태양계 형성의 비밀을 풀기위해 소행성을 탐사 중인 오시리스-렉스(OSIRIS-REx)가 역대 탐사선 중 가장 천체에 근접해 궤도비행하는 기록을 세웠다. 최근 미 항공우주국(NASA)은 오시리스-렉스가 지난 12일(현지시간) 소행성 ‘베누’(Bennu·1999 RQ36)의 표면에서 불과 680m 위까지 하강해 그 주위를 돌고있다고 밝혔다. 앞서 오시리스-렉스는 지난해 12월 31일 베누에 1.3㎞까지 접근한 후 안정적으로 궤도를 돌아 신기록을 세운 바 있다.전문가들에 따르면 베누의 중력은 지구의 100만 분의 5 수준에 불과하다. 따라서 안정적인 궤도를 유지할 만큼의 중력이 작아 조금만 균형이 틀어져도 순식간에 궤도에서 이탈할 수 있다. NASA 측은 "8월 2째 주 까지 현재의 초밀착 궤도를 유지하면서 베누에 대한 정보를 얻을 것"이라면서 "이는 향후 베누 표면에서 최고의 샘플을 채취하는 장소를 선정하는데 있어 필수적"이라고 설명했다. 지구에서 1억 3000만㎞ 떨어진 곳에서 태양 궤도를 돌고있는 베누는 지름이 500m에 불과한 작은 소행성이다. 그러나 크기는 작지만 베누는 태양계의 형성과 진화, 더 나아가 생명의 기원인 유기물의 출처에 대한 정보까지 가지고 있을 것으로 여겨질만큼 연구가치가 높다. 이를 탐사하기 위해 NASA는 지난 2016년 9월 오시리스-렉스를 발사했으며 탐사선은 초속 8.5㎞로 날아가 지난해 12월 초 베누에 도착했다.흥미로운 점은 오시리스-렉스가 단순히 궤도를 돌며 정보를 파악하는데 그치지 않는다는 사실이다. 오시리스-렉스는 기존의 탐사선과는 달리 표면까지 하강해 로봇팔을 쭉 뻗어 샘플을 채취해 지구로 가져올 예정이다. 2020년에는 표면의 샘플을 60g이상 채취하며 이듬해에는 다시 지구로 귀환한다. 지구 도착은 2023년 9월로 샘플을 담은 캡슐은 낙하산을 이용해 미국 유타 주에 떨어진다.　 NASA 측은 이번 궤도 비행을 통해 오시리스-렉스가 샘플을 채취할 총 4군데의 후보지를 선정할 예정이다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

인류의 주요 탐사 대상이 된 화성에서 특이한 모습의 사구(砂丘)가 발견됐다. 최근 미 항공우주국(NASA)의 화성정찰위성(mars reconnaissance orbiter·MRO)에 장착된 고해상도 카메라(HiRISE)를 운영하는 애리조나 대학 연구팀은 "유명한 로고와 뚜렷하게 닮은 것을 발견했다"면서 흥미로운 사진 한장을 공개했다. SF영화를 좋아하는 사람이라면 한 눈에 알 수 있는 사진 속 모습은 분명 영화 '스타트렉'의 로고처럼 보인다. 물론 이 모습은 인공적인 것이 아닌 자연 현상에 의해 우연이 만들어진 것이다.사진 속 스타트렉 로고의 정체는 모래언덕인 사구다. 화성의 남반구에 위치한 원형의 충돌 분지인 헬라스 분지(Hellas Planitia)에 위치한 이 사구는 용암이 흘러나와 초승달 모양의 사구를 형성하고 바람으로 운반된 모래가 쌓여지면서 만들어진 것이다. 지난해 3월에도 HiRIS에 세계적인 인기를 모은 게임인 식충캐릭터 ‘팩맨’(Pac-Man)을 연상시키는 크레이터가 촬영된 바 있다. 이 사진을 보면 게임에서처럼 마치 주위 물질를 잡아먹는 모습처럼 보일 정도.운석 등 천체가 충돌해 생기는 크레이터가 이처럼 특이한 모습을 하고있는 이유는 있다. 일반적으로 크레이터는 둥근 원형에 가까운 것이 많다. 그러나 이 크레이터의 경우 오랜 세월 동안 그 주위에 모래로 된 사구가 쌓여 팩맨 같은 외양을 갖췄다. 애리조나 대학 HiRISE팀은 "스타트렉처럼 생긴 사구는 우연히 생긴 것이지만 MRO가 13년 동안이나 화성의 고해상도 이미지를 보내는 것은 노력의 결과물"이라면서 "MRO는 현재 큐리오시티와 인사이트 착륙선의 중요한 통신 중계 역할도 맡고있다"고 밝혔다. 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

‘내 엉덩이를 걷어차 다오’ 2015년 7월, 역사적인 명왕성 근접 비행을 성공한 뉴호라이즌스호의 비행속도는 초속 20㎞(시속 7만 5200㎞)였다. 이는 인간이 만들어낸 속도 중 최고 속도로, 총알 속도의 20배에 달하는 것이다. 현재 인류가 가진 자원과 로켓으로 태양의 중력을 뿌리치고 나아갈 수 있는 한계는 목성 정도까지다. 그럼 무슨 힘으로 뉴호라이즌스는 명왕성까지 그처럼 빠른 속도로 날아갈 수 있었을까? 답은 '중력 도움'(gravity assist)이었다. 중력 보조라고도 하는 이 중력 도움은 영어로는 스윙바이(swing-by), 또는 플라이바이(fly-by)라고도 하는데, 한마디로 ‘행성궤도 근접 통과’로 중력을 슬쩍 훔쳐내는 일이다. ​ 그랜드피아노만 한 크기에 무게는 478㎏인 뉴호라이즌스가 발사될 때의 탈출속도는 지구 탈출속도인 11.2㎞를 훨씬 넘는 초속 16.26 km로, 지금까지 인간이 만들어낸 물체 중 가장 빠르게 지구를 탈출한 것으로 기록되었다. 그런데 탐사선이 1년을 날아가 목성에 근접해서는 이 중력 도움 항법으로 초속 4㎞의 속도를 공짜로 얻었다. 이로 인해 명왕성으로 가는 시간을 약 3년 단축할 수 있었다. 중력 도움을 간단히 설명하자면, 탐사선의 속도를 높이기 위해 천체의 중력을 이용한 슬링 숏(slingshot·새총쏘기) 기법으로, 행성의 중력을 이용해 우주선의 가속을 얻는 기법이다. 탐사선이 행성의 중력을 받아 미끄러지듯 가속을 얻으며 낙하하다가 어느 지점에서 적절히 진행각도를 바꾸면 그 가속을 보유한 채 새총알처럼 튕기듯이 탈출하게 된다. 행성의 각운동량을 훔쳐서 달아나는 셈이다. 말하자면 우주의 당구공 치기쯤 되는 기술이다. 행성의 입장에서 본다면 우주선의 엉덩이를 걷어차서 가속시키는 셈으로, 이론상으로는 행성 궤도속도의 2배에 이르는 속도까지 얻을 수 있다. ​중력 도움을 받기 위해 우주선은 대상 천체에 대해 쌍곡선 궤적을 그릴 수 있는 조건으로 접근해야 한다. 쌍곡선 궤적은 우주선이 어떤 행성(쌍곡선 궤적의 초점이 된다)의 중력권 내를 잠깐 비행하더라도 그 행성의 중력권에 잡히지 않는 궤도가 된다. 태양을 초점으로 공전하는 혜성들의 궤도가 대개 이 쌍곡선 궤적이다. 혜성들은 거의 태양을 향해 쌍곡선을 그리며 가까이 다가왔다가 다시 멀어지는 형태의 궤적을 그린다. 중력 도움을 받으려는 우주선의 상대속도가 행성의 중력에 포획되지 않을 만큼 충분히 빠를 때 이런 식의 근접비행이 가능하다. 현재까지 인류가 개발한 로켓의 힘으로는 겨우 목성까지 날아가는 게 한계이지만, 이 스윙바이 항법으로 우리는 전 태양계를 탐험할 수 있게 된 것이다. 중력 도움으로 목숨 구한 이야기 중력 도움이란 이 기발한 아이디어를 처음으로 떠올린 사람은 20세기 초반 러시아의 이론물리학자 ​유리 콘드라트유크였고, 뒤에 미국의 수학자 마이클 미노비치가 더욱 섬세하게 가다듬었다. 중력 도움을 최초로 활용한 우주선은 러시아의 달 탐사선 루나 3호였다. 1959년 달의 뒷면을 촬영하기 위해 발사된 루나 3호는 중력 도움으로 달의 뒷면을 돌면서 찍은 사진을 지구로 전송했다. 인류에게 달의 뒷면을 최초로 볼 수 있게 해준 루나 3호는 그후 달에 추락하여 고철 덩어리가 되었다. 중력 도움으로 사람의 목숨을 건진 사례도 있다. 바로 아폴로 13호의 얘기다. 1970년 4월 달 착륙을 목적으로 발사되었던 이 우주선은 지구로부터 32만㎞ 떨어진 달의 중력권에서 선체의 이상 진동으로 산소 탱크가 폭발해 사령선이 심각하게 파손되었다. 세 승무원은 사령선을 버리고 달 착륙선으로 옮겨 탔다. 당연히 달 착륙 미션은 중단되었고, 미 항공우주국(NASA) 관제본부의 비행감독 진 크렌즈는 세 승무원의 귀환시킬 수 있는 유일한 방법은 달의 중력 도움으로 달 착륙선을 귀환궤도에 올릴 수밖에 없다고 생각했다. 사령선의 엔진을 이용해 우주선을 지구로 돌리는 게 가장 간단한 방법이었지만, 폭발로 인해 엔진의 정상 가동을 장담할 수 없었다. 만약 실패한다면 3명의 승무원은 영원히 우주의 미아가 되고 말 판이었다. 달의 중력 도움도 결코 만만한 방법은 아니었다. 달 착륙선의 엔진을 이용해 달의 뒤편으로 돌아간 다음 정확한 침로를 잡으면 지구로의 귀환궤도에 오를 수 있지만, 약간의 오차만 나더라도 궤도 수정을 할 수 없기 때문에 지구와는 엉뚱한 방향으로 가버릴 위험이 있는 것이다. 참으로 목숨을 걸고 하는 도박이었다. 관제센터는 우주선의 궤도에 영향을 주지 않기 위해 우주선 바깥으로 소변을 투기하는 것까지 금지시켰다.(이 명령이 소변 금지인 줄 착각하는 바람에 소변을 참았던 한 승무원은 요로 감염에 걸렸다.) 승무원들은 손에 땀을 쥐게 하는 기동으로 달의 중력 도움을 받은 끝에 귀환 궤도에 올랐다. 그들이 지구 상공에 모습을 드러낼 때까지 세계는 숨을 죽이고 사태의 진행을 지켜보았다. 이윽고 착륙선 아쿠아리우스를 떼어낸 후, 사령선 오디세이가 무사히 태평양에 착수했을 때 세계는 환호성을 올렸다. 살아서 돌아올 확률이 지극히 낮았음에도 달의 중력 도움을 받은 끝에 무사히 귀환할 수 있었던 것이다. 만약 폭발이 착륙선을 떼어낸 후에 일어났으면 승무원들이 생환했을 확률은 제로였다. 아폴로 13호의 사고에 관한 내용은 1995년 '아폴로 13'이라는 제목으로 영화화되었다.​태양계를 누비는 힘 ‘스윙바이’​ 중력 도움이라는 아이디어가 없었더라면 목성 너머의 태양계는 우리에게 그림의 떡이었을 것이다. 목성에 갈릴레오호를, 토성에 카시니호를, 그리고 해왕성과 그 너머까지 보이저 1,2호를 보낼 수 있게 된 것도 모두 중력 도움 덕분이었다. 연료를 별로 사용하지 않고도 비교적 빠른 시간 내에 목적지에 도착할 수 있기 때문에 현재 거의 모든 탐사선이 다른 행성 궤도에 진입하는 스윙바이 항법을 선택한다. 스윙바이를 활용해 처음으로 토성에 다다른 탐사선은 1973년 발사된 파이어니어 11호였고, 태양계 바깥쪽의 거대 행성들인 목성, 토성, 천왕성, 해왕성을 탐사하기 위해 발사된 보이저 1,2호는 처음부터 당시 최신 기술이던 중력 도움을 사용하도록 설계된 탐사선이다. ​ 1989년 미국 케네디 우주센터에서 발사된 목성 탐사선 갈릴레오는 자체 추진력으로만으로는 목성까지 갈 수가 없어 ‘여비’를 금성과 지구로부터 훔쳐왔다. 갈릴레오는 발사 4개월 정도 후에 금성으로부터 2.2㎞/s, 다시 10개월 후 지구로부터 5.2㎞/s, 다시 2년 후 지구로부터 3.7㎞/s의 속도를 각각 훔쳐냈는데, 세 차례에 걸쳐 훔쳐낸 속도 증가분은 무려 11.1㎞/s나 되었다. 갈릴레오가 지구로부터 두 차례 훔쳐낸 속도 증가분의 합은 8.9㎞/s나 된다. 지구는 그만큼 갈릴레오에게 각속도량을 빼앗긴 셈이다. 하지만 그래 봤자 갈릴레오의 질량 2,380kg은 지구 질량에 비하면 거의 0에 가깝다. 그래서 지구는 1억 년 동안 1.2cm쯤 늦춰지는 데 지나지 않는다. 어쨌든 중력 도움의 힘으로 6년 여 만인 1995년 12월 목성 궤도에 도착한 갈릴레오는 목성의 대기권과 그 주변, 특히 목성의 네 위성인 에우로파, 칼리스토, 이오, 가니메데의 탐사를 비롯해, 싣고 간 원추 모양의 탐사선을 목성의 구름 사이로 투하해 목성 대기의 온도, 기압, 화학 조성 등을 보고하는 등, 8년 동안 목성 궤도를 돌면서 혁혁한 전과를 올린 후, 2003년 9월 21일에 최후를 맞았다. 인공물로 가장 멀리 날아간 보이저 1호​​사람이 만든 물건으로 가장 우주 멀리 날아간 기록을 세운 것은 보이저 1호다. 총알 속도의 17배인 초속 17㎞의 속도로 날아가고 있는 보이저 1호 역시 중력 도움을 받은 탐사선이다. 본래 태양계 바깥쪽의 거대 행성들인 목성, 토성, 천왕성, 해왕성을 탐사하기 위해 1977년에 발사된 보이저 1호는 올해로 꼬박 42년을 날아가는 셈이다.​ 일명 ‘행성간 대여행’이라 불리는 행성의 배치가 행성간 탐사선의 개발에 영향을 주었는데, 이 행성간 대여행은 연속적인 중력 도움을 활용함으로써, 한 탐사선이 궤도 수정을 위한 최소한의 연료만으로 화성 바깥쪽의 모든 행성(목성, 토성, 천왕성, 해왕성)을 탐사할 수 있었던 것이다. 이 항법을 활용하기 위해 보이저는 행성들이 직선상 배열을 이루는 드문 기회(몇백 년에 한 번꼴)를 이용했는데, 목성의 중력이 보이저를 토성으로 내던지고, 토성은 천왕성으로, 천왕성은 해왕성으로, 그 다음은 태양계 밖으로 차례로 내던지게 되는 것이다. 이렇게 우주의 당구치기를 하면서 날아갈 보이저 1호와 2호는 발사 시점도 대여행이 가능하도록 맞춰졌다. 현재 보이저 1호가 있는 곳은 태양계를 벗어난 성간공간으로 거리는 약 220억㎞쯤 된다. 이 거리는 초속 30만㎞인 빛이 달리더라도 20간이 넘게 걸리며, 지구-태양 간 거리의 145배(145AU)가 넘는 거리다. 거기에서 보이는 태양은 여느 별과 다름없는 흐릿한 별 하나에 지나지 않을 것이다. 보이저 1,2호가 지구를 떠날 때 공급받은 연료는 목성까지 갈 수 있는 분량이었다. 목성 너머 가는 에너지는 목성의 중력 도움으로 조달하라는 뜻이었다. 만약 목성이 탐사선의 엉덩이를 걷어차주지 않는다면, 보이저는 태양 기준으로 지구보다 더 가까워지지 않고 목성보다 더 멀어지지도 않는 타원형 궤도에 갇혀 영원히 뺑뺑이 도는 신세를 면치 못했을 것이다. 그러나 ​당시 최신 기술이던 중력 도움을 사용하도록 설계된 보이저 1호는 스윙바이 기법을 이용해 목성 중력에서 시속 6만㎞의 속도증가를 공짜로 얻었다. 보이저가 목성의 중력을 이용해 추진력을 얻을 때, 목성은 그만큼 에너지를 빼앗기는 셈이지만, 그것은 50억 년에 공전 속도가 1mm 정도 뒤처지는 것에 지나지 않는다. 보이저 1호는 목성의 중력 도움을 받은 덕으로 지금 이 순간에도 인간이 가본 적이 없는 미지의 세계를 향해 ​용맹정진하고 있다. 2025년이면 전력이 바닥나 지구와의 교신이 끊어지고 보이저는 침묵의 척후병이 되겠지만, 앞으로 4만 년 정도 더 날아가면 1.5광년, 15조㎞를 주파해 기린자리의 어느 이름없는 별 옆을 지날 것이다. 어쨌든 이처럼 인류가 지구상에 나타난 이래 최초로 태양계 너머 심우주 속으로 보이저라는 척후병을 보내 ​탐색할 수 있게 된 것도 ​한 물리학자의 상상력이 떠올린 중력 도움으로 가능해진 것이다. 이처럼 인간의 상상력은 위대하다. 아인슈타인의 말마따나 상상력은 지식보다 위대하다는 사실을 실감할 수 있다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

태양계 내에서 지구 외에 가장 생명체가 존재할 가능성이 높은 천체가 있다. 바로 목성의 위성인 유로파(Europa)다. 최근 미국 캘리포니아 공과대학 연구팀은 유로파의 숨겨진 바다의 성분이 지구와 유사한 것으로 보인다는 흥미로운 연구결과를 발표했다. 지름이 3100㎞에 달하는 유로파는 지구의 달보다 약간 작지만 그 특징은 완전히 다르다. 수많은 크레이터로 ‘멍자국’이 가득한 우리의 달과는 달리 유로파는 표면이 갈라진 얼음으로 뒤덮여 있기 때문이다. 때문에 전문가들은 얼음 지각 아래에 거대한 바다가 숨겨져있다는 사실과 함께 생명체가 존재할 가능성도 조심스럽게 추측하고 있다. 다만 지금까지 전문가들은 유로파의 특성을 고려해 이곳의 바다는 황산염이 주 성분일 것으로 추측해왔다. 그러나 이번에 칼텍 연구팀이 허블우주망원경에 장착된 우주망원경영상분광기(STIS)로 4차례에 걸쳐 분석한 결과 염화나트륨(NaCl)의 징후를 찾아냈다. 곧 지구의 바닷물을 짜게하는 소금이 유로파의 바다에도 존재하는 셈이다.연구를 이끈 사만다 트롬보 연구원은 "실제로 유로파 바닷물이 염화나트륨으로 이루어져 있다면 유로파는 우리가 생각한 것 이상으로 훨씬 더 지구같은 환경일 것"이라면서 "염화나트륨의 존재는 유로파의 해저 열수(熱水) 작용이 활발하다는 것을 나타낼 수 있다"고 설명했다. 한편 목성의 4대 위성 가운데 하나인 유로파는 미 항공우주국(NASA)의 가장 중요한 탐사 목표 중 하나다. 유로파의 지각 아래에 실제로 거대한 바다가 존재하는지 혹은 이번 연구 결과처럼 그 성분이 소금인지는 '뚜껑'을 열어봐야 정확히 알 수 있기 때문이다. 유로파의 바다는 지구처럼 수십억 년 이상의 역사를 지니고 있다. 복잡한 유기물이 생명체로 진화하기에 충분한 시간이다. 이를 알아보기 위해 NASA는 오는 2022년 ‘유로파 클리퍼'(Europa Clipper)라는 탐사선을 발사할 예정이다. 유로파 클리퍼는 유로파의 표면을 상세히 관측해 유기물과 생명체의 가능성을 탐사하게 된다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

과학자들은 초신성에서 방출된 별먼지가 예상치를 훨씬 웃돈다는 사실을 발견했다고 11일(현지시간) 우주전문 사이트 스페이스닷컴이 보도했다. 거대 질량의 별이 대폭발로 종말을 맞을 때 엄청난 양의 별먼지를 우주공간으로 내뿜게 되는데, 이 성간 물질들은 다시 별이나 행성 등을 형성하게 된다. 그런데 이 별먼지의 양이 종래 과학자들이 예상하던 것보다 훨씬 많이 생성된다는 것을 발견한 것이다.　​ 운석에 의해 지구로 유입된 우주 먼지 샘플에 대한 연구는 지난 30년 동안 계속되었다. 그러나 운석이 가져다준 우주 먼지는 초신성 폭발로 인해 생성된 별먼지의 성분과는 다른 것으로 밝혀졌다. 독일의 막스 플랑크 화학 연구소 연구원들은 나노 스케일 이미징 분광기(Cameca NanoSIMS 50L)를 사용하여 우주 먼지 중 크기가 작은 알갱이의 화학성분을 전례없는 해상도로 측정했다. 연구진은 별먼지 중 여러 종류 알갱이의 화학적 조성을 분석하여 그 우주적 기원에 관한 결론을 도출해냈다. 연구진은 핵 합성 모델의 시험을 비롯해, 거대 질량 항성의 마지막 진화 단계인 적색거성에서 새로운 원자가 어떻게 생성되는지 알기 위해 연구를 시작했다.　​ 막스 플랑크 화학 연구소의 연구원이자 새 연구의 대표 저자인 얀 라이트너는 “우리는 알갱이의 일부가 실제로 초신성에서 기원했다는 사실을 발견하리라고는 전혀 기대하지 않았다”며 “46억 년 전에 우리 태양계를 형성한 우주 먼지인 태양계 성운은 비록 적지만 중요한 비율(약 1%)의 초신성 먼지를 포함하고 있었다”고 설명한다. 과학자들은 초신성이 우리 태양계의 생성에 어떤 기여를 했는가 하는 문제에 대해 지금까지 갑론을박하고 있는 실정이다. “별에서 오는 먼지의 양이 얼마나 되는지, 또는 초신성이 얼마나 많은 별먼지를 생성하는지, 그리고 그것들이 가까운 우주공간에 얼마나 많은 성간물질을 형성하는지에 대해 우리는 거의 모르고 있다”고 말하는 루이지애나 주립대학 천체물리학과의 제프리 클레이튼 교수는 “이것은 매우 뜨거운 연구주제”라고 덧붙였다. 그는 이번의 새 연구에는 참여하지 않은 과학자이다. 어쨌든 새 연구에 의해 우리 모두는 별먼지로 빚어진 존재이며, 우주의 모든 원소들은 별의 물질에서 비롯된 것이라는 개념이 보다 강화될 것이라고 과학자들은 생각하고 있다. 그러나 모든 성운이 초신성에서 유래되었다는 기존의 생각은 나중에 잘못된 것으로 드러났다. ‘천문학과 천체물리학’ 저널 연보에 게재된 A 2004 논문에 따르면, 원시 태양계를 형성한 성운의 90%가 초신성 폭발에서 온 것이 아니라 작은 질량의 별에서 나온 것으로 밝혀졌다. 그러나 초신성 폭발이 우리가 예상했던 것보다 더 많은 행성을 만들어내는 것으로 새 연구에 참여한 과학자들은 생각하고 있다. 이 연구는 또한 과학자들에게 우리 태양계의 기원에 대한 더 많은 단서를 제공한다. 이 연구에 관여하지 않은 미주리 대학의 천체물리학과 안젤라 스펙 교수는 “수소와 헬륨을 제외하고 태양계를 구성하는 모든 물질은 별에서 온 것”이라고 못박으면서 “어떤 유형의 별들이 어떤 공헌들을 했는지 정확히 아는 것이 우주의 진화를 이해하는 데 도움이 된다”고 밝혔다. 이 연구는 6월 10일(현지시간) ‘네이처’지에 발표되었다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

두 은하단을 잇는 ‘실 가닥’이 처음으로 관측됐다. 은하단은 수백 개에서 수천 개 이상의 은하가 중력에 의해 서로 묶인 집단으로, 각 은하단은 우주에서 이런 형태로 이어져 그물망이나 거미줄 같은 구조를 이루는 것으로 생각된다. 따라서 이번 관측은 우주의 거대 구조가 이른바 ‘우주망’(cosmic web)으로 불리는 그물망 형태로 분포한다는 이론을 입증하는 첫걸음이 될지도 모른다.세계적인 학술지 ‘사이언스’ 최신호(7일자)에 실린 새로운 연구논문에 따르면, 지구에서 약 10억 광년 거리에서 천천히 충돌하고 있는 두 은하단 ‘아벨 0399’와 ‘아벨 0401’ 사이에서 전파가 지나가는 길인 능선이 관측됐다. 이 플라스마 흐름의 길이는 무려 1000만 광년에 달한다. 천문학자들은 지금까지 우주망에서 ‘매듭’에 해당하는 은하단의 내부를 관측했지만, 각 은하단 사이를 이어주는 실 가닥인 ‘필라멘트’를 확인하는 데는 성공하지 못했었다. 연구를 주도한 이탈리아 국립천체물리연구소(INAF)의 페데리카 고보니 연구원은 “은하단 사이를 연결하는 전파 방출이 관측된 사례는 이번이 처음”이라고 설명했다. 우주는 은하단과 각 은하단이 실 가닥으로 연결된 그물망 구조 그리고 그사이 은하가 없다시피한 빈 공간인 거시공동(보이드)으로 돼 있으며, 지금까지 천문학자들은 주로 우주망에서 매듭에 해당하는 은하단 내부를 관측했다. 고온의 가스와 고밀도의 암흑물질 그리고 빛나는 별들로 구성된 은하단은 가시광과 적외선, X선, 감마선 그리고 전파 등 모든 파장에서 관측할 수 있다. 이미 아벨 0399와 아벨 0401을 비롯한 일부 은하단 중심에서는 드물게 헤일로 형태의 전파가 포착되고 있다. 하지만 은하단 사이의 공간에는 물질이 부족해 매우 어두우므로 멀리 떨어진 것을 관측하는 일은 쉽지 않았다. 하지만 연구진은 플랑크 위성이 촬영한 이미지에서 두 은하단을 연결하는 물질이 실처럼 비치고 있어 아벨 0399와 아벨 0401 사이의 공간을 관측하는 연구를 추진했다. 연구 논문 주저자인 고보니 연구원은 해당 이미지가 자신의 호기심을 자극해 두 은하단이 자기장에 의해 이어져 있다고 추정했다. 아벨 0399와 아벨 0401은 현재 합병 초기 단계에 있다. 두 은하단은 현재 약 980만 광년 떨어져 있지만 아주 먼 미래에는 충돌해 더 큰 초은하단이 될 것이다. 현재 시점에서는 은하단 사이의 공간이 심하게 훼손돼 있어 충격파와 자력선 그리고 입자가 난무하고 있다.연구진은 유럽의 전파망원경 네트워크인 LOFAR(Low-Frequency Array·저주파간섭계)를 사용해 두 은하단 사이의 공간을 관측했다. LOFAR는 광속에 가까운 속도로 운동하는 전자가 방출하는 전파인 싱크로트론 복사를 검출했다. 싱크로트론 복사는 전자가 자기장 주위를 고속으로 나선형으로 운동할 때 발생한다. 이처럼 전파가 지나가는 길은 우주의 그물망 곳곳에 있는 것으로 추정되지만, 오늘날 망원경으로는 탐지가 쉽지 않다고 고보니 연구원은 설명했다. 이번 연구 논문을 검토한 미국 해군연구소의 천문학자 트레이시 클라크 박사는 “이 연구에서 검출된 신호는 우주의 그물망에서 싱크로트론 복사에 관한 이론 예측보다 최대 100배나 밝은 것”이라면서 “아마 병합하는 은하단 사이의 영역에서 강해지고 있을 가능성이 있다”고 말했다. 이번에 관측된 전파의 능선은 매우 긴 거리에 걸쳐 있지만, 이 정도로 광대한 공간에서 전자가 광속에 가까운 속도까지 끊임없이 가속될 수 있는지에 대해서는 아직 알 수 없다. 이 연구를 계기로 필라멘트 안의 입자 분포와 자기장 강도 그리고 가속 과정 등 새로운 연구의 문이 한꺼번에 열리게 될 것이라고 클라크 박사는 설명했다. 사진=사이언스 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

서울 금천구가 연인이 함께 건강을 지킬 수 있는 이색 데이트 프로그램 운영에 나섰다. 금천구는 시흥동 금천체력인증센터에서 14세 이상 주민을 대상으로 ‘국민체력100 체력인증 데이트’를 운영한다고 10일 밝혔다. 연인이 서로 건강 상태를 점검하고, 함께 꾸준히 즐길 수 있는 운동 계획을 짜는 체험 프로그램이다. 인터넷 또는 전화로 사전 예약한 뒤 연인과 함께 센터를 방문하면 건강상태 설문지 작성과 체성분 검사(비만도 검사), 체력검사를 받는다. 체력검사는 심폐지구력, 유연성, 근력, 근지구력 등 4종목으로 이뤄진 ‘건강체력’과 민첩성, 순발력 등 2종목의 ‘운동체력’을 측정하는 것이다. 이를 분석해 커플이 즐길 수 있는 운동 종목을 추천해 주는 등 맞춤형 건강 상담을 받을 수 있다. 금천체력인증센터는 국민들이 자신의 체력을 체계적으로 관리할 수 있도록 하는 스포츠 복지 서비스의 하나로 과학적인 체력 측정과 맞춤식 운동처방서비스를 무료로 제공하는 국가 지정 공인인증기관이다. 대학생이나 직장인들이 편리하게 이용할 수 있도록 매주 목요일은 오후 8시까지, 매달 둘째·넷째주 토요일은 오후 1시까지 운영한다. 유성훈 금천구청장은 “이번 프로그램을 통해 젊은 세대들이 자신의 건강은 물론 사랑하는 사람의 건강까지 지키며 오래도록 건강한 사랑을 이어 가길 바란다”고 말했다. 김희리 기자 hitit@seoul.co.kr

블랙홀에 관한 역대 가장 자세한 시뮬레이션을 보여주는 연구 결과가 나왔다. 덕분에 이 천체가 어떻게 물질을 흡수하는지 그 수수께끼가 40년 만에 풀릴지도 모른다. AFP통신에 따르면, 미국 노스웨스턴대와 영국 옥스퍼드대 그리고 네덜란드 암스테르담대 등이 참여한 국제 천체물리학 연구진이 시행한 최신 시뮬레이션 연구로 블랙홀의 생성과 성장 구조를 밝혀내는 데 몇 걸음 더 다가가게 됐다. 블랙홀은 커다란 별이 자기 중력 때문에 붕괴할 때 생긴다. 사실 검은 구멍이라는 이름과 달리 엄청나게 밀도가 높은 천체로 너무 강력한 중력을 지녀 빛조차 빠져나올 수 없다. 특히 이 천체는 가스와 먼지 그리고 천체 파편 같은 물질을 흡수할 때 그 주변에 ‘강착원반’을 생성한다. 이는 중력에 의해 찢긴 많은 양의 입자가 엄청나게 빠른 속도로 회전하는 것으로 강력한 빛을 내뿜는다. 지난 4월 ‘이벤트 호라이즌 망원경’(EHT) 프로젝트 연구진이 사상 처음으로 관측한 블랙홀 이미지에서 중심 주위에 나타난 흐릿한 후광이 바로 강착원반이다. 하지만 강착원반은 블랙홀의 적도면에서 거의 항상 비스듬히 기울어져 있다고 알려졌다. 1956년과 1972년 두 차례 노벨물리학상을 받은 유일한 사람으로도 유명한 물리학자 존 바딘(1908~1991) 박사는 천체물리학자 야코뷔스 페테르손(1946~1996) 박사와 함께 1975년 회전하는 블랙홀은 기울어진 강착원반의 내부 영역이 실제로는 블랙홀의 적도면과 일렬로 늘어선다는 이론을 세웠다. 하지만 지금까지 어떤 모델로도 정확히 이런 일이 어떻게 일어나는지를 알아낼 수 없었다. ‘왕립천문학회월간보고’(MNRAS) 최신호(5일자)에 게재된 연구논문에 따르면, 연구진은 그래픽처리장치(GPU)로 대량의 자료를 분석해 블랙홀이 강착원반과 어떻게 상호작용하는지를 시뮬레이션했다. 결정적으로, 이런 접근 방식은 자기장 난류를 설명하는 계산적 능력을 연구진에게 부여했다. 자기장 난류는 서로 다른 입자들이 강착원반 안에서 서로 다른 속도로 회전할 때 발생하는 것으로, 이런 전자기 효과가 물질을 정확히 블랙홀 중심에 떨어뜨린다는 것이다. 이전까지 시뮬레이션에서는 물질이 블랙홀로 흡수될 때 필요한 것으로 생각되는 추가적인 마찰을 수동적으로 예측해야만 했다. 하지만 이번 모델에서는 이런 마찰을 예측할 필요가 없다고 연구에 참여한 알렉산더 체호프스코이 박사(노스웨스턴대)는 밝혔다. 이와 함께 이번 시뮬레이션에 자기장을 도입할 때 실제로 자기장에 의해 불안정성이 생기고 그 결과 강착원반이 블랙홀 중심으로 떨어지게 된다고 말했다. 또 체호프스코이 박사는 비록 이는 사소하게 보일지도 모르지만, 블랙홀이 얼마나 빨리 회전하는지에 직접 영향을 줘 그 결과 블랙홀은 주변에 있는 은하에 직접 어떤 영향을 주게 된다고 설명했다.이번 모델의 시뮬레이션을 보면 중심에서 분수처럼 확산하는 가스와 자기장이라는 두 종류의 제트를 지닌 강착원반이 생성된다. 이때 강착원반 바깥 부분은 기울어져 있지만 안쪽 부분은 블랙홀의 적도면과 완벽하게 정렬돼 있다는 것을 보여준다. 끝으로 체호프스코이 박사는 “이전에는 자기장과 강착원반 속 난류 그리고 와류 등 물질과 상호작용하는 모든 요인을 고려했을 때 이런 것이 정렬 효과를 없앨 것이라는 우려가 있었다”고 말했다. 하지만 이번 연구에서는 실제 작용이 사라지는 것이 아니라 강착원반 안쪽 부분이 실제로 블랙홀과 정렬해 있는 것으로 나타났다. 이로써 블랙홀이 어떻게 보일지에 대해 더욱더 자신 있게 예측할 수 있게 됐다고 체호프스코이 박사는 덧붙였다. 사진=노스웨스턴대 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

지난달 25일(현지시간) 지구를 최근접해 지나간 특이한 소행성의 모습이 카메라에 포착됐다. 지난 3일 유럽남방천문대(ESO)는 초거대망원경 ‘VLT'(Very Large Telescope)로 포착한 소행성 ‘1999 KW4’의 모습을 사진으로 공개했다. 폭이 1.3㎞로 큰 편에 속하는 1999 KW4는 여러모로 흥미로운 소행성이다. 1999 KW4는 놀랍게도 그 주위를 도는 지름 500m 정도의 작은 위성 하나를 거느리고 있다. 둘 간의 거리는 약 2.6㎞로 지난 25일 1999 KW4는 시속 7만㎞의 속도로 지구를 지나갔다. 전문가들은 이처럼 크기가 다른 두 개의 소행성으로 이루어져 서로를 공전하는 천체를 ‘쌍 소행성’(asteroid binary)이라 부른다. 이날 지구와의 최근접 거리는 520만㎞로, 물론 우리에게 미치는 영향은 없었지만 학자들에게 1999 KW4는 중요한 연구자료가 된다. ESO 천문학자 올리비에르 하이노트는 "지구와 충돌할 위험이 없더라도 이같은 소행성은 우리에게 유용한 자료를 제공한다"면서 "최악의 경우 지구와 충돌하는 소행성이 있다면 지구 대기와 표면과 어떻게 상호작용하는지 예측하는데 도움을 줘 충돌시 피해를 줄일 수 있다"고 설명했다. 전문가들은 1999 KW4가 미 항공우주국(NASA)이 계획 중인 ‘다트’(DART·Double Asteroid Redirection Test)에도 참고가 될 것으로 보고있다. NASA는 소행성으로부터 지구를 지키기 위한 모의실험으로 오는 2021년 6월 일론 머스크의 스페이스X와의 협업으로 팰컨 9 로켓을 통해 특별한 우주선을 쏘아 올릴 예정이다. DART는 길이 2.4m의 우주선을 지구에서 약 1100만 ㎞ 떨어진 소행성 디디모스 쪽으로 보내 충돌시켜 그 궤도를 조금 바꾸는 것이 목표다. 디디모스 역시 한 쌍으로 된 소행성으로, 지름 780m의 디디모스A와 지름 160m의 디디모스B로 이뤄져 있다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

거대한 행성이 있기에 힘든 위치에 존재하는 특이한 행성이 발견됐다. 지난 29일(현지시간) 미국 CNN 등 해외 주요언론은 국제 천문학 공동연구팀이 매우 희귀한 외계행성인 'NGTS-4b'를 발견했다는 연구결과를 보도했다. 우리 태양에서 약 921광년 떨어진 곳에 위치한 NGTS-4b는 해왕성보다는 약 20% 정도 작지만 지구보다는 3배 정도 큰 거대한 행성이다. 표면온도가 1000℃에 이를 정도로 매우 뜨거운 행성으로 이는 항성과 매우 바짝 붙어있기 때문이다. NGTS-4b가 항성을 도는 시간은 불과 1.3일로, 수성이 태양을 한 바퀴 도는데 걸리는 시간이 88일인 것과 비교해보면 얼마나 가까운 지 알 수 있다. 천문학자들을 놀라게 한 것은 지구보다 3배나 클 정도로 거대한 행성이 항성과 이렇게 가까이 붙어있기 힘들다는 점이다. 특히나 NGTS-4b는 대기도 가지고 있는 것으로 확인됐는데 일반적으로 행성은 항성의 영향으로 암석 중심부만 남기고 증발해 대기를 유지하기 어렵다. 이 때문에 천문학자들과 언론들은 NGTS-4b에 존재하지 못할 곳에 있다는 의미로 '금단의 행성’(The Forbidden Planet)이라는 재미있는 수식어를 붙였다. 　 연구에 참여한 영국 워릭대학교 리처드 웨스트 연구원은 "해왕성 크기의 거대 행성이 살아남지 못할 것으로 예상됐던 바로 그 지역에서 NGTS-4b가 발견됐다"면서 "지금까지 한번도 해왕성급 행성은 전혀 발견되지 않는 곳"이라고 설명했다. 그렇다면 NGTS-4b는 어떻게 이같은 위치에 존재할 수 있는 것일까? 이에대해 연구팀은 크게 2가지 가설을 내놨다. 첫번째는 다른 곳에서 있던 NGTS-4b가 몇 백만 년 전 현재의 위치로 이동한 '떠돌이 행성'일 가능성, 또 하나는 NGTS-4b가 지금보다 더 컸으며 여전히 대기가 증발 중이라는 주장이다. 이번 연구는 칠레 아타카마 사막에 있는 ‘차세대 천체 통과 관측계획’(NGTS) 천체 망원경을 이용해 이루어졌으며 연구결과는 천문학 분야 국제학술지 ‘영국 왕립천문학회 월간보고’(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) 최신호에 실렸다. 　 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

경기도 의왕시가 민속 고유 명절인 단옷날(6월 7일)을 맞아 다양한 전통문화 행사를 마련했다. 시는 다음달 1일 고천체육공원에 제17회 단오축제를 개최한다고 29일 밝혔다. 음력 5월 5일로 단옷날이다. ‘수릿날’이라고도 하며 시기적으로 더운 여름을 맞기 전 초하의 계절이다. 수릿떡을 해먹는다. 모내기를 끝내고 풍년을 기원하는 기풍제이기도 하다. 여자는 그네뛰기를 하고 창포 삶은 물에 머리를 감는다. 남자들은 씨름을 벌이면 힘자랑을 한다. 이번 단오행사는 의왕문화원 주관으로 열린다. 단오날 주요 민속놀이인 씨름과 그네뛰기, 가족윷놀이, 제기차기 등 전통 민속놀이 경연을 펼친다. 지역 시민을 대상으로 참가자를 사전에 선착순 모집한다. 씨름대회는 성인 남·여와 초등학교 남·여로 나눠 힘과 기술을 겨룬다. 그네뛰기와 세끼꼬기는 지역 거주 성인 남여를 대상으로 경연을 펼친다. 성인남자와 학생 부분으로 나눠 진행하는 제기차기는 엄마와 함께하는 대회도 벌인다. 가족이 함께 참여하는 윷놀이대회도 준비됐다. 각 부분 대회 우승자에게는 10만원의 상금을 상품권으로 준다. 이외에도 창포머리감기, 단오부채만들기, 봉숭아물들이기 등 감성을 자극하고 추억을 되새기는 다양한 전래놀이를 무료로 체험할 수 있다. 특히 대표적인 단오 풍속인 청포머리감기는 옛날부터 단오 때 창포물에 머리를 감으면 재앙을 물리치고 머릿결이 고와진다고 알려져 있다. 또 국내 최초 서커스단인 동춘서커스를 비롯해 사자탈춤공연, 한국전통무용 등 초청공연으로 다양하고 풍성한 볼거리를 선사한다. 의왕단오축제는 2000년 단오제를 시작으로 올해 17번째를 맞으며 지역의 전통문화축제로 자리잡고 있다. 한봉우 의왕문화원장은 “단오축제는 우리 전통의 흥과 즐거움을 함께 즐기며 공유할 수 있는 좋은 기회가 될 것”이라고 말했다. 남상인 기자 sanginn@seoul.co.kr

지난 23일(현지시간) 테슬라 최고경영자(CEO) 일론 머스크의 민간우주탐사업체 스페이스X가 우주 인터넷을 상용화하기 위한 첫걸음으로 인공위성 60기를 쏘아올리는 데 성공했지만 천문학계에서는 우려의 목소리가 나오고 있다. 인공위성 수가 많아질수록 우주 관측에 어려움이 있을 것이라는 지적이다. 과학전문지 사이언스의 조너선 오캘러건 기자는 포브스 기고를 통해 스페이스X의 스타링크 위성 발사 이후 천문학계에서 터져나오는 우려섞인 시선을 전했다. 24일 60개의 인공위성이 상공에서 열차처럼 줄지어 가는 모습을 본 전문가들은 위성이 예정대로 1만 2000기까지 늘게 되면 천체 관측에 장애를 주고 전파 방해를 초래할 수 있다고 지적했다. 이탈리아 토리노 천체물리학관측소 로널드 드리믈은 “스타링크 위성 군집은 나머지 인류가 우주를 바라보는 데 있어 잠재적 위협이 될 수 있다”면서 “인류가 스스로 하늘을 망치는 결과를 낳을 것”이라고 경고했다. 영국 서섹스대 천체물리학자 대런 베스킬은 “스타링크 위성이 예상보다 훨씬 밝다”면서 “낮은 궤도(상공 550~1200㎞)에서 밝은 빛을 발산함으로써 대형시놉틱관측망원경(LSST) 등 천체 망원경을 무용지물로 만들 수 있다”고 우려했다. 미 항공우주매체 스페이스닷컴 등은 스페이스X가 쏘아올린 스타링크 위성들이 맨눈으로 볼만큼 밝지는 않을 뿐더러, 서로 간격이 벌어지면 밝기도 약해질 것이라고 설명했다. 호주 스윈번대 앨런 더피 천문학 교수는 “최근 위성들이 문제가 되고 있기는 하지만 천문학자들은 관측 때 위성을 제거하는 영리한 기술을 개발하고 있다”면서 “광학 망원경은 지나가는 위성의 모습을 자동으로 삭제해주기도 하며, 전파 망원경은 주파수 갭을 통해 아주 밝은 위성 사이사이를 관측한다”고 설명했다. 그러나 문제는 스페이스X가 쏘아올리려는 1만 2000기 위성이 전례없이 많은 수라는 것이다. 현재 지구 상공에는 5162개의 위성이 있으며 이 중 2000여개가 작동 중이다. 이미 우리는 와이파이와 송신탑, 무선 네트워크 등 수 없이 많은 전파의 파도 속에 살고있다. 더피 교수는 “스타링크 위성들은 지구에서 전파 망원경을 통해 천체를 스캔하는 것을 완전히 끝낼 수도 있다”며 “전 세계에 사각지대 없는 무선 인터넷을 보급하는 것은 엄청난 이점이 있지만 빅뱅이나 별의 탄생 등을 볼 수 없게 될 수 있다”고 말했다. 더피 교수는 이를 해결하기 위해 달에 전파 망원경을 만드는 것을 제안하기도 했다. 호주 플린더스대 연구자 앨리스 고먼은 “스타링크 위성이 10.7~12.7GHz 밴드의 주파수를 사용하는데, 많은 학자가 전파 천문학 연구에 쓰는 주파수와 중첩된다”면서 “매일매일 주파수 대역을 놓고 싸움을 벌여야 할지 모른다”라고 지적했다. 머스크는 그러나 스타링크 위성 프로젝트가 인터넷 사각지대에 놓인 33억명의 인류에게 값싼 인터넷망을 제공해줄 혁신이 될 수 있다며 프로젝트를 강행하겠다는 입장이다. 민나리 기자 mnin1082@seoul.co.kr

지구 행성을 옮길 수 있는 방법을 소개하는 한 전문가의 칼럼이 26일(현지시간) 우주전문 사이트 스페이스닷컴에 소개되었다. 필자는 영국 글래스고 대학 우주항공공학 마테오 세리오티 교수로, 칼럼의 내용을 요약해 소개한다. 최근 넷플릭스에 개봉된 중국 SF영화 ‘유랑지구’(The Wandering Earth)의 줄거리는 인류가 거대한 추진기를 사용하여 팽창하는 태양을 피해 지구의 궤도를 바꾸고 목성과의 충돌을 막으려는 시도를 한다는 내용이다. 언젠가는 이런 시나리오가 실현될지도 모른다. 50억 년 안에 태양은 연료가 바닥나고 팽창을 시작할 것이며, 부풀어오른 태양은 아마도 지구를 삼켜버릴 것이다. 그보다 훨씬 이전에 닥칠 위협은 지구 온난화로 인한 파국이다. 이를 피하기 위해 지구를 태양으로부터 더 먼 궤도로 이동시키는 것은 이론상 가능한 해결책이 될 수 있다. 하지만 어떻게 하면 지구를 움직일 수 있고, 그러기 위해 공학적인 측면에서 해결해야 할 과제는 무엇일까? 보다 쉬운 이해를 위해, 우리가 태양으로부터 50% 더 먼 궤도, 곧 화성에 가까운 곳으로 지구를 이동시킨다고 가정하자. 우리는 지난 수년 동안 지구와의 충돌 궤도에 있는 소행성을 이동시키는 기술을 고안해왔다. 그 중에는 파괴적인 방법, 곧 소행성 근처나 표면에서 핵폭발을 일으키거나, 우주선 같은 것을 고속 충돌시키는 방법 등이 포함되어 있다. 그러나 지구에 이같은 파괴적인 방법을 적용할 수는 없는 일이므로 이런 것들은 일단 제외된다. 다른 기법으로는 소행성의 표면에 예인선을 도킹시키거나, 중력이나 다른 방법을 통해 추진되는 우주선을 소행성 근처에 맴돌게 함으로써 궤도를 바꾸는 비교적 온건한 방법들이 있을 수 있다. 그러나 이 같은 방법 역시 지구에 적용하기는 무리이다. 왜냐하면 지구의 질량이 소행성에 비해 엄청나게 크기 때문이다. 전기 추진체 사실 우리는 이미 지구를 궤도에서 움직이고 있다. 탐사선이 다른 행성을 향해 지구를 떠날 때마다 로켓 발사력의 반작용으로 지구를 반대 방향으로 밀쳐낸다. 하지만 이 같은 반작용을 지구를 움직일 목적으로 사용하기에는 너무나 작기 때문에 고려 대상이 될 수가 없다. 스페이스X의 팰컨 헤비 로켓은 현재 가장 강력한 발사체이다. 하지만 지구를 화성 궤도까지 옮기려면 이런 로켓 3000억 개를 동시에 발사시켜야 한다는 계산서가 나와 있다. 이 모든 로켓을 구성하는 물질은 지구 질량의 85%에 해당하므로 결국 화성 궤도까지 가는 지구는 15%만 남게 된다. 이에 비해 전기 추진체는 질량을 가속하는 데 훨씬 더 효율적인 방법이다. 이온 추진체는 하전된 입자의 흐름을 발사하여 우주선을 추진시킨다. 이것을 지구 궤도의 반대 방향으로 발사하여 지구를 움직인다고 상정할 경우, 이온 추진체의 크기는 해발 1,000km나 되어야 하며, 강력한 버팀대로 지구 표면에 부착되어 추진력을 전달해야 한다. 이 방법으로 지구를 화성 궤도에까지 옮기는 데는 지구 질량의 13%나 되는 이온을 초당 40km로 발사해야 하고, 그 결과 지구는 87%만이 이동할 수 있게 된다.빛을 이용한 추진력 빛은 에너지를 갖지만 질량이 없기 때문에 레이저와 같은 집중적 광선에 지속적으로 동력을 공급할 수 있다. 필요한 동력은 태양으로부터 수집되므로, 지구 질량이 줄어들지는 않는다. 태양계에서 가까운 별을 탐사하기 위한 ‘브레이크스루 스타샷’(Breakthrough Starshot) 프로젝트에서 우주선을 추진할 목적으로 계획된 엄청난 100GW 레이저 공장을 사용하더라도, 지구를 화성 궤도까지 옮기려면 무려 300억 년 동안 레이저를 연속 발사해야 한다. 태양 돛을 사용하는 것도 한 방법이 될 수 있다. 돛이 바람을 받아 배가 나아가듯, 태양 돛은 태양의 빛을 모아 생기는 광압의 힘을 빌려 추진력을 얻는 방법이다. 실제 우주선에 적용된 기술이기도 하다. 그러니 이 방법으로도 지구를 움직이는 데는 지구 지름보다 19배나 큰 반사 디스크로 10억 년 넘게 지구를 쬐어주어야 한다는 계산서를 연구자들이 뽑아냈다. 행성 간 당구치기 두 개의 궤도를 도는 물체가 운동량을 교환하여 속도와 방향을 바꾸는 중력도움을 이용해 지구를 움직일 수도 있다. 이른바 새총쏘기(sling shot)로 불리기도 하는 이런 종류의 기동은 행성 간 탐사선에 의해 광범위하게 사용되어왔다. 예를 들어, 2014~2016년에 혜성 67P를 방문한 로제타 우주선은 10년 동안 혜성으로 가는 중 2005년과 2007년 두 차례에 걸쳐 지구를 슬링샷함으로써 중력도움을 얻어 추진력을 더욱 높였다. 결과적으로 지구는 반대 방향으로 약간 밀려났지만, 우주선이 지구에 비해 너무나도 가벼워 측정 가능한 영향을 미치지는 못했다. 하지만 우주선보다 훨씬 더 큰 것을 이용해서 우주의 당구치기를 할 수 있다면 어떨까? 소행성은 확실히 지구에 의해 방향을 바꿀 수 있지만, 지구에 미치는 영향은 지극히 작다. 그러나 이 같은 당구치기를 지속적으로 수없이 되풀이한다면 또 얘기가 달라질 수도 있다. 태양계의 일부 지역에는 소행성과 혜성과 같은 작은 천체들이 밀집해 있으며, 그 중 많은 것은 현재 기술로 움직일 수 있을 만큼 작지만, 그래도 지구에서 발사할 수 있는 어떤 것보다 여전히 크다. 정확한 궤도 설계로 이른바 'ΔV 지렛대'(Δv leveraging)를 이용할 수 있다. 말하자면, 작은 천체를 궤도 밖으로 밀어내어 지구 곁을 스쳐게 함으로써 지구에 큰 충격을 줄 수 있다. 이것은 언뜻 흥미진진해 보일지 모르지만, 태양의 팽창을 따라잡기 위해 그러한 소행성 슬링샷이 백만 번은 필요할 것으로 추정된다. 이상에서 살펴본 가능한 옵션 중에서 여러 개의 소행성 슬링샷을 사용하는 것이 현재로는 가장 타당할 것으로 보인다. 하지만 미래에 우리가 거대한 우주 구조물이나 초강력 레이저 배열을 만드는 법을 배운다면 빛을 이용하는 것이 열쇠가 될 것이다. 그러나 이러한 시도들이 현재는 이론적으로만 가능하며, 또 언젠가는 기술적으로 실현 가능할지 모르지만, 태양의 파괴적인 변화에서 그래도 살아남을 수 있는 화성으로 우리 인류를 옮기는 것이 보다 쉬울 것이다. 이미 우리는 화성 표면에 착륙하여 그 표면을 여러 차례 탐사한 바가 있다. 지구를 움직이는 엄청난 일을 궁리하다 보면, 화성을 지구화하여 식민지화하고, 지구 인구를 거주할 수 있게 하는 일들이 어쩌면 그렇게 어려운 도전은 아닐지도 모른다는 생각이 들기도 한다.　　 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　　

전 세계에서 가장 건조하고 메마른 땅이라고 불리는 칠레 아타카마 사막. 덕분에 연중 청명한 날씨를 보여 세계에서 별을 관측하기 가장 좋은 곳이라는 평가도 받고 있어 이곳에는 세계 최대 전파망원경 ‘ALMA’가 설치돼 있다. 지난달 초 블랙홀의 그림자 모습이 공개된 것도 ALMA 관측망 덕분이다. 그런데 이 곳에서 지구에 떨어진 가장 오래된 운석이 발견돼 주목받고 있다. 프랑스 엑스마르세이유대 천체물리학연구소, 소르본대 국립자연사박물관, 코트다쥐르대 천문대, 벨기에 브뤼셀자유대, 벨기에 왕립자연과학연구소, 미국 달·행성연구소, 칠레 밀레니엄 천체물리연구소 공동연구팀은 칠레 아타카마 사막에서 지구에 떨어진 운석 중에서 가장 오래된 것으로 추정되는 약 200만년 전 운석 조각을 발견했다고 27일 밝혔다. 이번 연구결과는 지구과학 분야 국제학술지 ‘지올로지’ 23일자에 실렸다. 일빈적으로 남극대륙이나 뜨거운 사막 지역에서 운석들이 많이 발견되기는 하지만 50만년 이상된 것들은 발견하기가 힘들다. 바람에 의한 풍화작용이나 얼어서 잘게 부스러지는 등의 자연현상으로 인해 사라지기 쉽기 때문이다. 연구팀은 전 세계에서 가장 건조하고 오래된 사막이며 운석 발견 확률이 높은 칠레 아타카마 사막에서 운석 388개를 채취한 다음 그 중 54개를 집중 분석했다. 그 결과 이들 54개 운석 조각들은 평균 약 71만년 전의 것으로 확인됐다. 이 중 30%의 운석은 100만년 이상된 것도 있고 2개의 표본은 200만년 전의 것으로 밝혀졌다. 54개의 운석 대부분은 알갱이가 굵은 광물들을 포함하고 있는 형태였지만 다른 형태의 운석들도 발견됐다. 연구팀 관계자는 “이번에 발견한 운석은 가장 오래된 것”이라며 “사막에서는 오래된 운석을 발견하기는 쉽지 않아 ‘젊은’ 운석을 발견할 것으로 예상했지만 나이 분포가 무척 다양하다는 것을 알 수 있었다”라고 말했다. 이번에 발견한 운석들을 분석함으로써 큰 덩어리들이 지구로 날아드는 운석 속도들을 계산할 수 있다. 연구팀의 분석에 따르면 운석이 지구로 날아드는 속도는 최근 200만년 동안 거의 일정하게 유지됐지만 지구로 날아드는 운석의 종류는 다양하다. 알렉시스 드루아르 엑스마르세이유 천체물리학연구소 박사는 “이번 연구는 지구로 떨어지는 운석의 속도가 지난 수 백만년이라는 기간 동안 어떻게 변해왔는가를 알 수 있게 해준다”라면서 “이와 함께 운석이 모체로부터 떨어져 나와 지구로 날아오는 동안의 여정을 분석할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

이 사진은 지구에서 약 1억 3000만 광년 떨어진 렌즈형 은하 ‘NGC 4993’의 모습을 보여준다. 유럽남방천문대(ESO)에 따르면, 이는 칠레 파라날 천문대에 있는 초거대망원경(VLT)에 장착된 3차원 광시야 분광관측기기 MUSE(Multi Unit Spectroscopic Explorer)를 사용해 촬영한 것이다. 사실 렌즈형 은하는 그리 보기 드문 천체는 아니다. 하지만 많은 연구자가 비교적 가까운 이 은하에서 이른바 ‘킬로노바’(Kilonova·메크로노바 또는 R-과정 초신성이라고도 한다)로 불리는 현상이 관측되자 주목하고 있는 것이다. 킬로노바는 두 개의 중성자별이 충돌하면서 고에너지의 입자로 이뤄진 강력한 제트가 우주 공간으로 방출할 때 생기는 빛이다. 이때 금은 물론 백금, 우라늄과 같이 무거운 원소가 대량으로 생성됐다고 추정되고 있기에 최근에는 일반인들도 관심을 보이게 됐다. 은하 속 두 중성자별의 충돌로 발생한 중력파는 2017년 8월 미국의 라이고(LIGO)와 유럽의 비르고(VIRGO)의 공동 연구단에 의해 처음 검출됐다.사진=ESO 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

달은 수수께끼 행성이다. 무엇보다 위성 주제에 지나치게 크다. 지름이 지구의 27%이다. 태양계의 위성 185개 중 1위다. 2위 트리톤은 해왕성의 5.5%에 불과하다. 애초에 어떻게 탄생했을까. 학계에서 널리 받아들여지는 것은 대충돌 이론이다. 지구가 생겨난 지 1억년 뒤인 약 44억년 전 화성 크기의 원시행성 ‘테이아’가 지구와 충돌했다는 것이다. 이때 녹아 버린 충돌체와 지구의 일부가 우주 공간으로 쏟아져 나간다. 대부분은 다시 지구로 떨어져 내리지만 달 질량의 두 배가 넘는 파편이 지구 궤도에 남았다. 그 일부가 뭉쳐져 아기 달이 된다는 시나리오다. 달이 지닌 또 하나의 미스터리는 앞면과 뒷면의 지형이 전혀 다르다는 점이다. 언제나 지구를 향한 앞면에는 ‘바다’로 불리는 거대한 평원이 존재한다. 뒷면은 움푹 파인 크레이터로 덮여 있다. 1960년대 우주선이 달의 뒷면을 처음 촬영하면서 확인됐다. 이 문제를 설명하려는 이론이 2011년 발표된 ‘두 개의 달’ 가설이다. 대충돌 후 지구 궤도에 떠 있던 파편에서 또 하나의 작은 달이 형성됐다는 것이다. 작은 달은 몇천만 년 후 초속 2.4㎞로 큰 달의 뒷면에 충돌했다. 그 충격으로 지하의 마그마가 달 앞면으로 분출돼 크레이터를 메우는 바람에 평탄한 바다 지형이 생겼고, 뒷면에는 산악지대가 형성됐다는 것이다. 이것은 유력한 이론이지만 전부를 설명하지는 못한다. 2012년 미국 그레일 탐사선이 보내온 상세한 자료를 보자. 이에 따르면 뒷면은 마그네슘과 철이 풍부한 추가 지각을 지니고 있으며 앞면보다 지형이 10㎞ 이상 높다. 지각의 두께, 화학적 조성이 크게 다르다는 말이다. 이를 설명하는 추가 이론이 지난 20일 미국지구물리학협회(AGU)가 발행하는 ‘지구물리학연구저널: 행성’에 실렸다. 중국 마카오공대 연구팀의 논문을 보자. 이에 따르면 두 개의 달이 합쳐지고 지각이 단단해진 뒤에 달에 거대한 물체가 부딪쳤다. 연구팀은 360건의 컴퓨터 시뮬레이션을 가동했다. 오늘날과 같은 결과를 낳으려면 태양계가 형성된 초기에 어떤 규모의 충돌이 있어야 하는가. 그 결과 지름 780㎞의 천체가 초속 6.3㎞의 속도로 달의 측면에 충돌하는 시나리오가 가장 유력한 것으로 나타났다. 크기는 왜(난쟁이)행성 세레스보다 조금 작고 속도는 지구로 떨어지는 별똥별의 4분의1 정도에 해당한다. 지름 720㎞에 초속 6.8㎞의 충돌 역시 비슷한 결과를 내는 것으로 나왔다. 이들 시나리오에 따르면 막대한 양의 충돌 물질이 튀어 올랐다가 떨어져 내렸다. 그 결과 원시 달의 뒤편 지각은 5~10㎞ 두께의 파편으로 덮였다. 이것이 그레일 탐사선이 탐지한 추가 지각이 됐다는 것이다. 연구팀에 따르면 이 충돌체는 지구 궤도를 돌던 초기의 두 번째 달이 아니라 태양 궤도를 돌던 왜행성이어야 한다. 새로운 충돌 이론은 지구와 달 표면의 동위원소 일부가 서로 다른 이유를 잘 설명해 준다. 칼륨, 인, 텅스텐182 등의 동위원소는 달이 이미 형성된 이후에 충돌을 통해 새로 유입됐다는 것이다. 이 이론은 달뿐 아니라 화성과 같이 비대칭적 구조를 지닌 다른 행성에 대해서도 통찰력을 제공해 준다고 전문가들은 말한다. 그리고 지구에 이례적으로 물이 풍부한 것도 앞서 테이아 충돌 덕분이라고 한다. 지난 20일 독일 뮌스터대학 연구팀이 ‘네이처 천문학’ 저널에 발표한 내용을 보자. 기존 연구에 따르면 지구의 물은 수분이 풍부한 탄소질 운석 덕분일 가능성이 크다. 이런 운석은 화성 바깥의 외행성계에서 날아온다. 연구팀은 지각 아래 맨틀층의 몰리브덴 동위원소 구성비를 조사했다. 이 원소는 탄소질 운석을 확인해 주는 ‘유전적 지문’ 역할을 한다. 그 결과 맨틀의 구성비가 철질 운석과 비철질 운석의 중간에 해당하는 것으로 나타났다. 그런데 몰리브덴은 철과 잘 결합하는 성질이 있기 때문에 철로 구성된 지구의 핵에 몰려 있어야 한다. 결국 맨틀에 있는 몰리브덴은 지구가 형성된 다음 철질 운석을 통해 유입된 것이다. 이것은 테이아에서 대량으로 전해진 것이라고 연구팀은 결론지었다. 지금까지 이 원시행성은 건조한 내행성계(암석 행성) 출신으로 생각됐으나 실은 물이 풍부한 외행성계 소속이라고 한다.

태양계 너무 외계에서 지구만한 크기의 행성 18개가 무더기로 발견됐다. 최근 독일 막스플랑크 연구소 등 공동연구팀은 지구보다 69% 작은 것부터 2배 정도 큰 사이즈까지 외계행성 18개를 발견했다는 연구결과를 ‘천문학 & 천체 물리학 저널’(the journal Astronomy & Astrophysics)에 발표했다. 지구만한 크기의 외계행성을 찾는 것은 생명체 존재 가능성이 있는 '슈퍼지구'를 찾는다는 점에서 의미가 있지만 이를 발견하는 것은 어렵다. 지금까지 천문학자들이 발견한 외계행성은 4000개 이상이지만 이중 96%는 지구보다 크다. 특히 그중 대다수는 태양계의 큰형님 목성이나 해왕성 만하다. 그러나 이는 실제 우주에 목성처럼 큰 행성이 대다수라는 것을 의미하지는 않는다. 지구와 같은 행성은 매우 작아 아직 발견하지 못했기 때문이다. 이번에 발견된 18개의 외계행성 중 지구보다 작은 것은 총 3개로 가장 작은 행성은 지구 사이즈의 69% 정도다. 특히 한 행성에는 지표면에 물이 존재할 가능성이 있다는 것이 연구팀의 설명이다. 흥미로운 점은 연구팀이 지난해 퇴역한 미 항공우주국(NASA)의 케플러우주망원경의 데이터를 재분석해 이같은 결과를 얻었다는 사실이다. 기존에 쓰던 케플러의 데이터에서 행성을 찾는 방식을 발전시켜 새로운 방법을 고안한 것. 학자들이 수많은 별들 속에서 외계행성을 찾을 수 있는 이유는 식현상(transit)을 이용하기 때문이다. 행성이 별 앞으로 지날 때 별의 밝기가 감소하는 것을 포착해서 행성의 존재 유무를 확인하는 것이다.그러나 막스플랑크 연구소는 이와같은 기본 원리를 적용했지만 식현상의 갑작스러운 변화를 찾기보다는 더 점진적인 조명과 밝기를 고려해 작은 행성의 존재 유무를 확인했다. 논문의 제1 저자인 르네 헬러 박사는 "기존에 사용해온 표준 검색 알고리즘은 밝기의 갑작스러운 변화를 확인한다"면서 "이 때문에 큰 행성들의 경우 밝기의 급격한 하락을 보여주며 그 존재를 분명하게 알려준다"고 설명했다. 이어 "지난 2014년 부터 2018년 사이 얻어진 케플러의 데이터를 재분석했으며 이 기간 중 적어도 하나의 행성을 가진 517개의 별을 식별했다"면서 "향후 케플러의 후계자인 차세대 ‘행성 사냥꾼’ 테스(TESS)가 우주에 숨겨진 지구와 같은 행성을 더 많이 찾아낼 수 있을 것"이라고 덧붙였다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

다이아몬드 형태의 소행성이 이번 주말 지구를 향해 날아온다. 지난 22일(이하 현지시간) 미국 CBS뉴스 등 해외언론은 소행성 '1999 KW4'가 오는 25일 시속 7만 7000㎞의 속도로 지구에 최근접해 지나간다고 보도했다. 지름이 1.5㎞로 큰 편에 속하는 1999 KW4는 여러모로 흥미로운 소행성이다. 1999 KW4는 놀랍게도 그 주위를 도는 지름 500m 정도의 작은 위성 하나를 거느리고 있다. 전문가들은 이처럼 크기가 다른 두 개의 소행성으로 이루어져 서로를 공전하는 천체를 '쌍 소행성'(asteroid binary)이라 부른다. 1999 KW4의 태양 공전주기는 188일, 두 소행성 간의 거리는 2.6㎞다.유럽우주국(ESA)은 "1999 KW4를 추적 중에 있으며 25일 쯤이면 지구에서 더 밝게 보일 것"이라면서 "잠재적 위험 소행성에 해당되지만 지구에 미치는 영향을 없다"고 밝혔다. ESA에 따르면 1999 KW4가 지구에 최근접하는 거리는 517만㎞로, 이는 지구와 달 사이 거리에 13배가 넘는다. 1999 KW4가 다음에 우리를 찾아오는 시기는 2036년이다. 한편 NASA는 지름이 140m가 넘고 지구에서 750만 ㎞ 이내를 지나가면 ‘잠재적 위험 소행성’(PHA·Potentially Hazardous Asteroid) 분류한다. 물론 지구와의 거리가 상당해 우리에게 미칠 가능성은 거의 없지만 1999 KW4 크기 정도의 소행성이 지구에 떨어진다면 상상하기도 힘든 피해를 일으킬 수 있다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

세계 3대 문학상 가운데 하나인 맨부커상 수상작에 오만 작가의 작품이 선정됐다. 아랍 문학작품이 맨부커상에 뽑힌 것은 처음이다. 영국 맨부커 인터내셔널상 선정위원회는 21일(현지시간) 올해 맨부커 인터내셔널상이 소설 ‘천체’(Celestial Bodies)를 쓴 오만 여성 작가 조카 알하르티에게 돌아갔다고 밝혔다. 맨부커상은 영국을 비롯해 영연방 국가 작가들에게 수여하는 상과 그 이외 지역 작가들에게 수여하는 상(인터내셔널)으로 나뉘어 있다. 2016년에는 한국 작가 한강이 소설 ‘채식주의자’로 맨부커상을 받았다. 선정위원회는 알하르티의 수상 사실을 전하면서 수상작이 상상력이 풍부하고 매력적이며 시적인 통찰력을 통해 과도기 사회 및 이전에 잘 알려지지 않은 삶을 잘 보여 줬다고 평가했다. 수상작은 오만의 한 마을을 배경으로 변화하는 전통 사회 속의 세 자매 이야기를 다뤘다. 세 자매는 각각 부유한 가문으로 시집을 가거나, 억지 결혼을 했거나, 캐나다로 이주한 한 남성을 기다리는 처지다. 이석우 선임기자 jun88@seoul.co.kr

20일 제주시 조천체육관에서 열린 소방공무원 체력검정에서 참가자들이 온 힘을 다해 윗몸일으키기를 하고 있다. 악력, 배근력, 앉아윗몸앞으로 굽히기, 윗몸일으키기, 제자리 멀리뛰기, 왕복달리기 등 총 6개 종목으로 진행됐다. 제주 뉴스1