우리 은하의 거대질량 블랙홀 주변 환경을 관측 사상 가장 자세히 나타낸 이미지가 공개됐다. 유럽남방천문대(ESO)가 14일(현지시간) 공개한 이미지는 우리 은하 중심 블랙홀 ‘궁수자리 A별’의 주변에서 여러 별이 움직이는 모습을 보여준다. 이미지는 국제연구진이 지난 3월부터 7월 사이 칠레 파라날천문대에 설치된 초거대망원경 간섭계(VLTI)의 ‘그래비티’(GRAVITY) 장비를 사용해 여러 차례 관측한 연구 데이터로 만든 것이다. 이전 보다 20배 더 선명하다.이미지는 또 이번 관측 연구에서 새로 발견된 별 ‘S300’뿐만 아니라 ‘S29’로 명명된 별이 지난 5월 말 궁수자리 A별에 가깝게 접근한 모습을 보여준다. 당시 S29는 블랙홀로부터 태양과 지구 거리의 약 90배인 130억㎞ 거리를 초당 8740㎞라는 놀라운 속도로 통과했다. 지금까지 다른 어떤 별도 궁수자리 A별에 S29만큼 가깝게 다가가거나 그 주위를 빠르게 이동하는 모습은 관측되지 않았다. 연구진은 궁수자리 A별의 질량이 태양의 430만 배라고 추정했다. 연구진은 이번 연구를 통해 궁수자리 A별의 정확한 질량과 회전 주기, 그리고 주위에 있는 별들이 아인슈타인의 일반상대성이론에 맞춰 정확하게 움직이는 지 등 여러 가지 의문에 관한 답을 찾으려 했다. 이에 대해 연구 책임저자인 라인하르트 겐젤 독일 막스플랑크 외계물리학연구소(MPE) 소장은 “이 같은 질문에 답할 가장 좋은 방법은 거대질량 블랙홀에 가까운 별들의 궤도를 추적하는 것”이라면서 “연구를 통해 우리가 그 어느 때보다 정확하게 답을 찾을 수 있다는 것을 입증하게 될 것”고 말했다.궁수자리 A별과 같은 블랙홀은 중력이 매우 강해 빛조차 빠져나오지 못하는 시공간 영역으로, 주변의 먼지와 가스를 빨아들이는 강력한 중력원으로 작용한다. 태양을 포함한 우리 은하의 별들은 궁수자리 A별의 강력한 중력에 의해 그 주위를 돈다. 별들은 블랙홀과 먼 거리에서 그 주위를 돌고 있지만, 너무 가까워지면 삼켜질 수 있다. 다행히도 지구는 궁수자리 A별에서 2만 7000광년 거리에 있다. 1광년 거리는 약 9조 5000억㎞다. 한편 이번 연구 성과는 논문 두 편에 각각 기술돼 국제 학술지 ‘천문학과 천체물리학’(Astronomy & Astrophysics) 14일자에 실렸다.

칠레의 고산 지대는 고도가 높을 뿐 아니라 매우 건조하고 구름이 없어 세계에서 천문 관측에 가장 좋은 장소로 손꼽힌다. 따라서 수많은 광학 및 전파 망원경이 이곳에 설치되어 있다. 8.1m 구경의 대형 망원경인 제미니 사우스 망원경 (Gemini South telescope)도 그중 하나다. 최근 제미니 사우스 망원경은 지구에서 500광년 정도 떨어진 가스 성운인 카멜레온 적외선 성운 (Chamaeleon Infrared Nebula)을 관측했다. 카멜레온 적외선 성운의 정체는 태어난 지 얼마되지 않은 원시 아기별이다. 핵융합 반응을 시작한 아기 별은 우렁찬 아기 울음소리처럼 양방향으로 강력한 가스를 내뿜는데, 이를 허비그-하로 (Herbig-Haro, HH) 천체라고 부른다. 카멜레온 적외선 성운 허비그-하로 천체는 별 주변에 있는 고리 모양의 가스와 먼지 구름 때문에 양쪽으로 부채꼴 모양으로 퍼지면서 마치 거대한 나비처럼 보인다. 그러나 지구에서 봤을 때 차가운 가스와 먼지 때문에 오른쪽이 가려 마치 한쪽 날개를 잃은 나비처럼 보이는 것이다. 위의 사진에서는 왼쪽 날개의 생생한 모습과 함께 오른쪽 날개의 윤곽도 볼 수 있는데, 제미니 사우스 망원경의 뛰어난 성능 덕분이다. 참고로 카멜레온과는 전혀 닮지 않은 외형에도 불구하고 이런 명칭이 붙은 이유는 카멜레온 암흑 구름 성운에 있는 아기 별이기 때문이다. 카멜레온 1/2/3 암흑 구름은 수백 개의 별이 태어나는 가스 성운 가운데 지구에 가장 가까워 별과 행성의 탄생 과정을 연구하는 과학자들의 중요한 관측 목표가 되고 있다.그런데 카멜레온 적외선 성운과 반대 상황에서 나비 모양의 성운을 보여주는 경우도 있다. 바로 행성상 성운인 나비 성운 (NGC 6302)이다. 나비 성운은 죽어가는 별이 주변으로 가스를 방출하면서 생성된 성운으로 역시 별 주위의 고리 모양 가스와 먼지로 인해 가스가 원뿔 형태로 퍼지면서 나비 같은 모습이 됐다. 나비처럼 태어나고 또 나비처럼 사라지는 별의 모습은 우연이 일치이긴 하지만, 너무나 아름다운 우주의 신비다.

인류의 피조물 중 가장 빠른 우주선이 사상 처음으로 태양을 '터치'하는 역사적인 기록을 세웠다. 지난 14일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 태양탐사선 ‘파커 솔라 프로브’(Parker Solar Probe·이하 PSP)가 발사 3년 만에 사상 처음으로 '태양을 터치'(touch the sun)하는데 성공했다고 발표했다. PSP가 태양을 터치했다는 것은 태양 대기의 상층부, 곧 코로나 속을 비행하는데 성공했다는 의미다. 코로나는 태양 대기의 가장 바깥층을 구성하고 있는 부분으로 플라스마 대기가 방출되는 현상이다. 이처럼 태양은 태양풍을 내뿜는데 당연히 지구를 포함한 태양계 천체는 이 영향을 받는다.　 NASA 과학담당 책임자인 토마스 주부큰 부국장은 성명을 통해 "PSP의 태양 터치는 과학 역사상 기념비적인 순간이자 놀라운 업적"이라면서 "우리에게 태양 진화와 태양계에 미치는 영향에 대한 보다 깊은 통찰력을 제공할 뿐 아니라 우주의 다른 별에 대해 더 많은 가르침을 줄 것"이라고 밝혔다.지난 2018년 8월 12일 발사된 PSP는 총 24차례 태양 근접비행을 수행하게 예정으로 이번 발표처럼 미션 이름도 ‘태양을 터치하라!'이다. 특히 PSP는 태양에 매우 가까이 다가가기 때문에 강력한 열에너지에서 탐사선을 보호할 수 있는 두꺼운 쉴드를 가지고 있다. 다만 오랜시간 복사열을 견디지 못하기 때문에 긴 타원궤도를 돌면서 금성과 태양 주변을 부지런히 오가고 있다. 　 앞서 지난달 21일 PSP는 10번째 태양 근접비행을 수행하면서 태양 표면 기준 850만㎞까지 최근접한 바 있다. 이날 PSP는 초속 163㎞, 시속으로는 58만6000㎞의 속도를 내 최고 기록도 세웠다. 이 정도면 서울에서 부산에 도달하는데 채 3초도 걸리지 않는 속도다.또한 오는 2024년 PSP는 최고 시속 69만㎞로 태양에 620만㎞까지 접근할 예정이다. 이처럼 PSP가 엄청난 속도를 내며 태양 궤도를 선회하는 이유는 태양의 가공할 중력을 버티기 위해서다. 이를 위해서는 인류의 힘 만이 아닌 ‘우주의 도움’도 필요하다. 바로 중력도움으로 불리는 플라이바이(fly-by)인데 행성궤도를 근접통과하면서 행성의 중력을 훔쳐 가속을 얻는 방법이다. PSP가 중력도움을 얻는 대상은 금성이다. PSP는 총 7차례 금성의 중력 도움을 받으면서 태양 궤도를 차츰 좁혀나갈 계획이다. 　 한편 PSP는 그간 베일에 쌓여왔던 수많은 태양의 비밀을 풀어줄 것으로 기대를 모으고 있다. 대표적으로 태양 대기인 코로나가 태양 표면 온도보다 수백 배 더 높은 이유와 태양풍의 비밀이다. 태양의 에너지는 중심부에서 생성되며, 중심부 온도는 2700만℃나 된다. 중심에서 멀어질수록 점점 식어서 태양의 표면온도는 6000℃이다. 그런데 태양 대기의 온도는 그 몇백 배가 되는 수백만℃에 이른다. 모닥불의 바로 옆보다 멀리 떨어진 곳의 온도는 그보다 훨씬 낮은 것이 정상이다. 그런데 태양에서는 이와는 반대되는 현상이 나타나는 셈이다.  

우리 은하의 거대질량 블랙홀에 ‘누출’이 있다는 증거를 과학자들이 발견했다. 10일(현지시간) 미 항공우주국(NASA) 발표에 따르면, ‘궁수자리 A별’(Sagittarius A*)로 불리는 우리 은하 중심 블랙홀은 이 같은 누출을 통해 몇천 년에 한 번꼴로 ‘탐조등 빛’ 같이 좁은 기둥 모양의 제트를 우주 공간으로 방출한다. 우리 블랙홀은 가스 구름과 같이 무거운 물질을 집어삼킬 때마다 트림하듯 제트를 분출하는 데 이는 거대한 수소 구름에 부딪히는 것으로 여겨진다.제럴드 세실 미 노스캐롤라이나대 채플힐캠퍼스 교수가 주도한 연구진은 허블 우주망원경 등 다양한 망원경의 다파장 관측을 퍼즐처럼 조합해 궁수자리 A별 근처 수소구름이 빛나는 모습을 포착했다. 이는 구름이 불과 2000년 전 블랙홀에서 뿜어져 나온 제트와 부딪히는 것으로 해석된다. 이번 관측은 또 태양 410만 배의 질량을 지닌 우리은하 중심의 블랙홀이 잠들어 있는 것이 아니라 주기적으로 별이나 가스구름을 집어삼키며 제트를 분출하고 있다는 점을 보여주는 또 다른 증거가 된다. 블랙홀은 강력한 중력 때문에 가스와 플라스마, 먼지 등의 물질을 강착원반으로 끌어당긴다. 그런데 이런 강착원반으로 유입되는 물질 중 일부가 블랙홀의 강력한 자기장에 의해 유출되는 제트로 휩쓸려 들어간다고 NASA는 설명했다. NASA는 또 제트를 좁은 ‘탐조등 빛줄기’라고 표현하며 치명적인 전리 방사선의 범람을 동반하다고 덧붙였다.이번 연구에 따르면, 제트는 처음에 연필 모양처럼 가늘고 길었지만, 근처에 있는 수소구름과 부딪히면서 문어의 다리 모양처럼 빛의 산란을 일으켰다.이 연구에서는 또 슈퍼컴퓨터 시뮬레이션을 통해 제트 유출에 관한 관측 결과를 재현하기도 했다. 그 결과 제트는 수소구름을 통과할 때 물질과 부딪히면서 최소 500광년까지 팽창하는 일련의 기포를 만들어냈다. 이 흐름은 우리은하와 같은 나선은하를 둘러싼 크고 먼지가 상대적으로 없는 구형 영역인 은하 헤일로로 계속해서 스며든다. 이에 대해 연구진은 “우리은하 중심 블랙홀은 지난 100만 년 동안 분명히 적어도 100만 배 더 밝아졌다”면서 “이는 제트가 은하 헤일로에 부딪히기에 충분했다는 점을 보여준다”고 설명했다. 궁수자리 A별에서 제트가 뿜어져 나왔다는 증거는 이미 존재한다. 2013년 찬드라 망원경으로 검출한 X선과 VLA 망원경으로 검출한 전파는 블랙홀 근처에서 남쪽으로 짤막한 제트가 분출했다는 증거를 보여주기 때문이다. 허블 우주망원경 등의 고성능 망원경을 사용한 이전 관측에서는 우리은하의 블랙홀이 약 200만 년에서 400만 년 전 사이 분출을 일으켰다는 증거가 발견되기도 했다. 이 사건은 2010년 NASA의 페르미 우주망원경에 의해 처음으로 발견된 감마선으로, 우리은하 위에 높이 솟은 한 쌍의 거대 거품을 만들기에 충분한 에너지를 갖고 있었다. 자세한 연구 성과는 세계적인 학술지 ‘천체물리학저널’(ApJ·Astrophysical Journal) 최신호에 실렸다.

올해 가장 밝은 혜성인 레너드가 12월 13일(이하 한국시간) 8만년 만에 지구에 가장 가까이 접근했다. 날씨만 좋으면 쌍안경이나 망원경으로 쉽게 볼 수 있다. 우리나라에선 15~26일이 저녁이 혜성을 보는데 가장 적기 일 것으로 보인다.  공식적으로 Comet C/2021 A1(레너드)으로 알려진 레너드 혜성은 미국 애리조나에 있는 레몬산 적외선 천문대의 천문학자 그레고리 J. 레너드에 의해 지난 1월에 발견되었다. 레너드 혜성은 한국시간으로 월요일에 지구-달 거리의 약 9배인 3400만km 거리에서 지구를 스쳐 지나갔지만, 아직 맨눈으로는 볼 수 없다. ​   레너드 혜성은 태양 궤도를 한 바퀴 도는 데 약 8만 년이 걸리기 때문에 천체 관측자에게 일생에 한 번 관측할 수 있는 혜성이다. 더욱이 태양계 가까이 오면 주변에 행성 등의 중력으로 영향을 받아 궤도가 바뀌어서 다시 돌아오지 않을 확률이 높기 때문에 사실상 다음 회귀는 기약이 없는 거나 마찬가지다.   레너드의 핵과 꼬리는 태양에 가까워지면서 더 크고 길어졌다. 만약 쌍안경이나 천체망원경을 가지고 있다면 4만 년 동안 태양을 향해 날아온 이 혜성을 볼 수 있는 유일한 기회를 놓치지 말기 바란다.    위의 그림에서 보듯 15일에서 26일까지 저녁하늘의 금성 옆을 지나는 레너드 혜성을 관측할 수 있는 최고의 기회가 남아 있다. 빛공해가 적은 어두운 곳에서는 맨눈으로도 볼 수 있을 정도이다. 14일이나 15일 일몰 뒤 서쪽 지평선 부근에서 레너드 혜성을 감상하고, 이어 새벽에 쌍둥이자리 유성우를 관측하면 올 연말 우주쇼 하이라이트를 한꺼번에 감상할 수 있다.  미 항공우주국(NASA)의 가이드에 따르면 한국시간으로 화요일 레너드 혜성을 서쪽 지평선 바로 위에서 일몰 후 약 30분 후에 발견할 수 있으며, 다음날 새벽 다시 동쪽 지평선 위로 떠오를 것이다.  NASA 관계자는 가이드에서 "혜성이 대형 망원경을 통해서만 볼 수 있는 2022년 3월까지 아침 하늘에서 혜성을 볼 수 있는 마지막 아침이 될 것"이라고 밝혔다.   "화요일 저녁, 레너드 혜성은 일몰 약 30분 후 서남서 수평선 위 약 8도에서 볼 수 있으며, 저녁 황혼이 오후 5시 50분에 끝나므로 수평선 위 약 2도에 있을 것"이라고 발표한 NASA는 "이때가 이 혜성을 볼 수 있는 좋은 시간이 될 것"이라고 덧붙였다. 참고로, 꽉 쥔 주먹을 팔 길이만큼 내밀면 밤하늘의 약 10도를 덮는다.  레너드 혜성을 언제 맨눈으로 볼 수 있을 것인가는 아직 확실치 않다. 또한 그 가능성도 여전히 ​​불확실하다. 혜성은 계속 ​​태양을 향해 다가가고 있으며, 2022년 1월 4일 태양에 가장 가까이 접근한다.   NASA는 가이드에서 "먼지와 가스에 따라 모델링된 최대 밝기는 지구와 가장 가까운 1~2일 후인 2021년 12월 14일이나 15일경이 될 것으로 예상한다"고 밝히면서 "혜성이 많은 먼지를 내뿜는다면 전방 산란으로 인해 피크가 더 밝아질 것이며, 최대 밝기는 12월 15일이 될 수도 있다"고 덧붙였다.   레너드 혜성이 가장 비교적 높은 고도에 오르는 12월 20일 이후로 4만년의 진객 혜성관측에 도전해보는 것도 바람직한 선택일 것으로 보인다. 

14일 밤~15일 새벽이 관측 적기올해 마지막 우주쇼가 펼쳐진다. 오는 14일 밤하늘을 화려하게 수놓을 쌍둥이자리 유성우는 코로나19로 고통받는 지구인들에게 위로가 될 전망이다. 극대는 14일 오후 4시경 시간당 150개로 예측되지만, 아쉽게도 보름달에 가까운 월령 10의 밝은 달빛으로 인해 작은 별똥별은 묻히고 대략 시간당 60~120개 정도 보일 것으로 예측된다. 이러한 유성우는 차츰 빈도수가 적어지지만 며칠 동안은 관측이 가능하므로, 올해의 마지막 소원을 별똥별에 빌어보는 데는 지장이 없을 것이다. 관측 적기는 새벽 2시경이다.쌍둥이자리 유성우는 1월 사분의자리 유성우, 8월 페르세우스자리 유성우와 함께 매년 관측 가능한 3대 유성우 중 하나로 알려져 있다. 별똥별이라는 이름으로 더 잘 알려진 유성은 혜성이나 소행성에서 부서진 잔해가 지구 대기권과 충돌하면서 마찰열로 인해 밝게 빛나는 것을 말한다. 큰 덩어리는 미처 다 타지 못한 채 지상으로 떨어지기도 하는데, 이것을 운석이라 한다. 유성우는 평상시보다 많은 유성이 집중적으로 떨어질 때를 말한다. 쌍둥이자리 유성우는 소행성 '3200 파에톤'이 태양 중력에 의해 부서지고 그로 인한 잔해가 만들어내는 천체현상이다. 쌍둥이자리 방향에서 퍼져나오는 것처럼 보이기 때문에 쌍둥이자리 유성우라는 이름을 얻었다. 파에톤은 1983년 10월 영국 천문학자 사이먼 그린과 존 데이비스가 적외선 천문위성 ‘아이라스’ 관측 영상을 분석하다가 우연히 발견한 것으로, 인공위성으로 찾은 첫 소행성으로 기록됐다.하지만 알려진 기록에 따르면 쌍둥이자리 유성우의 역사는 거의 200년을 거슬러 올라간다. 최초의 기록된 관측은 1833년 미시시피강의 강 보트에서 이루어졌지만, 지금까지 여전히 유성우로서의 위력을 잃지 않고 있다. 오히려 그것은 더 강해지고 있는데, 목성의 중력이 수 세기 동안 소행성 파에톤에서 나오는 입자의 흐름을 지구 쪽으로 끌어당겼기 때문이다. 긴 궤적을 그으며 순간적으로 나타났다 사라지는 유성은 하늘이 어둡고 사방이 트인 곳이라면 육안으로도 쉽게 관측할 수 있는 만큼 빛 공해가 적고 남동쪽이 탁 트여 있는 곳을 찾아 관측하는 것이 요령이다. 쌍둥이자리는 삼형제별이 빛나는 오리온자리 왼쪽에 있음으로 쉽게 찾을 수 있다. 밤공기가 차가우므로 철저한 방한 대책을 잊어서는 안 되겠다.

몇 년 전부터 천문학자들의 시선을 집중시키고 있는 혜성이 있다. 바로 초대형 혜성인 ‘C/2014 UN271 베르나디넬리-번스타인’(Bernardinelli-Bernstein)이다. 일반적인 혜성의 핵은 지름 1㎞ 내외지만, 베르나디넬리-번스타인 혜성의 핵은 지름이 최소 100㎞가 넘는다. 과학자들은 아마도 지금까지 관측된 혜성의 핵 가운데 가장 큰 것으로 추정하고 있다. 이렇게 거대한 크기만큼 베르나디넬리-번스타인 혜성은 아주 먼 거리에서도 이미 표면 물질이 증발하면서 활동을 시작했다. 올해 여름에 남아프리카 공화국에 있는 라스 컴브레스 관측소는 이 혜성 표면에서 물질이 증발하는 것을 확인했는데, 이때 거리는 태양에서 19AU(약 28.5억㎞, 1AU는 지구-태양 간 거리로 약 1.5억㎞) 정도였다. 태양계에서 해왕성 다음으로 태양에서 멀리 떨어진 천왕성 궤도에서 이미 활동을 시작한 것이다. 과학자들은 일산화탄소나 이산화탄소 일부가 승화하면서 가스와 먼지가 분출되는 것으로 추정했다.그런데 미국 메릴랜드 대학 과학자들은 베르나디넬리-번스타인 혜성의 활동이 그보다 훨씬 전부터 시작했다는 증거를 발견했다. 이들이 연구한 자료가 된 것은 미 항공우주국(NASA)의 '외계 행성 사냥꾼'인 우주망원경 TESS의 데이터였다. TESS는 별의 밝기 변화를 측정해 그 앞을 지나는 외계 행성의 존재를 알아낸다. 이를 위해 우주의 넓은 지역을 주기적으로 관측하기 때문에 태양계의 데이터도 확보할 수 있다. 연구팀은 2018년에서 2020년 사이 TESS 데이터를 분석해 베르나디넬리-번스타인 혜성의 이미지를 확보했다. 그 결과 놀랍게도 천왕성과 해왕성 궤도 중간인 21.2-23.8AU (32~35억㎞)에서 이미 활동을 시작했다는 사실을 확인했다. 연구팀에 따르면 역대 가장 먼 거리에서 활동을 시작한 혜성이다.다만 너무 먼 거리이기 때문에 연구팀도 이 내용에 대해 검증이 필요하다고 보고 연구에 사용된 이미지 처리 기술을 표면 물질의 증발이 일어날 수 없는 카이퍼 벨트 천체에 적용했다. 카이퍼 벨트 천체는 해왕성보다 더 먼 궤도에 있어 훨씬 온도가 낮기 때문이다. 그 결과 연구팀의 분석 결과는 실수가 아니라 실제 활동을 포착한 것일 가능성이 높았다. 사실 이 정도 거리면 베르나디넬리-번스타인 혜성의 표면 온도는 천왕성처럼 영하 200도 이하다. 그럼에도 이미 몸풀기 수준의 활동을 시작했다는 것은 몸집이 클 뿐 아니라 방출할 물질이 매우 많은 원시적인 혜성이라는 이야기다. 그러나 아쉽게도 베르나디넬리-번스타인 혜성은 2031년에야 토성 궤도까지 접근한 후 태양에서 다시 멀어지기 때문에 우리에게 화려한 혜성쇼를 보여주기는 어렵다. 대신 과학자들이 이를 관측할 시간은 충분하기 때문에 태양계에서 가장 먼 장소인 오르트 구름 천체에 대한 비밀을 풀 많은 단서를 제공할 것으로 기대된다.　

어느새 2021년 한 해의 마지막 달이 됐다. 코로나19로 인해 2020년은 잃어버린 한 해가 됐다는 글을 쓴 게 엊그제 같은데, 안타깝게도 1년이 지난 현재 상황도 크게 달라진 것 같지는 않다. 코로나의 새로운 변형인 오미크론이 3~6개월이면 전 세계를 지배할 것이라는 얘기도 들려온다. 두 해째 팬데믹 속에서 연말을 보내며 필자는 우주공간 속 ‘창백한 푸른 점’ 지구의 탄생과 역사는 어떠했고, 지구를 대표하는 물질과 실질적으로 지배하는 생명체는 무엇일까 하는 질문을 던져 본다. 우선 지구를 대표하는 물질은 수소 원자 2개와 산소 원자 1개가 결합한 H2O, ‘물’이라고도 할 수 있다. 크고 작은 인공 연못부터 거대한 로마 시대의 수로와 수에즈 운하까지, 어떻게 보면 물은 ‘인간’을 이용해 지구 곳곳을 누비고 다닌 ‘주체’라고도 할 수 있을 것이다. 우주 전체에 가장 많은 원소는 수소와 헬륨이지만 지구 내부를 구성하는 질량 비율로는 철, 산소, 규소 순이다. 우리가 살고 있는 지구는 초신성 폭발, 중성자 충돌 같은 천체 현상에서 발생한 다양한 원소들로 구성된 ‘우주 먼지’가 45억년 전 중력으로 뭉쳐져서 형성됐다.지구의 45억년을 1년으로 압축한다면 시간별로 어떤 일들이 일어났을까? 지구의 1년 중 대부분의 기간은 생명체가 살 수 없는 극한 환경이었고, 겨우 11월 초가 돼서야 육지 식물이 생겨났으며, 12월 초에는 곤충과 네 발 달린 동물이 나타났다. 쥐라기 시대에 있었던 공룡은 12월 13일에 나타났으나 26일에 뉴욕 맨해튼 크기의 운석이 지구에 떨어지면서 멸종한다. 인간은 12월 31일 밤 11시 35분에 처음 지구에 모습을 보였다. 밤 11시 55분이 돼서야 비로소 인류 문명이 시작됐고, 환경 훼손의 시발점이 된 산업혁명은 12월 31일 밤 11시 59분 58.2초 이후, 자정이 되기 약 1.8초 전에 일어난 셈이 된다. 이렇게 유구한 세월 동안 유지돼 온 지구의 환경을 단시간에 교란시키고 위협하는 ‘깡패’ 동물은 다름 아닌 바로 인간이다. 인간이 등장하기 훨씬 전부터 존재했던 고생물의 유해로 생성된 석탄, 석유 등의 화석연료는 오랜 기간 인간의 편의를 도모하는 귀중한 에너지 자원이 돼 왔다. 하지만 무분별한 화석연료 사용으로 지구 온난화가 가속화됐고, 이로 인해 더 강력해진 태풍, 홍수 등은 어쩌면 인간에게 경종을 울리는 물의 반격, 더 나아가서는 지구의 반격일 수도 있다. 인간의 자기중심적 활동으로 인해 피해를 본 다른 생명체의 입장에서 본다면 이번 코로나 같은 바이러스가 인류에 대한 거대한 저항일 수도 있지 않을까 하는 생각이 들기도 한다. 인간이 아무리 최첨단 과학기술을 이루어 냈다 할지라도, 이제는 거대하고 위대한 자연 앞에서 겸손해져야 한다. 45억년 지구의 역사에서 뒤늦게 합류한 인간만이 특별하고, 세상을 지배할 수 있다는 오만한 패러다임에서 벗어나 식물과 동물, 그리고 무생물과 미생물 사이에 있는 바이러스조차도 지구를 지배할 수 있다는 것을 인정해야 한다. 다만 그동안 기세를 부린 코로나 바이러스는 이제 그만 공격을 멈추고 치명적이지는 않은 약한 감기처럼 인간과 공존하거나 지나가 주기를 간절히 기대해 본다. 그리고 지구라는 우주의 작은 외딴 섬에서 함께 존재하는 생물, 미생물, 그리고 돌조각 하나라도 소중히 여기는 겸허한 마음으로 2021년을 보내려 한다.

이번 주 밤하늘에 장관이 펼쳐진다. 6일(월)에는 일몰 후 1시간이면 목성, 토성, 금성, 달이 서녘하늘에 일렬로 늘어선 장관을 볼 수 있다. 그리고 내일은 달과 금성이 4.8도까지 접근하고, 8일(수)에는 금성의 고도가 가장 높아지며 -4.7등급으로 최고 밝기에 이른다. 이때 금성은 서쪽 하늘에서 달을 제외한 주변의 어떤 별보다 밝게 빛나는 천체인 만큼 한눈에 찾을 수 있다. 일년 중 금성을 관측할 수 있는 절호의 기회라 하겠다. 이처럼 금성이 눈부시게 밝을 때면 UFO가 나타났다는 신고가 심심찮게 접수되기도 한다. ‘어스스카이(EarthSky)’에 따르면 금성은 과거의 궤도 주기에서 더 높이 상승했지만, 서울의 일몰시 수평선 위로 20도 정도 올라갈 것이다. 금성은 한동안 서쪽 저녁하늘에서 밝게 빛나며 계속 태양에 접근해가 내년 1월 9일 내합(內合), 곧 태양과 지구 사이에 일직선이 되는 위치에 이른다. 밤하늘에 금성과 같은 행성을 볼 수 있는 쌍안경이나 망원경이 있다면 일렬 행성 관측이 더욱 흥미로워질 것이다. 목성에서는 줄무늬와 그 주위의 갈릴레이 4대 위성을 볼 수 있으며, 토성에서는 신비로운 고리를 관측할 수 있다. 요즘 망원경은 옛날처럼 고가품이 아니라, 용돈을 좀 저축하면 그만한 성능의 장비를 구입할 수 있을 만큼 많이 싸졌다. 미 항공우주국(NASA)의 발표에 따르면, 12월 7일과 12월 11일 사이에 초승달이 금성, 토성, 목성 등 하늘에 있는 일련의 행성을 차례로 접근하면서 추적할 수도 있다. 당신이 천문학을 처음 접할 때 달은 행성 사냥을 위한 훌륭한 ‘길라잡이’ 역할을 한다. 이들 행성이 매우 가까운 이유는 지구와 함께 황도라고 알려진 우리 태양계의 평면을 공전하기 때문이다. NASA는 또한 그레고리력 1월 1일을 언급하며 “구름으로 덮인 우리의 이웃 행성 금성은 한 달 동안 지평선에 더 가까이 가라앉을 것이며, 새해가 되면 대부분의 사람들에게 사라질 것”라고 말하면서 “해가 뜨기 전 아침 행성으로 1월 말에 다시 나타나 내년 12월까지는 저녁 하늘로 돌아오지 않을 것”이라고 덧붙였다.참고로 아침에 뜨는 금성은 샛별, 저녁에 뜨는 금성은 개밥바라기라 한다. 이 이름은 개가 저녁밥을 찾을 때라는 뜻에서 붙여진 것으로, 우리 선조들의 유며 감각이 스며들어 있는 재미있는 이름이다.​ 금성이 2022년에 다시 나타나기를 기다리면서 앞으로 몇 년 동안 이 행성을 목표로 삼을 것으로 예상되는 수많은 새로운 탐사 임무를 수행할 수도 있다. 이 행성은 또한 NASA의 파커 태양탐사선과 유럽 우주국(ESA)의 태양궤도선이 수행 중인 두 ‘태양 미션’과 밀접한 관계를 갖고 있어 앞으로 우리는 몇 년 동안 금성 플라이바이를 보게 될 것이다.　

태양계 끝자락에서 온 '손님'이 무려 7만 년 만에 지구를 찾아왔다. 지상에서 직접 관측이 가능한 아름다운 혜성이 긴 녹색 꼬리를 드리우며 새벽 하늘을 수놓고 있기 때문이다. 우리나라에서도 동트기 전 관측 가능한 이 혜성의 정식 명칭은 'C/2021 AI'로 실제로는 발견자의 이름을 따 '레너드 혜성'으로 불린다. 레너드 혜성은 지난 1월 3일 미국 애리조나 대학 연구원 그렉 레너드가 처음 발견했다. 첫 발견 당시에는 극도의 희미한 상태인 16등급 천체였으나 지금은 태양과 지구에 가깝게 접근하면서 4~5등급까지 밝아질 것으로 예상된다. 레너드 혜성이 지구와 가장 가까워지는 날은 오는 12일로, 그 거리는 약 3500만㎞이며 속도는 시속 25만㎞가 넘는다.지상에서 망원경과 쌍안경으로도 관측 가능한 레너드 혜성은 사실 인간의 머릿속으로 상상하기 힘든 ‘숫자’로 설명된다. 무려 5200억㎞ 떨어진 '오르트 구름'에서 날아왔기 때문이다. 태양계 끝자락에 있는 명왕성이 지구와 대략 60억㎞ 떨어진 것에 비춰보면 상상하기 힘든 먼 거리로 공전주기로 보면 레너드 혜성이 다시 지구로 찾아올 날은 7만 년 후다.레너드와 같은 장주기 혜성의 고향인 오르트 구름은 태양계를 껍질처럼 둘러싸고 있는 가상의 천체집단이다. 거대한 둥근 공처럼 태양계를 둘러싸고 있으며 이곳에 수많은 얼음 천체가 있을 것으로 추정되지만 너무나 먼 거리 때문에 망원경으로 관측하거나 탐사선을 보내기 어렵다. 한편 ‘태양계의 방랑자’로 불리는 혜성은 타원 혹은 포물선 궤도로 정기적으로 태양 주위를 도는 작은 천체를 말한다. 소행성과의 가장 큰 차이점은 소행성이 바위(돌) 등으로 구성된 것과는 달리 혜성은 얼음과 먼지로 이루어져 있다. 이 때문에 혜성이 태양에 가깝게 접근하면 내부 성분이 녹으면서 녹색빛 등의 아름다운 꼬리를 남긴다. 

이제껏 발견된 블랙홀 중 지구에서 가장 가까운 한 쌍의 블랙홀이 발견되었다. 더욱이 충돌 직전으로 곧 하나가 될 이 블랙홀 한 쌍은 근처 은하계에 숨어 있는 초거대질량 블랙홀로 밝혀졌다. 두 블랙홀은 지구에서 물병자리 방향으로 약 8900만 광년 떨어져 있는 은하 NGC 7727의 중심에서 서로 중력의 춤을 추고 있다. 과학자들은 그러한 쌍의 블랙홀을 우리 행성에서 이렇게 가까이 본 적이 없었지만, 두 블랙홀이 서로 그렇게 가까운 것도 역시 처음 보는 광경이라고 밝혔다. 앞으로 약 2억 5000만 년 후에 하나의 거대한 블랙홀로 합쳐질 이 블랙홀 커플은 블랙홀의 존재를 나타내는 일반적인 증거인 X선 복사를 많이 방출하지 않기 때문에 오랫동안 탐지되지 못했다. 이번 블랙홀이 발견된 것은 강력한 한 쌍의 망원경, 칠레 유럽남방천문대(ESO)의 초대형 망원경과 허블 우주망원경의 합작에 힘입은 것이다. 이번 연구의 주저자이자 프랑스 스트라스부르 천문대의 천문학자 카리나 보겔은 “이전 기록보다 절반도 안 되는 거리로 서로 가까이 있는 두 초대질량 블랙홀을 발견한 것은 이번이 처음”이라고 성명에서 밝혔다. 이제껏 가장 가까운 것으로 알려진 블랙홀 커플의 이전 기록은 지구에서 4억 7000만 광년에 있는 것으로, 이번 새로 발견된 블랙홀 커플보다 5배 이상 더 멀리 떨어져 있는 블랙홀 쌍이다.천문학자들은 NGC 7727 블랙홀 쌍의 가까운 거리 덕분에 처음으로 서로의 중력이 주변 별에 미치는 영향을 측정하여 두 블랙홀의 질량을 결정할 수 있었다. 이중 큰 블랙홀은 태양의 약 1억 5400만 배에 가까운 질량을 갖고 있으며, 짝을 이루는 동반 블랙홀의 질량은 태양의 약 630만 배인 것으로 나타났다. 초대질량 블랙홀은 일반적으로 큰 은하의 중심에 위치하며, 두 은하가 충돌하고 병합할 때 블랙홀도 마찬가지로 충돌하고 합병한다. 과학자들은 이번 발견이 초대형 초대질량 블랙홀의 형성을 엿볼 수 있게 해줄 뿐만 아니라, 더 많은 블랙홀과 병합 쌍이 근처의 다른 은하에 숨어 있을 수 있음을 시사하는 것으로 보고 있다. 보겔은 “우리의 발견은 은하 합병의 이러한 유물이 더 많이 있을 수 있으며, 여전히 숨겨진 거대한 블랙홀들이 많이 존재할 수 있음을 의미한다”면서 “그것은 가까운 국부은하군에 알려진 초거대질량 블랙홀의 총수를 30%까지 증가시킬 수 있을 것”이라고 덧붙였다. 과학자들은 현재 2024년으로 예상되는 칠레 북부에 ESO의 ELT(초거대 망원경)가 완공되면 앞으로 몇 년 안에 초거대 블랙홀과 블랙홀 쌍에 대한 탐색에 더욱 박차를 가할 것으로 기대하고 있다. 이 발견의 공동 저자인 ESO 천문학자 스테펜 미에스케는 “ELT의 하모니(HARMONI/고각 해상도 모놀리식 광학 및 근적외선 현장분광기)를 사용하면 현재보다 훨씬 더 멀리 탐지할 수 있을 것”이라고 전망했다. 이 발견은 11월 30일(현지시간) ‘천문학 및 천체물리학’ 저널에 발표됐다.　　

한국과학기술한림원은 2일 오전 10시 30분에 2006년 노벨과학상 수상자인 존 매더 미국항공우주국(NASA) 박사를 초청해 ‘제4회 노벨상 수상자와의 대담’을 온라인 개최한다. 천체물리학자인 매더 박사는 우주배경복사 연구를 통해 우주생성 원리를 밝혀 2006년에 조지 스무트 박사와 함께 노벨물리학상을 공동수상했다. 현재는 허블우주망원경보다 2배나 크고 100배 이상의 관측 성능을 가진 ‘제임스 웹 우주망원경’ 프로젝트에 수석과학자로 참여하고 있다. 매더 박사의 특별강연과 우종학 서울대 물리천문학부 교수와의 대담, 양유진 한국천문연구원 박사의 사전해설강연이 있을 예정이다. 한림원 유튜브 채널(www.youtube.com/c/한국과학기술한림원1994)에서 실시간 중계되고 동시통역도 제공된다.

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

허블 우주 망원경은 지구에서 100억 광년 이상 떨어진 초기 은하를 다수 포착해 은하의 생성과 진화에 대한 여러 가지 정보를 제공했다. 하지만 광학 망원경의 특성상 가시광선과 자외선/적외선 일부 파장에서만 관측이 가능하다는 단점이 있다. 만약 관측하려는 은하가 가스나 먼지에 가려져 있는 경우 적외선이나 전파처럼 파장이 긴 영역에서 관측이 필요하다. 과학자들은 이렇게 파장이 긴 전파를 관측하기 위해 해발 5,000m가 넘는 칠레 고산 지대에 거대한 안테나를 건설했다. 바로 지구에서 가장 강력한 전파 망원경 가운데 하나인 ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA))다. ALMA는 미국, 유럽, 한국, 대만, 일본, 칠레, 캐나다의 국제 협력 프로젝트로 총 14억 달러의 비용을 들여 설치한 66개의 고성능 안테나로 구성되어 있다. ALMA는 기존의 망원경으로는 보기 힘들었던 수많은 천체를 관측해 천문학 발전에 크게 공헌했다. 연구팀은 과거 허블 우주 망원경이 관측했던 초기 은하가 몰려 있는 지역을 ALMA로 다시 관측했다. 그 결과 허블 관측 영역에서 보이지 않던 새로운 은하를 찾아낼 수 있었다. (사진) REBELS-12-2과 REBELS-29-2라고 명명된 이 은하는 지구에서 130억 광년 떨어진 은하로 이제 막 별을 생성하기 시작한 초기 은하다. 두 은하는 아직 별보다 가스가 풍부해 수많은 별을 생성하고 있지만, 가시광선 영역에서는 숨어 있는 은하라고 할 수 있다. 연구팀은 이렇게 숨어 있는 초기 은하가 전체 은하의 10-20%에 달할 것으로 보고 있다. 지금까지 알려진 것보다 더 많은 은하가 우주에 존재할 수 있다는 이야기다. 과학자들은 허블 우주 망원경의 후계자인 제임스 웹 우주 망원경이 이런 은하들을 찾고 연구하는 데 도움이 될 것으로 기대하고 있다. 제임스 웹 우주 망원경은 허블 우주 망원경보다 훨씬 희미한 은하도 관측할 수 있는 강력한 차세대 망원경일 뿐 아니라 파장이 긴 적외선 영역 관측에 특화되어 가스나 먼지에 가려진 천체를 관측할 때 훨씬 좋은 결과를 기대할 수 있다. 제임스 웹 우주 망원경이 성공적으로 발사되면 초기 은하에 대한 우리의 이해도 더 넓어질 것이다. 

울퉁불퉁한 달 표면을 믿기 힘들 정도로 자세하게 보여주는 사진 몇 장이 최근 온라인상에 공개돼 화제다. 달의 산이나 크레이터(운석 충돌 등으로 만들어진 웅덩이)등의 풍경이 매우 선명해서 마치 눈앞에서 보는 것처럼 느껴지기 때문이다. 미국 캘리포니아주의 천체사진작가 앤드루 매카시는 현지시간으로 지난 2일 자신의 인스타그램 계정(@cosmic_background)을 통해 월면 사진 20만 장을 합성해 만든 달 사진을 공유했다.작가는 밝고 높은 달의 고지대(lunar highland)와 어둡고 낮은 분지인 달의 바다(Lunar mare)의 차이를 보여주기 위해 미 항공우주국(NASA)이 제공하는 고도 데이터와 3D 소프트웨어를 사용했다. 작가는 “달의 특징인 고도를 강조함으로써 달의 바다가 달의 고지대와 얼마나 다른지를 보여줬다”면서 “달의 바다의 매끄러운 현무암과 비교하면 크레이터가 많은 고지대는 믿을 수 없을 정도로 위험해 보인다”면서 “이 사진은 NASA에서 제공한 고도 데이터를 사용해 CGI(컴퓨터 생성 이미지)와 실제 사진을 합성한 것”이라고 설명했다. 이어 “난 달이 우주에서 가장 중요한 천체 중 하나이며, 우주의 나머지 영역으로 가는 디딤돌(정거장)이라고 생각한다”면서 “이 사진들을 만듦으로써 난 사람들이 인류와 우주의 경계를 탐험하는 것에 더 많은 관심과 흥미를 갖게 하고 싶었다”고 덧붙였다. 작가는 사진을 완성하고자 3D 소프트웨어를 사용해 몇십만 장의 정지 사진을 서로 겹쳐놨다. 지구의 45억 년 된 이웃 달의 선명한 모습은 지난 2일 작가의 인스타그램 계정에 처음 공유돼 45만 명이 넘는 그의 팔로워를 놀라게 했다. 사진=앤드루 매카시

우주를 달리는 '런닝맨 성운' 속에서 좀처럼 관측하기 힘든 '허빅-하로' 천체의 모습이 허블우주망원경에 포착됐다. 지난 24일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 허블우주망원경의 가시광 및 적외선(열) 파장의 빛을 모두 관찰하는 WFC3(광시야 카메라 3)을 이용해 포착한 허빅-하로 천체인 'HH 45'의 사진을 공개했다. 허빅-하로(Herbig-Haros) 천체는 1950년대 천문학자 조지 허빅과 걸리러모 하로가 발견한 것으로, 가스 성운 내에서 중력에 의해 가스가 뭉치면 중심부의 온도와 압력이 올라가고 이 과정에서 강력한 제트가 방출된다. 이러한 장면은 생성된 지 10만 년 이하의 어린별에게서만 볼 수 있다. 모든 원시별이 탄생할 때에는 양극에서 제트 분출로 인한 충격파가 발생한다는 점에서 ‘별 탄생의 세리모니’라 부르기도 한다.곧 HH 45는 갓 태어난 별에서 분출된 뜨거운 가스와 먼지가 충돌할 때 발생하는 거의 보기힘든 유형의 성운인 것. 이 이미지에서 파란색은 이온화된 산소를, 보라색은 이온화된 마그네슘을 나타낸다. HH 45는 NGC 1977 성운에 위치해있으며, 특히 NGC 1977 성운은 어두운 부분이 뛰는 사람처럼 보인다고 해서 런닝맨 성운이라는 별칭으로도 불린다.

미 항공우주국(NASA)의 태양탐사선 ‘파커 솔라 프로브’(Parker Solar Probe·이하 PSP)가 인류의 피조물 중 가장 빠른 우주선 기록과 태양에 최근접하는 기록을 동시에 경신했다. 최근 NASA 측은 지난 21일(현지시간) PSP가 10번째 태양 근접비행을 수행해 태양 표면 기준 850만㎞까지 최근접했다고 밝혔다. 또한 이날 PSP는 초속 163㎞, 시속으로는 58만6000㎞의 속도를 내 최고 기록도 세웠다. 이 정도면 서울에서 부산에 도달하는데 채 3초도 걸리지 않는 속도다. 앞서 지난 8월 9일 PSP는 태양에 1040만㎞까지 접근한 바 있으며 당시 시속은 53만2000㎞였다.흥미로운 점은 PSP의 기록 경신이 이번이 끝이 아니라는 사실이다. 오는 2024년 PSP는 최고 시속 69만㎞로 태양에 620만㎞ 까지 접근할 예정이기 때문이다. 이처럼 PSP가 엄청난 속도를 내며 태양 궤도를 선회하는 이유는 태양의 가공할 중력을 버티기 위해서다. 이를 위해서는 인류의 힘 만이 아닌 '우주의 도움'도 필요하다. 바로 중력도움으로 불리는 플라이바이(fly-by)인데 행성궤도를 근접통과하면서 행성의 중력을 훔쳐 가속을 얻는 방법이다. PSP가 중력도움을 얻는 대상은 금성이다. PSP는 총 7차례 금성의 중력 도움을 받으면서 태양 궤도를 차츰 좁혀나갈 계획이다. 　지난 2018년 8월 12일 발사된 PSP는 총 24차례 태양 근접비행을 수행하게 예정으로 미션 이름도 ‘태양을 터치하라!‘(Touch the Sun)이다. 특히 PSP는 태양에 매우 가까이 다가가기 때문에 강력한 열에너지에서 탐사선을 보호할 수 있는 두꺼운 쉴드를 가지고 있다. 다만 오랜시간 복사열을 견디지 못하기 때문에 긴 타원궤도를 돌면서 금성과 태양 주변을 부지런히 오가고 있다. 　 한편 PSP는 그간 베일에 쌓여왔던 수많은 태양의 비밀을 풀어줄 것으로 기대를 모으고 있다. 대표적으로 태양 대기인 코로나가 태양 표면 온도보다 수백 배 더 높은 이유와 태양풍의 비밀이다. 태양은 ‘태양 플라스마’라 불리는 태양풍을 내뿜는데 당연히 지구를 포함한 태양계 천체는 이 영향을 받는다. 특히 태양풍은 어떨 때는 엄청난 에너지를 뿜어내는데 이 경우 GPS 등 통신 시설이 마비되는 등 지구에 커다란 영향을 미친다.

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

미 항공우주국(NASA)이 지구에서 약 1100만 ㎞ 떨어진 소행성의 궤도를 바꿀 시험 무인 우주선을 내일 발사한다. 실제 소행성과 우주선이 부딪쳐 궤도를 시험은 이번이 처음이다.  NASA는 미 캘리포니아 반덴버그 우주군 기지에서 24일 오후 3시 20분(한국시간)소행성 궤도 수정 우주선 ‘다트’(DART·Double Asteroid Redirection Test)를 스페이스X의 팰컨9호에 실어 발사할 예정이다. 발사 장면은 NASA 유튜브 공식 채널을 통해 생중계된다.다트는 시속 2만 1700㎞로 날아가 내년 10월 지름 약 780m의 소행성 디디모스의 주위를 도는 지름 약 160m의 소행성 디모르포스와 충돌한다. 약 550㎏의 다트가 부딪히면 디모르포스의 속도는 1% 정도 달라진다. 디모르포스는 당장 지구에 위협적인 소행성은 아니지만 NASA는 이 시험을 통해 소행성의 궤도 변화가 가능한지를 측정하는 게 목표다.  내년 10월 실제 충돌이 일어나면 지구에서 광학망원경과 행성 레이더를 통해 디모르포스 소행성에 실제 궤도 변화가 일어났는지를 측정하게 된다. 이달초 NASA는 기자회견을 통해 3억 3000만 달러(약 3922억원)가 투입된 다트의 세부적인 임무들을 밝혔다.  NASAS ‘행성방어’ 임무 연구책임자인 린들리 존슨 박사는 “현재로서는 지구와 충돌할 소행성이 알려지지 않았지만, 지구 근처에는 잠재적 위험을 지닌 소행성이 많다. 임무 핵심은 (지구와 충돌 가능성이 있는) 소행성을 가능한 한 빨리 발견하는 것”이라면서 “결코 소행성이 실제 지구로 향하거나 우리 기술을 실제 사용하는 상황에 놓이고 싶지 않다”고 말했다.NASA는 디디모스를 ‘잠재적 위험’을 지닌 소행성으로 지정하고 있지만, 디디모스는 물론 디모르포스도 지구에 직접적인 위협은 되지 않는다. 그럼에도 NASA가 실험 대상으로 고른 이유는 두 소행성 모두 지상 망원경으로 관측할 수 있기 때문이다.  다트를 개발한 미 존스홉킨스 응용물리학연구소의 낸시 섀벗 박사는 디모르포스가 11시간 55분마다 한 번씩 디디모스 주위를 돈다고 말한다. NASA는 가능한 한 최대 궤도 변경을 일으키는 것을 목표로 하고 있지만, 다트가 실제 소행성을 파괴하지는 일은 없을 것으로 보고 있다. 섀벗 박사는 “다트는 단지 디모르포스를 살짝 찌를 뿐이다. 그래서 디디모스를 주회하는 디모르포스의 궤도가 살짝 바뀌게 된다”면서 “그 주기는 1%밖에 변하지 않을 것”이라고 설명했다. 궤도 변화 수준은 디모르포스의 구성에 따라 어느 정도 달라질 수 있다. 현재 과학자들은 디모르포스가 얼마나 다공성 구조로 돼 있는지 완전히 확신하지 못한다. 섀벗 박사는 “디모르포스는 우주에서 가장 흔한 소행성으로 약 45억 년 전에 생성된 것이다. 보통 콘드라이트 운석과 같다”면서 “바위와 금속의 혼합물”이라고 덧붙였다.충돌 장면은 이탈리아항공우주국이 제작한 소형 카메라 장착 위성 ‘리시아큐브’(LICIA Cube)를 통해 수집된다. 해당 위성은 충돌 10일 전 다트 우주선에서 방출된다. 리시아큐브는 무게가 14㎏로 성인 손부터 팔까지 정도 크기밖에 안 되는 초소형 위성이다.디디모스와 디모르포스는 각각 1996년과 2003년에 확인됐다. 디모르포스는 발견된 해에 지구에서 약 595만 ㎞ 이내까지 접근했다. 이는 달보다 15배 정도 떨어져 있던 셈이다. 이번 시험은 실제로 지구와 충돌할 소행성을 막는 데 응용할 수 있다. 현재 NASA가 지구에 충돌할 가능성이 가장 크다고 보는 소행성은 1999년 발견한 소행성 ‘베누’다. NASA는 베누가 2182년 확률 2700분의 1로 지구와 충돌할 수 있다고 본다. 나사는 이에 대비해 베누와 충돌해 궤도를 바꿀 우주선 ‘해머’를 준비하고 있다. NASA는 지구와의 거리가 0.05 AU(천문단위)인 약 750만 ㎞ 안에 있으며 지름이 140m 이상인 소행성을 잠재적 위험군인 근지구천체(NEO)로 보고있다. 이같은 천체는 현재 2만 7000개 넘게 존재하지만, 향후 더 많은 천체들이 발견될 것이라고 NASA는 보고있다.

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