블랙홀이 시공간을 어떻게 왜곡하는지를 보여주는 시뮬레이션 영상이 공개돼 눈길을 끈다. 미국항공우주국(NASA)은 26일(현지시간) NASA 산하 고다드 우주비행센터 소속 천체물리학자 제러미 슈니트먼 박사가 커스텀 소프트웨어를 사용해 이런 영상을 제작했다고 밝혔다. 블랙홀 소식을 다루는 ‘블랙홀 위크’를 맞이해 발표된 영상에서 가상 블랙홀의 모습은 영화 ‘인터스텔라’에서 나온 거대질량 블랙홀 가르강튀아와 거의 흡사하다. 시뮬레이션 속 블랙홀은 밝게 빛나는 강착원반에 둘러싸인 모습이다. 응축원반으로도 불리는 이 얇은 디스크는 블랙홀의 강력한 중력에 의해 찢긴 물질의 입자들이 매우 빠르게 회전하면서 발생한 열에 의해 빛을 내뿜는 것이다. 흥미로운 점은 블랙홀의 중력은 너무 강력해 바로 이런 주변 환경의 모습을 왜곡한다는 것이다.영상에서 중심의 검은 원반은 블랙홀의 그림자다. 이는 블랙홀이 강착원반에서 근처에 있는 입자에서 나오는 빛을 포획하면서 생기는 현상이다. 그리고 그 바깥쪽에는 밝은 영역이 고리 형태로 나타난다. 빛이 블랙홀의 중력에서 벗어날 수 있는 영역이므로 밝게 빛나는 것이다. 따라서 밝은 고리는 검은 원형의 그림자를 둘러싼 형태로 보인다. 영상에서 블랙홀의 그림자를 둘러싼 고리는 왼쪽이 밝고 오른쪽이 어둡다. 이는 도플러 빔 효과 때문이다. 강착원반에서 가스가 회전하면서 빛을 내면 우리 쪽으로 다가오는 가스는 도플러 효과를 받아 더 밝게 보이고 반대로 멀어지는 가스는 더 약하게 보이는 것이다. 또한 영상에서 고리 위쪽에 있는 빛은 실제로 블랙홀의 뒤쪽을 보여주는 것이다. 이는 블랙홀의 강력한 중력으로 인해 왜곡돼 보이는 것이다. 이에 대해 슈니트먼 박사는 “이런 시뮬레이션은 아인슈타인이 중력은 시공간의 구조를 휘게 만든다고 말했을 때 무엇을 의미하는지 시각화하는 데 도움이 된다”면서 “아주 최근까지 이런 시각화는 우리의 상상력과 컴퓨터 프로그램에 제한돼 있었다”고 말했다. 한편 지난 4월 ‘이벤트 호라이즌 망원경’(EHT·Event Horizon Telescope) 협력단의 과학자들은 인류 역사상 처음으로 블랙홀을 관측하는 데 성공했다. 이 프로젝트는 전 세계 6대륙에 있는 대형 전파망원경 8대를 연결한 지구 크기의 가상 망원경을 이용한 것으로 알려졌다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

인류가 있는 태양계 너머 '외계에서 온 두번째 손님'에게 공식적인 이름이 붙었다. 최근 국제천문학연합(IAU)은 지난 8월 30일(현지시간) 발견된 인터스텔라(interstellar·항성 간) 천체를 ‘2I/보리소프'(2I/Borisov)로 명명했다고 발표했다. 이름에 붙은 ‘2I’의 의미는 두번째 인터스텔라라는 뜻이며 보르소프는 첫 발견자인 아마추어 천문학자 겐나디 보리소프의 성(姓)을 조합해 만들어졌다. 앞서 보르소프는 우크라이나에 있는 크림 천체물리관측소에서 직접 만든 직경 0.65ｍ의 망원경으로 태양에서 약 4억8280만㎞ 떨어진 게자리에서 흐릿한 빛을 띠며 빠른 속도로 움직이는 이 천체를 처음 발견했다. 그로부터 1주일 후 태양계 내 소형 천체를 추적하고 인증하는 IAU 소행성센터(MPC)는 지름이 2~16㎞인 이 천체가 인터스텔라에서 온 것으로 추정된다는 초기 관측결과를 발표하면서 외계에서 온 두번째 손님으로 기록됐다. 이에앞서 지난 2017년 10월 외계에서 온 첫번째 손님이 태양계로 날아들었다. 마치 시가처럼 길쭉하게 생긴 특이한 외형을 가진 이 천체의 이름은 ‘오무아무아‘(Oumuamua)로 공식 명칭은 ‘1I/2017 U1’이다. MPC 측이 2I/보리소프를 성간 천체로 보는 이유는 태양의 중력을 탈출하는데 필요한 것보다 더 빠른 속도로 중심체를 탈출하는 이른바 ‘쌍곡선 궤도‘(hyperbolic orbit)를 갖고있기 때문이다. 태양계 내 타원 궤도의 천체나 혜성은 원(圓) 운동에서 벗어나는 정도를 나타내는 이심률(eccentricity)이 0~1 사이에 있으나 보리소프는 3.2에 달한다.NASA 지구근접물체연구센터 다비드 파르노키아 박사는 “혜성으로 추정되는 이 천체의 현재 속도는 시속 15만㎞로 태양 주위를 도는 일반적인 천체 속도보다 훨씬 높다”면서 “이같은 속도는 2I/보리소프가 외계에서 왔을 가능성을 의미하며 다시 태양계 밖으로 나가게 될 것”이라고 전망했다. 특히 2I/보리소프의 발견이 중요한 이유는 태양계로 다가오는 과정에서 발견돼 관측할 시간이 충분한다는 점이다. 앞서 오무아무아의 경우 태양 근일점을 지난 뒤 발견해 관측기회가 거의 없었다.전문가들에 따르면 2I/보리소프는 오는 12월 9일 태양에 가장 가까이 다가서는 근일점에 도달한다. 태양~지구 거리의 두 배인 거의 3억㎞까지 태양에 접근한 뒤 태양계 밖으로 나가며 지구에는 12월 30일쯤 약 2억 7360만㎞까지 접근한다. 파르노키아 박사는 "2I/보리소프가 흐릿해 보이는 특성 때문에 혜성으로 추정된다"면서 "2I/보리소프는 12월 중순에 최대 밝기로 정점을 찍고 2020년 4월까지 적당한 크기의 망원경으로도 관측할 수 있을 것"이라고 밝혔다.　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

유럽우주국(ESA)의 과학자들이 사람보다 훨씬 규칙적으로 하루 세 번 식사를 하는 블랙홀을 발견했다. 대부분의 블랙홀은 강한 중력으로 끊임없이 물질을 흡수하면서 커진다. 과학자들은 블랙홀로 흡수되는 물질의 양을 직접 측정하지는 못하지만, 블랙홀로 흡수되지 못한 물질이 초고속으로 분출되는 현상인 제트(jet)를 관측해 간접적으로 알아낼 수 있다. 사실 많은 물질을 흡수하는 블랙홀은 그만큼 강력한 제트를 분출하기 때문에 이름과는 달리 매우 밝은 천체다. 스페인에 있는 ESA 우주 생물학 센터의 지오바니 미뉴티가 이끄는 연구팀은 미 항공우주국(NASA)의 찬드라 X선 위성과 역시 X선 관측 위성인 ESA의 XMM-뉴턴(Newton)을 이용해 은하 중심 블랙홀을 관측하던 중 흥미로운 사실을 발견했다. 지구에서 2억5000만 광년 떨어진 은하 GSN 069가 9시간 간격으로 밝기가 갑자기 20배 밝아졌다가 다시 본래 밝기로 돌아왔던 것이다. 이는 거의 하루에 세 번 정도인 9시간 간격으로 많은 물질을 흡수한다는 이야기다. NASA의 과학자들은 이를 빗대 하루 세끼를 챙겨 먹는 블랙홀이라고 소개했다. 참고로 블랙홀의 제트는 섭씨 수백만 도의 초고온 상태이기 때문에 X선 영역에서 관측이 용이하다. GSN 069의 은하 중심 블랙홀은 태양 질량의 40만 배 정도로 은하 중심 블랙홀 가운데서 큰 편은 아니다. 하지만 역시 강력한 중력을 지닌 블랙홀로 주변의 큰 가스나 혹은 별을 규칙적으로 흡수하는 것이 이런 주기적 밝기 변화의 원인으로 생각된다. 그러나 주변 물질 분포가 비교적 균등한 은하 중심 블랙홀에서 왜 이런 일이 일어났는지는 아직 모른다. 동반성에서 물질을 흡수하는 항성 질량 블랙홀의 경우 주기적인 밝기 변화가 보고된 적이 있으나 은하 중심 블랙홀에서 발견된 것은 이번이 처음이다. 과학자들은 그 이유를 밝히기 위해 후속 연구를 진행할 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

우리의 이웃 행성인 화성은 여러모로 지구와 비슷한 행성이다. 지구처럼 대기를 가지고 있으며 하루는 24시간 37분이다. 그리고 놀랍게도 극지방에는 지구처럼 얼음이 존재한다. 화성의 남극과 북극에서는 물과 이산화탄소가 얼어서 형성된 얼음이 존재하는데 망원경으로 봤을 때 마치 모자처럼 보인다고 해서 빙관(ice cap) 혹은 극관이라는 명칭을 갖고있다. 최근 유럽우주국(ESA)은 화성탐사선 마스 익스프레스(Mars Express)가 촬영한 화성의 극지방 모습을 담은 흥미로운 사진을 공개했다. 지난 6월 17일 마스 익스프레스가 촬영한 데이터로 만들어진 이 사진에서 화성의 극지방은 말 그대로 빙관의 뚜렷한 모습을 보여준다. 사진 속에서 화성의 북극을 눈처럼 덮고있는 것은 구름이며 푸르게 보이는 것이 바로 얼음이다. 흥미로운 점은 화성의 남극과 북극은 서로 같은듯 다르다. 화성의 북반구의 경우 천체 충돌로 인한 크레이터가 남반구에 비해 적고 평원도 낮다. 반대로 남반구는 산과 크레이터가 많다.ESA 측은 "화성의 가장 큰 특징은 남반구와 북반구가 지리의 고도도 1~3㎞ 차이가 날 만큼 서로 다르다는 점"이라면서 "왜 이렇게 형성된 것인지에 대해서는 여전히 가장 큰 미스터리로 남아있다"고 밝혔다. 또한 ESA는 마치 아이스크림처럼 보이는 화성 북극의 모습도 공개했다. ESA와 러시아연방우주국(Roscosmos)이 함께 운영 중인 엑소마스(ExoMars) 가스추적궤도선(TGO·Trace Gas Orbiter)이 촬영한 화성의 북극은 아름다우면서도 독특하다. 화성 북극의 얼음은 섬세하게 조각된 것처럼 보이는데 이산화탄소의 얇은 층으로 덮여 있으며 봄이 오면 이산화탄소는 증기로 변한다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

'태양계의 큰형님' 목성에서 벌어진 흥미로운 '우주쇼'가 관측됐다. 지난 16일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)의 소프트웨어 엔지니어 케빈 M. 길은 우주의 신비가 느껴지는 일식 사진을 트위터에 공개했다. 거대한 목성의 표면에 드리워진 검은 그림자는 목성의 달인 이오(Io)다. 곧 지구가 아닌 다른 행성에서 벌어진 일식쇼를 과학기술의 도움으로 관측하게 된 셈. 일식은 달이 태양과 지구 사이에 왔을 때 나타나는데 목성 역시 같은 현상은 일어난다. 다만 지상에서 보는 일식과 달리 우주에서 보는 일식은 행성 위에 짙은 그림자(本影)를 남기게 된다. 이 사진은 지난 11일 NASA의 목성탐사선 주노가 22번째 근접비행(Fly by·플라이바이) 중 촬영한 것이다.거대한 목성에 큰 그림자를 남긴 이오는 목성의 갈릴레오 위성 4개(이오, 유로파, 칼리스토, 가니메데) 중 하나다. 지구 지름의 4분의 1 크기로 작지만 사진에서처럼 크게 보이는 이유는 공전주기가 42시간에 불과할 만큼 목성에 바짝 붙어있기 때문이다. 이같은 이유로 이오는 목성의 강한 중력으로 인해 내부에 마찰열이 발생해 태양계에서 화산 활동이 가장 활발한 천체다. 이오에서 분출하는 활화산만 400개 이상으로 지구보다 최소 100배 이상의 마그마가 흐를 것으로 추정된다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

지난 2017년 10월 마치 시가처럼 길쭉하게 생긴 특이한 외형을 가진 천체가 발견돼 전세계 천문학계의 관심을 집중시켰다. 미국 하버드 스미스소니언 천체물리학센터의 에이브러햄 러브 교수 연구팀이 발견한 이 천체의 이름은 ‘오무아무아‘(Oumuamua)로 태양계가 아닌 ’외계에서 온 첫 손님‘으로 분석됐다. 최근 미 항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)은 '외계에서 온 두번째 손님'으로 추정되는 천체가 현재 태양 쪽으로 날아오고 있다고 밝혔다. 지름이 2~16㎞ 정도인 이 천체의 이름은 'C/2019 Q4'로 현재 태양에서 약 4억2000만㎞(13일 기준) 떨어진 곳을 날고있다.C/2019 Q4가 인류와 처음 조우한 것은 지난달 30일. 당시 아마추어 천문학자인 겐나디 보리소프는 우크라이나에 있는 크림 천체물리관측소에서 이 천체를 처음 관측해 자신의 이름을 따 '2I/Borisov'로 명명했다. 그리고 1주일 후 태양계 내 소형 천체를 추적하고 인증하는 국제천문학연합(IAU) 소행성센터(MPC)는 이 천체가 인터스텔라(성간)에서 온 것으로 추정된다는 초기 관측결과를 발표하면서 공식적으로 C/2019 Q4라는 이름을 갖게됐다.MPC 측이 C/2019 Q4를 성간 천체로 보는 이유는 이 천체가 태양의 중력을 탈출하는데 필요한 것보다 더 빠른 속도로 중심체를 탈출하는 이른바 ‘쌍곡선 궤도'(hyperbolic orbit)를 갖고있기 때문이다. NASA 지구근접물체연구센터 다비드 파르노키아 박사는 "혜성으로 추정되는 이 천체의 현재 속도는 시속 15만㎞로 태양 주위를 도는 일반적인 천체 속도보다 훨씬 높다"면서 "이같은 속도는 C/2019 Q4가 외계에서 왔을 가능성을 의미하며 다시 태양계 밖으로 나가게 될 것"이라고 전망했다.특히 C/2019 Q4의 발견이 중요한 이유는 태양계로 다가오는 과정에서 발견돼 관측할 시간이 충분한다는 점이다. 앞서 오무아무아의 경우 태양 근일점을 지난 뒤 발견해 관측기회가 거의 없었다. 전문가들에 따르면 C/2019 Q4가 태양과 가장 가까워지는 시기는 오는 12월 8일로, 약 3억㎞까지 근접한다.한편 하와이말로 ‘제일 먼저 온 메신저’를 뜻하는 오무아무아는 길이가 400m 정도의 천체로 소행성인지 혜성인지에 대해서도 학자들 사이에 의견이 분분하다. 오무아무아의 정식 명칭은 ‘1I/2017 U1’로, 이름에 붙은 ‘1I’의 의미도 첫 번째 인터스텔라라는 뜻이다. 때문에 C/2019 Q4가 최종적으로 외계에서 온 천체로 확정되면 ‘2I’로 시작하는 새로운 이름을 갖게된다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

우주에서 지금까지 발견된 중성자별들 중 가장 큰 별이 발견됐다. 국제 연구진이 미 웨스트버지니아에 있는 전파망원경인 그린뱅크 망원경(GBT)으로 지구에서 약 4600광년 거리에 있는 이같은 별을 확인했다고 밝혔다.‘J0740+6620’로 명명된 이 중성자별은 빠른 속도로 자전하면서 규칙적인 전파를 방출하는 전파 천체인 펄서(PULSAR, 맥동전파원)인데 자전 주기가 1000분의 1초로 엄청나게 빨라 밀리세컨드 펄서로 분류된다. 또 이런 펄서는 양극에서 전파 빔을 아주 먼 곳까지 방사해 지구에서 보면 마치 등대가 깜박이는 듯해 ‘우주의 등대’라고도 불린다. 특히 이번 중성자별은 그 지름이 30㎞에 달한다. 이는 기존 중성자별들의 지름이 10~19㎞ 정도인 점을 고려하면 상당히 큰 것이다. 또한 이번에 발견된 별의 질량은 태양의 약 2.17배로, 우리 지구보다는 7만 배 이상 무거운 것으로 전해졌다.연구진에 따르면, 일반적으로 중성자별의 질량은 태양의 질량과 거의 같다. 이는 중성자별에서 각설탕 크기의 물질 하나가 약 1억 t의 질량을 갖고 있는 것과 같다. 즉 중성자별은 블랙홀을 제외하고 우주에서 가장 밀도가 높은 천체라는 것. 중성자별은 블랙홀과 마찬가지로 별의 마지막 순간인 초신성 폭발이 일어나 생긴 결과물이다. 별이 초신성 폭발을 일으키면 그 잔해는 자체 중력에 의해 붕괴되는 데 만일 잔해가 충분히 크면 블랙홀이 될 가능성이 있지만, 그렇지 못하면 중성자별이 된다. 이에 대해 연구에 주저자로 참여한 미국 버지니아대학의 해나 크로마티 연구원은 “중성자별들은 매혹적일 만큼 신비롭다. 도시 크기의 이런 천체는 본질적으로 거대한 원자핵”이라면서 “이들은 매우 무거워서 그 내부가 이상한 성질을 갖고 있다”고 말했다. 이어 “중성자별의 최대 질량에 관한 물리학과 자연법칙을 발견하면 천체물리학에서 접근하기 어려운 이 영역에 대해 많은 것을 알 수 있다”고 덧붙였다. 자세한 연구 성과는 세계적 학술지 네이처 자매지인 네이처 천문학(Nature Astronomy) 최신호(16일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

-'아인슈타인의 십자가'로 우주 거리를 측정하는 기법 발견 아인슈타인의 일반 상대성 원리에 따르면, 시공간 구조의 왜곡에 의해 빛은 중력장 속에서 휘어져 렌즈의 역할을 하는데, 이를 중력 렌즈라 한다. 이 같은 중력 렌즈가 우주의 팽창 속도에 대한 미스터리를 해결하는 데 도움이 될 수 있다는 새로운 연구결과가 발표되어 학계의 관심을 끌고 있다고 12일(현지시간) 우주 전문 사이트 스페이스닷컴이 보도했다. 새 연구가 관심을 끄는 이유는 우주의 미스터리인 팽창 우주의 종말에 대한 해답을 알려줄 보다 정확한 우주 모델을 만들 수 있을 것으로 보기 때문이라고 연구원들은 말했다. 우주는 138억 년 전에 태어난 이래 지금까지 계속 팽창을 거듭하고 있는 중이다. 허블 상수(Hubble constant)로 알려진 현재의 우주 팽창률을 측정함으로써, 과학자들은 우주가 영원히 확장될 것인지, 아니면 자체 붕괴되거나 대파열(big rip)로 끝날 것인지, 우주의 운명에 대해 아직까지 확실히 밝혀내지 못하고 있다. 허블 상수를 측정하는 데는 현재 두 가지 방법이 있다. 하나는 초신성 폭발과 세페이드 변광성으로 알려진 맥동성을 관측하여 거리를 추정하는 방법, 그리고 다른 하나는 빅뱅이 남긴 우주 배경 복사, 곧 빅뱅의 마이크로파가 시간이 지남에 따라 어떻게 변화했는지를 조사하는 방법이다. 만약 이 두 방법으로 측정한 허블 상수 값이 딱 일치한다면 천문학자들에게 이보다 행복한 일이 없을 테지만, 불행하게도 두 값은 상당한 격차를 보이고 있다. 우주 배경 마이크로파의 데이터에 따르면, 우주는 메가 파섹(326만 광년)당 초당 약 67.5km의 속도로 팽창하고 있는 것으로 나타났지만, 초신성과 세페이드의 데이터는 메가 파섹 당 초당 약 74km의 값을 생성한 것이다.이러한 불일치는 과학자들이 만든 현재의 표준 우주 모델이 잘못되었을 수도 있음을 시사한다. '허블 상수 전쟁' 알려진 이 오랜 논쟁을 해결하면 우주의 종말이 어떠할 것인지 예측할 수 있게 된다. 새 연구에서 국제 연구팀은 허블 상수를 측정하는 다른 방법을 모색했다. 이 방법은 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 따른 중력의 정의에 달려 있는데, 이는 질량이 시공간을 왜곡한 결과 중력이 발생한다는 이론이다. 물체의 질량이 클수록 물체 주위의 시공간이 더욱 왜곡되어 중력이 더 강해진다. 우리가 중력을 느끼는 것은 이 휘어진 시공간의 기하학적인 효과라고 본다. 미국의 물리학자 존 휠러는 아인슈타인의 시공간 개념을 “물질은 공간의 곡률을 결정하고, 공간은 물질의 운동을 결정한다”라는 말로 표현했다. ​ 이 휘어진 시공간의 강력한 중력장은 빛을 구부려 거대한 우주 렌즈를 만들며, 이를 통해 배후의 물체를 확대되어 보이게 한다. 중력 렌즈는 한 세기 전에 발견되었으며, 오늘날 천문학자들은 종종 이 렌즈를 사용하여 최대 망원경도 닿지 못하는 심우주를 깊숙이 들여다볼 수 있게 되었다. 새 연구는 중력 렌즈의 데이터를 분석하여 지구와의 거리를 추정하며, 이 자료는 시간이 지남에 따라 우주가 팽창한 속도를 추정할 수 있게 해준다. 중력 렌즈로 거리 측정를 하는 데는 중력 렌즈의 기묘한 특징이 하나의 열쇠가 된다. 렌즈 배후의 물체가 렌즈를 통해 확대되면서 렌즈 주위에 십자가형의 복수의 이미지를 생성하는데, 이를 '아인슈타인 십자가'라 한다. ​이러한 이미지를 만드는 빛은 렌즈 주위에서 다른 경로를 취하기 때문에 렌즈를 통해 보이는 물체의 밝기 변화는 다른 이미지와 시간차를 보이게 된다. 렌즈의 질량이 클수록 빛의 휘어짐이 커지므로 이미지들의 밝기 변화에 있어 시간 차이가 커지게 된다. 과학자들은 이러한 세부 사항을 사용하여 렌즈의 중력장 강도와 질량을 추정할 수 있으며, 거리 추정에 활용할 수 있다. 지구에서 중력 렌즈로 보이는 은하까지의 거리를 추정하는 또 다른 열쇠는 렌즈 내 별의 위치와 속도를 분석하는 것이다. 이러한 세부 사항들이 해당 은하의 중력장 강도와 결합될 때 과학자들은 그 은하의 실제 지름을 추정할 수 있다. 그런 다음 지구에서 보았을 때 중력 렌즈 속 은하의 실제 지름과 겉보기 지름을 비교하고, 이 값들의 차이는 연구자들로 하여금 그 은하까지의 거리를 추정하는 데 도움이 될 수 있다. 연구원들이 이 기법을 두 중력 렌즈 시스템에 적용한 결과, 메가 파섹 당 초당 약 82.4km의 허블 상수 값을 얻었다. 이 값은 앞서 확립된 두 값보다 높지만, 이에 대해 막스 플랑크 연구소 출신의 천체물리학자 인 지(Inh Jee) 대표저자는 "이 기법이 여전히 불확실성이 높지만, 더 많은 데이터를 확보할수록 확립된 두 값 중 하나에 접근하거나 실제로 다른 세 번째 값으로 이어질 수 있다"고 전망한다. 이번 연구는 국제학술지 '사이언스' 저널 최신호(13일자)에 발표됐다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

-허블 망원경으로 잡은 놀라운 '토성 맨 얼굴' 누구라도 망원경을 통해 하늘의 토성 고리를 본다면 결코 잊지 못할 것이다. 솥단지 같기도 하고 팽이 같은 것이 밤하늘에 둥실 떠 있는 그 광경은 '경이' 그 자체라 할 수 있다. 그래서 별지기 동네에서는 '첫사랑은 잊어도 첫 토성은 못 잊는다'는 우스갯소리까지 있다. 고리를 두른 토성의 멋진 모습은 웬만한 천체망원경으로 보아도 뚜렷이 보인다. 하물며 최고의 망원경인 허블 우주망원경으로 토성을 본다면 어떨까? 미 항공우주국(NASA)과 유럽 우주국 (ESA)은 12일(현지시간) '토성 이미지'를 발표했는데, 보는 이로 하여금 입을 다물지 못하게 할 정도로 놀라운 '토성 맨 얼굴'을 보여주고 있다. 이는 지난 6월 20일 허블의 광시야 카메라-3에 의해 촬영된 것으로, 당시 토성의 거리는 지구-태양 간 거리의 약 9배인 13억 6000만km였다. 과학자들이 우리 태양계의 거대 가스 행성을 연구하기 위한 '외행성 유산'(Outer Planets Legacy) 프로젝트를 수행하면서 연례적인 행성 촬영을 하고 있는데, 이번에 공개된 토성 사진은 그 두 번째이다. NASA와 ESA 관계자는 "토성의 경우 과학자들은 날씨 패턴과 특성을 파악하기 위해 꾸준히 변화를 추적하고 있다"고 밝혔다. 토성 과학은 모두 좋고 훌륭하지만 일반 시청자들에게 가장 관심을 그는 것은 아름다운 고리를 두르고 있는 토성의 자태라 할 수 있다. NASA-ESA 관계자는 "토성은 많은 특징들을 지니고 있지만, 특히 그중에도 고리 시스템은 토성의 트레이드 마크라 할 수 있는데, 현재 그 고리가 지구 쪽을 향해 기울어져 있다"고 밝히면서 "얼음 알갱이로 이루어져 있는 토성의 밝은 고리는 장엄한 아름다움을 자랑한다"라고 덧붙였다. 토성에는 그밖에도 기괴한 특징이 하나 있는데, 바로 토성 북극을 둘러싸고 있는 육각형 구름이다. 이 복잡한 기하학적 형상의 구름은 2007년 NASA의 카시니 우주선에 의해 처음 발견되었다. 카시니는 2004년부터 2017년까지 토성계 탐사했다. NASA-ESA 관계자는 이 육각 구름이 "고속 제트 기류로 인해 발생하는 신비한 6각형 패턴"이라고 설명한 후 "육각형은 너무 커서 지구 4개가 그 안에 퐁당 들어갈 수 있는 규모인데 토성 남극에는 이 같은 구조가 없다.”고 덧붙였다. 허블이 찍은 토성 초상화에서 토성의 위성 62개 중 4개가 잡혀 있다. 그중에는 '데스 스타(Death Star)'로 불리는 달인 미마스 가 있는데, 미마스의 거대한 허셜 크레이터가 '스타 워즈'에 나오는 달 모양의 우주 정거장과 비슷하기 때문이다. 토성의 다른 위성으로 얼음으로 뒤덮인 엔셀라두스가 있는데, 간헐천이 치솟고 있는 얼음층 아래에 광대한 바다가 있는 것으로 알려져 있다. 마지막으로, 토성 자체가 흑암의 우주공간에서 불그레한 보석처럼 아름답게 빛나고 있다. NASA-ESA 관계자는 "토성의 호박색은 태양 자외선에 의한 광화학 반응으로 생성되는 여름 스모그 같은 안개에서 형성된 것"이라고 밝히면서 "안개 아래에는 암모니아 얼음 결정의 구름이 깔려 있으며, 더 깊은 곳에는 보이지 않는 암모늄 하이드로 설파이드와 물로 된 구름층이 있다”고 덧붙였다. 토성의 대기는 다른 고도에서 움직이는 바람과 구름에 의해 띠 모양을 이루고 있음을 볼 수 있다. 허블 망원경은 1990년에 발사되었으며 역사상 가장 가성비 높은 우주 망원경으로 꼽히고 있다. 지구 궤도를 도는 망원경은 일반적으로 우주의 가장 깊은 공간을 응시하여 과학적인 발견을 할 수 있지만, 망원경의 카메라는 행성의 놀라운 세부 사항을 잡아내기도 한다. NASA-ESA 관계자는 "우리 행성 이웃들에 대한 허블의 고해상도 이미지는 실제로 이 천체들을 방문하는 우주선이 찍은 사진에 버금가는 퀄리티를 자랑한다"고 밝히면서, "우주 탐사선은 일시적인 관측만 할 뿐이지만, 허블은 장기간 정기적인 관측을 할 수 있다는 장점이 있다"고 덧붙엿다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

해마다 방학이면 천문대를 찾아오는 고등학생들이 있다. 학교 천문 동아리 학생 20여명이다. 그들은 천문대에 한번 올라오는 것만으로도 한없이 즐거워한다. 천문대에서 그들을 맞이하는 것을 몇 년째 하다 보니 이제는 새로운 학생들과의 만남이 하나의 즐거움이 됐다. 학생들은 때로는 산 아래로 낮게 흘러가는 구름에 감탄하고 작은 망원경으로 직접 천체를 관측하기도 하며 관측이 전혀 안 되면 이전에 찍어 둔 천체 관측 자료를 이용해 자료를 처리하거나 멋진 천체 사진을 만들어 보기도 한다. 하지만 무엇보다 그냥 땅바닥에 누워 밤하늘 은하수를 보며 이런저런 이야기를 주고받을 때 가장 즐거워한다. 이럴 때 유성이라도 하나 떨어지면 세상이 떠나갈 듯 요란해진다. 학창 시절의 좋은 추억이며 몇몇 학생에겐 꿈을 가지는 기회가 되는 것이다. 해마다 그중 몇 명은 천문학과나 지구과학 분야에 도전한다. 막연한 생각만 가지고 있던 학생들이 좋은 기억으로 자신의 미래를 정한다면 그게 바로 도전이 아닐까 싶다. 10여년 전 천문학과로 진학하진 못하지만 천문학자의 꿈을 한번 경험해 보고 싶어 학교 연구과제로 천문학을 신청했다는 학생과 함께 비스듬하게 기운 보현산천문대 연구동 지붕에 누워 밤새 별을 본 적이 있다. 멋진 은하수를 배경으로 수시로 떨어지는 유성을 보고 별자리를 찾아 같이 맞춰 보기도 했는데 돌고래자리같이 작은 별자리는 오히려 그 학생한테 내가 배웠다. 오래전 고교 시절 나는 친구들과 미래를 상상하며 20년 후 다가올 21세기에 우주선을 만들어 먼 우주여행을 하고 싶다는 얘기를 했었다. 21세기가 시작된 지도 벌써 20년 가까이 됐지만 아직 우주선을 만들지도, 우주여행을 하지도 못하고 있다. 그래도 과학과 기술의 발전은 이미 그쪽으로 흘러가고 있다. 머지않아 달은 비교적 쉽게 가고 화성도 좀더 노력하면 갈 수 있는 시대가 올 것임을 의심하지 않는다. 더 나아가 태양계 밖 가까운 외계행성으로 여행을 떠나는 것도 기대해 본다. 최근 보현산천문대 1.8m 망원경으로 발견한 북극성 근처의 ‘8 UMi b’ 행성에 우리 이름을 달아 주는 공모를 진행 중이다. 이 외계행성은 빛의 속도로 가도 520년이 걸리니 여행이 거의 불가능하겠지만 가장 가깝다는 4.3광년 떨어진 ‘프록시마 b’ 행성은 한번 꿈꿔 볼 수 있지 않을까.

세계 과학 역사상 최초로 초대질량의 실제 블랙홀 모습을 포착한 연구진이 ‘브레이크스루상’을 통해 거액의 상금을 거머쥐었다. ‘실리콘밸리의 노벨상’ 또는 ‘과학계의 오스카’로도 불리는 브레이크스루상은 기초물리학, 생명과학 그리고 수학 등 3개 분야에서 뛰어나 성과를 이룬 개인이나 팀에게 시상한다. 수상 자에게 돌아가는 상금이 최대 300만 달러(약 36억 원)로, 노벨상 상금의 세 배에 가깝다. 올해의 브레이크스루상 수상팀은 사건지평선망원경(EHT·Event Horizon Telescope) 연구진으로, 국내 천문학자를 포함한 347명의 과학자가 포진돼 있다. EHT 연구진은 지난 4월 거대은하 ‘M87’ 중심부에 있는 블랙홀 관측에 성공했다. 관측에 성공한 블랙홀은 지구로부터 5500만 광년 떨어져 있으며, 질량은 태양의 65억 배에 달한다. 태양 1개의 질량이 지구 33만 2000여개 질량과 맞먹는 걸 고려하면 가늠하기조차 어려울 정도다. EHT 연구진은 세계 각지에 놓여 있는 전파망원경 8대를 서로 연결해 하나의 망원경처럼 가동하는 초장기선 간섭(VLBI) 관측법을 통해 개별 망원경이 얻을 수 없는 블랙홀의 고해상도 이미지를 촬영할 수 있었다. EHT 프로젝트 총괄 단장인 미국 하버드 스미스소니언 천체물리센터 셰퍼드 도엘레만 박사는 AFP와 한 인터뷰에서 “우리는 몇 년 동안 사람들에게 블랙홀의 이미지를 보여주겠다고 말했고, 사람들은 직접 보고 나서야 믿겠다고 말했다”면서 “마침내 (우주 블랙홀에 관한) 강력한 근거를 얻었고 사람들은 새로운 분야의 탄생에 만족할 것”이라고 밝혔다. 이어 “상금 300만 달러는 함께 성과를 이룬 팀원들과 나눌 예정”이라고 덧붙였다. 한편 올해 8회째를 맞은 브레이크스루상의 시상식은 오는 11월 3일, 캘리포니아 마운틴뷰에 있는 미국항공우주국(NASA) 에임스연구센터에서 열릴 예정이다. 사진=AFP·연합뉴스 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

아름답게 펼쳐진 나선팔이 인상적인 은하의 모습이 '오늘의 사진'으로 공개됐다. 지난 4일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 크고 밝은 핵과 미려한 나선 팔로 유명한 M81 은하의 모습을 홈페이지에 공개했다. 이 사진은 스피처 우주망원경으로 촬영한 적외선 이미지를 재가공한 것으로 스피처 발사 16주년을 맞아 NASA가 공개한 것이다. NASA는 스피처 우주망원경에 탑재돼 있는 ‘적외선어레이카메라’(IRAC·Infrared Array Camera)와 ‘다밴드영상광도계’(MIPS·Multiband Imaging Photometer)에 감지된 두 데이터를 합성해 이 이미지를 만들었다. 　 독일 천문학자 보데가 발견해서 '보데 은하'로도 불리는 M81 은하는 큰곰자리 방향으로 1200만 광년 거리에 있는 유명한 나선은하다. 지름은 대략 9만 광년으로 우리은하보다는 작지만 중심부에 잡은 블랙홀은 우리은하 중심 블랙홀의 10배가 넘는 것으로 알려져있다. 특히 M81 은하가 이처럼 아름다운 나선팔을 갖게 된 것은 이웃에 위치한 M82 은하와의 힘겨루기 때문이다.한편 지난 2003년 발사된 스피처 우주망원경은 세상에 널리 알려진 허블 우주 망원경보다 유명하지는 않지만 이에 못지않은 수많은 과학적 성과를 남겼다. 10m 길이의 길쭉한 스피처 우주망원경은 적외선 영역을 관측하는 용도로 제작됐다. 그 이유는 우주의 셀 수 없이 많는 천체들이 구름과 먼지로 둘러쌓여 그 속을 가시광선으로는 들여다 볼 수 없기 때문이다. 스피처 우주망원경을 통해 인류는 우리은하가 막대 나선 은하라는 사실을 알게됐으며 이웃한 안드로메다 은하의 구조를 보다 정확히 이해할 수 있었다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

지구로 날아올 소행성의 궤도를 바꾸기 위해 우주선을 발사해 맞추겠다는 미국과 유럽의 급진적인 공동 임무가 마침내 본격화된다. 2일(현지시간) 영국 일간 데일리메일 등 외신에 따르면, 미국항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)의 관계자들은 오는 11일부터 13일까지 이탈리아 로마 천체투영관에서 만나 이같은 시스템의 개발에 관한 진행 상황을 논의한다. 이른바 ‘아이다’(AIDA·Asteroid Impact Deflection Assessment)로 불리는 이 공동 임무는 실제로 소행성의 궤도를 바꾸는 것이 가능한지를 예측 가능한 방법으로 시험하는 것이다. 이는 우선 우주선 한 대가 표적이 되는 소행성에 충돌하고 나면 또 다른 우주선이 충돌 영향을 평가한다. 만일 이 시험에 성공하면 소행성 궤도 변경에 관한 기술은 언젠가 지구를 지키는 데 쓰겠다는 것이다. ‘국제 소행성 충돌 궤도변경 평가 워크숍’(International Asteroid Impact Deflection Assessment Workshop)이라는 이름으로 열리는 이번 회의에서 두 우주기관의 참석자들은 쌍성계 소행성 ‘디디모스’의 궤도를 바꾸기 위한 공동 임무에 대해 논의한다. 디디모스는 지금까지 확인된 모든 소행성 중 약 15%를 차지하는 한 쌍으로 된 소행성으로, 지름 780m의 디디모스A와 지름 160m의 디디모스B로 구분된다. 이 중 디디모스B가 디디모스A를 공전하고 있어 디디문이라는 애칭으로도 불린다. 이들 전문가가 이런 소행성에 충돌 시험을 하기로 한 이유는 시험을 해도 지구에 위협이 되지 않는다고 판단되기 때문이다.우선 NASA가 운영할 우주선 ‘다트’(DART·Double Asteroid Redirection Test)가 초속 약 6.6㎞의 속도로 날아가 디디모스B의 예정된 부분에 정확히 충돌한다. 그러면 ESA가 운영하는 또다른 우주선 ‘헤라’(Hera)가 다시 디디모스B 근처까지 날아가 충돌 지점을 조사해 소행성 궤도에 미친 영향에 관한 자료를 수집한다. 이같은 자료는 실제로 지구를 위협하는 소행성의 궤도를 바꾸기 위한 기술을 더욱 정밀하게 하는 데 쓰일 수 있다. 이에 대해 ESA의 담당자 이언 카넬리는 “유럽은 지난 2003년 ESA의 연구를 통해 개발된 혁신적 임무인 아이다에서 주도적인 역할을 하는 게 중요하다. 국제적인 노력은 앞으로 나가는 적절한 방법이며 행성 방위는 모든 사람에게 이익이 된다”고 말했다. NASA는 이미 2021년 여름 다트 우주선을 발사해 이듬해 9월 표적인 디디모스B의 목표 지점에 도달하기 위한 계획을 세웠다. 다트에는 초소형 위성 리시아큐브(LICIACube)를 탑재해 모선이 소행성에 충돌하기 전부터 충돌하는 순간을 기록하겠다는 것이다.그러면 ESA의 헤라가 투입되는 데 충돌로 생기게 될 흔적 즉 크레이터(충돌구)의 형태와 소행성의 질량 변화를 평가한다. 헤라 역시 초소형 위성 큐브샛 2기를 배치해 디디모스B에 관한 정밀 조사를 시행하는 데 여기에는 소행성을 대상으로 한 최초의 레이더 탐사가 포함된다. ESA에 따르면, 현재 헤라 우주선은 설계 최종 단계에 있다. 따라서 ESA의 고위 관계자들은 오는 11월 스페인 마드리드에서 열리는 ‘스페이스19+’ 각료회의에서 헤라의 건조 허가 여부를 확정할 것으로 예상된다고 외신들은 전했다. 승인이 떨어지면 헤라는 ESA가 제안한 새로운 우주 보안 프로그램에 참여하게 된다. 발사 예정은 오는 2024년 10월로, 디디모스까지 가는 데는 약 2년이 걸릴 것으로 보인다. 이번 회의에서는 소행성 궤도변경 임무에 관한 헤라 우주선의 진행 상황뿐만 아니라 디디모스 소행성에 관한 천문 관측에서 나온 결과도 논의될 예정이다. 사진=ESA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

가을. 천체관측 시즌이 시작되었다. 날씨가 덥지도 춥지도 않아 야외활동을 하기에 더없이 좋은 계절, 때마침 하늘에서도 여러 가지 볼거리가 푸짐한 마당이 펼쳐지고 있다. 별과 행성들이 만드는 경이로운 우주쇼가 한 달 내내 밤하늘을 수놓을 예정이다. 간단한 천체망원경이나 쌍안경을 챙겨들고 자녀들과 함께 별밤을 같이 보내면서 우주의 신비와 아름다운 추억거리를 같이 엮어보도록 하자.　 9월 3일(화) 오후 11시까지 목성 대적점 관측 목성의 자전주기는 10시간밖에 안되므로 대적점은 3일 또는 4일 밤 3시간 동안 관찰할 수 있다. 대적점은 대기가 안정된 날 구경이 중간 이상의 망원경으로 보는 것이 바람직하다. 목성은 9월 3일 저녁 이후 11시까지 남서쪽 하늘 전갈자리의 안타레스 바로 위에서 찬란하게 빛난다. 갈릴레이 위성으로 알려진 목성의 4대 위성들이 나란히 늘어선 모습은 가히 환상적이다. 400년 전 갈릴레오 갈릴레이가 목성 주위를 도는 이 위성들을 발견함으로써 ‘모든 천체들은 지구를 중심으로 돈다’고 주장하던 천동설의 관짝에 마지막 대못을 박았다. 9월 6일(금) 저녁 목성이 달에 4도까지 접근한다 6일 저녁 남쪽 하늘에서 상현달은 밝게 빛나는 목성의 바로 오른쪽 옆에 접근하는데, 둘 사이의 간격은 손가락 4개 너비에 약간 못 미칠 정도이다. 각도로는 약 4도. 쌍안경으로 보면 한 시야(붉은 원) 안에 다 잡힌다. 해질녘부터 시작하여 몇 시간 동안 이 두 천체를 주의 깊게 관측해보면 달의 궤도가 행성에 더 가까이 다가가는 것을 볼 수 있다. 위쪽에 늘어선 별들은 뱀주인자리의 아랫자락 별들이다. 9월 7일(토) 저녁, 해왕성이 물병자리 파이별에 접근한다7일 저녁의 남동쪽 하늘에서 희미한 푸른 행성 해왕성의 궤도 운동은 맨눈으로 보이는 붉은 별인 물병자리 P파이(φ) 별에 매우 가까이 접근한다. 6일과 7일, 해왕성은 별에서 1분각 안에 있으며, 고배율 망원경으로 한 시야에 잡힌다. 보다 큰 망원경으로 보면 해왕성의 큰 달 트리톤을 관측할 수도 있다. 10일에는 해왕성이 태양의 정반대편에 놓이는 충의 위치에 간다. 9월 8일(일) 저녁, 달에 토성이 접근한다 8일 저녁 황혼 이후 토성이 남쪽 하늘에서 달의 왼쪽에 접근한다. 달은 보름달에 가까운 월령 10일이며, 둘은 사이좋은 자매처럼 밤새 함께 하늘을 가로지른다. 황혼부터 시작하여 몇 시간 동안 그것들을 관측해보면, 시간이 지날수록 달과 토성이 점점 더 가까이 접근하여 11시경에는 토성이 달의 뒤편으로 숨는 엄폐현상이 나타난다. 9월 13일(금), 수성과 금성이 접근한다 12일 일몰 후, 내부 행성인 수성과 금성이 아주 가까이 접근한다. 태양이 진 후 서쪽 수평선 위를 보면 밝은 금성 아래 보름달 크기(0.5도)보다 작은 간격을 주고 반짝이는 천체를 볼 수 있는데, 이것이 바로 태양에 가장 가까운 행성인 수성이다. 수성의 공전속도는 아주 빨라, 지구의 약 1.6배로 초속 48km나 된다. 따라서 12일에는 금성에서 오른쪽 아래로, 금요일에 금성에서 왼쪽으로 떨어진다. 쌍안경이나 일반 천체 망원경으로 관측하면 두 행성이 가까이 붙어 아름답게 반짝이는 광경을 즐길 수 있다. 수성은 태양에 너무 가까운 나머지 요하네스 케플러 같은 천문학자도 평생 수성을 못 봤다는 얘기가 전해질 만큼 관측하기가 쉽지 않다. 이번에 도전해 수성 관측에 성공한다면 당신은 인류의 1% 안에 확실히 들 수 있다. 9월 18일(수) 저녁, 천왕성이 달에 접근한다18일 저녁 하늘에서, 추석을 지나 이울기 시작하는 월령 19일의 달이 청록색의 행성 천왕성에 바짝 접근한다. 위치는 천왕성 아래 손바닥 너비 간격에 해당하는 6도 이내에 들어온다. 밝은 달빛이 어두운 천왕성을 압도하지만, 행성이 주변 별과 비교되는 위치를 기록한 후, 다음날 저녁 달이 그 자리를 떠난 후에 다시 한번 천왕성을 찾아보라. 1781년 4월, 영국의 음악가이자 아마추어 천문학자인 윌리엄 허셜이 최초로 발견함으로써 천문학사에 불멸의 이름을 남겼을 뿐더러 궁정 천문학자로 일약 수직적인 신분상승을 이루었던 천왕성에 당신도 도전해보기 바란다. 허셜은 그 자신 역시 딱 천왕성 공전주기인 84년을 살고 하늘로 떠났다. 9월 23일 오후 4시 49분 태양이 추분점을 지난다 23일 오후 4시 49분 태양은 천구의 추분점을 지나 적도를 건너 남반구로 이동함에 따라 북반구의 가을이 시작된다. 3월 춘분과 9월의 추분에는 낮과 밤의 길이는 동일하며, 태양은 정동에서 뜨고 정서쪽으로 진다. 9월 29일(일) 저녁, 수성과 스피카가 금성 근처에서 만난다 29일 일요일 저물녘 이후, 낮은 위도의 관측자들은 수성이 처녀자리의 밝은 일등성 스피카의 우상에서 반짝이는 광경을 볼 수 있다. 간격은 손가락 하나 남짓한 정도. 수성의 안시등급은 -0.24, 스피카는 0.95이므로, 수성이 스피카보다 약 3배 밝다. 별과 행성은 모두 쌍안경이나 일반 천체망원경으로 관측할 수 있지만, 해가 완전히 진 후 천문박명이 시작된 후에 관측하는 게 좋다. 두 천체의 오른쪽으로 손바닥만한 너비의 간격에 엄청 밝게 빛나는 금성이 자리잡고 있다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

13년 전 행성의 지위를 잃고 '계급'이 강등된 명왕성을 다시 복권해야한다는 주장이 또다시 제기됐다. 지난 28일(현지시간) 미국 CNN 등 현지언론은 미 항공우주국(NASA) 짐 브라이든스틴 국장이 '명왕성은 행성'이라고 선언했다고 보도했다. NASA를 대표하는 브라이든스틴의 이같은 발언은 지난 23일 콜로라도대학에서 열린 과학관련 행사장에서의 주장이 발단이다. 이날 브라이든스틴 국장은 "만약 태양계의 9번째 행성으로 알려진 작은 얼음 천체를 여전히 애도한다면 당신 혼자 만의 생각은 아니다"면서 "내 생각에 명왕성은 행성"이라고 주장했다. 이어 "나는 지금까지 명왕성은 행성이라 배워왔고 이 생각을 계속 고수할 것"이라고 덧붙였다. 물론 우주 탐사 최전선에 서있는 NASA의 대표자가 '명왕성이 행성'이라고 선언한다해서 국제적으로 명왕성이 행성으로 받여들여지는 것은 아니다. 명왕성이 태양계 행성의 '막내' 지위를 잃게된 것은 13년 전인 2006년 8월 24일 체코 프라하에서 열린 국제천문연맹(IAU) 총회에서였다. 　 당시 400여명의 전세계 과학자들은 투표를 통해 행성의 기준을 바꿨다. 이날 새롭게 정립된 행성의 기준은 첫째, 태양 주위를 공전해야 하며, 둘째, 충분한 질량과 중력을 가지고 구(球·sphere) 형태를 유지해야 하며, 셋째, 공전궤도 상에 있는 자신보다 작은 이웃 천체를 깨끗히 청소해야 할 만큼 지배적이어야 한다는 것이었다. 이중 주위 위성 카론에 휘둘릴 만큼 작은 명왕성은 세 번째 조건을 충족시키지 못했다. 그리고 행성의 지위를 잃고 왜소행성(dwarf planet)으로 강등됐다. 공식 이름은 외우기도 힘든 ‘134340 플루토’로 우리에게 익숙했던 ‘수금지화목토천해명’에서 빠져 지금 태양계의 행성은 모두 8개다.이렇게 '표 대결'에 밀려 명왕성의 계급이 강등되자 미국의 불만은 극에 달했다. NASA는 명왕성이 퇴출되기 직전인 그해 1월 7억 달러라는 거액을 들여 뉴호라이즌스호를 발사했다. 게다가 명왕성은 태양계 행성 중 미국인인 클라이드 W. 톰보(1906~1997)가 발견한 유일한 행성이기도 했다. 이에 미국에서는 유럽 과학자들이 주축인 IAU의 '음모'에 휘말렸다는 주장을 제기할 정도로 자존심에 큰 상처를 입었다. 강등 이후 끊임없이 명왕성의 복권을 주장한 미 천문학계의 반격이 다시 시작된 것은 지난 2015년 7월 뉴호라이즌스호가 명왕성에 도착하면서다. 그러나 이 주장 역시 유럽학계의 높은 벽에 부딪쳐 지금에 이르고있다. 이렇게 유럽 천문학계의 논리에 막히자 급기야 아예 행성의 정의 자체를 바꾸자는 주장도 제기됐다. 2년 전 NASA 수석 연구원 알란 스턴 박사와 동료 과학자들은 행성을 '핵융합을 겪은 적이 없고, 충분한 자체중력을 지녀 궤도 매개변수와 무관하게 3축 타원체로 묘사될만한 회전타원형을 띤 항성 하위개념의 질량체'로 새롭게 정의했다. 전문가도 잘 이해못할 이 제안의 핵심은 태양 주위를 공전하는 것이 행성의 기준이 될 필요가 없고 태양계 여덟 행성 모두 다가오는 작은 천체들을 쓸어버릴 만한 능력이 없다는 점을 지적한 것이다. 그러나 행성의 정의가 만약 이렇게 바뀐다면 학생들에게는 악몽이 될 수 있다. 이 기준대로라면 태양계에는 100개 이상의 행성이 생기며 우리의 달 역시 ‘건방지게’ 지구와 같은 반열에 오른다. 　　 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

지구상에서 가장 높은 빌딩 높이에 맞먹는 소행성이 지구를 향해 날아오고 있다. 미 항공우주국(NASA)에 따르면, 아랍에미리트 두바이에 위치한 세계에서 가장 높은 건물인 부르즈 할리파의 높이와 거의 비슷한 소행성이 한 달 안에 지구로 접근할 것이라고 한다. 부르즈 할리파의 높이는 얼마나 될까? 전체 높이는 829.84m이다. 한국의 삼성물산이 시공사로 참여해 건축한 이 초고층 건물은 마지막 층이 160층으로 높이 630m이며, 나머지 부분은 첨탑이다. '2000 QW7'로 불리는 이 소행성은 지름이 290~650m 사이로, 부르즈 할리파보다는 약간 작지만, 이제껏 지구 근처를 지난 여느 소행성에 비해서는 엄청난 덩치를 자랑한다. 참고로, 6600만 년 전 멕시코 유카탄 반도 북부 칙술루브에 떨어져 공룡을 멸종시킨 소행성의 지름은 12㎞였다. 미국 캘리포니아 패서디나에 있는 제트추진 연구소의 한 부서인 지구근접물체연구센터(CNEOS·Center for Near Earth Object Studies)에 따르면, 소행성 2000 QW7는 9월 14일(현지시간) 우리의 푸른 행성 지구 옆을 스쳐지나갈 것으로 예상된다. CNEOS에 따르면, 이 소행성이 지구를 위협할 만한 거리까지 접근하지는 않을 것으로 보인다. 소행성의 속도는 지구에 의해 가속되어 시속 2만3100㎞, 초속으로는 6.4㎞에 달하는 엄청난 속도에 이를 것으로 예측되지만, 지구에 가장 근접할 때의 거리는 약 530만㎞로, 이는 지구-달 사이 거리의 약 14배에 이른다. 그러나 우주적인 척도로 보자면 거의 스치듯이 지나간다는 표현이 과장은 아니다. 지구-태양 간 거리 1억 5000만㎞를 1천문단위(AU)라 하는데, 지구 근처를 지나는 소행성 등의 천체가 지구와의 거리가 1.3AU 이내에 들면 지구 근접 천체로 간주된다. 소행성 2000 QW7은 지구와 마찬가지로 태양을 공전한다. 그러나 궤도는 지구 궤도와 산발적으로 교차한다. 제트추진 연구소에 따르면, 이 소행성이 지구에 마지막으로 접근한 때는 2000년 9월 1일이다. 오는 9월 14일 이후 다음 번 지나칠 것으로 예상되는 시간은 19년 후인 2038년 10월 19일로 예측된다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

지금으로부터 정확히 30년 전인 지난 1989년 8월 25일, 인류의 피조물이 사상 처음으로 태양계 8번째 행성의 근접 사진을 촬영했다. 촬영자는 미 항공우주국(NASA)의 태양계 탐사선 보이저 2호(Voyager 2) 그리고 대상은 이제는 태양계 끝 행성이 된 해왕성이다. 지난 22일(현지시간) NASA는 해왕성 탐사 30주년을 맞아 당시 보이저 2호가 촬영한 해왕성 사진을 홈페이지에 공개했다. 해왕성의 신비로운 모습이 인상적인 이 사진은 당시 보이저 2호가 약 700만㎞ 떨어진 지점을 지나가며 카메라에 담은 것이다. 해왕성은 태양을 기준으로 무려 45억㎞나 떨어져 있어 관측이 대단히 어렵다. 이 때문에 보이저 2호가 남긴 해왕성 사진은 천문학 역사에 길이 남을 정도의 쾌거였다.이 사진과 더불어 보이저 2호는 방향을 살짝 틀어 해왕성의 가장 큰 달인 트리톤(Triton)의 모습도 생생히 잡아냈다. 해왕성의 13개 위성 중 가장 큰 트리톤(지름 2707㎞)은 자전축과 공전방향이 반대인 역행위성이다. 이 때문에 전문가들은 ‘카이퍼 벨트’(Kuiper Belt·해왕성 궤도 밖의 천체가 도넛 모양으로 밀집해 있는 지역)에 있던 트리톤이 해왕성의 힘으로 끌려 온 것으로 추측하고 있다. 이렇게 태양계 행성 탐사를 모두 마친 보이저 2호는 지난해 12월 보이저 1호에 이어 태양권 경계를 넘어 성간 우주에 도달했다. 현재 태양에서 약 180억㎞ 떨어진 심(深)우주를 비행 중으로 누구도 가보지 못한 전인미답의 경지에 오른 셈이다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

1900년, 영국의 물리학자 켈빈 경은 물리학의 미래에 대해 이렇게 선언했다. “앞으로 물리학에서 더 발견될 새로운 것은 없으며, 남아 있는 것이라고는 더 정확한 측정일 뿐이다.” 그러나 이 예측은 몇 년도 가지 않아 보기 좋게 깨졌다. 1905년, 스위스 특허청 직원인 26살의 새파란 젊은이 알버트 아인슈타인이 광속도 불변의 법칙을 내세운 특수 상대성 이론을 발표해, 시간과 공간에 대한 기존의 개념을 혁명적으로 바꿔버린 것이다. 그뿐 아니었다. 1916년에는 물체의 질량이 시공간을 휘게 만든다는 일반 상대성 이론이 역시 아인슈타인에 의해 발표되었으며, 곧이어 양자역학이 나타나 물리학 지형을 대대적으로 개편하기에 이른 것이다. 과연 물리학의 끝은 어디일까? 이것은 우주의 신비가 남김없이 다 풀릴 수 있을 것인가라는 질문과 등가이다. 오늘날 어떤 물리학자도 인류의 지식이 완성에 가깝다고 주장하지 않는다. 우주란 하나의 신비가 풀리면 열 개의 다른 신비가 튀어나오는 프랙탈 같은 속성을 가지고 있기 때문이다. 현존 우주의 신비 중 최대의 것을 들라면, 단연 암흑물질과 암흑 에너지일 것이다. 어쩌면 이 미스터리들은 영원히 풀리지 않을지도 모르지만, 수많은 과학자들이 맹렬하게 그 답을 추구하고 있는 중이다. 비록 그 해답은 모르더라도, 우리가 무엇을 모르고 있는지 알아보는 것도 충분히 가치있는 일이기 때문이다. ​암흑 에너지란 무엇인가? 천체 물리학자들이 아무리 숫자를 이리저리 꿰어맞추더라도 그 계산서는 우주를 제대로 설명하지 못하고 있다. 무엇보다 우주가 담고 있는 물질의 질량을 가진 중력은 우주의 ‘천’이랄 수 있는 시공간을 안쪽으로 잡아당기고 있다고 보아야 한다. 그렇다면 우주는 마땅히 쪼그라들어야 함에도 불구하고 현실은 그 반대이다. 더욱 빠른 속도로 팽창을 거듭하고 있는 것이다. 그렇다면 무엇이 우주를 이처럼 팽창시키고 있는 걸까? 도대체 어떤 힘이 우주를 잡아늘이고 있다는 말인가? 물리학자들이 내놓은 답은 중력에 반하는 척력이 시공간을 밀어내어 우주를 팽창시키고 있으며, 그들은 그 정체 모를 힘에 ‘암흑 에너지’라는 이름을 붙여주었다. 1998년, 1a형 초신성을 이용하여 우주의 팽창속도 변화를 연구하던 관측결과에 의하면 우주의 팽창속도는 느려지는 것이 아니라 빨라지고 있음이 밝혀졌다. 그들이 얻은 결과에 의하면 오늘날 우주는 70억 년 전 우주에 비해 15%나 빨라진 속도로 팽창하고 있다. 이 놀라운 사실을 알아낸 과학자들에게는 2011년 노벨 물리학상이 주어졌다. 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.암흑물질이란 무엇인가? 1933년 우주론 역사상 가장 기이한 내용을 담고 있는 주장이 발표되었다. 내용인즉슨, “정체불명의 물질이 우주의 대부분을 구성하고 있다!”는 것으로, 우주 안에는 우리 눈에 보이는 물질보다 몇 배나 더 많은 암흑물질이 존재한다는 주장이었다. 암흑물질의 존재를 인류에게 최초로 고한 사람은 스위스 출신 물리학자인 칼텍 교수 프리츠 츠비키(1898~1974)였다. 츠비키는 머리털자리 은하단에 있는 은하들의 운동을 관측하던 중, 그 은하들이 뉴턴의 중력법칙에 따르지 않고 예상보다 매우 빠른 속도로 움직이고 있다는 놀라운 사실을 발견했다. 그는 은하단 중심 둘레를 공전하는 은하들의 속도가 너무 빨라, 눈에 보이는 머리털 은하단 질량의 중력만으로는 이 은하들의 운동을 붙잡아둘 수 없다고 생각했다. 이런 속도라면 은하들은 대거 튕겨나가고 은하단은 해체돼야 했다. 여기서 츠비키는 하나의 결론에 도달했다. 개별 은하들의 빠른 운동속도에도 불구하고 머리털자리 은하단이 해체되지 않고 현상태를 유지한다는 것은 우리 눈에 보이지 않는 암흑물질이 이 은하단을 가득 채우고 있음이 틀림없다. 머리털자리 은하단이 현상태를 유지하려면 암흑물질의 양이 보이는 물질량보다 7배나 많아야 한다는 계산도 나왔다. 그러나 이 같은 주장은 워낙 파격적이라 학계에서 간단히 무시되었다. 그로부터 80여 년이 지난 현재, 전세는 대반전되었다. 암흑물질이 우리 우주의 운명을 결정할 거라는 데 반기를 드는 학자들은 거의 사라지고 말았다. 문제는 암흑물질이 과연 무엇으로 이루어져 있는가 하는 점이다. 이것만 안다면 다음 노벨상은 예약해놓은 거나 마찬가지다. 그래서 많은 학자들의 그 정체 규명에 투신하고 있지만, 아직까지는 뚜렷한 단서를 못 잡고 있다. 암흑물질이 빛은 물론, 어떤 물질과도 거의 상호작용을 하지 않는 만큼 단서를 잡아내기가 쉽지 않기 때문이다. 현재 우주배경복사와 암흑물질 연구에서 선구적 역할을 하는 것은 윌킨슨 초단파 비등방 탐사선(WMAP)이다. 이 위성은 2002년 부터 몇 차례에 걸쳐 매우 정밀한 우주배경복사 지도를 작성했다. 우주는 이 가시물질 4%와 암흑물질 22%, 그리고 암흑 에너지 74%라는 비율로 이루어져 있어, 우주의 대부분은 눈에 보이지 않는 미지의 물질로 채워져 있음이 윌킨스 탐사선에 의해 밝혀졌다. 암흑물질은 우주의 생성과정과도 밀접하게 연관되어 있다. 우리가 관측적으로 얻어낸 우주의 은하 분포는 암흑물질이 없이는 가능하지 않다는 것이 현대 우주론의 결론이다. 은하를 만드는 과정에서 암흑물질이 중력으로 거대구조를 미리 만들지 않았다면, 현재와 같은 은하의 분포를 보일 수 없다는 것이다. 앞으로 우주의 운명은 팽창-수축 여부를 결정할 암흑물질과 암흑 에너지에 의해 결정될 거라는 게 과학자들의 생각이다. 두 ‘암흑’이 현대천문학 최대의 화두이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

하와이를 떠올리면 가장 먼저 생각나는 푸른 바다만큼 도드라지는 특징은 현지인들이 가진 온화한 성격이다. 푸른 하늘을 닮은 와이키키 해변에 이끌려 하와이를 찾은 여행객들은 현지에서 마주친 친절하고 유쾌한 성격의 ‘하와이안’에게 매료돼, 머지않아 이곳을 다시 찾아오겠다는 결심을 할 정도로 현지인들이 보여주는 매력은 천해의 자연을 넘어설 정도다. 필자와 평소 친하게 지내는 현지 청년 조나단 조 역시 하와이에서 나고 자란 젊은이다. 그의 성격을 보여주는 단적인 사례는 운전면허 취득 후 11년 동안 단 한 차례도 운전 중 ‘경적’을 울려본 적이 없다는 점이다. ‘조금 느리게 가도 괜찮다’는 현지 분위기 덕분이기도 하지만 그 만큼 나보다 남을 배려하는 문화가 하와이 전반에 자리잡고 있다는 점은 누구도 부인할 수 없는 것이 사실이다. 조나단 뿐이 아니다. 실제로 필자가 이곳에서 만나본 현지인들 중에 소위 ‘타인과 함께 느리게 더불어 사는 것’을 즐기지 않는 이들을 찾아보기 힘들다. 거리에서는 누구도 ‘경적’을 울리지 않는 것은 당연하고, 자동차 운전자들은 멀리서라고 길을 건너려는 보행자를 발견할 때면 비록 빨간 신호등일지라도 먼 거리에서 일제히 차를 세운다. 빠른 것을 미덕으로 여기는 서울에서 나고 자란 필자에게 이런 현지 문화는 다소 느린 ‘낯선 문화’로 비춰질 때가 있지만, 급하지 않게 천천히 남을 배려하는 삶의 자세에 대해 깊이 생각해보는 계기가 되기도 했다. 그런데 비록 천천히 갈지라도 타인의 생각을 배려하는 것이 먼저인 이곳의 풍토 속에서 유독 ‘내 주장’을 오래하는 사건이 지속되고 있어 많은 이들의 이목이 집중됐다. 더욱이 지난 6월부터 지금까지 매주 주말이면 ‘다운타운’과 시의회 광장을 중심으로 휘슬을 불며 모여드는 현지 주민들은 수개월 째 같은 목소리를 내고 있는 형편이다. 바로 마우나케아 산의 대형 천체 망원경 건립 공사와 이를 제기하기 위한 주민들의 대규모 시위에 대한 이야기다. 지난 6월 중순부터 시작된 ‘30미터 망원경'(Thirty Meter Telescope, 이하 TMT) 건립을 주도한 시 정부에 대해 하와이 원주민들의 반대 시위가 장기화되고 있는 것. 주경의 지름이 30m에 달하는 이 망원경은 완공 시 최대 130억년 떨어진 곳까지 관측할 수 있어 우주의 기원에 대한 답을 얻는 데 도움이 될 것이라는 게 과학계의 예측이다.반면, 수개월 째 장기화된 시위의 핵심은 ‘마우나케아’ 산 정상은 곧 하와이 원주민들에게 우주가 창조된 성지와 같은 곳으로 이 일대에 미 정부 주도의 대형 천체 망원경을 추가 건립하려는 시도는 성지를 훼손하겠다는 것과 같은 의미로 받아들여지고 있는 셈이다. 더욱이 이미 이 일대에는 지름 10미터 규모의 거대 반사망원경 10기가 지난 1970년부터 줄곧 운영되고 있는 형편이다. 특히 원주민들의 입장에서는 당시 이 일대에 들어선 천체망원경 건립 당시에도 미 정부와 과학연구소 측은 최대 건립 천체 망원경 수를 6기까지 한정하겠다고 약속, 현재의 추가 건립 계획은 이 같은 입장을 정면에서 뒤집는 처사라는 설명이다. 특히 이미 지난 1990년대부터 시도된 추가 건립 계획 실행으로 이 일대에 보존됐던 하와이 원주민들의 묘가 이전되는 등의 피해를 입었다는 것이 원주민들의 주장이다. 반면 수개월째 강경한 입장을 고수, 장기화된 원주민들의 시위와 관련해 현지인들 사이에서도 찬반 여론이 나뉘고 있는 형편이다. 현지에서 발행되는 일부 언론 중에는 ‘미래 과학 발전에 대한 기대를 가로 막는 원주민들의 처사’, ‘천체 과학 발전을 앞당길 수 있는 기회를 날려버리는 아둔한 사람들’이라는 과격한 표현으로 원주민 단체의 반대 시위를 비판했다. 특히 천문대 증축 계획에 찬성하는 이들은 시위 장기화로 인해 평소 천체 연구를 위해 출퇴근 했던 약 500명의 과학자들 접근이 막히면서 막대한 피해가 빚어지고 있다는 비판의 목소리를 제기하고 있는 상황이다. 하지만 밤낮없이 생업을 포기한 채 마우나케아 정상으로 이르는 도로를 막기 위해 모여드는 시위대에 대해 응원의 목소리를 보내는 이들도 적지 않다. 할리우드 대표 액션 배우 드웨인 존슨은 최근 마우나케아 산 정상의 시위대를 찾아 시위를 주도하고 있는 원로 주민들을 만난 것으로 알려졌다. 최근 와이키키 일대에서 결혼식을 진행하기 위해 하와이를 찾았다는 그는 원로 원주민들과의 만남에서 ‘하와이 문화가 존중받아야 한다’는 뜻을 전한 것으로 전해졌다. 이에 앞서 할리우드 배우 레오나르도 디카프리오는 자신의 SNS 계정을 통해 마우나케아 천체 망원경 추가 건립 반대와 시위대의 움직임에 지지의사를 표명하기도 했다. 뿐만 아니라 이달 중으로 개강을 앞둔 하와이 소재 대학 강단에서도 시위 지지의사 표명이 잇따르고 있는 상황이다. 하와이대학 일부 교수들은 마우나케아에서의 시위가 계속되는 동안 시위한 참여하는 학생들의 수업 일수를 보장해줄 것이라는 지지성명을 발표한 것. 이들 지지성명을 발표한 교수들은 반대 시위 참여로 인해 수업에 참가할 수 없는 학생들을 위해 인터넷을 활용한 원거리 학습 방법 등을 강구할 것이라는 입장이다. 해당 시위 지지성명에 찬성한 교수들의 수는 총 80여명으로 이들이 담당하는 과목 160개의 경우 온라인 강의와 개별 보충 강의 등 다양한 방식을 통해 추가 수업이 제공될 전망이다. 호놀룰루=임지연 통신원 808ddongcho@gmail.com 　　

지난해 2월 6일(현지시간) 민간우주기업 스페이스X와 전기자동차 회사 테슬라의 최고경영자(CEO) 일론 머스크는 전기차 한대를 팰컨 헤비 로켓(Falcon Heavy)에 실어 우주로 발사했다. 이 전기차는 테슬라의 로드스터(Roadster)로, 흥미롭게도 운전석에는 우주복을 입은 마네킹 ‘스타맨’(Starman)이 앉았다. 특히 조수석 앞 대시보드에는 더글러스 애덤스의 책 '은하수를 여행하는 히치하이커를 위한 안내서' 첫 머리에 나오는 경고문 '당황하지 마라'(Do not Panic)라는 문구를 새긴 명판을 붙어있다. 마치 사람이 자동차를 타고 우주여행을 하는듯한 모습은 세계적인 관심을 모았고 테슬라 입장에서는 자사의 차를 홍보하는 톡톡한 재미도 누렸다.이후 태양을 중심으로 떠돌던 스타맨이 발사 557일 만인 지난 주말 태양을 한바퀴 돈 것으로 확인됐다. 현재 로드스터의 정확한 위치는 ‘로드스터는 어디에 있나’(Where is Roadster)라는 위치 추적 사이트를 통해 확인할 수 있다. 엔지니어 출신인 벤 피어슨이 개설한 사이트를 보면 현재 로드스터는 지구에서 2억 9800만㎞ 떨어진 거리를, 1744㎞/h의 속도로 '달리고' 있다. 로드스터는 태양 중심 궤도를 타원형으로 돌기 때문에 지구와 가까워지기도 멀어지기도 한다. 실제 로드스터가 달린 총거리는 현재까지 12억 3000만㎞정도로 이를 보증수리 기간인 3만6000마일과 비교하면 무려 2만 1200배를 넘어섰다.그렇다면 우주로 나간 로드스터의 미래는 어떻게 될까? 궤도 모델링 연구에 따르면, 로드스터는 63년 후인 2091년, 지구와 달 사이만큼이나 가까이 지구로 접근한다. 특히 캐나다 토론토 대학 천체물리학자인 한노 레이 박사의 연구에 따르면 로드스터가 1000만 년 내에 지구, 금성 혹은 태양에 떨어져 사라질 것으로 추측했다. 한편 로드스터를 우주로 떠나보내는데 성공한 팰컨 헤비는 민간 최초의 심우주 로켓으로 길이는 70m, 폭 12.2m에 달한다. 미 항공우주국(NASA)의 막강한 새턴 V 달 로켓 이래 최강의 것으로, 발사 추진력이 다른 발사체의 두배이며, 보잉 747의 18대를 합쳐놓은 수준이다. 지구 저궤도(600~800㎞)를 기준으로 최대 63.8t까지 운반할 수 있다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr