 풍부한 경우가 많다. 충돌 시 높은 온도에 의해서 이산화탄소 및 물은 증발해 거대한 가스를 분출하게 된다. 이 가스는 달 표면을 따라서 폭풍을 일으켜 모래들을 날려버릴 수 있다. 이는 충돌 크레이터에서 멀리 떨어진 지점까지 퍼질 수 있다. 슐츠 박사와 동료들은 이 과정을 시뮬레이션했다. 그 결과 현재 달 표면에서 볼 수 있는 것 같은 밝은 무늬를 쉽게 형성할 수 있는 것으로 나타났다. 자기장 이상에 대해서는 혜성 충돌 시 만들어진 작은 금속 입자가 뿌려져서 생긴 작용으로 설명했다. 어떤 주장이 옳은지 검증하기 위해서는 해당 지형으로 탐사선이나 혹은 사람이 직접 가서 토양 및 암석 표본을 채취할 필요가 있을 것이다. 아마도 진실은 전혀 생각지도 못했던 것일 수도 있다. 사진=달 표면의 밝은 무늬 지형. NASA/Lunar Reconnaissance Orbiter 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

-서기 14000년 왕좌 차지한 '직녀성 베가' 지구의 세차운동을 찍은 놀라운 사진이 1일(현지시간) 우주전문 사이트 스페이스닷컴에 발표되어 화제가 되고 있다. 이 사진을 제작한 천체사진 작가 미구엘 클라로는 스페이스닷컴에 보낸 이메일에서 직녀성 베가를 '북극성'으로 한 별들의 일주사진 촬영기법을 개발했다고 밝혔다. '세차운동'은 회전하고 있는 강체에 돌림힘 작용할 때, 회전하는 물체가 이리저리 흔들리는 현상을 말한다. 팽이를 돌릴 때, 회전 속도가 줄면서 팽이의 축을 중심으로 한 팽이의 회전이 아닌 축 자체가 팽그르르 도는 것과 같은 현상이다. ​ 지구의 세차운동은 공전궤도면에 대해 23.4도 기울어진 지구 자전축의 꼭지각이 일으키는 원추운동을 말한다. 일명 끄뜩질이라고도 하는데, 타원체인 지구의 부풀어 있는 적도 부분에 작용한 달과 태양의 힘이 가장 큰 원인이다. 이 운동으로 인해 춘분점이 황도를 따라 1년에 50.3"(초)씩 서쪽으로 이동하여 2만 5800년 주기를 갖게 된다. 기지구의 세차운동은 기원전 125년경 고대 그리스의 천문학자 히파르코스가 발견했다. 지구 자전축이 변하는 이 세차에 의하여 춘분점이 변하는 속도는 1년에 약 50.3"(초)이다. 이 때문에 천구북극을 가리키는 '북극성'의 위치도 바뀌어 지금부터 4,600년 전에는 용자리 α 가 북극성이었고, 앞으로 5,600년이 지난 후에는 세페우스자리 α 가, 그리고 1만 2000년 후에는 거문고자리 베가가 북극성이 된다. 하지만 베가는 천구 북극에서 5도 이내로 접근하는 일은 결코 없다고 클라로는 쓰고 있다. 그렇다면 베가가 북극성이 될 때인 서기 1만4,000년의 하늘은 어떤 모습일까? 클라로는 자신의 웹사이트 포스트에서 폴라리스와 베가 두 별을 중심으로 한 북반구 별들의 일주사진(위)을 보여주며 설명하는 한편, 동영상 클립 공유 사이트인 비메오(video of the skywatching feat on Vimeo)에도 동영상을 올려놓고 있다. 동영상 주소= https://vimeo.com/126868949 이광식 통신원 joand999@naver.com　

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

비록 토끼는 살지 않지만, 여러 가지 원인을 알 수 없는 독특한 지형이 넘치는 곳이 바로 지구의 위성인 달이다. 이런 독특한 지형 중 하나는 소용돌이 내지는 불꽃 모양으로 보이는 밝은 무늬 지형이다. 달 표면의 수수께끼 소용돌이(mysterious lunar swirls)라고 알려진 이 지형은 지난 1970년대에 알려졌지만, 지금까지 그 정확한 생성원인을 밝히지 못하고 있다. 이 미스터리 무늬는 달에 곳곳에 존재하며 주변 토양과 대비되는 밝은색으로 보인다. 과학자들은 이 무늬가 있는 지역의 지각 자기장이 다른 장소보다 더 강하다는 사실은 밝혀냈다. 그래서 일부 과학자들은 이 무늬의 생성원인이 자기장 때문이라고 생각하고 있다. 달의 역사 초기에는 지금보다 훨씬 강한 자기장이 있었는데, 시간이 지나면서 달의 내부가 식어 현재처럼 자기장이 거의 없는 천체가 된 것으로 보인다. 일부 남은 자기장은 국소적으로 존재하는 데, 이 자기장이 달의 표면을 검게 만드는 태양풍으로부터 보호해 이 밝은 무늬를 만들었다는 것이 이 이론의 골자다. 다만 이를 뒷받침할 결정적인 증거는 부족했다. 더구나 자기장이 원인이라면 이렇게 이상하게 생긴 무늬가 나타나게 되는 원인을 설명할 수 없었다. 한편 다른 과학자들은 혜성이 이 지형의 기원일 가능성을 제기하고 있다. 이 주장을 1980년 저널 네이처에 발표한 바 있는 브라운 대학의 행성 지질학자 피터 슐츠(Peter Schultz, a planetary geoscientist at Brown University)는 다시 저널 이카로스(Icarus)에 같은 주장을 발표했다. 사실 이 미스터리 무늬는 충돌 크레이터와는 무관하게 존재해서 혜성이나 기타 천체에 의한 충돌 가능성은 낮은 것으로 생각했다. 하지만 슐츠는 달 착륙선에서 뿜어져 나오는 가스의 모습을 보고서 이와 같은 아이디어를 생각했다. '만약 작은 혜성이 달 표면에 충돌했다면 어떻게 될까?' 혜성은 먼지와 암석을 다량 포함하고 있지만, 기본적으로 얼음과 드라이아이스가 가장 풍부한 경우가 많다. 충돌 시 높은 온도에 의해서 이산화탄소 및 물은 증발해 거대한 가스를 분출하게 된다. 이 가스는 달 표면을 따라서 폭풍을 일으켜 모래들을 날려버릴 수 있다. 이는 충돌 크레이터에서 멀리 떨어진 지점까지 퍼질 수 있다. 슐츠 박사와 동료들은 이 과정을 시뮬레이션했다. 그 결과 현재 달 표면에서 볼 수 있는 것 같은 밝은 무늬를 쉽게 형성할 수 있는 것으로 나타났다. 자기장 이상에 대해서는 혜성 충돌 시 만들어진 작은 금속 입자가 뿌려져서 생긴 작용으로 설명했다. 어떤 주장이 옳은지 검증하기 위해서는 해당 지형으로 탐사선이나 혹은 사람이 직접 가서 토양 및 암석 표본을 채취할 필요가 있을 것이다. 아마도 진실은 전혀 생각지도 못했던 것일 수도 있다. 사진=달 표면의 밝은 무늬 지형. NASA/Lunar Reconnaissance Orbiter 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

지난 2006년 행성을 지위를 잃고 '계급'이 강등된 비운의 천체가 있다. 바로 우리 태양계 끝자락에 위치한 '저승신' 명왕성이다. 최근 미국 메릴랜드 대학 연구팀이 명왕성 주위를 도는 달들을 분석한 연구결과를 내놔 관심을 끌고있다. 미 항공우주국(NASA)의 허블우주망원경으로 포착한 이 달들은 길쭉하고 울퉁불퉁한 모양새로 마치 굴러 넘어지는 것처럼 희한하게 움직인다. 그러나 이같은 무질서한 움직임 속에서도 각 위성들이 명왕성 주위를 안정적으로 돈다는 것이 연구팀의 설명. 　　 지금은 ‘134340 플루토’(134340 Pluto) 라는 정식 이름을 가진 명왕성은 총 5개의 달을 가지고 있다. 각각의 이름은 카론(Charon), 케르베로스(Kerberos), 스틱스(Styx), 닉스(Nix), 히드라(Hydra)로 모두 그리스 신화에 나오는 저승과 관련있다. 이중 명왕성의 '물귀신'이 된 위성이 바로 죽은 자를 저승으로 건네준다는 뱃사공 카론이다. 애초 명왕성의 위성이라고 생각됐던 카론이 서로 맞돌고 있는 사실이 확인돼 명왕성이 행성에서 퇴출되는데 결정적인 원인이 됐기 때문이다. 이번 연구에서는 서로 맞돌고 있는 명왕성과 카론의 주위를 각 4개의 위성이 안정적으로 돌고있으며 이중 닉스, 스틱스, 히드라는 사이좋게 궤도 공명(공전하는 천체가 서로에게 규칙적이고 주기적인 중력을 미치는 것)하는 것으로 확인됐다. 연구를 이끈 더글라스 해밀턴 교수는 "공명 덕에 3개의 위성은 서로 충돌하지 않고 예측 가능한 범위 내에서 궤도를 돈다" 면서 "이같은 이유 때문에 작은 크기의 명왕성(우리 달의 3분 2 크기)이 많은 달을 거느릴 수 있는 것"이라고 설명했다. 이어 "명왕성의 위성 중 케르베로스는 숯처럼 어두운 반면 나머지 위성들은 하얀 모래처럼 밝다" 면서 "정확한 원인은 알 수 없지만 운석 충돌의 영향일 수 있다"고 덧붙였다.　 한편 1930년 처음 발견된 이후 태양계의 9번째 행성이었던 명왕성은 지난 2006년 왜소행성(dwarf planet)으로 격하됐다. 그 이유는 지난 2006년 국제천문연맹(IAU)이 행성 분류 정의를 변경했기 때문인데 크게 3가지 조건이 필요하다. 첫째 태양 주위를 공전하며, 둘째 충분한 질량과 중력을 가지고 구(sphere·球) 형태를 유지해야 하며, 셋째 그 지역의 가장 지배적인 천체여야 한다. 문제는 2000년대 들어 카론 등 새로운 천체가 발견돼 명왕성의 지배적인 위치가 흔들리면서 시작됐다. 이에 유럽 천문학자들을 중심으로 투표를 통해 명왕성 행성 퇴출을 결정했다. 그러나 명왕성을 발견하고 탐사선 뉴호라이즌스까지 보낸 미국 천문학자들은 지금도 이에 반발하고 있으며 이후 툭하면 명왕성의 복권을 주장하고 있다. 지난 2006년 1월 발사된 뉴호라이즌스는 오는 7월 아직까지 알려진 것이 거의 없는 바로 이곳 '저승'에 도착한다. 　<뉴호라이즌스의 여정>　* 2006년 1월 발사　* 2011년 3월 18일/천왕성 궤도를 지나다　* 2014년 8월 1일/ 해왕성 궤도를 지나다　* 2015년 7월 14일/국제 표준시(UTC) 기준 11시 47분 명왕성 접근 통과(명왕성에서 13,695km 거리, 초속 13.78km)　* 2015년 7월 14일/국제 표준시(UTC) 기준 12시 01분 명왕성의 위성인 카론 접근 통과(카론에서 29,473km 거리, 초속 13.87km)　* 2016년~2020년/카이퍼 띠 천체들 접근 통과　* 2029년 - 태양계를 떠남 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

2024년부터 우리 눈으로 외계 생명체 탐색 연구가 가능할 것으로 보인다. 한국천문연구원은 미국 카네기연구소, 하버드대, 스미스소니언연구소, 시카고대, 호주 천문재단, 호주국립대, 브라질 상파울루 연구재단 등 전 세계 10개 기관과 함께 세계 최대 광학망원경인 ‘거대 마젤란 망원경(GMT)’ 건설을 시작했다고 3일 밝혔다. 한국은 전체 사업비 10억 달러(약 1조 1000억원) 중 10%인 1억 달러를 투자해 완공 시 연간 30일 이상 관측 장비를 사용할 수 있게 된다. GMT는 칠레 북부 아타카마 사막에 있는 카네기연구소의 라스 캄파나스 천문대 부지에 22층 높이로 지어진다. 지름 8.4m의 거울 7장을 벌집 모양으로 연결해 만들어지는 GMT의 총지름은 25.4m에 이르고, 반사경으로 쓰이는 거울 1장의 무게는 17t에 달한다. 2021년 첫 관측을 시작해 2024년부터 본격적으로 관측 활동을 하게 된다. 박병곤 천문연구원 대형망원경사업단장은 “우리나라는 여름철 장마 등 흐린 날이 많아 천체 관측에 불리한 점이 많은데, 칠레는 1년 중 300일 이상 건조하고 맑은 날이 지속돼 천문 연구에 최적화된 곳”이라고 설명했다. GMT는 허블우주망원경보다 10배 이상 선명한 영상을 볼 수 있기 때문에 130억 광년 떨어진 우주도 연구할 수 있게 된다. 130억 광년 거리의 우주는 130억 년 전 우주의 모습을 담고 있기 때문에 GMT가 대폭발(빅뱅) 이후 탄생한 최초 은하의 비밀을 풀 수 있게 해 줄 것으로 기대되고 있다. 한인우 천문연구원장은 “GMT는 집광력 등이 뛰어나기 때문에 멀리 떨어진 외계 행성의 물리적 특징이나 대기 성분까지 연구가 가능하다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

서울 노원구는 5일 환경의 날을 맞아 상계동 노원에코센터에서 ‘환경 포스터·글짓기 공모전’ 입상자 시상식 및 환경 체험행사를 개최한다고 3일 밝혔다. 우선 5일 저녁 오후 6시부터 전야제로 노원에코센터에서 영화 ‘인터스텔라’를 상영한 후 천체망원경으로 우주를 보는 체험행사를 오후 10시까지 진행한다. 6일 열리는 본행사에는 약 500여명이 참여한다. 우선 ‘환경 포스터 및 글짓기’ 공모전 입상자 시상식이 노원에코센터에서 진행된다. 수상작은 오는 8일부터 5일간 구청에 전시하고, 오는 10월까지 공공장소나 희망학교에서 순회 전시하게 된다. 시상식 후에는 ‘녹색 미래, 함께해요’라는 주제로 다양한 체험행사를 진행한다. 푸른 지구 만들기, 소중한 나무 가꾸기, 깨끗한 공기 지키기, 맑은 물 아끼기, 지구를 지키는 상식 등을 주제로 약 15개의 부스가 운영된다. 우선 학생들을 위해 해와 바람을 주제로 우산 꾸미기, 자전거 발전기로 슬러시 만들기, 태양열로 음식 조리하기, 태양광 자동차 체험 등의 프로그램을 준비했다. 또 손수건을 치자로 염색하기, 버려지는 페트병에 씨앗을 심어 공기를 정화하는 재활용 화분 만들기, 모기 퇴치용 천연 스프레이 만들기 등도 마련했다. 환경 상식 퀴즈 대회를 통해 상품도 준다. 김성환 구청장은 “녹색 지구를 보존하기 위해 마을 안에서 에너지 전환, 친환경 도시농업, 자원순환마을, 생태환경교육 등의 다양한 사업을 추진하고 있다”며 “환경 체험행사를 통해 환경의 소중함을 인식하고 에너지를 절약하는 습관을 생활화하길 바란다”고 말했다. 이경주 기자 kdlrudwn@seoul.co.kr