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.

6년 반 정도를 주기로 태양을 도는 ‘혜성 67P/추류모프-게라시멘코’(이하 혜성 67P)가 관측 사상 최고로 지구를 근접해 지나쳐 간 것으로 확인됐다. 유럽우주국(ESA)에 따르면 미국 동부 표준시(EST) 기준 지난 12일 오후 7시 50분(한국시간 13일 오전 9시 50분), 혜성 60P는 지구에서 6277만㎞ 떨어진 우주 상공을 지나갔다. 이는 지구와 달 거리의 약 160배 정도 거리로, 1969년 혜성의 존재가 처음 확인된 이후 지구와 가장 가깝게 접근했다. 혜성 67P는 지난 3일 태양 주변을 도는 천체가 태양과 가장 가까워지는 지점인 근일점을 통과했다. 당시 혜성과 태양의 거리는 약 1억 8100㎞였다.유럽우주국 측은 “혜성 67P가 관측 역사상 지구와 가장 가까운 거리를 지나간 뒤 점점 멀어지고 있다. 67P가 다시 지구에 가장 근접하는 시기는 2214년이 될 것”이라면서 “67P가 지구와 가장 가까워지는 시점에는 망원경을 이용해 직접 관찰할 수 있었다”고 설명했다. 장난감 오리를 닮았다 해서 '오리 혜성'이라고도 부르는 67P는 천문학계에서 가장 중요한 혜성 중 하나로 꼽힌다. 2014년 유럽우주국의 로제타 탐사선이 10년을 비행한 끝에 67P에 접근하는데 성공, 그해 11월에 탐사로봇 필레를 혜성 표면에 내려 보냈다. 이후 25개월간 궤도를 돌며 혜성 표면의 상세한 모습을 관측하고 11만 6000여 장의 사진과 데이터를 지구로 전송했다. 로제타는 혜성 대기에서 아미노산 성분을 발견했는데 이는 혜성이 지구와 충돌하면서 생명체가 생겨날 수 있는 아미노산을 전했다는 ‘생명체 혜성 기원설'을 뒷받침하기도 했다.약 6.45년을 주기로 태양을 도는 혜성 67P는 태양 주변에서 카멜레온처럼 색깔이 변한다는 사실도 확인됐다. 태양에 가까이 다가설수록 원래의 붉은색이 옅어지며 푸른색을 띠다가 태양 근일점을 돌아 심우주로 빠져나갈 때는 다시 붉은색을 보인다. 탐사로봇 필레가 착륙하는 과정을 분석한 천문학자들은 혜성 표면 물질이 카푸치노 거품보다도 부드러울 정도로 무르다는 연구결과를 내놓기도 했다. 당시 이를 분석한 로런스 오로크 ESA 유럽우주천문센터 연구원은 “필레의 움직임 덕분에 우리는 혜성의 내부를 조사하고 무엇으로 만들어졌는지 이해할 수 있게 됐다”며 “고대의 수십억 년 된 (혜성 표면의) 얼음과 먼지 혼합물이 카푸치노의 거품처럼 부드럽다는 것을 알아냈다”고 말했다. 2016년에는 혜성 67P에서 단백질의 구성물질인 아미노산이 발견됐고, 이는 혜성이 지구와 충돌하면서 생명체의 기본 물질을 뿌렸을 것이라는 가설에 더욱 무게를 실었다. 혜성 67P가 지구 생명체의 혜성 기원설을 뒷받침할 수 있는 중요한 정보를 내포하고 있는 만큼, 전문가들은 여전히 로제타가 전송한 수많은 데이터를 분석하고 있다.

2011년 동일본 대지진이 발생한 지도 10년이 넘었다. 하지만 동일본 대지진의 여파는 아직도 진행 중이다. 동일본 대지진의 여진으로 판단되는 규모 5.9 지진이 지난달 7일 도쿄 지하 80㎞에서 발생했다. 규모 7의 도쿄 도심 하부 직하지진 발생 가능성이 높은 상황 속에서 발생한 이번 지진으로 일본 정부의 긴장감도 더욱 높아졌다. 동일본 대지진과 같은 초대형 지진은 지진 유발뿐 아니라 지구 환경에도 많은 영향을 끼친다. 이런 초대형 지진은 지구의 자전에도 변화를 일으킨다. 초대형 지진이 발생하면, 섭입 지각판이 한순간에 지구 중심 방향으로 이동하며 지구 내부의 질량 분포가 바뀌기 때문이다. 이런 지구 자전의 변화는 매우 심각한 결과를 초래하기도 한다. 지구 자전 속도와 자전축의 변화로 하루 길이가 변하고, 태양으로부터 받는 복사에너지양에도 변화가 생긴다. 태양 복사에너지 변화는 기후 변화로 연결되고, 생명체에 막대한 영향을 미칠 수 있다. 천체 운동으로 인한 지구 자전 변화 효과는 초대형 지진에 의해 만들어지는 지구 자전 변화 효과보다 더욱 강력하다. 지구 자전에 영향을 끼치는 천체운동에는 지구 공전 궤도의 편심률의 변화, 지구 자전축 기울기 변화, 세차 운동이 있다. 이들은 각각 2만 3000년에서 41만년에 이르는 고유 주기를 가지고 있다. 지구의 과거 빙하기와 간빙기의 시기가 이 천체 운동 주기와 밀접한 관련이 있다. 하지만 지구상에서 관측되는 빙하기와 간빙기 시기는 이런 천체 운동으로 모두 설명되지 않는다.초기 지구의 초대륙 분리와 이동도 지구 자전에 큰 영향을 끼친 것으로 알려진다. 최근 연구에 따르면 7억 5000만년 전 초대륙 로디니아의 분리와 3억 5000만년 전 초대륙 판게아의 분리 시기가 빙하기와 일치한다. 초대륙의 분리와 충돌은 지구 내부의 맨틀 대류와 연관 지어 볼 수 있다. 맨틀 대류 방향과 위치는 시간에 따라 지속적으로 변화하고, 지표에서 나타나는 지각판의 운동도 그에 따라 지속적으로 변화한다. 지구 표면의 지각판 분포가 바뀜은 물론이다. 지각판의 충돌 결과 초대형 지진이 발생하며, 지구자전에 또다시 영향을 준다. 지구 역사 속 지구 자전축 변화 흔적은 지구 내부 곳곳에 남아 있다. 내핵에도 특별한 흔적이 있다. 고체 상태의 내핵은 철과 니켈이 주요 구성 성분이다. 내핵의 외곽 부분에선 광물의 정렬 방향이 현재의 지구자전축 방향과 거의 유사한 데 반해 내핵의 내부는 지구 자전축 방향과 다른 특징을 보인다. 이는 지구 생성 초기 지구 자전과 내핵의 운동에 많은 변화가 있었음을 짐작하게 한다. 현재 지구는 과거 수많은 일들의 원인과 결과가 사슬처럼 연결된 결과물이다. 지구는 거대한 시스템으로 모든 부분이 유기적으로 연결돼 있고 끊임없이 연동하며 변화하고 있다. 하나의 작은 변화는 시스템 내 여러 요소에 영향을 미친다. 관련이 없어 보이는 일이 원인이 돼 예기치 않은 결과가 만들어지곤 한다. 이 결과는 또 다른 일들의 원인으로 연쇄적으로 작동되기도 한다. 최근 들어 지구란 거대 시스템에 인간이 중요 변수로 더해졌다. 인간 활동으로 유발되는 온난화의 끝은 짐작하기 어렵다. 온난화로 강해진 엘니뇨와 극지역 빙하 감소, 지표 유체양의 증가 현상이 지구에 여러 영향을 미치고 있다. 다양한 학문의 세부 분야 간 유기적인 연대와 학문 간 벽을 넘은 통섭을 통한 전체 지구 시스템에 대한 이해가 절실하다.

6600만 년 전 지구를 강타한 지름 10km 급 소행성 충돌로 인해 비조류 공룡을 비롯한 수많은 중생대 생물들이 모두 멸종했다. 사실 이때 포유류를 비롯한 다른 생존자들도 큰 타격을 입었으나 소수의 생존자들이 살아남는 데 성공해 신생대의 주역이 된다. 하지만 이런 소행성이 다시 지구에 충돌하다면 인류를 포함한 모든 포유류가 멸종할 수도 있다.  다행히 이런 거대 소행성이 가까운 미래에 지구에 충돌할 가능성은 희박하다. 나사는 지구 근접 소행성에 대한 상세한 리스트를 작성해 위험도에 따라 등급을 매기고 감시하고 있는데, 적어도 지금까지는 당장 인류가 파괴시키거나 궤도를 수정해야 할 소행성은 없는 상태다.  다만 가능성을 완전히 배제할 수 없기 때문에 유럽 우주국과 나사는 우주선을 충돌시켜 소행성의 궤도를 수정하는 임무를 계획하고 있다. 올해 말 발사될 나사의 DART 우주선이 소행성에 충돌해 궤도를 살짝 수정하는 첫 임무를 수행한다. DART는 작은 우주선이지만, 빠른 속도로 충돌하면 상당한 운동에너지를 지닌다. 그리고 먼 거리에서 궤도를 살짝만 수정해도 나중에는 지구를 비켜갈 수 있을 만큼 변경이 가능하다.  하지만 이런 방법은 충분히 먼 거리에서 오는 어느 정도 큰 크기의 소행성에서만 사용할 수 있다. 러시아를 강타한 첼랴빈스크 운석처럼 지름 수십m 이내의 작은 소행성은 현재 소행성 감시망을 피할 수 있기 때문에 갑작스럽게 지구에 떨어질 가능성이 있다. 지름 50m 소행성도 지구에 충돌하면 메가톤급 핵무기와 같은 위력을 지니기 때문에 잠재적으로 엄청난 피해를 입힐 수 있다.  캘리포니아 대학의 필립 루빈 교수가 이끄는 과학자 팀은 이렇게 갑자기 나타나는 소행성을 파괴할 수 있는 지구 근접 방어 시스템을 제안했다. 연구팀이 제안한 파이 종말 단계 행성 방어 (PI-Terminal Planetary Defense) 시스템은 탄도 미사일 방어 시스템과 유사한 방식으로 대기권에 진입하는 소행성을 높은 고도에서 미사일로 파괴한다.  그런데 탄도 미사일과 달리 소행성은 적어도 수만 톤 이상의 큰 질량을 지닌 천체이기 때문에 일반적인 미사일 방어 시스템으로는 파괴할 수 없다. 핵무기가 가장 효과적인 파괴 수단이 될 수 있지만, 지구 대기권에 방사선 낙진을 만들 뿐 아니라 적대 국가의 핵 공격으로 오인하는 경우 심각한 무력 충돌이 일어날 위험성도 있다.  따라서 연구팀은 지름 10-30cm, 길이 1.8-3m 정도의 금속 관통봉 (penetrator rod) 여러 개를 확산시켜 소행성과 충돌시키는 대안을 제시했다. 금속봉 자체의 무게는 소행성보다 매우 작지만, 엄청난 속도로 충돌하기 때문에 쉽게 관통하면서 소행성을 갈라 놓는다. 대부분의 소행성은 사실 잡석 더미가 중력에 의해 느슨하게 묶인 형태이기 때문에 쉽게 파괴되어 작은 조각으로 갈라질 것으로 예상된다. 작게 조각난 소행성은 대부분 지구 대기권에서 타버린다. 일부는 지상으로 떨어질 순 있지만, 더 이상 핵무기급 파괴력은 지닐 수 없다.  파이 종말 단계 행성 방어 시스템은 아직은 개념 제안 단계다. 이런 형태의 요격 미사일을 개발하는데 막대한 비용이 들 뿐 아니라 지구 전체를 방어하기 위해서는 세계 여러 지역에 분산 배치해야 하는 문제가 있다. 그리고 레이더와 망원경을 포함해 소행성 진입을 실시간으로 모니터링하고 요격 미사일 발사를 제어할 시스템도 필요하다. 비용과 정치적 문제를 생각하면 당장 개발이 이뤄지긴 어려울 것으로 보인다.  하지만 그래도 과학자들은 소행성 방어를 위한 여러 가지 아이디어를 제시하고 활발하게 방안을 논의하고 있다. 첼랴빈스크 운석 사건이나 최근 지구를 스쳐 지나간 소행성들을 보면 지구가 앞으로 100% 안전하다고 보기는 어렵기 때문이다. 많은 연구와 논의를 통해 결국 현실적으로 가장 좋은 방법을 찾아낼 수 있을 것이다.

미 항공우주국(NASA) 탐사선 '루시'가 목성 주변의 두 무리 소행성군을 탐사하기 위해 16일 오전 5시 34분(한국시간 오후 6시 34분) 미국 플로리다 케네디 우주센터에서 발사되었다. 유나이티드 론치 얼라이언스(ULA) 아틀라스 V 로켓 꼭대기에 자리 잡은 냉장고 크기의 우주선은 토요일 아침 정시에 발사대를 박차고 올라 케이프 커내버럴의 새벽하늘을 환히 밝혔다. 목성 주변에서 같은 궤도를 도는 트로이군 소행성은 태양계 소행성군 중 마지막 미탐사 영역으로, '로봇 고고학자' 루시는 이들을 탐사함으로써 초기 태양계 형성의 비밀을 캐는 데 도움을 줄 것으로 기대되고 있다. 이 임무의 이름은 미국의 인류학자 도널드 요한슨이 발견한 320만 년 전 ‘인류의 조상’ 오스트랄로피테쿠스 아파렌시스 화석의 애칭 '루시(Lucy)'에서 따온 것으로, 탐사선이 초기 태양계의 비밀을 풀어주기를 바라는 과학자들의 염원을 담았다.루시는 목성에 도달할 수 있는 충분한 추진력을 얻기 위해 앞으로 6년 동안 지구를 두 차례 플라이바이하는 등 태양계를 순항한다. 이 우주선은 태양계의 진화 과정을 더 분명히 밝히기 위해 8개의 소행성을 방문할 예정이다. 그중 7개는 목성의 앞뒤에서 궤도를 돌고 있는 트로이군 소행성이며, 다른 하나는 소행성대에 위치한 것이다. 트로이군 소행성들은 태양계가 형성되던 시초의 물질이 완벽하게 보존된 우주 타임캡슐로, 이를 연구함으로써 태양계의 기원과 거대한 목성이 어떻게 형성되었는지에 대해 더 많은 정보를 얻을 수 있기를 과학자들은 기대하고 있다. 초기 태양계의 파편으로 여겨지는 트로이군은 목성과 같은 거리에 있는 중력 균형점인 라그랑주 점에 묶여 있다. ​사우스웨스트 연구소의 루시 수석 연구원인 핼 레비슨은 "트로이군 소행성이 과학적으로 중요한 이유는 그것들이 본질적으로 태양계를 형성하고 남은 잔재들이기 때문"이라고 밝혔다.​지금까지 전 세계의 우주 기관은 소행성대에서 지구 근접 소행성, 그리고 얼음으로 덮인 카이퍼 벨트에 이르기까지 다양한 소행성들을 탐사해왔다. 일본의 하야부사 임무와 NASA의 오시리스 렉스와 같은 프로젝트가 그 대표적인 작업이다. ​그러나 목성 주변 두 무리의 트로이군 소행성들은 아직 미답의 영역으로 남아 있었다. 약 100년 전 이들 지역에서 지름 수 킬로미터에서 수백 킬로미터에 이르는 소천체들이 무려 1만여 개가 발견되었다. 발견 당시 천문학자들은 호메로스의 일리아드에 나오는 영웅들의 이름을 따서 천체의 이름을 지었고, 이 지역 소천체무리는 '트로이군'이라는 이름을 얻었다. 이런 일들이 일어나는 동안, 흩어진 소행성들 일부는 목성의 중력에 잡혔고, 행성과 태양의 중력이 균형을 이루는 라그랑주 점 두 곳에 모여들었으며, 그리하여 두 소행성군은 목성의 앞뒤에서 같이 궤도를 돌기에 이르른 것이다. 이 두 개의 무리에 갇힌 소행성들은 행성들이 만들어진 후 남은 찌꺼기로 여겨진다."트로이군 소행성은 좁은 공간 안에서 공존하지만 서로 물리적인 특성은 놀라울 정도로 크게 다르다"고 설명하는 레비슨은 "이렇게 공간 안에 있는 다양한 천체들은 태양계의 초기 진화에 대해 중요한 것을 말해주고 있다"고 밝혔다. 과학자들은 소행성의 암석이 무엇으로 이루어져 있는지에 대한 통찰력을 제공할 수 있는 소행성 표면의 색상을 분석할 것이다. 열 측정 및 적외선 스펙트럼과 함께 과학자들은 각 소행성의 구성을 정확히 찾아내기를 희망하고 있다. NASA는 수십억 년 전 이 물질이 소행성 충돌 덕분에 생명체에 필요한 화학성분을 지구에 뿌렸을 수 있기 때문에 소행성에서 원시 유기 물질을 찾는 개념에 특히 관심이 있다. ​초기 태양계의 비밀을 캐기 위한 12년에 걸친 대장정에 오른 루시 프로젝트는 저비용 태양계 탐사 프로그램인 디스커버리의 13번째 임무로 2014년 시작되었다.

새로운 연구에 따르면, 중국이 달에서 가져온 암석 샘플이 아폴로 프로그램이 수십 년 전에 가져온 물질보다 10억 년 더 젊은 것일 수 있다는 연구결과가 나왔다. 지난해 12월 중국의 창어 5호 우주선이 월면의 '폭풍의 바다'라는 지역에서 채취한 암석 샘플 1.73kg을 지구로 가져왔다. 이후 귀중한 월석 샘플에 접근할 수 있는 과학자들은 암석과 그 암석이 지닌 태양계의 비밀을 알아내기 위한 일련의 실험을 시작했다. 다행히도 우주선은 달과 태양계 생성에 대한 과학자들의 지식 틀에 있는 중요한 구멍을 메우기 위해 완벽한 샘플을 채집한 것으로 보인다. 새로운 연구에 따르면, 이번에 회수된 달 암석 샘플 중 두 개의 작은 조각은 약 19억 7000만 년 전의 것으로 추정된다. 오차 범위는 플러스 마이너스 5000만 년이다. 미주리주 세인트루이스에 있는 워싱턴 대학의 행성 과학자이자 공동 저자인 브래드 졸리프는 "20억 년의 격차를 좁힐 수 있는 완벽한 표본"이라고 성명에서 밝혔다. 그는 베이징을 근거로 하는 연구팀에 참여하고 있다. 그 간격의 범위는 회수된 아폴로 샘플의 암석 대부분이 형성된 약 30억 년 전부터 연대 측정이 가능한 젊은 충돌 크레이터가 형성된 약 10억 년 전까지다. 45억 년의 태양계 역사를 구성하기 위해 과학자들은 시간이 기록된 샘플을 크레이터 연대 측정이라고 하는 상대 연령을 식별하는 기술에 결합했다. 졸리프 박사는 "행성 과학자들은 표면에 크레이터가 많을수록 더 오래되고 크레이터가 적을수록 표면이 더 젊다는 것을 알고 있다. 이는 훌륭한 상대적 결정법이다"이라면서 "그러나 그것에 절대적인 연대를 결정하려면 월면에서 샘플을 가져와야 한다"라고 설명했다. 이 접근방식을 사용하여 과학자들은 아폴로 샘플의 출처를 조사해 실험실에서 결정된 나이를 기록하고, 얼마나 많은 크레이터가 존재하는지를 계산할 수 있다. 그런 다음 행성 과학자들은 막 파헤쳐진 달의 토양에 대해 대략적인 연대를 추산할 수 있다. 이는 과학자들이 결코 얻을 수 없는 다른 태양계 천체의 신선한 샘플에 대해서도 마찬가지로 적용할 수 있는 연대 계산법이다. 그런데 이제까지는 30억에서 10억 년 전의 달 샘플이 없었기 때문에 과학자들의 크레이터 연대 측정 타임라인에는 엄청난 간격이 있었다. 크기가 몇 밀리미터에 불과한 두 개의 작은 달 암석이 그 엄청난 간극을 구멍을 메우는 데 결정적인 도움이 되었다. 졸리프 박사는 "이 연구에서 우리는 '약 20억 년에 플러스 마이너스 5000만 년'이라는 매우 정확한 연대 측정을 성공했다"라며 "이는 참으로 경이로운 결과로, 행성 시간의 관점에서 볼 때 그것은 매우 정확한 연대 결정"이라고 덧붙였다. 이 샘플의 나이는 화산 폭발 중에 형성되는 현무암이라는 암석 유형이기 때문에 중요한데, 이전까지 과학자들은 약 30억 년 전까지 달에서 용암이 흐른 증거만을 가지고 있었기 때문이다.  과학자들은 달의 지각이 얇고 열을 생성하는 요소가 상대적으로 풍부하기 때문에 이 지역에서 가장 젊은 달의 현무암을 발견할 것으로 예상했다. 그러나 연구자들은 암석이 그렇게 늦게까지 어떻게 녹은 상태로 남아 있었는지에 대해서는 여전히 확실하게 밝혀내지 못하고 있다. 이 연구결과는 '사이언스' 저널 10월 7일(현지시간) 발표된 논문에 게재되어 있다.

미국항공우주국(NASA)이 소행성의 궤도를 수정하기 위해 우주선을 충돌시키는 임무를 다음달 말 시작할 계획이다. NASA 성명에 따르면, ‘다트’(DART)라는 이름의 소행성 궤도수정 목적 우주선은 미국 캘리포니아주 밴덴버그 우주군 기지에서 스페이스X 팰콘9 로켓에 실려 쌍 소행성인 디디모스 쌍성을 향해 현지시간으로 다음달 24일 오전 1시 20분 발사될 예정이다. 다트 우주선은 시속 약 2만1700㎞의 속도로 항행하다가 내년 10월 2일 디디모스 쌍성 중 하나인 디디문에 충돌할 예정이다. 예정대로 충돌하면 디디문의 속도는 불과 1%밖에 변하지 않을 것이지만, 이는 중력에 의해 묶인 디디모스와 디디문의 궤도를 수정하기에는 충분할 것이라고 NASA는 보고 있다. 이 계획은 앞으로 지구를 위협하는 소행성의 궤도를 수정하기 위한 임무에 귀한 정보를 제공할 수 있다.폭이 약 160m인 디디문은 지름 약 780m인 디디모스로 불리는 훨씬 더 큰 우주암석 주위를 돌고 있다. 디디문과 디디모스는 지난 2003년 지구에 비교적 가까운 595만 ㎞ 이내까지 접근한 바 있다. 디디문 외에도 NASA와 산하기관인 근지구천체연구센터(CNEOS)가 아직 관측하지 못했지만, 지구에 충돌할 가능성이 높은 우주 암석은 많이 존재한다. NASA는 성명에서 “다트는 소행성의 궤도를 수정하기 위해 한 대 이상의 대형 고속 우주선을 우주의 소행성 진로로 보내는 임무를 포함한 운동 충돌장치 기술의 첫 사례가 될 것”이라고 밝혔다. NASA는 지구와의 거리가 0.05 AU(천문단위)인 약 750만 ㎞ 안에 있으며 지름이 140m 이상인 소행성을 잠재적으로 위험한 근지구천체(NEO)로 보고 있다. 이런 천체는 현재 2만5000개 넘게 존재하지만, 더 많은 천체들이 발견을 기다리고 있다고 NASA는 추정한다.앞서 NASA는 다트와 동행해 충돌 과정을 기록할 큐브 위성(큐브샛)의 설치 준비가 완료됐다고 지난 1일 발표한 바 있다. 큐브샛의 무게는 약 14㎏이고 길이는 대략 성인 손부터 아래 팔까지인 것으로 전해졌다. 다트는 NASA의 소행성 방어 전략의 첫 번째 계획으로, 위험한 소행성으로부터 지구를 지키기 위해 유럽우주국(ESA)과 함께 공동으로 설계한 것이다. 이에 대해 다트 프로젝트를 주도하는 낸시 섀벗 박사는 “다트는 최종적인 해답이 아니라 지구를 소행성의 충돌로부터 보호할 필요가 있으면 해야 할 첫 번째 단계일 뿐”이라면서 “지구에 잠재적인 충돌 위험을 가져오는 소행성을 발견하고 추적하며 특징짓는 연구는 행성 방어의 모든 노력에 매우 중요하다”고 지적했다.

태양계 모델을 본 적이 있다면 태양, 행성, 위성, 소행성들이 거의 같은 평면 위에 있다는 것을 눈치챘을 것이다. 모든 행성과 소행성들은 태양과의 거리는 각기 다르지만 같은 공전면 위에서 태양을 공전한다. 왜 그럴까? 이 질문에 답하기 위해 우리는 약 46억 년 전 태양계의 탄생 현장으로 시간여행을 해야 한다. 그 무렵에는 태양계란 존재하지 않았고, 앞으로 태양계를 이룰 거대한 ‘태양 성운’이 있었을 뿐이다. 지난 21일(현지시간) ‘라이브 사이언스’와 인터뷰한 하와이 대학 천문학자 네이더 해그하이푸어의 설명에 따르면, 당시 태양 성운는 먼지와 가스로 이루어진 거대한 회전 구름이었다. 성운의 크기는 무려 1만2000AU(천문단위)를 달했다. 1AU는 지구-태양 사이의 평균 거리로 약 1억5000만㎞니까 성운의 크기는 1조8000억㎞다. 이 어마무시한 크기의 구름 덩어리는 우주 먼지와 가스 분자로 가득 찬 존재였는데, 이것이 자체 질량으로 중력붕괴하면서 수축하기 시작했다고 해그하이푸어는 말했다. 먼지와 가스 구름이 붕괴하면서 회전속도를 높여가자 두리뭉실했던 구름 덩어리가 점차 편평해져갔다. 파이 반죽을 빠르게 회전시키면 납작해지는 것과 같은 이치다. 이 같은 현상이 바로 초기 태양계에 일어났던 것이다. 이렇게 성운 원반이 빠르게 회전하면, 그 중심에서 가스 분자들은 엄청난 압력으로 뭉쳐져 가승 공을 만들고 계속 온도가 치솟게 된다고 해그하이푸어는 설명한다. 이윽고 온도가 1000만 도를 돌파하면 중심부에서 하나의 사건이 일어나는데, 바로 수소가 융합하여 헬륨을 만들어내는 핵융합반응이 시작되는 것이다. 수소 원자 4개가 만나서 헬륨핵 하나를 만드는 과정에서 약간의 질량이 에너지로 바뀌는데, 아인슈타인의 그 유명한 공식 E=mc^2에 따라 여기서 엄청난 핵 에너지가 만들어지는 것이다. 이때 가스 공은 중력수축을 멈춘다. 가스 공의 외곽층 질량과 중심부 고온-고압이 평형을 이루어 별 전체가 안정된 상태에 놓이기 때문이다. 그렇다고 금방 빛을 발하는 별이 되는 것은 아니다. 핵융합으로 생기는 에너지가 광자로 바뀌어 주위 물질에 흡수, 방출되는 과정을 거듭하면서 줄기차게 표면으로 올라오는데, 태양 같은 항성의 경우 중심핵에서 출발한 광자가 표면층까지 도달하는 데 얼추 100만 년 정도 걸린다. 표면층에 도달한 최초의 광자가 드넓은 우주공간으로 날아갈 때 비로소 별은 반짝이게 되는 것이다. 이것이 바로 스타 탄생이다. 지금 하늘에서 우리를 비추고 있는 태양도 이러한 과정을 거쳐 탄생한 것이다. 아기 별 태양은 생후 5000만 년 동안 계속해서 성장하여 주변의 가스와 먼지를 모으고 강렬한 열과 복사를 뿜어냈다. 그리고 주위 물질을 집어삼키면서 점점 덩치를 키워나간다. 태양이 커짐에 따라 분자구름은 계속해서 붕괴되어 “별 주위에 원반이 형성되어 태양을 중심으로 하여 점점 더 팽창하면서 편평해진다”라고 해그하이푸어는 덧붙였다. 이 같은 과정이 진행되면서 이윽고 태양 성운은 젊은 별을 공전하는 원시행성 원반이라는 편평한 구조가 되었는데, 이 원반은 무려 수백 천문단위(AU)에 이르는 어마무시한 크기였지만, 두께는 그 너비의 10분의 1에 불과했다. 그후 수천만 년 동안 원시행성 원반의 먼지 입자는 부드럽게 소용돌이치며 때때로 서로 부딪쳐 합쳐지면서 밀리미터 크기의 알갱이가 되고, 그 알갱이들은 다시 센티미터 크기의 자갈이 되고, 자갈들은 계속 충돌, 합병하여 우주 암석을 만들어갔다. 결국 원시행성 원반에 있는 대부분의 물질은 서로 달라붙어 거대한 물체를 형성하기에 이르렀는데, 그 중 일부는 덩치를 충분히 키운 나머지 중력이 지배적인 힘으로 작용한 자신의 몸을 공처럼 둥글게 만드는 데 성공했다. 이것이 바로 행성, 위성, 큰 소행성 들이다. 덩치를 키우는 데 실패한 우주암석들은 울퉁불퉁한 위성이나 소행성, 혜성과 같이 불규칙한 모양이 되었다. 이러한 천체들은 크기는 다르지만 그들이 태어난 동일한 원반 평면에 머물게 되었으며, 이런 이유로 오늘날에도 태양계의 8개 행성을 비롯한 태양계 식구들은 거의 같은 공전면 위에서 태양 둘레를 돌게 된 것이다.

기원후 1181년, 중국인과 일본의 천체 관측가에 의해 별이 없던 곳에서 토성만큼 밝은 별이 발견되었는데, 이 별은 6개월 남짓 동안 밤하늘에서 최대 -1등급 밝기로 빛나다가 사라진 것으로 기록되었다. 고대의 기록에서 이 같은 별은 손님별, 곧 ‘객성(客星)’으로 일컬어졌다. 그로부터 900년이 흐른 후, 천문학자들은 마침내 미스터리로 남아 있었던 그 신비한 별의 정체를 밝혀냈다. 1054년 유명한 게 성운을 만들어냈던 초신성 폭발과 같은 현상인 이 사건은 역사적 기록으로 남겨진 된 몇 안 되는 사례 중 하나이지만, 게 성운과는 달리 1181년의 사건은 정확히 파악하기 어려운 미스터리로 남아 있었다. 그러나 역사적 기록은 현대 천문학자들에게 유용한 몇 가지 단서를 남겨주었다. 첫 단서는 시기이다. 이 ‘손님별’은 1181년 8월 6일부터 1182년 2월 6일까지 185일 동안 밤하늘에서 빛을 발했다. 두번째는 하늘에서의 위치이다. 손님별은 중국 별자리 화가이(華盖), 현대의 카시오페이아자리 부근에서 나타났다. 이 '우주 퍼즐 조각'은 연구팀을 고대 섬광의 정체가 무엇인지를 가리켜주었다. 대항성의 폭발이 남긴 이 초신성의 잔해는 바로 Pa30이라고 불리는 성운을 남겼다. 지구와의 거리 약 8500광년이다. 900년 전에 팽창을 시작한 이 성운은 지금도 빠른 팽창을 멈추지 않고 있는데, 새로운 연구에서 홍콩, 영국, 스페인, 헝가리, 프랑스 과학자들은 그 속도를 측정한 결과, Pa30의 먼지와 가스가 지구에서 달까지의 거리(약 38만㎞)를 5분 만에 주파한다는 것을 발견했다. 무려 초속 1270㎞이다. 연구팀은 그 속도를 역산함으로써 성운이 1181년경에 폭발한 초신성의 잔해임이 거의 확실시된다는 결론을 내렸다.연구팀은 Pa30이 희귀한 유형의 초신성으로부터 형성되었음을 발견했다. 이 유형은 초신성의 하위 범주인 Iax형 초신성으로 분류되는데, 이는 중간 밑의 질량을 가진 항성이 핵융합을 끝마치고 마지막으로 도달하는 백석왜성이 폭발한 결과물이다. 영국 맨체스터 대학의 천체 물리학자 앨버트 지욜스트라는 “초신성의 약 10%만이 이러한 유형으로, 아직까지 그 메커니즘이 확실히 밝혀지지 않은 대상”이라면서 “SN1181이 희미했지만 매우 천천히 밝기가 떨어졌다는 점이 이 유형임을 시사한다”고 말했다. 과학자들은 또한 우리은하에서 가장 뜨거운 별 중 하나인 파커 별이 1181년 초신성 폭발을 일으킨 별이 남긴 것으로, 백색왜성으로 알려진 두 별 잔해의 대규모 충돌과 합병의 결과물로 생각하고 있다. 지욜스트라 교수는 “이것은 별과 성운에 대한 자세한 연구가 가능한 유일한 Iax 유형 초신성”이라면서 “역사적 미스터리와 천문학적 미스터리를 모두 풀 수 있는 훌륭한 사례”라고 밝혔다. 이 연구는 ‘아스트로피지컬 저널 레터스’ 9월 15일자(현지시간)에 게재되었다.　

올 한해도 코로나19 팬데믹의 영향으로 전 세계 사람들의 발이 묶였지만 하늘을 바라보며 환상적이고 경이로운 순간을 담아낸 천문 사진들은 어김없이 촬영됐다. 지난 16일(현지시간) 영국 런던의 그리니치왕립천문대 측은 BBC 스카이 앳 나이트 매거진과 함께 주관하는 '올해의 천문사진' 수상작들을 공개했다. 올해 13번째를 맞은 이번 ‘올해의 천문사진’ 공모전에는 전 세계 75개국 아마추어 및 전문 사진작가들의 사진 4500여 점이 접수됐다. 이번 공모전은 총 11개 부분에서 수상작이 나왔으며 이중 일부를 추려 소개한다. 태양(The Sun) 부문'올해의 천문사진' 종합 우승작이자 '태양 부문' 우승작으로 태양과 달의 우주쇼가 꼽혔다. 지난해 6월 21일 사진작가 슈창동이 티벳의 고지대에서 촬영한 것으로 환상적인 금환일식의 모습을 절묘하게 담아냈다. 금환일식(金環日蝕)은 태양의 가장자리가 금반지처럼 보이는 현상을 말한다. 서구에서는 ‘불의 반지’(Ring of Fire)라 부르는 금환일식은 달이 태양을 완전히 가리지 못해 생긴다. 태양 가장자리 부분만 보이며 마치 불에 타는 금반지 모양같아 붙은 이름이다. 슈창동은 "티벳이 1년 내내 화창한 날씨를 가지고 있기 때문에 이곳에서 촬영하기로 결심했다"면서 "그러나 금환일식이 일어난 동안 하늘 전체에 먹구름이 가렸으나 단 1분 동안 이 장면이 펼쳐져 촬영할 수 있었다"고 밝혔다. 오로라(Aurorae) 부문지난해 11월 30일 사진작가 드미트리 리발카가 러시아 북쪽 바렌츠와 카라 해를 연결하는 수로의 배 위에서 촬영한 사진이다. '천상의 커튼'이라고도 불리는 오로라는 태양표면 폭발로 우주공간으로부터 날아온 전기 입자가 지구자기(地球磁氣) 변화에 의해 고도 100∼500㎞ 상공에서 대기 중 산소분자와 충돌해서 생기는 방전현상이다. 　　 　 은하(Galaxies) 부문올해 수상작 중 가장 많은 노력이 들어간 작품이다. 중국의 중우가 촬영한 은하수 사진으로 지구 전역에서 볼 수 있는 우주먼지, 별, 성운의 모습을 360도 파노라마로 담았다. 이를 위해 그는 중국의 북부와 뉴질랜드를 찾아 촬영했으며 여기서 얻어진 사진으로 모자이크를 완성하는데 2년이 걸렸다. 　　 별과 성운(Stars and Nebulae) 부문미국의 테리 핸콕이 올해 7일에 걸쳐 콜로라도 화이트워터에서 촬영한 NGC 1499 일명 '캘리포니아 성운'이다. 길이가 대략 100광년에 달하는 NGC 1499는 지구에서 1000광년 떨어진 곳에 위치한 발광 성운이다. 캘리포니아 주의 윤곽을 닮았다고 해서 캘리포니아 성운이며 장시간 노출된 사진이 아니면 밤하늘에서 찾기 쉽지 않다. 이 사진의 총 노출시간은 16시간이다.　　 Best Newcomer 부문천체사진 경력 1년 미만인 작가들에게 주어지는 상이다. 사진작가 폴 에커르크가 미국 플로리다에서 촬영한 것으로 우주로 향하는 스페이스X의 팰컨9 로켓과 달의 모습이 인상적이다. 　

이번 주 초 지구에서 약 6억3000만㎞ 거리에 있는 목성에 소행성으로 추정되는 천체가 떨어져 밝은 빛이 뿜어져나오는 극히 보기 드문 순간을 아마추어 천문학자들이 포착해냈다. 독일 아마추어 천문학자 하랄트 팔레스케는 현지시간으로 지난 13일 목성의 대기 중에 이 가스 행성의 위성인 이오의 그림자가 일식을 일으키는 모습을 관측하다가 소행성 충돌로 추정되는 순간을 촬영했다.그는 스페이스웨더닷컴과의 인터뷰에서 “밝은 빛이 날 놀라게 했다”며 “그것은 충돌 순간일 수밖에 없다”고 주장했다. 만일 이 주장이 사실로 확인된다면 이번 충돌 사건은 관측 사상 목성에 관한 8번째 충돌로 기록된다. 목성의 첫 번째 충돌 사건은 1994년 7월로 기록됐었다. 팔레스케는 이번 섬광을 목격한 뒤 무엇이 빛을 일으켰는지 알아내기 위해 촬영한 영상의 각 프레임을 자세히 살폈다고 밝혔다. 그는 지구상의 간섭은 물론 목성 주위 위성을 배제함으로써 목성의 대기 중에 섬광이 2초 동안 눈에 보이는 것을 발견했다. 목성에는 매년 몇십 개, 어쩌면 몇백 개의 소행성이 충돌하는데 이 덕에 목성은 작은 천체들이 지구에 충돌하는 것을 막아주는 일종의 방패 역할을 한다. 하지만 이런 충돌 사건을 포착하는 사례는 극히 드물다.또한 이번 충돌은 브라질의 또다른 아마추어 천문학자도 기록한 것으로 전해졌다. 호세 루이스 페레이라는 12일부터 브라질 남동부 상파울루주 동부 도시 상카에타누두술에서 목성을 관측하기 시작했다. 그는 스페이스닷컴과의 인터뷰에서 “기상 악화를 우려해 관측을 멈추지 않으려고 첫 번째 영상을 확인하지 않았었다. 14일 오전에서야 영상을 확인했는데 프로그램상에서 충돌 가능성이 높다고 나왔다”면서 “그날 영상에 실제로 충돌 순간이 기록된 것을 확인했다”고 설명했다. 이후 그는 관측 자료를 프랑스 천문학회의 마크 델 크로아에게 보냈고, 그 전문가는 영상 속 섬광이 충돌 순간임을 확인했다. 섬광은 동부 일광 절약시(EDT)로 13일 오후 6시 39분 발생한 것으로 전해졌다. 이는 우리시간으로 지난 14일 오전 7시 39분이다.

절세 미인의 대명사로 여겨지는 ‘클레오파트라’로 명명된 것과 달리 개뼈(개가 흔히 좋아하는 아령 모양의 뼈다귀)를 닮아 아이러니한 한 소행성의 크기가 예측보다 꽤 크다는 사실이 확인됐다. 이는 역대 가장 선명한 이미지 데이터를 얻어낸 성과다. 미국 우주전문매체 스페이스닷컴 등 외신 보도에 따르면, 대부분 금속으로 된 클레오파트라 소행성(이하 클레오파트라)은 기존 관측에서 길이 200㎞ 정도로 추정됐지만, 새로운 이번 연구에서 길이가 270㎞에 달하는 것으로 확인됐다. 이는 서울에서 포항까지 직선 거리와 맞먹는 규모다. 1880년 오스트리아 천문학자 요한 팔리사에게 처음 발견된 뒤 천문학자들의 마음을 사로잡아온 클레오파트라는 화성과 목성 사이에서 태양을 중심으로 공전한다. 우리 지구에서 가장 가까울 때는 2억㎞ 정도 떨어져 있다. 흔히 ‘개뼈 소행성’으로 불리는 클레오파트라는 20년 전 수행한 레이더 관측 연구에서 소행성 양끝에 둥근 돌출부가 있다는 사실이 확인돼 개뼈처럼 보인다고 해서 이런 별명이 붙여졌다.클레오파트라는 두 위성을 갖고 있다는 사실이 드러난 바 있다. 이들 위성은 실제 클레오파트라의 자녀들인 알렉산더 헬리오스와 클레오파트라 셀레네 2세의 이름을 따서 각각 알렉셀리오스(Alexhelios)와 클레오셀레네(Cleoselene)라는 이름이 붙여지기도 했다.국제연구진이 칠레에 있는 유럽남방천문대(ESO)의 초거대망원경(VLT)을 사용해 확보한 새로운 이미지는 클레오파트라를 여러 각도로 바라본 모습이다. 이는 2017년부터 2019년까지 3년 동안 수집한 것을 미국 캘리포니아주 마운틴뷰에 있는 세티(SETI) 연구소가 주도해 얻은 결과물이다. 이번 연구는 어느 때보다 정확하게 소행성의 크기와 질량을 계측했기에 이 천체를 공전하는 두 위성이 어떻게 형성될 수 있었는지에 대해서도 알 수 있게 해줬다. 이는 클레오파트라가 어떤 두 소행성의 충돌로 완전히 파괴되지 못하고 남은 잔해에서 태어났다는 점을 시사하는 것. 연구진은 또 VLT가 포착한 다양한 이미지 정보를 바탕으로 3D 입체 모형을 제작했고 소행성의 한쪽 돌출부가 다른 쪽 돌출부보다 더 클 수도 있다는 새로운 정보도 알아냈다. 뿐만 아니라 별도의 연구를 통해 클레오파트라의 밀도가 기존 4.5g/㎥가 아닌 3.4g/㎥에 불과하다는 점도 확인됐다. 이는 밀도가 철의 철반 수준임을 시사해 이 소행성이 기존 예측보다 3분의 1 정도 덜 무겁고 이를 공전하는 두 위성의 궤도도 다르다는 점을 보여준다. 밀도가 낮다는 점은 클레오파트라 소행성이 다공질 구조이고 잔해 더미에 불과할수 있으며 두 소행성의 강한 충돌 뒤 떨어져 나온 잔해들이 다시 뭉쳐져 형성됐을 가능성이 크다는 이론을 뒷받침한다. 이에 대해 연구 주저자인 미로슬라브 브로시 체코 카를로바대 교수는 “만일 두 위성의 궤도가 틀렸다면 클레오파트라의 질량 등 모든 데이터가 잘못됐기에 이들 위성의 위치를 알아내야 한다”고 지적했다. 연구진은 이런 새로운 데이터와 정교한 컴퓨터 모형화를 통해 클레오파트라의 중력이 알렉셀리오스와 클레오셀레네의 복잡한 움직임에 어떤 영향을 주고있는지도 논문에 설명했다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘천문학과 천체물리학’(Astronomy & Astrophysics) 최신호에 실렸다.

현재 태양계에 행성급 천체는 모두 8개다. 과거 행성의 일원으로 대접받던 명왕성은 생각보다 크기도 작을 뿐 아니라 비슷한 크기의 천체가 발견되면서 행성의 지위를 상실했다. 하지만 태양계 초기에는 이보다 더 많은 숫자의 행성급 천체가 있었던 것으로 추정되는데 초기 원시 행성들이 서로 충돌하면서 숫자가 지금처럼 줄어든 것으로 보인다. 지구 역시 테이아(Theia)라는 화성 크기의 원시 행성과 충돌해 현재의 지구와 달이 되었다는 가설이 유력하다. 외계 행성을 관측한 과학자들은 우주에는 태양계보다 더 복잡한 과거를 지닌 행성계가 많다는 사실을 발견했다. 예를 들어 본래 거대 가스 행성이 있을 수 없는 모항성 바로 옆에 있는 뜨거운 목성형 행성이나 혹은 별 주변을 공전하지 않고 우주를 떠도는 떠돌이 행성이 있다. 이 행성들은 본래 있던 장소에서 다른 행성이나 별의 중력으로 인해 궤도가 크게 변경된 것으로 추정된다. 그리고 아마도 이 과정에서 별에 흡수된 행성도 있을 것으로 추정된다. 하지만 그런 경우가 얼마나 되는지 알기는 어려웠다. 호주 모나쉬 대학의 로렌조 스피나가 이끄는 연구팀은 쌍성계에서 이 질문에 대한 해답을 찾았다. 별의 화학적 구성은 별마다 다 다르다. 하지만 두 개의 별이 서로의 질량 중심을 공전하는 쌍성계는 구성 물질이 거의 같다. 대부분 같은 가스 성운에서 동시에 태어났기 때문이다. 만약 두 별의 화학적 구성이 다르다면 태어난 후 뭔가 그럴 만한 사건이 있었다는 이야기다. 대표적인 사례는 무거운 원소가 많은 별을 삼킨 경우다. 이 경우 철처럼 별의 표면에는 드문 원소가 더 많이 검출될 수 있다. 연구팀은 태양과 비슷한 쌍성계를 조사해 대략 20~35% 정도의 쌍성계에서 행성을 잡아먹은 흔적을 찾아냈다. 연구팀이 제시한 가장 가능성 큰 수치는 27%다. 물론 일부 쌍성계는 우연히 지나가던 별이 중력에 의해 붙잡혀 생성된 경우도 있고 같은 가스 성운에서 태어났어도 구성 성분이 일부 차이가 있을 수도 있지만, 여러 가지 요소를 감안해도 때도 많게는 전체 별의 1/4 정도가 행성을 잡아먹었을 수 있다는 이야기다. 이 연구는 저널 네이처 천문학(Nature Astronomy)에 실렸다. 여담이지만, 태양 같은 별은 마지막 순간 적색거성으로 부풀어 오르면서 엄청나게 커진다. 이때는 수성이나 금성 같이 가까운 행성은 그대로 집어삼킬 가능성이 크고 지구의 운명 역시 장담할 수 없다. 연구팀이 말한 태양 같은 별은 아직 그 단계가 아닌 주계열성 단계의 별을 의미한다. 마지막 순간에 자신이 거느렸던 행성을 집어삼킨 적색거성은 무수히 많을 것이다.

우리 태양을 가장 가깝게 공전하는 '새로운 이웃'이 발견됐다. 최근 미국 카네기 연구소는 칠레에 세워진 암흑에너지 카메라(DECam)의 데이터를 분석해 지난 13일(현지시간) 지름이 약 1㎞인 소행성 '2021 PH27'을 발견했다는 연구결과를 발표했다. 수많은 태양계의 소행성 중 2021 PH27이 주목 받는 이유는 현재까지 발견된 소행성 중 태양 주위를 가장 가깝게 공전하고 있기 때문이다. 2021 PH27은 태양을 약 2000만㎞ 안의 타원형 궤도로 공전하며 이 덕에 공전주기는 불과 113일이다. 이는 태양계 천체 중에서는 행성인 수성 다음으로 가장 빨리 태양을 공전하는 수준이다. 다만 수성의 경우 88일이면 태양을 공전하지만 태양과는 적어도 4600만㎞ 이상의 거리를 두고있다.물론 2021 PH27이 이렇게 태양과 가깝게 접근하는 '대가'도 치러야한다. 2021 PH27이 태양과 가까이 접근했을 때 표면온도는 500℃ 정도로 납도 녹일 정도로 뜨겁다. 또한 2021 PH27은 몇 백 만년 안에 태양에 점점 가까워져 소멸하거나 수성이나 금성과 충돌하며 운명을 다할 것으로 보인다.그렇다면 2021 PH27은 어디서 온 것일까? 이에대해 연구팀은 최초 2021 PH27이 화성과 목성 사이 소행성대에서 출발해 내행성(수성, 금성)으로부터의 중력 교란으로 이탈했을 것으로 추측하고 있다. 연구를 이끈 스콧 셰퍼드 교수는 "태양과 매우 가까운 소행성은 눈부신 빛 때문에 찾기가 매우 힘들며 중력에 의해 부서지기 십상"이라면서 "2021 PH27은 희한하게도 별다른 영향을 받지않았다"고 설명했다. 이어 "이번 발견은 내행성에 있는 소행성의 이해를 넓히는 것은 물론 아직 발견되지 않는 지구 근접 소행성을 파악하는데도 도움이 될 것"이라고 진단했다.