마치 '우주의 역사'를 이끄는듯한 수레바퀴 모양 천체에서 또하나의 '역사'가 기록됐다. 최근 유럽남방천문대(ESO)는 초대형망원경(VLT)과 신기술망원경(NTT)으로 촬영한 ‘수레바퀴 은하’(Cartwheel Galaxy)의 과거와 현재 이미지를 공개했다. 실제 수레바퀴처럼 생긴 수레바퀴 은하는 지구에서 5억 광년 떨어진 남반구 별자리인 조각가 자리에 위치해 있다. 이번에 ESO가 수레바퀴 은하에 주목한 이유는 '우주 최대의 이벤트'로 꼽히는 초신성 폭발의 흔적이 이미지에 담겼기 때문이다. 먼저 지난 2014년 8월 VLT로 본 수레바퀴 은하와 지난해 12월 NTT로 본 수레바퀴 은하는 비슷하지만 결정적으로 큰 차이 하나가 발견된다. 지난해 12월 촬영된 사진에서 은하 왼쪽 하단에 기존에 없던 큰 흰 점(사진 참고)이 보이기 때문이다.전문가들은 이 점을 초신성 폭발로 생긴 II형 초신성(자체의 질량이 커서 스스로 중력붕괴를 일으켜 폭발한 초신성)으로 보고 'SN2021afdx'라는 이름으로 명명했다. 다만 관측상으로 보면 이 초신성은 불과 몇년 만에 생성된 최신이지만 사실 이 또한 5억년 전 벌어진 일이다. 초신성(超新星·supernova)은 이름만 놓고보면 새로 태어난 별 같지만, 사실 종말하는 마지막 순간의 별이다. 과거 망원경이 없던 시대에 갑자기 밝은 별이 나타났기에 붙은 이름으로 신성과는 아무런 상관이 없으며 우리나라에서는 잠시 머물렀다 사라진다는 의미로 '객성'(客星·손님별)이라고 불렸다. 일반적으로 별은 생의 마지막 순간 남은 ‘연료’를 모두 태우며 순간적으로 대폭발을 일으킨다. 이를 초신성 폭발이라고 부르며 이때 자신의 물질을 폭풍처럼 우주공간으로 방출한다. 이 과정을 통해 또다시 수많은 천체들이 탄생하기 때문에 초신성 폭발은 별의 종말이자 또다른 시작이다. 　 　 한편 당초 수레바퀴 은하는 우리은하와 비슷한 모습의 나선은하였다. 그러나 1억 년 전 작은 은하가 수레바퀴 은하와 충돌하며 관통했고 이로인해 이같은 모습으로 변했다는 것이 전문가들의 추측이다. 곧 호수에 돌을 던졌을 때 나타나는 파동이 우주에 그림처럼 새겨진 것이다.　  

그린란드의 북서부 히아와타 빙하 밑에 숨겨진 거대한 크레이터(충돌구)의 '나이'가 밝혀졌다. 최근 덴마크와 스웨덴 자연사박물관 공동연구팀은 히아와타 빙하 밑 대형 크레이터가 당초 예상보다 훨씬 더 전인 약 5800만 년 전에 생성됐다는 연구결과를 학술지 ‘사이언스 어드밴스’(Science Advances) 최신호에 발표했다. 오래 전 소행성 혹은 혜성이 지구에 떨어져 생긴 이 크레이터는 폭이 무려 31㎞로, 지금은 빙하 약 1㎞ 아래에 잠들어있다. 이 크레이터는 지난 2015년 덴마크 자연사박물관 연구팀이 그린란드 빙하층의 지하 지도를 작성하는 작업을 하던 중 발견했으며 물리적 특성을 확인한 후 약 1.5㎞ 크기의 천체가 떨어져 생성된 충돌구라는 것을 확인했다. 당초 연구팀은 이 크레이터의 생성 시기를 최대 300만 년 전부터 마지막 빙하기가 끝나는 시점이던 1만 2000년 전 사이로 전망했다. 이는 마지막 빙하기 이후 닥친 ‘영거드리아스기’라는 지구 한랭화 현상과 맞물려 천체 충돌로 인한 영향과 관련있는 것이 아니냐는 추측이 나왔다.그러나 이번 연구결과를 보면 히아와타 크레이터의 생성 시기는 그보다 훨씬 전인 5800만 년 전이었다. 이번에 연구팀은 방사성동위원소와 다른 형태 원소의 붕괴를 바탕으로 해 연대를 측정했다. 지르콘의 경우 우라늄이 납으로 붕괴하는 정도를 측정했고, 모래에서 방사선 아르곤 동위원소의 양을 안정된 동위원소와 비교했다. 그 결과 두가지 방법 모두 약 5800만 년 전에 발생했다는 것을 밝혀냈다. 연구에 참여한 마이클 스토리 박사는 "크레이터 연대 측정은 매우 어려운 문제로 덴마크와 스웨덴 두 연구소가 서로 다른 연대측정법을 사용해 같은 결론에 도달했다"고 설명했다. 연구팀에 따르면 5800만 년 전 그린란드는 지금처럼 빙상으로 덮여있는 것이 아닌 온대 우림이었다. 당시 약 1.5㎞ 크기의 천체가 충돌하면서 일본 히로시마에 떨어진 원자폭탄의 4700만 배 정도 되는 폭발력이 발생했을 것으로 추정된다. 이로인해 그린란드의 많은 부분이 파괴됐을 것으로 보이지만 그 영향이 지구 전체 기후에 미친 영향은 알 수 없다고 연구팀은 입을 모았다. 한편 지구상에서 가장 유명한 크레이터는 지름 150㎞의 멕시코 유카탄반도에 생성된 칙술루브 충돌구다. 약 6600만년 전 거대 소행성이 이 지역에 떨어지면서 공룡을 비롯한 생물 75%가 멸종에 이르렀다.  

천문학자들이 슈퍼노바를 능가하는 장대한 우주적 이벤트인 '킬로노바'의 잔광을 발견한 것으로 보인다.  킬로노바는 슈퍼노바, 곧 초신성 폭발로 죽은 별의 잔해인 두 개의 초고밀도 중성자별이 충돌하는 사건을 일컫는다. 천문학자들은 GW170817로 명명된 이 사건에서 파생된 X선 잔광을 발견한 것으로 잠정 추정하고 있다.  발견 팀은 파편이 충돌로 인해 확장되면서 소닉 붐과 같은 충격으로 주변 물질을 가열했다고 제안한다. X선 잔광의 존재는 이 가열로 인해 생성되었다고 보는 것이다.  그러나 X선은 다른 원인으로도 발생할 수 있는데, 예컨대 중성자별 병합으로 인해 물질이 블랙홀 쪽으로 떨어지는 경우를 들 수 있다. 따라서 천문학자들은 이 '발견'을 두고 잠정적이라는 단서를 달고 있다. 그러나 어떤 유형의 발견이든 인류가 최초로 접하는 우주적 사건으로, 과학에 처음으로 알려지는 것인 만큼 의미는 크다고 할 수 있다.  미국 노스웨스턴 대학 천체물리학 대학원생인 수석 연구원 아프라지타 하젤라는 성명을 통해 "우리는 중성자별 병합의 여파를 연구하면서 미지의 영역에 진입했다"고 말하면서 "우리는 처음으로 새롭고 특별한 것을 보고 있다. 이것은 우리에게 이전에 관찰되지 않은 새로운 물리적 과정을 연구하고 이해할 수 있는 기회를 제공한다"고 덧붙였다.  천문학자들은 사건 직후 NASA의 찬드라 X선 우주망원경을 사용하여 X선 방출을 발견했지만, 2018년 초부터 방출이 희미해지기 시작했다. 그러나 하젤라 팀은 X선 방출이 남아 있는 상태에서 2020년 밝기의 감소가 멈췄음을 알아냈다.  그후 X선 밝기는 일정한 수준을 보였는데, 이 같은 일관성은 해당 사건이 이례적인 것임을 보여주는 것이라고 팀원들은 말했다. 이번 연구의 수석 저자이자 버클리 캘리포니아 대학 천체물리학자인 라파엘라 마구티는 같은 성명에서 "우리가 보고 있는 것을 설명하려면 완전히 다른 X선 소스가 필요한 것으로 보인다"고 밝혔다. 따라서 궁극적인 원인이 무엇인지 파악하기 위해서는 더 많은 후속 연구가 필요할 것으로 보인다. 그것이 실제로 킬로노바라면, 연구원들은 충격이 인근 환경을 계속 뚫고 나가면서 X선과 전자기파 방출이 더 증가하는 것을 볼 수 있을 것으로 기대한다. 하지만 블랙홀이라면 X선 방출량이 줄어들거나 일정하게 유지되어야 할 것으로 보고 있다.  연구에 기반한 상세한 내용은 '아스트로노미컬 저널 레터스' 2월 28일 판에 게재되었다.

캘리포니아 공대 연구팀이 지구에서 90억 광년 떨어진 위치에 있는 초거대 블랙홀 쌍성계를 찾아냈다. 보통 은하 중심에는 태양 질량의 수백만 배에서 많게는 수십억 배에 이르는 초거대 질량 블랙홀이 한 개 존재한다. 예외적으로 두 개의 은하가 충돌해 하나의 거대 은하가 되는 경우에만 일시적으로 두 개의 거대 블랙홀이 한 은하 안에 공존할 수 있다. 일시적이라고 표현한 이유는 결국 강력한 중력을 지닌 두 블랙홀이 서로를 잡아당겨 하나로 합쳐지기 때문이다. 다만 이 과정은 천문학적인 기준으로 매우 짧은 시간에 일어나기 때문에 실제로 관측하기는 어려웠다. 캘리포니아 공대의 산드라 오닐이 이끄는 연구팀은 블레이저 PKS 2131-021를 관측하던 중 특이한 사실을 발견했다. 블레이저 (blazer)는 우주에서 가장 밝은 천체인 퀘이사 가운데서도 특히 더 밝은 천체로 그 정체는 초거대 질량 블랙홀이 뿜어내는 제트(jet)로 생각된다. 초거대 블랙홀이 너무 많은 물질을 중력으로 끌어들인 다음 결국 다 흡수하지 못하고 방출하는데, 엄청난 에너지 때문에 입자들을 빛에 가까운 속도로 뿜어내는 것이 바로 블랙홀의 제트다. 참고로 PKS 2131-021는 지구에서 90억 광년 떨어진 장소에서 빛의 속도의 99.98%로 입자를 뿜어내고 있다. 연구팀이 발견한 특이한 사실은 PKS 2131-021 밝기가 주기적으로 변한다는 것이다. 이것이 놀라운 이유는 블레이저의 정체가 태양 질량의 수억 배에 달하는 초거대 블랙홀이기 때문이다. 이렇게 거대한 블랙홀을 주기적으로 흔들 수 있는 천체는 다른 초거대 질량 블랙홀뿐이다. 연구팀은 지구와 우주에 있는 5개의 망원경에서 수집된 45년간의 천체 관측 데이터를 분석해 PKS 2131-021의 밝기 변화가 2년 간격으로 일어난다는 사실을 확인했다. 그리고 역으로 이를 이용해 지구에서 직접 관측하기 어려운 동반 블랙홀의 질량, 공전궤도를 추정했다.　 그 결과 PKS 2131-021 블랙홀 쌍성계는 지구 – 태양 거리의 2000배 정도, 태양 – 명왕성 거리의 50배 정도 떨어진 거리에서 서로를 공전하는 것으로 추정된다. 꽤 먼 거리처럼 보이지만, 태양 질량의 수억 배에 달하는 두 블랙홀 사이의 거리치고는 너무 가까운 거리다. 연구팀은 PKS 2131-021가 앞으로 1만 년 이내로 합체될 것으로 예상했다. 인간의 기준으로는 먼 미래지만, 우주의 나이와 비슷한 대형 은하의 나이를 생각하면 대단히 짧은 시간이다. 아인슈타인의 상대성 이론에 따르면 이렇게 거대한 천체가 하나로 합체되는 과정에서 강력한 중력파가 발생해 우주 전체로 퍼진다. 하지만 PKS 2131-021는 오히려 너무 크기 때문에 기존의 관측 장비로는 정확한 측정이 어려운 경우다. 연구팀은 차세대 관측 장비를 이용해 초거대 블랙홀 쌍성계의 상세한 모습을 관측할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

지구의 표면은 70%가 물로 덮여 있다. 대체 이 물은 어디에서 왔을까? 우주의 혜성(더러운 얼음덩어리)이나 물을 포함한 원시 운석에 실려 왔다는 것이 외부 유입설이다. 최근 새로운 증거가 제시됐다. 처음부터 여기 존재했다는 것이다. 지난 14일 미국 로런스리버모어국립연구소 팀이 미 국립과학원회보(PNAS)에 발표한 논문을 보자. 1969~72년 미국이 아폴로 우주선을 통해 달에서 가져온 바위 표본 중 3개를 분석한 결과다. 잠깐, 지구의 물과 달의 바위에 무슨 관계가 있을까. 　사실 달은 지구의 역사를 연구하기 좋은 장소다. 애초에 달이 형성된 것이 약 45억년 전의 대충돌 사건 덕분이기 때문이다. 생성 초기인 아기 지구와 화성 크기의 행성 테이아가 부딪쳤다. 이때 고열에 증발한 대량의 물질이 다시 뭉쳐져 지금의 지구와 달이 됐다는 것이 지배적인 이론이다. 이 같은 흔적은 지구에서는 찾기 힘들다. 대규모 지각 변동이 일어나고 풍화와 침식이 계속됐기 때문이다. 달에는 이런 현상이 없다. 물론 표면에 수많은 운석이 충돌했으며 과거에는 화산도 활동했기 때문에 아주 온전한 것은 아니다. 다만 아폴로 달 탐사에서 가져온 암석 중 일부는 이 같은 변화를 덜 겪었기 때문에 좋은 표본이 된다. 　연구팀은 43억~43억 5000만년 전에 결정화한 3건의 표본에서 동위원소 비율을 분석했다. 대상은 휘발성을 띤 방사성 동위원소 루비듐87과 그 붕괴로 생기는 안정적인 스트론튬87이다. 이를 통해 원래의 루비듐87 함량을 추정할 수 있다. 중간 정도의 휘발성을 가진 루비듐87 등은 좀더 휘발성이 큰 물 같은 성분의 양을 추정하는 근거가 된다. 앞서의 표본을 선정한 기준은 첫째, 달 표면의 운석 충돌로 성분이 휘발하는 등의 변화를 적게 겪은 오래된 암석으로서 둘째, 대충돌 이전의 두 천체에 대한 정보를 제공하는 기준점 역할이다. 　분석 결과 자연계에 흔한 스트론튬86과 비교한 스트론튬87의 함량이 원시 운석에 비해 크게 적은 것으로 나타났다. 이는 지구와 달이 형성될 당시에 루비듐87을 비롯한 휘발성 물질의 양도 비슷하게 적었다는 것을 의미한다. 이들의 연구는 또 두 천체가 약 44억 5000만년 전 이후에 내행성계에서 생성됐다는 힌트를 제공한다. 이때는 태양계가 생성된 지 1억년이 조금 지난 즈음이다. 젊은 태양의 열기 때문에 이들 천체로부터 휘발성 물질들이 가열돼서 대량으로 날아가 버렸을 시기 이후라는 말이다. 　이번 연구 결과는 또한 지구와 달의 기원에 관한 다른 미스터리를 설명하는 데도 도움이 될 가능성이 있다. 오늘날 지구와 달에 있는 산소, 크로뮴, 타이타늄 동위원소의 구성은 비슷하다. 이는 당혹스러운 결과다. 대부분의 형성 모델에서는 이들의 구성이 달라야 하기 때문이다. 　미뤄 두었던 이야기를 하자면 지구에 있는 물은 사실 태양계의 다른 행성이나 위성과 비교할 때 상대적으로 적은 양이다. 다음은 미 항공우주국(NASA) 산하 제트추진연구소와 미국 지구물리데이터센터, 해양대기국의 자료를 종합한 내용이다. 호주의 비즈니스인사이더가 2016년 10월 8일 보도했다. 태양계의 행성과 위성에서 액체 상태인 물(얼음 제외)의 양을 보자. 지구의 물은 13억㎦ 분량(5위)으로 전체 부피의 0.12%에 불과하다. 1위는 목성의 위성 가니메데. 354억㎦에 이른다. 전체의 46%이며 얼음을 포함하면 70%에 가깝다. 토성의 위성 타이탄은 186억㎦(26%), 목성의 위성 칼리스토는 53억㎦(9%)다. 유로파는 지구의 달보다 작지만 26억㎦(16%)다. 심지어 명왕성은 지구 크기의 1%도 안 되지만 10억㎦(15%)의 물을 지닌 것으로 추정된다. 다만 액체 상태의 물이 표면에 있을 정도로 태양에서 멀지도 가깝지도 않은 적당한 거리에 있는 것은 지구뿐이다.

우리은하는 초기에 천문학자들이 생각했던 것보다 더 많은 은하를 잡아먹은 것으로 밝혀졌다. 가이아 탐사선은 우리은하에서 초창기에 일어났던 은하 충돌의 잔해를 발견했다. 지금은 '폰투스'라는 별명을 얻은 이 충돌 은하는 우리은하가 지금의 모습처럼 보이기 훨씬 이전에 우리은하에 충돌해 합병되었다. 가이아 탐사선을 운용하는 유럽우주국(ESA)은 2월 17일 성명을 통해, 폰투스는 우리은하에 너무 가까이 다가오는 바람에 약 80~100억 년 전 우리은하의 중력에 잡혀 합쳐진 은하라고 밝혔다. ESA는 이 은하 합병과 같은 사건이 "오늘날의 우리은하를 만드는 데 영향을 미친 작은 은하들의 '가계도'를 보여주기 때문에 우리은하를 연구하는 데 중요하다"고 덧붙였다. 가이아는 2013년에 우주로 발사되어 이전의 어떤 탐사선보다 정확한 3차원 은하 지도를 작성하는 야심찬 임무를 수행해오고 있다. 가이아 웹사이트에서 임무 관리자들은 우리 태양 근처에 있는 별과 다른 천체의 움직임이 우리은하의 구성과 형성 및 진화에 대한 통찰력을 제공해줄 것이라고 기대한다. 은하 합병에 대한 이 최신 연구는 오래된 별들의 구상성단, 금속성이 적은 별 및 기타 흥미로운 천체로 가득 찬 영역인 우리은하의 헤일로(halo)에 대한 연구를 하다가 건져올린 것이다. 헤일로는 성간물질과 구상성단 구성된 것으로, 은하 전체를 구형으로 감싸듯이 분포하고 있는 구름 같은 것을 가리킨다.ESA는 연구에 대한 보도자료에서 헤일로의 '외부 은하'가 우리은하에 충돌하는 속도에 따라 다른 방식의 충돌 양상을 나타낼 수 있다고 밝혔다. ESA는 이어서 "외부은하가 우리은하의 중력에 잡히면 조석력으로 알려진 거대한 중력이 그것을 끌어당긴다"고 설명하면서 "이 과정이 천천히 진행되면 병합 은하의 별들은 헤일로에서 쉽게 구별할 수 있는 광대한 별 흐름을 형성하게 되고, 이 과정이 빠르게 진행되면 병합 은하의 별들이 헤일로 전체에 넓게 흩어져 명확한 충돌 흔적을 남기지 않게 된다"고 덧붙였다. 그러나 별이 병합하는 은하를 감지할 수 있는 유일한 방법은 아니다. 만약 침입한 은하가 구상성단이나 작은 위성은하를 포함하고 있다면, 이것들도 헤일로에 나타날 수 있다. 새로운 연구는 이 데이터를 찾는 데 초점을 맞췄다. 과학자들은 이 은하충돌의 이름을 그리스 신화의 이름을 따서 명명했는데, 폰투스는 땅의 여신인 가이아의 첫 번째 자녀 중 하나다. 폰투스 충돌 사건을 찾는 것 외에도 팀은 이미 알려진 궁수자리, 고래자리, 가이아-소시지 은하 등 5개의 다른 병합 그룹을 비롯해 데이터에서 확인 가능한 6번째 그룹을 식별했다. ESA는 폰투스와 이러한 다른 대부분의 사건이 80~100억 년 전 같은 시기에 일어났지만, 궁수자리는 50 ~ 60억 년 전으로 더 최근에 발생했다고 언급했다. 또한 궁수자리 사건에 대해 "따라서 우리은하가 아직 완전히 충돌은하를 교란시키지 못했다"고 덧붙였다. 이 연구를 기반으로 한 새로운 연구는 독일 하이델베르크에 있는 막스 플랑크 천문학연구소의 천체물리학자 키야티 말란이 이끌었으며, '아스트로피지컬 저널' 2월 17일자에 발표되었다. 

다음달 달과 충돌할 것으로 보이는 로켓의 잔해가 앞서 알려진 것과 달리 중국이 발사한 것으로 확인됐다. 지난 몇 년간 스페이스X의 팰컨9 로켓 궤도를 추적해 온 미국의 천문학자 빌 그레이는 지난달 말 “팰컨9 로켓과 달의 충돌 경로를 계산한 결과, (미국시간으로) 3월 4일, 로켓이 시속 9000㎞의 속도로 달에 충돌할 것이라는 답을 얻었다”고 밝힌 바 있다. 하지만 최근 빌 그레이는 ‘수정 사항’을 공개했다. 달과 충돌하는 로켓이 스페이스X의 팰컨9이 아니라 중국 창정 로켓의 일부라는 것이다. 조지니 박사는 NASA의 데이터베이스를 이용해 우주를 떠다니는 천체들의 궤도를 분석했고, 그 결과 팰컨9의 로켓의 궤도는 달과 가까워지지 않는다는 결과를 빌 그레이에게 전달했다. NASA 전문가로부터 이 사실을 접한 빌 그레이는 자신이 수 년간 분석해 온 자료를 다시 확인했고, 달과 충돌하는 물체는 중국의 창정-3C 로켓 일부로 확인됐다고 수정했다.스페이스X의 팰컨9 로켓은 2015년 발사됐지만, 임무를 모두 마친 뒤 연료 부족으로 지구 귀환이 불가능했다. 이후 팰컨9은 광활한 우주를 떠도는 우주 쓰레기로 전락했고, 인류의 피조물이 의도와 다르게 달과 충돌하는 최초 사례가 될 전망이 나왔다.  미국 폭스뉴스 등 해외 언론의 12일 보도에 따르면, 빌 그레이는 최근 미국항공우주국(NASA) 제트추진 연구소의 존 조지니 박사로부터 의문을 제기하는 연락을 받았다. 창정 로켓은 중국국가항천국이 개발한 우주발사체로, 2014년 10월 당시 달의 시료를 채취해 지구로 가져오는 창어 5호 발사에 앞서 시험적으로 이뤄진 ‘창어 5호-T1’ 미션에서 달로 소형 탐사선을 보내는 데 이용됐다. 빌 그레이는 자신의 홈페이지에 “창정 로켓의 발사 시점과 궤적 등이 달에 충돌할 물체의 궤도와 거의 정확하게 일치한다”면서 “다음 달 4일 낮 12시25분(한국시각 오후 9시25분) 달에 충돌할 물체는 창어 5호-T1 미션에 사용된 로켓이라고 믿고있다“고 밝혔다. 창정 로켓이 달과 충돌할 경우 지구에는 큰 영향을 미치지 않을 것이라는 게 전문가들의 공통적인 의견이다. 다만 전문가들은 로켓이 달 표면에 충돌하는 순간, 달에는 직경 10m 이상의 분화구가 만들어질 것으로 보인다고 예측했다.또, 로켓이 달의 뒤쪽 적도 부근에 추락할 예정이기 때문에, 지구에서는 로켓과 달의 충돌 현장을 관측하기가 쉽지 않을 것으로 전망했다. 한편, 팰컨9과 창정 로켓은 임무를 마친 뒤 회수되지 못하고 우주에 버려진 수 많은 우주 쓰레기 중 일부에 불과하다. 그동안 중국은 스페이스X 등 미국 민간우주기업이 우주에 쏘아 올린 물체 때문에 우주쓰레기가 늘고, 이것이 자국 위성과 우주비행사 등에 부정적인 영향을 미친다고 지적해 왔다. 그러나 중국 역시 지난해 5월 창정-5B호 로켓 잔해물이 남태평양에 추락하는 등 우주쓰레기로 인한 긴장을 촉발한 바 있다.미국 하버드-스미소니언 천체물리학센터의 조너던 맥도웰 교수는 “지난 수십 년 동안 대형 물체 50여 개의 이동 경로를 완전히 파악할 수 없게 됐다”며 “이번과 같은 일(달에 인류의 물체가 충돌하는 일)이 이전에도 발생했지만, 우리가 인지하지 못했을 뿐일지도 모른다”고 말했다.

지구 주변의 우주 쓰레기로 떠돌다 3월 초 달에 떨어져 충돌할 것으로 예측된 로켓 잔해가 미국 우주기업 스페이스X의 팰컨9가 아니라 중국 로켓의 잔해로 추정된다는 주장이 나왔다. 미국의 과학기술 관련 매체 ‘아르스 테크니카’(ars technica) 등에 따르면 팰컨9 로켓 잔해의 달 충돌 가능성을 경고한 지구 근접물체 추적 전문가 빌 그레이는 지난 12일 자신의 웹사이트를 통해 자신의 앞선 예측이 잘못됐다며 중국의 창정-3C 로켓을 추락 추정 물체로 다시 지목했다. 2015년 첫 관측 뒤 팰컨9 로켓 2단계 추진체 추정그레이가 동료들과 문제의 물체를 추적하기 시작한 것은 2015년이었다. 임시로 ‘WE0913A’로 명명된 이 물체를 추적한 결과 이것이 자연적으로 생성된 것이 아닌 인공물이라는 추정이 나왔다. 지구 근접 천체를 추적하는 소프트웨어 ‘명왕성 프로젝트’(Project Pluto)를 만든 그레이는 앞서 지난달 말 WE0913A이 달에 충돌할 것이라는 예측을 내놨다. 또 달에 충돌할 이 물체가 2015년 2월 11일 미국 국립해양대기국(NOAA)의 심우주기후관측위성(DSCOVR)을 쏘아 올린 팰컨9 로켓의 2단계 추진체로 추정된다고 밝혔다. 이 예측은 민간 우주산업을 주도하며 수많은 로켓과 위성을 쏘아 올린 스페이스X가 우주쓰레기를 대량 발생시키고 있으며 심지어 달에까지 그 영향이 미치고 있다는 점에서 우주쓰레기에 대한 경각심과 책임론까지 불러일으켰다. 그레이는 당시 팰컨9 로켓의 2단 추진체가 DSCOVR 위성을 심우주에 올려놓기 위해 높은 고도까지 올라갔고, 발사 이틀 뒤 달 주변을 지나는 WE0913A가 포착된 점 등을 들어 이를 팰컨9의 잔해로 추정했다. 물체의 반사도나 예측 궤도, 시간 등이 비슷하다는 점도 근거로 들었다. “너무 달에 가깝다” 반론…중국 달 탐사 로켓 가능성 부상그러나 다른 가능성이 제기되면서 시선이 스페이스X에서 다른 쪽으로 옮겨가는 반전이 일어났다. 미국 항공우주국(NASA) 제트추진연구소(JPL) 엔지니어 존 조르지니가 그레이에게 이메일을 통해 DSCOVR 위성의 궤도가 달에 근접하지 않는데 이를 실어 보낸 로켓의 2단 추진체 잔해가 달에 충돌할 정도로 가깝게 다가간다는 것은 이상하다는 지적을 했기 때문이다. 이를 계기로 그레이는 WE0913A가 팰컨9가 아닌 다른 로켓의 잔해일 가능성을 다시 살펴보기 시작했다. 그레이는 WE0913A가 2014년 10월 23일 달의 시료를 채취해 지구로 가져오는 중국의 창어 5호 발사에 앞서 시험적으로 이뤄진 창어 5호-T1 미션에 사용된 로켓의 잔해로 추정된다는 새로운 가설을 제시했다. 창어 5호-T1 미션의 소형 탐사선을 보내기 위해 쏘아 올린 창정-3C 로켓의 잔해라는 것이다. 그 근거로 창정-3C 로켓의 발사 시간과 달의 궤적이 곧 달에 충돌할 WE0913A의 궤도와 거의 일치한다는 점을 들었다. 그레이는 “이 역시 아직 ‘정황적’ 증거이지만 나는 상당히 확실할 것으로 보고 있다”면서 “3월 4일 낮 12시 25분(한국시간 오후 9시 25분) 달에 충돌할 물체는 창어5호-T1 미션의 로켓 잔해라 믿는다”고 말했다. 실시간 관측 불가…“달에 대해 더 많이 알 수 있을 것”인류가 쏘아 올린 로켓 잔해가 달에 충돌할 것이라는 예측은 우주쓰레기에 대한 경종을 울리는 계기가 됐지만 NASA의 한 대변인은 앞서 AFP통신에 “흥미로운 연구 기회를 제공할 수 있는 독특한 사건”이라는 견해를 밝혔다. 충돌 지역이 달 뒷면이라 지구에서 관측할 수 없고, 달 궤도를 도는 달정찰궤도선(LRO)도 충돌 예측 시점에 다른 위치에 있을 예정이기에 실시간으로 충돌 과정을 지켜볼 수는 없지만, 4t에 달하는 로켓의 잔해가 시속 9000㎞의 속도로 충돌하며 만들 크레이터(충돌구)의 전후 이미지를 비교해 분석함으로써 달에 관해 더 많은 것을 알 수 있을 것이라는 설명이다. 달 연구를 위해 인도 우주선 찬드라얀1호를 일부러 충돌시킨 전례가 있지만, 이번처럼 인공 물체가 의도치 않게 달에 충돌하는 것은 처음 파악된 사례다.

일론 머스크가 이끄는 스페이스X의 로켓이 우주로 나간 지 7년 만에 달과 충돌할 것으로 보인다는 예측이 나왔다. 미국 뉴욕타임스, AFP의 26일 보도에 따르면 스페이스X의 팰컨9 로켓은 2015년 발사됐지만, 임무를 모두 마친 뒤 연료 부족으로 지구 귀환이 불가능했다. 이후 팰컨9은 광활한 우주를 떠도는 우주 쓰레기로 전락했다. 팰컨9 로켓은 2015년 발사 당시 미국 국립해양대기청의 심우주 기후 관측위성(DSCOVR)을 싣고 우주로 나아갔다. 심우주 기후 관측위성을 달 궤도 밖까지 가지고 나가야 했기 때문에, 팰컨9 로켓은 다른 위성들에 비해 지구에서 더 멀리 떨어진 궤도에 있었다. 일반적으로 저궤도에 있는 파편들은 위성이나 국제우주선과 충돌할 위험이 있어서 면밀하게 추적된다. 그러나 당시 쏘아 올려진 팰컨9처럼 먼 궤도에 있는 물체는 추적하는 일이 드물다. 그러나 천문학자 빌 그레이는 지난 몇 년간 팰컨9 로켓의 궤도를 추적해왔다. 팰컨9 로켓과 달의 충돌 경로를 계산한 결과, 미국 시간으로 3월 4일, 로켓이 시속 9000㎞의 속도로 달에 충돌할 것이라는 답을 얻었다.그는 AFP와 한 인터뷰에서 “내 계산이 맞는지 확인하고자 아마추어 천문학자 커뮤니티의 도움을 받았고, 역시 같은 결과 값이 나왔다”면서 “내가 아는 한, 먼 궤도로 나간 팰컨9을 추적한 사람은 나 이외에 없다”고 말했다. 그레이와 아마추어 천문학자들의 계산이 정확하다면, 팰컨9은 지구에서 달을 향해 발사하지 않은 물건이 달에 충돌하는 최초 사례가 될 전망이다. 그레이는 “앞으로 진행될 많은 우주 프로그램에 달과 지구 궤도에 더 많은 쓰레기를 남길 것이다. 이 과정에서 의도치 않은 달과의 충돌 사례가 더 많이 발생할 수 있다”고 경고했다.팰컨9이 달과 충돌할 경우 지구에는 큰 영향을 미치지 않을 것이라는 게 전문가들의 공통적인 의견이다. 다만 전문가들은 팰컨9이 달 표면에 충돌하는 순간 직경 10~20m의 분화구가 만들어질 것으로 보인다고 예측했다. 또, 로켓이 달의 뒤쪽 적도 부근에 추락할 예정이기 때문에, 지구에서는 로켓과 달의 충돌 현장을 관측하기가 쉽지 않을 것이라고 전망했다. 한편, 팰컨9는 임무를 마친 뒤 회수되지 못하고 우주에 버려진 수백만 개의 우주 쓰레기 중 일부에 불과하다. 미국 하버드-스미소니언 천체물리학센터의 조너던 맥도웰 교수는 “지난 수십 년 동안 50여 개 대형 물체들의 이동 경로를 완전히 파악할 수 없게 됐다”며 “이번과 같은 일이 이전에도 발생했지만, 우리가 알지하지 못했을 뿐일지도 모른다”고 말했다.

일론 머스크의 스페이스X가 지난 2015년 쏘아올린 팰컨9 로켓이 달에 추락해 충돌하는 과정에 들어갔다고 영국 BBC가 26일(이하 현지시간) 전했다. 다만 충돌하더라도 지구에 별다른 영향은 없을 전망이다. 이 로켓은 발사된 해에 미국 국립해양대기청(NOAA)의 심우주기후관측위성 DSCOVR을 165만㎞에 보내는 임무를 완수했다. 우주망원경 제임스 웹이 최근 도달한 라그랑주 포인트로 지구와 달의 중력이 상쇄되는 지점이다. 팰컨9 로켓은 지구로 돌아올 연료가 없어 그 동안 우주공간에 버려져 있었다. 천문학자 조너선 맥도웰은 통제되지 않는 로켓이 달과 충돌하는 첫 번째 사례가 될 것이지만 지구에 별다른 영향은 없을 것이라고 내다봤다. 미국 하버드-스미소니언 천체물리학센터의 맥도웰 교수는 이 로켓이 지구와 달, 태양의 중력이 작용해 어쩌면 혼란스러운 여정을 거쳐 왔다고 했다. 그는 이 로켓이 “죽어 있어 다만 중력의 법칙에만 따르고 있었다”고 말했다. 이렇듯 우주로 발사돼 임무를 마쳤지만 지구로 돌아올 에너지가 없어 우주에 버려진 쓰레기는 수백만개가 된다. 맥도웰 교수는 “지난 수십년 동안 우리가 완전히 길을 잃어버린 대형 물체만 50개가 된다. 이전에도 그런 일이 숱하게 있었는데 우리는 알아채지도 못했다. 이번은 그래도 (경로가 확인된) 첫 사례가 될 것”이라고 덧붙였다. 팰컨9 로켓이 달에 충돌하는 시기는 3월 4일일 것으로 예상된다. 맥도웰에 따르면 “그 로켓은 4t짜리 빈 철재 탱크에다 뒷면에 로켓 엔진을 하나 더 달고 있다. 돌 하나가 시속 8050㎞의 속도로 던져진 것이라고 상상하면 된다. 그렇게 행복하지 않을 것”이라고 말했다. 어쨌든 달의 표면에 인공적인 크레이터(충돌구)가 만들어지게 된다. 지구 근처의 우주 물질들을 추적하는 소프트웨어를 쓰는 빌 그레이는 이 로켓이 지난 5일부터 달의 중력에 이끌리기 시작했으며 3월 4일 달의 먼 쪽에 충돌할 것으로 본다고 말했다. 맥도웰은 2009년 다른 천문학자들과 함께 비슷한 크기의 로켓이 달에 충돌하면 어떤 일이 벌어질까 실험을 한 적이 있는데 충돌구가 만들어진다는 사실을 입증할 수 있었다. 그는 과학자들이 이번 충돌로부터 뭔가 새로운 것을 배울 것 같지는 않다고 했다. 그는 또 당장 아무런 영향이 없겠지만 우주 잔해가 떠돌다 충돌하는 일은 미래에 얼마든지 있을 수 있다며 “달에 도시와 기지가 있는 미래에 들어간다면 우리는 그곳에 무슨 일이 있을지 알고 싶어한다. 문제가 될 때까지 기다리는 것보다 우주에서의 느린 교통을 조직화하기 훨씬 쉬울 것”이라고 전망했다. 지금부터 3월 4일까지 어떤 일이 벌어지느냐고?  이 로켓은 중력의 법칙을 계속 따를 것이며 달 쪽으로 기울어 우주를 날다 쾅! 하고 달에 충돌함으로써 운명을 다할 것이다. 참고로 달은 자전과 공전 주기가 같아 늘 지구의 우리에게 한쪽 면만 보여준다. 또 3월 4일이 초승달이 된 뒤 얼마 안됐을 때고 로켓이 달의 뒤쪽 적도 부근에 추락할 예정이라 지구에서 로켓과 충돌하는 모습을 관측하기 쉽지 않을 전망이다. 에릭 버거 기자를 비롯한 우주 애호가들은 의외로 충돌 결과 달 지하의 물질이 표면에 드러나는 등 값진 데이터를 얻을 수 있다고 기대하기도 한다.  

태양계에 존재하는 수많은 천체 중 ‘저승신’ 명왕성만큼이나 무시무시한 별명을 가진 위성이 있다. 바로 토성 주위를 공전하는 위성 미마스(Mimas)다. 별명은 ‘죽음의 별’(Death Star)로 영화 ‘스타워즈’ 속 제국군의 우주 요새인 ‘데스스타’와 닮아 이같이 명명됐다. 최근 미국 사우스웨스트연구소(SwRI)는 미마스 지각 아래에 숨겨진 바다가 있을 수 있다는 연구결과를 국제학술지 ‘이카로스’(Icarus) 최신호에 발표했다. 미마스는 지름이 약 370㎞에 불과한 작은 천체로, 현재까지 파악된 토성의 82개 위성 중 가장 가깝고 또한 가장 작다. 토성과 미마스와의 거리는 불과 18만6000㎞이며 공전시간은 22시간이 조금 넘는다. 이렇게 작은 위성이지만 흥미롭게도 미마스에는 멍자국처럼 생긴 거대한 크레이터가 존재한다. 가장 큰 크레이터의 폭이 무려 130㎞에 달해 미마스의 지름을 고려하면 얼마나 큰 지 알 수 있다. 이 크레이터는 오래 전 다른 천체와의 충돌로 생긴 것으로 미마스가 이 충격으로 파괴되지 않고 살아남았다는 것 자체도 기적에 가깝다. 곧 미마스는 다른 천체에게 크게 얻어맞아 죽다 살아난 위성인 셈이다. 이처럼 외형도 흥미롭지만 그 내부에 바다를 품고있다는 주장은 또 한번 학계의 관심을 끈다. SwRI는 과거 토성탐사선 카시니호가 2017년 임무를 끝내기 전 찾아낸 '진동'을 바다가 존재한다는 핵심 근거로 삼았다. 이같은 진동은 내부에 바다를 유지할 수 있는 지질학전 특성에서 나타난다는 것이 SwRI의 주장.연구에 참여한 알리사 로든 박사는 "미마스에서 감지한 진동을 컴퓨터 모델을 통해 재현한 결과 약 22~32㎞사이의 얼음 껍질 아래에 바다를 유지하기에 충분하는 것을 보여줬다"면서 "행성과 달 사이에 상호 중력작용에 의해 발생하는 조석가열로 인해 미마스의 내부 온도가 상승해 지하바다가 존재할 수 있다"고 설명했다. 이어 "바다가 숨겨져 있는 것으로 보이는 엔셀라두스와 유로파는 표면이 갈라져 있는등 지질학적인 증거를 보이지만 미마스는 우리를 속이듯 다르다"면서 "이번 연구결과는 태양계 혹은 외계에 생명체가 존재할 수 있는 세계의 정의를 더욱 넓여줄 것"이라고 덧붙였다. 　 　  

2020년 8월, 지름 1.8~5.5m의 소행성 ‘2020 QG’가 지구에서 약 3000㎞ 떨어진 상공을 유유히 스쳐 지나갔다. 이 소행성은 우주 관측 역사상 지구와 가장 근접하게 스쳐 지나간 소행성으로 기록됐는데, 당시 전문가들이 소행성이 접근 사실을 미리 인지하지 못했다는 사실이 알려져 충격을 안겼다. 소행성 2020 QG는 미국 캘리포니아에 있는 천체 관측소인 팔로마산천문대에서 포착됐는데, 존재를 확인했을 때는 이미 소행성이 지구에서 한참 멀어진 후였다. 지구를 스쳐 지나간 거대 소행성의 존재를 아무도 눈치채지 못했던 것이다.당시 미국항공우주국(NASA) 지구근접천체연구센터(CNEOS)는 “2020 QG이 태양 방향에서 접근했고, 우리는 이를 미리 확인하지 못했다”고 밝혔다. 가장 큰 문제는 지구로 향하는 거대 소행성의 존재를 미리 알아채지 못하는 사례가 종종 발생한다는 사실이다. 2019년 7월에도 지름 50∼130ｍ로 추정되는 소행성 ‘2019 OK’가 지구를 스쳐가기 직전에야 파악됐다. 미국 하와이대학 연구진은 NASA의 지원을 받아 세계 각지의 주요 천문대가 일부 소행성의 존재를 예측하지 못하는 원인을 분석했다.하와이 할레아칼라천문대의 광학 망원경은 ‘판-스타스 1’(Pan-STARRS 1)은 지구로 접근하는 소행성을 미리 인지하는 일종의 조기 경보 시스템 역할을 해 왔다. 그러나 이 망원경은 2019년 당시 소행성 2019 OK를 인지하지 못했고, 연구진은 그 원인이 소행성이 유발한 ‘착시 현상’ 때문이라고 설명했다. 연구진에 따르면 소행성 2019 OK가 지구에 접근할 당시, 소행성은 지구의 궤도 및 자전의 영향으로 마치 멈춰있는 듯 보였다. 즉, 소행성이 접근하는 방향과 위치, 지구의 자전 방향 등이 이례적으로 맞물릴 때 해당 소행성은 훨씬 느리게 이동하거나 혹은 멈춰있는 것처럼 판단될 수 있다는 것.연구진은 “2019 OK의 경우 위의 이유로 마치 멈춰있는 것처럼 보였고, 이에 따라 천문대의 망원경이 지구로 향하는 소행성의 존재를 미리 인지하지 못했다. 만약 이런 이유가 아니었다면, 소행성이 지구를 스쳐 지나가기 4주 전 쯤에 발견했을 것”이라고 설명했다. 이어 “과학자들은 특수한 상황에서 느리게 움직이는 혹은 아예 멈춰있는 것처럼 보이는 소행성을 식별하기 위해 더 노력해야 한다”고 덧붙였다. NASA는 다음 세기 안에 지구와 소행성의 충돌은 없을 것으로 보고 있지만, 예상치 못한 소행성의 접근은 반드시 유의해야 한다고 강조해 왔다. 이에 따라 태양계에 존재하는 수많은 소행성을 미리 찾아내는 동시에, 충돌을 막을 방법을 찾기 위해 노력하고 있다. 그중 하나는 ‘다트 프로젝트’다. NASA가 진행하는 이 프로젝트는 특수 설계된 우주선을 지구로 접근하는 소행성으로 발사해 궤도를 변동시키는 계획이다. 현재 디모포스라는 소행성을 향해 우주선을 보냈고, 내년 9월쯤 충돌 실험을 할 예정이다.

최근 ‘혜성 충돌’을 소재로 한 넷플릭스 영화 ‘돈 룩 업’이 화제가 된 가운데 최근 폭 1㎞에 달하는 소행성이 오는 19일 지구를 근접해 지나갈 것으로 관측됐다. 이 소행성이 지구와 충돌할 가능성은 없으나 현재 계산상으로는 향후 200년간 지구에 가장 가까이 접근하는 소행성일 것으로 분석됐다. 12일 CNN 등에 따르면 미국 항공우주국(NASA)을 인용해 소행성이 시속 7만 6000여㎞의 속도로 지구 옆을 지나가며 지구와 193만㎞까지 근접할 것으로 예상된다고 밝혔다. 지구와 달 사이의 거리(약 38만 5000㎞)의 약 5배 정도의 거리다. 1994년 처음 발견된 이 소행성의 이름은 7482(1994 PC1)다. NASA는 이 소행성이 지구와 충돌할 가능성이 없지만 이는 향후 200년간 지구와 가장 가까이 접근하는 소행성일 것이라고 설명했다. 소행성이 지구를 가장 가까이 지나는 시간은 미국 동부시간 기준으로 18일 오후 4시 51분(한국시간 19일 오전 6시 51분)이다. 이 소행성을 맨눈으로 보는 것은 불가능하지만, 작은 천체 관측용 망원경 정도로는 볼 수 있을 것이라고 CNN은 관련 인터넷 사이트를 인용해 전했다.다만 곧 다가오는 소행성이 지구에 근접해 지나간 소행성 중 가장 큰 것은 아니다. 2017년 10월 1일(미국 동부시간 기준) 지구를 비켜 간 3122 플로렌스(1981 ET3)는 폭이 4~8.8㎞에 달하는 것으로 관측됐다. 이 소행성은 2057년 10월 2일 다시 지구 근처를 지나간다.현재 NASA는 지구의 소행성 충돌을 막기 위한 프로젝트인 ‘쌍(雙) 소행성 궤도수정 실험’(DART)을 진행 중이다. 이는 6600만년 전 공룡 대멸종과 같은 소행성 충돌 참사를 막기 위한 지구 방어 전략의 일환이다. NASA의 DART 우주선은 지난해 10월 21일 발사됐으며 올해 9월 지구 근접 소행성 ‘디디모스’(Didymos)를 돌고 있는 ‘디모르포스’(Dimorphos)에 충돌해 공전시간을 바꿀 수 있는지 실험하게 된다.

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.

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.

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.　　

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)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.