인류 최고의 물리학자로 꼽히는 알베르트 아인슈타인(1879~1955)은 100여 년 전인 1916년, 블랙홀끼리 병합하거나 중성자별끼리 충돌할 때 발생하는 시공간의 일그러짐이 빛의 속도로 파도처럼 전달되는 중력파가 발생한다고 예상했다. 그 후 오늘날에 일어 중력파가 실제로 검출되면서 우리는 우주에 대해 더 자세한 내용을 관측할 수 있게 됐다. 실제로 미국과 유럽의 라이고·비르고 중력파 관측단의 중력파 검출기 덕분에 지난 2015년부터 2017년까지 3년간 쌍성을 이루는 두 블랙홀 간의 충돌이 10차례나 관측됐다. 그런데 지금으로부터 1년여 전인 지난해 4월 12일, 이들 연구자는 관측 정확도의 향상으로 마치 음악의 배음 같이 조화를 이루는 서로 다른 주파수의 두 중력파를 탐지했고, 이는 24억 광년 떨어진 곳에서 우리 태양보다 각각 질량이 약 8배와 30배인 두 블랙홀이 충돌해 일으킨 시공간의 파장이라는 것이 최근에서야 밝혀졌다. 이전까지는 쌍성을 이루는 두 블랙홀은 모두 거의 비슷한 질량이었다. 이 때문에 쌍성 블랙홀의 형성 모델은 지금까지 같은 질량의 블랙홀이라는 전제가 붙었다. 현재로서 질량이 크게 다른 쌍성 블랙홀이 왜 만들어지는지에 대해서는 명확한 메커니즘이 밝혀지지 않았지만, 앞으로 그 원리를 이해하는 데 이번 연구 성과가 중요해서 천문학계의 관심이 쏠리고 있는 것으로 전해졌다. 쌍성 블랙홀이 만들어낸 시공간의 일그러짐서로 공전하는 이들 블랙홀에서는 중력의 파장이 발생하며 충돌로 인해 발생한 중력파는 우리 지구에도 확실하게 도달해 몇십 억 광년 떨어진 곳에서도 블랙홀 간의 병합이 발생했다는 것을 알 수 있었다. 하지만 이번에 관측된 중력파는 서로 다른 두 주파수가 어우러진 신비한 것이다. 이는 마치 음악의 배음(倍音)과 같은 파장이다. 배음은 진동체가 내는 여러 가지 소리 가운데, 원래 소리보다 큰 진동수를 가진 소리로, 보통 원래 소리의 정수배가 되는 소리를 말한다. 예를 들어 라의 배음(2배음)은 1옥타브 올라간 라이고, 3배음은 2옥타브 위 미의 소리가 된다. 그리고 이들 소리는 아름답게 조화를 이룬다.쌍성 블랙홀이 만들어내는 중력파의 주파수는 궤도를 도는 시간에 따라 만들어진다. 일반적인 쌍성 블랙홀은 같은 질량이므로 하나의 주파수로 된 중력파를 발생하지만 질량 차이가 있는 두 블랙홀이 서로 반대 방향으로 돈다면 서로 다른 주파수가 동시에 진동하는 것 같은 상태가 된다. 이는 마치 화음을 만들어내는 것 같은 상태인 것이다. 질량이 서로 다른 쌍성 블랙홀의 미스터리 두 블랙홀이 각각 태양 질량의 30배와 8배가 된다는 것은 이들의 크기 차이가 3배 가까이 다르다는 것을 의미한다. 태양 질량의 8배인 블랙홀은 일반적으로 무거운 항성이 초신성 폭발을 일으킬 때 만들어지는 크기라서 드문 것은 아니다. 반면 태양 질량의 30배인 블랙홀은 중간질량 블랙홀로 분류돼 현재 우주에서 볼 수 있는 천체로는 이 무게의 블랙홀을 형성할 수 없다. 이때 생각할 수 있는 가능성은 대폭발(빅뱅) 이후 우주 원시가스에서 최초로 태어난 항성인 종족 III 항성이다. 빅뱅 직후에는 아직 우주에 수소와 헬륨밖에 없어 탄소 이상의 무거운 금속 원소가 극히 적은 상태였다. 금속이 없으면 별에 자기장과 전기장이 발생하지 않으므로 항성풍도 매우 약한 상태다. 항성풍이 없으면 외층의 물질이 날아갈 일도 없어 오늘날 별보다 매우 무거운 별이 태어나는 것이다. 따라서 질량이 크게 다른 두 블랙홀이 어떻게 쌍성을 형성했는지는 흥미로운 문제가 된다. 현재 생각할 수 있는 원인 중 하나는 이것이 원래 3중성계이거나 4중성계이고 큰 블랙홀은 이런 것들이 이미 합병했다는 것이다. 하지만 이를 확정하는 증거는 아직 나오지 않았다.쌍성 블랙홀이 어떻게 형성되는지는 여전히 풀리지 않는 수수께끼가 많아 완벽하게 이해되지 않는다. 기존 우주물리학 모델로는 설명할 수 없어 이번 발견은 이런 문제에 대한 이해를 도우기에 중요하다. 이번 연구 성과는 최근 미국물리학회 온라인 회의에서 발표됐으며, 자세한 내용은 미 코넬대 온라인 논문저장 사이트 ‘아카이브’(ArXiv.org)에도 공개되고 있다. 사진=독일 막스 플랑크 중력 물리학연구소 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

마치 유명 애니메이션 ‘은하철도999’의 기차를 연상시키는 위성 ‘스타링크’(Starlink)의 모습이 우주에서도 포착됐다. 지난 20일(이하 현지시간) 미국 CNBC 등 해외언론은 국제우주정거장(ISS)에서 처음으로 떼지어 날아가는 스타링크가 촬영됐다고 보도했다. 스타링크는 민간 우주탐사업체 스페이스X가 쏘아올린 위성이다. 일론 머스크 테슬라 최고경영자(CEO)가 이끄는 스페이스X는 전세계 대상 위성 인터넷망 구축을 위해 스타링크를 쏘아올리고 있는데 지난해 5월 24일 60기 발사를 시작으로 지난 3월 18일까지 6차에 걸쳐 총 360기의 위성이 하늘로 올라간 상태다. 지난 13일 ISS에서 포착된 스타링크는 ‘천상의 커튼’이라 불리는 오로라를 촬영하는 과정에서 포착됐다. 이날 ISS는 인도양 상공 약 440㎞를 날며 지구에 나풀거리는 오로라를 관측하고 있었으며 그 위에는 일련의 엇갈린 작은 줄무늬가 함께 촬영됐다. 이 줄무늬가 바로 스타링크인 것.물론 스타링크는 지상에서도 관측된다. 지난달 26일 아마추어 천문가 김창섭씨는 경기도 포천 상공에서 새벽 5시 16분부터 4분여 동안 총 37기의 스타링크 위성이 일렬로 하늘을 통과하는 모습을 촬영한 바 있다. 이처럼 스타링크는 하늘을 수놓는 특별한 그림을 제공하지만 누구나 환영하는 것은 아니다. 우주 인터넷망 구축에 지나치게 많은 위성이 군집을 이뤄 천체 관측에 장애를 주고 전파방해를 초래할 수 있기 때문이다. 한마디로 지구촌 누구나 ‘밤하늘을 볼 권리’를 침해하고 있는 셈. 실제로 스페이스X는 지구촌의 인터넷 사각지대를 모두 커버하는 원대한 우주 인터넷 구상을 실현하기 위해 총 1만 2000개의 위성을 띄울 예정이다. 한편 우주에서도 관측 가능한 오로라는 태양표면 폭발로 우주공간으로부터 날아온 전기 입자가 지구자기(地球磁氣) 변화에 의해 고도 100∼500㎞ 상공에서 대기 중 산소분자와 충돌해서 생기는 방전현상이다. 오로라는 ‘새벽’이라는 뜻의 라틴어 ‘아우로라’에서 유래했으며 목성, 토성 등에서도 비슷한 현상이 나타난다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

천왕성은 ‘불경스럽게도’ 아예 드러누운 자세로 태양을 공전한다. 태양계 공전면에 대해 자전축 기울기가 무려 98도나 된다. 가스 행성을 두르고 있는 고리와 27개로 알려진 위성들도 마찬가지다. 천왕성의 이 같은 기이한 특징에 대해 천문학자들은 천왕성이 태어나자마자 겪었던 폭력적인 충돌 때문일 것으로 보고 있다. 과학자들의 계산서에 따르면. 지구 크기의 1~3배쯤 되는 원시 행성이 천왕성을 들이받음으로써 천왕성이 벌러덩 넘어졌을 뿐만 아니라 자전속도가 엄청 빨라졌다고 한다. 천왕성의 자전주기는 17시간으로 지구의 24시간보다 훨씬 빠르다. 천왕성의 지름이 지구의 4배인 5만㎞, 덩치가 그 3제곱인 64배임을 감안하면 자전속도가 얼마나 빠른지 실감할 수 있다. 그러나 충돌의 세부사항에 대해서는 이제껏 별로 알려진 것이 없었다. 충돌 시뮬레이션이 보여주는 것은 오늘날 우리가 보고 있는 천왕성 시스템을 생성하기 어렵다는 것을 나타낸다. 예컨대, 이 모델에서는 오늘날 천왕성 위성들의 총 질량에 비해 충돌 후 잔해 디스크의 질량이 이보다는 훨씬 큰 경향을 보여주기 때문이다. 새 연구 보고서는 얼어붙은 가스 행성 주위에 위성들이 형성되는 과정을 조사하기 위해 고안된 새로운 모델링 전략이 성공했다고 발표했다. 천왕성의 극저온 환경이 핵심이다. 차갑고 어두운 외부 태양계에서 일어나는 충돌의 영향은 지구에 달이 형성되는 태양 부근의 충돌과는 크게 다른 결과를 초래하는 것으로 연구자들은 밝혀냈다. 원시 지구가 거대 충돌로 달을 만들었을 때 지구와 충돌한 천체는 테이아라는 화성 크기의 행성이었는데, 지구와 테이아를 형성한 것은 얼음이 아닌 바위였다. 충격에 의해 물질이 급격히 우주로 방출되었기 때문에 신생 달이 두 천체의 운동량을 어느 정도 넘겨받게 되었다. 지난주 ‘네이처 아스트로노미’(Nature Astronomy) 저널에 발표된 새로운 연구에 따르면, 천왕성 충돌에서 방출된 물질은 물과 암모니아와 같은 휘발성이 물질이 대부분으로, 이것이 가스 상태로 존재하다가 원시 천왕성에 그대로 사로잡혀 결과적으로 위성들을 형성할 수 있는 물질이 거의 남지 않게 되었다고 한다. 이 모든 것을 고려한 연구자들의 모델은 천왕성에 충돌한 천체는 거의 얼음 성분으로, 질량은 지구의 1~3배에 달하는 것으로 결론을 내렸다. 일본 도쿄 공과대학 지구생명과학연구소의 시게루 이다 대표저자는 “이 모델은 천왕성의 위성 시스템 구성을 설명하는 최초의 이론이며, 해왕성과 같은 태양계의 다른 얼음 행성의 구성을 설명하는 데도 도움이 될 수 있다”고 밝혔다. 그는 이어 “천문학자들은 현재 다른 별 주위에서 수천 개의 외계행성을 발견했으며, 관측에 따르면 발견된 외계 행성계에서 수퍼지구로 알려진 행성 중 상당수가 얼음 행성으로, 이 모델은 이들 행성에도 적용될 수 있다”고 덧붙였다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

동양의 옛 선사들이 물방울 하나, 모래알 하나 속에도 온 우주가 담겨 있다는 말들을 했지만, 정말 물방울 하나에 거대 은하가 통째로 들어 있는 이미지가 27일(현지시간) ‘오늘의 천문사진’(APOD)에 올라와 우주 마니아들의 눈길을 빼앗고 있다. 놀랄 만큼 창의적인 이 천체사진은 나뭇가지에 매달린 물방울이 마치 렌즈처럼 기능하여 비춰낸 은하를 접사렌즈로 잡은 것이다. 피사체는 흔히 M31로 불리는 안드로메다은하이다.우리 은하에서 가장 가까운 대형 은하인 안드로메다는 지름이 우리 은하의 2배인 22만 광년으로, 우리 은하에 있는 별의 수보다 2배가 많은 무려 1조 개의 별을 갖고 있다. 이 거대한 나선은하의 나선팔과 먼지띠가 사진 속 ㎝ 크기의 작은 물방울에 왜곡된 모습으로 담겨 있다. 지구에서 안드로메다까지의 거리는 약 250만 광년으로, 우리가 맨눈으로 볼 수 있는 가장 먼 천체이다. 또 하나 놀라운 사실은 현재 안드로메다은하가 우리 은하와 1초에 110㎞ 속도로 접근하고 있는데, 이대로라면 37억5000만 년 후에 두 은하가 충돌할 것으로 예측된다는 점이다. 지구 행성의 하늘을 거의 뒤덮으며 두 은하가 충돌하면 서로 병합해 거대 타원은하를 만들 것으로 예견된다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

조만간 소행성 6개가 잇달아 지구를 스쳐 지나갈 것이라고 미국항공우주국(NASA)이 밝혔다. 23일(이하 한국시간) NASA 산하기관 근지구천체센터(CNEOS)에 따르면, 이 중 가장 먼저 지구에 근접할 소행성은 2020 FF로 명명된 우주 암석이다. 지름 약 26m로 추정되는 이 천체는 6개 소행성 가운데 크기가 가장 작다. 현재 약 2만900㎞/h의 속도로 우주를 가로지르고 있는 이 암석은 24일 오후 1시6분쯤 지구에서 약 611만㎞ 떨어진 우주 공간을 지날 예정이다. 지구와 달의 평균 거리인 약 38만4400㎞를 고려하면 상당히 멀지만, NASA는 지구로부터 약 4800만㎞ 이내 거리로 들어온 천체들을 근지구천체(NEO)로 분류하고 잠재적 위협이 있는지를 감시한다. 그다음으로 지구에 근접하는 소행성은 2020 FB다. 지름 약 54m인 이 천체는 약 1만6000㎞/h의 속도로 날아오고 있으며 26일 오전 1시2분쯤 지구를 스쳐 지날 것이다. 거리는 지구 중심에서 약 322만㎞ 떨어져 있을 예정이다. 세 번째 소행성은 2020 FP로 현재 약 3만3800㎞/h가 넘는 속도로 태양계를 횡단하고 있다. 지름 약 40m인 이 암석은 27일 오전 8시39분쯤 지구에서 약 560만㎞ 떨어진 곳을 지날 것이다. 이어 같은 날 지구를 스쳐갈 소행성은 2012 XA133으로 명명된 잠재적위험소행성(PHA)이다. 이는 NEO 중 지름이 140m가 넘으며 지구에서 약 740만㎞ 이내 거리로 들어오는 천체를 다시 PHA 또는 잠재적위험천체(PHO)로 분류한 집단에 속하는 데 이번 소행성의 지름은 기준치보다 두 배 이상 큰 390m에 달한다. 이는 미국의 엠파이어 스테이트 빌딩(높이 381m)보다 좀 더 큰 이 암석이 궤도상에 문제가 생겨 지구와 충돌하면 이 세상에 큰 영향을 미칠 수 있음을 뜻한다. 현재 약 8만5300㎞/h에 달하는 속도로 빠르게 날아오고 있는 이 소행성은 오는 27일 오전 11시52분쯤 지구를 스쳐 지나갈 예정인데 그 거리는 지구에서 약 660만㎞ 떨어져 있을 것으로 추정된다. 이후 지구를 방문할 소행성은 2020 FE2로, 지름은 약 45m이고 속도는 약 2만5700㎞/h로 추정되는 우주암석이다. 이 천체는 오는 28일 오후 9시13분쯤 지구에서 약 160만㎞ 떨어진 거리에서 지구를 지날 것으로 예상된다. 끝으로 2010 GD35로 명명된 소행성이 이번 방문자 명단에 이름을 올렸다. 시속 4만3400㎞/h의 속도로 비행하고 있는 이 소행성의 지름은 약 71m로, 오는 30일 오전 3시19분쯤 약 580㎞ 떨어진 곳까지 접근할 것이다. 사진=NASA/JPL-Caltech 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

밤하늘의 초승달 만큼이나 밝게 빛나는 혜성이 지구로 찾아온다. 지난 20일(현지시간) 스페이스닷컴 등 과학전문매체들은 아마추어 천문학자들이 오랜시간 기다려 온 맨눈으로도 볼 수 있는 혜성이 지구를 스쳐쳐 갈 예정이라고 보도했다. 지난해 12월 28일 처음 존재가 확인된 이 혜성의 이름은 'C/2019 Y4'. 미 항공우주국(NASA)이 지원하는 하와이대학 천문연구소의 ATLAS(Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System·소행성 충돌 경보시스템)에 처음 포착돼 '아틀라스'로 불리는 이 혜성은 현재 화성 궤도에 근접해 있지만 5월 말이면 지구와 가장 가까워진다.하와이 대학에 따르면 처음 발견했을 때 만해도 아틀라스는 매우 희미한 혜성이었다. 그러나 혜성이 점점 태양에 근접하면서 예상보다 더 빨라지고 훨씬 밝아졌다. 워싱턴 DC 해군연구소의 칼 배텀스는 "처음 발견했을 당시보다 지금은 4000배 정도 밝기가 증가했으며 지금은 쌍안경으로, 4월 안에는 육안으로도 볼 수 있을 것"이라면서 "5월 말이면 밤하늘의 초승달 수준처럼 밝게 빛날 것"이라고 예상했다. 　한때는 두려움과 경이의 대상이었던 혜성은 타원 혹은 포물선 궤도로 정기적으로 태양 주위를 도는 작은 천체를 말한다. 소행성과의 가장 큰 차이점은 소행성이 바위(돌) 등으로 구성된 것과는 달리 혜성은 먼지와 암석, 물 성분의 얼음 및 얼어붙은 가스로 이루어져 있다. 이 때문에 혜성이 태양에 가깝게 접근하면 내부 성분이 녹으면서 녹색빛 등의 꼬리를 남긴다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

일본 우주항공연구개발기구(JAXA)가 소행성 표면에 작은 탄환을 발사한 뒤 인공분화구를 만드는 과정과 결과를 공개했다. JAXA 연구진이 관찰해 온 소행성 ‘류구’는 지름이 850m에 불과하며, 태양계 소행성의 70% 이상이 차지하는 탄소 성분의 C형 소행성이다. 지구로부터 약 3억 4000만km 떨어져 있다. 연구진은 소행성 탐사선 하야부사2호를 이용해 지난해 4월 소행성 류구의 표면에 테니스공보다 약간 큰 크기의 구리 탄환을 발사하고 인공분화구가 생기는 과정을 분석했다. 당시 류구 표면에 만들어진 인공분화구의 지름은 14.5m, 깊이는 2.3m 정도였으며, 충돌 과정에서 생긴 주변 퇴적물 등을 포함하면 지름은 17m에 이르는 것으로 확인됐다. 연구진은 인공분화구가 만들어지는 과정을 분석한 결과, 해당 소행성의 표면은 응집력이 비교적 약한 모래와 비슷한 수준이며, 이를 통해 소행성 표면의 형성 시기가 900만 년 전으로 보인다고 추정했다. 또 구리 탄환과 소행성 표면이 충돌하는 과정을 DCAM3로 불리는 카메라로 촬영했으며, 충돌 및 폭발 과정에서 발생한 분화구가 지구와 마찬가지로 반원 형태라는 사실을 확인했다. 당초 연구진은 소행성 류구의 표면이 매우 건조한 바위로 이뤄져 있다고 예상해왔다. 실험을 통해 탄환이 폭발한 뒤 생긴 인공분화구의 열 적외선 촬영 이미지를 분석한 결과, 이 소행성은 전체 면적의 50%가 구멍에 해당되는 다공질 천체로 확인됐다. 연구진은 “소행성 류구의 표면은 동결 건조된 커피와 비슷하다. 다공질의 소행성은 우주 먼지가 모여 거대한 천체로 진화해 가는 중간 과정일 수 있다”면서 “소행성 류구처럼 탄소가 풍부한 다공질 소행성이 미행성설(무수한 미행성이 모여 태양계의 행성을 형성했다는 가설)을 증명할 가능성도 있다”고 설명했다. 한편 JAXA의 소행성탐사선인 하야부사 2호는 2018년 6월 소행성 류구에 도착했으며, 올해 말 소행성 샘플을 싣고 지구로 귀환할 예정이다. 이번 연구결과는 세계적인 학술지인 사이언스 및 네이처에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

이웃 행성인 화성은 여러모로 지구와 비슷한 행성이다. 지구처럼 대기가 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. 지난 11일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 현재 화성 주위를 공전하는 화성정찰위성(MRO)에 탑재된 고해상도 카메라(HiRISE)로 촬영된 북극 퇴적층의 모습을 공개했다. NASA가 '티라미수 케이크'처럼 보인다고 평가할 만큼 실제 화성 북극의 모습은 신비롭다. 붉은 색 땅 위에 크림처럼 보이는 것은 얼음층이 밖으로 드러난 것으로 이는 화성의 기후 변화 때문이다. 화성 역시 지구와 마찬가지로 거대한 빙하 지형을 가지고 있는데 다른 점은 물의 얼음 뿐 아니라 이산화탄소의 얼음인 드라이아이스 성분이 풍부하다는 사실이다. 사진에서 처럼 화성의 북극은 이산화탄소의 얇은 층으로 덮여 있으며 봄이 오면 이산화탄소는 증기로 변한다.　 또한 화성의 남극과 북극은 서로 같은듯 다르다. 화성 북반구의 경우 천체 충돌로 인한 크레이터가 남반구에 비해 적고 평원도 낮다. 반대로 남반구는 산과 크레이터가 많다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

미국항공우주국(NASA)이 다음 달, 에베레스트보다 큰 거대 소행성이 지구 곁을 스쳐 지나갈 것으로 보인다는 예측을 내놓았다. ‘1998 OR2’로 명명된 이 소행성은 NASA가 1998년에 발견한 것으로, 3.67년을 주기로 태양 주위를 돌며 자전주기는 4.11일이다. 길이(폭)는 1.6~4㎞ 정도로 높이 8848m의 에베레스트보다 크며, 시간당 3만 1320㎞의 빠른 속도로 이동하고 있다. 해당 소행성을 관찰하고 있는 NASA의 지구근접물체센터(Center for Near-Earth Object Studies, CNEOS)는 해당 소행성이 미국 동부시간 기준 4월 29일 4시 56분(한국시간 4월 29일 18시 56분)경 지구에서 629만 600㎞ 떨어진 우주 공간을 지날 것으로 보인다고 밝혔다. 이 소행은 지구 궤도 근처를 통과하기 때문에 잠재적으로 지구와 충돌 가능성이 있는 ‘지구 접근 천체’(NEO)로 분류돼 있으며, 충돌 시 일부 지역이 아닌 전 세계에 충격을 미칠 만한 영향력을 가지고 있다고 전문가들은 보고 있다. 다만 실제로 지구와 충돌할 가능성은 극히 미미하다고 밝혔다. 현재 NASA는 지구 궤도 안팎을 통과하는 소행성 중 향후 100년 내 지구에 영향을 미칠 가능성이 있는 소행성을 지속 관찰하는 프로그램을 운영하고 있다. ‘1998 OR2’는 2개월 내 지구에 근접할 것으로 예상되는 대형 소행성 중 하나지만, 지금까지 발견된 지구 접근 천체 중 가장 큰 것은 아니다. 2017년 9월 당시 지구에 근접했던 ‘1981 ET3’은 길이가 4~8.95m에 달하며, 2057년 9월 다시 한 번 지구에 가까이 다가올 것으로 예측된다. 이와 더불어 NASA는 소행성이 지구와 충돌하는 것을 방지하기 위한 행성 방어 프로젝틍딘 ‘다트’(DART)를 운영하고 있다. 또 현재 지구와 충돌할 가능성이 가장 크다고 판단되는 소행성인 ‘베누’에 대비해 길이 9m·무게 8.8t 규모의 우주선 ‘해머’(HAMMER)를 개발 중이다. 사진=123rf.com 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

충돌한 운석에서 나온 먼지를 연구한 결과 지금까지 추정했던 것보다 훨씬 더 빨리 지구의 전신으로 알려진 원시 지구가 형성됐다는 분석이 나왔다. 이 운석 먼지에 대한 분석 결과에 따르면, 약 500만 년 만에 원시 지구가 형성된 것으로 나타났는데, 이는 천문학적으로 봤을 때 상당히 짧은 시간이다. 이를 실감 나게 표현해본다면, 태양계의 역사 46억 년을 하루 24시간으로 압축할 때 1분 30초 만에 지구가 형성됐다는 뜻이라고 이들 연구자는 설명한다. 덩치가 큰 행성체들이 무작위로 서로 충돌해 원시 지구가 형성됐을 것이라는 이전의 가설은 그 진행 시간을 수천만 년으로 추정하는데, 이는 24시간 척도로 봤을 때 5~15분 정도 걸리는 시간이 된다. 이에 비해 이번 연구는 원시 지구 형성 시간을 그 10분의 1로 단축한 셈이다.​새 연구는 행성체가 중력을 통해 점점 더 많은 입자를 끌어들이는 우주 먼지의 축적 과정을 통해 원시 지구가 형성됐다고 주장한다. 마틴 실러 책임 연구원은 성명에서 “우리는 본질적으로 먼지로부터 시작한다”고 말했다. 실러 박사는 덴마크 코펜하겐 글로브 연구소의 항성-행성 형성센터(StarPlan)의 지구화학 부교수다. 실러 교수는 “중력의 작용으로 밀리미터 크기의 입자들이 빗발치듯 쏟아져 내려 단번에 행성을 만들어냈을 것”이라고 밝혔다. 실러와 그의 동료들이 운석 먼지에서 철 동위원소를 비롯해 여러 버전의 철 원소를 연구함으로써 이런 결론에 이르렀다. 그들은 다른 유형의 운석에서 철 동위원소를 관찰한 후, 한 유형만이 지구와 유사한 철 프로파일을 가지고 있음을 알아냈다. 새로운 연구에 따르면, 태양계의 행성들이 생성되는 데는 500만 년이 걸렸으며, 이 시기에 원시 지구는 맨틀로부터 철을 끌어모아 철핵이 형성됐고, 결국 이 원시 행성이 오늘날 우리가 사는 지구가 됐다. 화성의 운석은 원시 지구를 구성하는 물질 중 철 동위원소의 구성과는 다른데, 이는 태양계 초기 강한 태양 복사열로 인해 바뀌었을 가능성이 있다고 이들 연구자는 설명한다. 수십만 년이 지난 후, 지구가 형성되고 있던 영역은 먼지 원반이 형성될 만큼 충분히 차가워졌다. 실러 박사는 이 영역의 우주 먼지에서 나온 철분이 오늘날 지구 맨틀에서 발견된다는 점을 고려할 때 “초기 철분의 대부분은 이미 지구의 철핵으로 응축됐으며, 이것이 지구 핵 형성이 초기에 일어난 이유”라고 밝혔다. 운석들의 무작위 충돌로 지구가 형성됐다고 주장하는 다른 학설은 이 지구 철핵의 성분을 설명하지 못한다고 강조하는 실러 박사는 “지구가 천체들의 무작위 충돌로 형성됐다면 지구의 철 성분을 한 종류의 운석과 비교할 수는 없으며, 모든 것들이 뒤섞여 있을 것"이라고 덧붙였다. 새로운 발견은 우주의 다른 행성에도 적용될 수 있다고 연구원들은 지적했다. 본질적으로 이것은 다른 행성들이 이전에 생각하던 것보다 훨씬 빠르게 성장할 수 있음을 의미한다. 스타 플랜 교수인 마틴 비자로 공동 연구원은 실제로 다른 은하계에서 수천 개의 외계 행성에 대한 데이터에 따르면, 이것이 사실일 가능성이 높다는 증거가 있다고 밝혔다. 비자로 연구원은 성명에서 “이제 우리는 행성들이 우주 곳곳에서 형성된다는 사실을 알고 있다. 우리 태양계에서 이러한 메커니즘을 이해하면 다른 행성계에 대해서도 비슷한 추론을 할 수 있다”고 전제하면서 “이 과정은 행성이 형성되는 동안 언제 그리고 얼마나 자주 물이 축적되는지를 설명할 수도 있다”고 밝혔다. 이어 “초기 행성의 축적 이론이 실제로 맞는다면 물은 지구와 같은 행성 형성의 부산물일 가능성이 높으며, 우리가 알고 있듯이 생명의 재료를 만드는 것은 우주의 다른 곳에서도 발견될 가능성이 높다”고 덧붙였다. 이 연구는 세계적 학술지 사이언스 자매지인 ‘사이언스 어드밴시스’ 최신호(2월 12일자)에 실렸다. ​사진=태양 주위에 형성된 원시 행성의 먼지 원반 상상도. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

지구에 충돌하는 경로로 날아오는 소행성을 어떻게 막아야 할지 인류가 정하는 데 도움을 줄 컴퓨터 프로그램을 미국 매사추세츠공과대(MIT) 연구진이 개발했다. 이들 연구자는 때때로 근지구천체(NEO)로 불리는 소행성이 매일 밤 새로 발견되는 사례는 두세 건에 이르며 이 중에는 지구와 충돌하는 코스로 들어올 가능성이 충분히 존재한다고 말했다. 프로그램 개발을 주도한 백성욱 항공·항천학부 수석연구원은 MIT뉴스에 “소행성이 중력 구멍을 통과해 지구와의 충돌로 향하는 마지막 순간의 궤도 변경 전략은 이미 연구돼 왔다. 난 이런 소행성이 지구에 충돌하기 훨씬 이전에 그 구멍을 지나지 못하도록 하는 데 관심이 있다”면서 “그것은 피해가 덜한 선제공격과 같다”고 말했다. 이들 전문가는 이 프로그램을 통해 소행성의 질량과 운동량, 중력 구멍과의 근접성 그리고 충돌 예상 시간을 예측해 소행성 충돌이라는 전 지구적 재앙을 피하는 데 필요한 높은 수준의 의사 결정을 돕도록 했다. 이런 의사 결정의 핵심은 소행성의 궤도 경로가 지구의 중력장을 지나 지표면에 충돌할 수 있는 영역인 ‘중력 구멍’(gravitational keyhole)으로 귀결된다. 만일 어떤 소행성이 이 영역에 도달하기 이전 탐지해낼 수 있으면 경로를 초당 몇 ㎝ 수준으로 조그만 바꿔도 충돌을 피할 수 있다. 이에 대해 프로그램 개발에 참여한 올리비에 드 웩 교수는 “임무를 성공할 확률이 99.9%인지 아니면 90%에 불과한지가 중요할까? 잠재적인 행성 킬러라면 궤도를 반드시 바꿔야 할 것”이라면서 “따라서 우리는 계획을 세울 때 더욱더 똑똑해야 한다”고 말했다. 2007년 미국항공우주국(NASA)의 의회 권고에 따르면, 가장 효과적인 방법은 소행성 표면에 핵미사일을 쏴서 폭파시키거나 궤도를 바꾸는 것이다. 하지만 이 방법은 상당한 양의 핵 파편을 지구 궤도에 남겨 결국 대기권으로 다시 들어오게 해서 여러 문제를 일으키셔 실행 가능성이 적다. 이보다 더 좋은 선택은 로켓이나 대형 발사체와 같은 ‘키네틱 임팩터’를 사용해 소행성의 궤도를 바꾸는 것인데 이는 당구봉으로 당구공을 치는 방식과 유사하다. 하지만 이는 발사체가 적절한 시간에 정확한 궤도로 이동해서 소행성에 영향을 주는 적절한 힘을 전달하는 것에 의존하므로, 상당한 불확실성을 동반한다. MIT 연구진은 이번 프로그램을 테스트하기 위해 일반인들에게도 잘 알려진 소행성인 아포피스와 베누를 대상으로 해서 여러 차례 시뮬레이션을 시행했다. 이들의 컴퓨터는 소행성이 중력 구멍에 도달하기까지 남아있는 시간에 따라 다양한 접근법을 고안했다. 소행성이 중력 구멍을 통과하기까지 5년 이상이 남아있는 시뮬레이션에서는 정찰선 두 척을 보내는 방법이 제시됐다. 이때 정찰선 한 척은 소행성의 크기를 정확히 측정하고 나머지 한 척은 소행성에 충돌해 밀어내기를 시도하는 것이었다. 이후 소행성의 경로를 완전히 바꾸는 데 적합한 크기의 키네틱 임팩터를 발사할 수 있었다. 하지만 소행성이 중력 구멍으로 진입하는 데 1년도 채 남지 않은 상황에서는 이미 정찰선을 보내기에는 시기가 너무 늦은 상태였고 키네틱 임팩터만을 보내면 소행성이 통과하기 전에 소행성에 도달하지 못할 가능성도 있었다고 백 연구원은 설명했다. 사진=MIT 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

네덜란드 과학자들이 지구와 충돌 가능성이 있는 소행성 11개를 발견했다고 공식 발표했다. 레이던대학 연구진의 최근 연구결과에 따르면 이번에 발견된 소행성 11개는 대부분 지름이 100m가 넘으며 달과 지구 사이의 거(약 38만 3000㎞)보다 10배 가까운 3만 8300㎞ 떨어진 우주 상공을 지날 가능성이 높다. 지름이 100m가 넘는 소행성들은 대형 소행성에 주로 속하며, 그 파괴력은 상상을 초월한다. 1908년 당시 러시아 시베리아에 떨어진 소행성으로 TNT 500만t에 달하는 엄청난 위력의 폭발이 발생했는데, 당시 소행성의 크기(지름)는 50~80m 정도였다. 거대한 소행성들이 수 십 년 내 충돌할 가능성은 매우 낮지만, 이를 발견한 전문가들은 오랜 시간 동안 소행성이 궤도를 따라 움직이다 보면 2131~2923년 정도에 지구와 충돌할 가능성이 있다고 보고 있다. 연구진은 이번 소행성 발견을 위해 우선 레이던대학이 자체 개발한 슈퍼컴퓨터에 태양 및 태양계 행성의 미례 궤도 1만 년 치의 정보를 입력했다. 이후 지구 표면에 떨어지는 소행성의 궤도를 역추적하며 데이터를 구축했다. 지구에 떨어질 가능성이 있는 소행성을 찾는 이번 연구에는 위험천체식별자(Hazard Object Identifier, HOI)로 불리는 인공신경망도 활용됐다. 연구진은 HOI가 우주 암석이나 소행성 2000여 개의 데이터를 보유하고 있는 미국항공우주국(NASA)의 자료와 비교한 결과, 이전에는 잠재적 위험으로 분류되지 않은 11개의 새로운 소행성을 찾아낼 수 있었다고 밝혔다. 연구진은 “우리의 기술과 방법이 위험을 내포하는 소행성을 찾는데 효과적이라는 것을 알게 됐지만, 더 많은 데이터베이스를 구축해야 할 필요성도 있다. 궤도를 계산할 때 아주 작은 부분만 달라져도 결과에 큰 변화가 올 수 있기 때문”이라면서 “지구와 충돌하는 소행성을 조기에 발견하면 인류는 충돌을 막기 위한 기술을 개발하는데 도움이 될 것”이라고 말했다. 이번 연구결과는 국제학술지 ‘천문학 및 천체물리학’(Astronomy & Astrophysics) 최신호에 실렸다. 사진=123rf.com 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

태양계에서 화성 다음에는 목성이 존재하지만 그전에 한번 지나가야 할 곳이 있다. 바로 소행성대(asteroid belt)라 불리는 곳인데 이곳에는 수많은 소행성이 옹기종기 모여있다. 최근 미국 MIT 대학 등 공동연구팀이 소행성 '팔라스'(2 Pallas)의 생생한 이미지를 분석한 연구결과를 학술지 네이처 자매지인 네이처 천문학(Nature Astronomy) 10일자에 발표했다. 칠레에 있는 유럽남방천문대(ESO)의 초거대망원경(VLT) 이미지 장비인 ‘스피어'(SPHERE)로 촬영한 팔라스는 연구팀의 표현대로 골프공을 연상시킨다. 실제 골프공의 모양처럼 수많은 크레이터로 가득차 있기 때문. 팔라스는 ‘올베르스의 역설’로 유명한 천문학자 하인리히 올베르스가 1802년 발견한 소행성 2번이다. 지름은 545㎞로 추정되며 공전주기는 4.6년이다. 앞서 1801년 인류가 최초로 발견한 소행성은 '세레스'(1 Ceres)로 지금은 명왕성, 에리스와 함께 행성과 소행성의 중간단계인 왜소행성으로 재분류됐다.이번에 연구팀은 팔라스의 표면에서 지름 30㎞ 이상의 크레이터 36개를 확인했다. 이는 지구의 ‘칙술루브 크레이터’ 직경의 약 5분의 1 정도 크기다. 칙술루브 크레이터는 지금으로부터 6600만 년 전 지금의 멕시코 유카탄 반도에 거대한 소행성이 떨어지면서 생긴 것으로 이 영향으로 백악기 말 공룡을 비롯한 당시 지구 생명체의 약 70%가 사라졌다. 　 논문의 선임저자인 마이클 마셋 연구원은 "팔라스는 세레스나 베스타보다 약 2~3배 정도 더 많은 충돌을 겪었다"면서 "이는 다른 소행성대에 있는 천체에 비해 마치 경주차처럼 상당히 기울어진 궤도를 빠르게 돌고있기 때문"이라고 설명했다. 이어 "아직 왜 팔라스가 특이한 궤도를 갖게됐는지 알지 못한다"면서 "팔라스의 수많은 크레이터는 격렬한 충돌의 역사를 의미한다"고 덧붙였다. 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

목성의 위성 유로파에는 생명체가 존재하는 게 거의 확실하며 그 생명체의 지능은 지구의 문어와 비슷할 것이라고 영국의 한 저명한 우주학자가 밝혔다. 6일(현지시간) 영국 과학기술 전문매체 ‘피조그’(Phys.org)에 따르면, 영국 리버풀 호프대의 신임총장으로 발탁된 모니카 그레이디 교수(행성·우주과학)는 성명에서 위와 같이 말했다. 이날 그레이디 신임총장은 "유로파의 얼음으로 된 표면 밑에 생명체가 존재하는 것은 거의 확실히 일어날 법한 일"이라고 밝혔다.이와 함께 그레이디 총장은 "다른 곳으로는 화성에 생명체가 있으면 지면 밑이 될 것이다. 그곳은 태양의 광선을 막아 줘 바위 구멍 속에 얼음이 남아있을 가능성이 있는데 이는 물의 원천으로 작용할 수 있다면서 화성에 어떤 생명체가 있다면 아주 작은 박테리아일 것"이라고 말했다. 그레이디 총장은 또 "그렇지만 유로파에서는 지구의 문어와 지능이 비슷한 더 높은 형태의 생명체를 찾게 될 가능성이 높다고 생각한다"면서 인류나 지구에 위협이 되지는 않을 것이라고 주장했다. 목성의 위성에 문어와 같은 지능을 지닌 생명체가 산다는 이론은 지나친 소리처럼 들릴지도 모르지만, 이는 2013년 영화 ‘유로파 리포트’에서 나온 줄거리이기도 하다. 이 영화에서는 유로파에 생명체가 살고 있다는 이론을 증명하기 위해 결성된 유로파 탐사대가 인류 최초로 유로파 위성을 탐사하는 과정에서 우연히 문어 같은 생명체를 발견하는 데 사실 이 내용은 그레이디 박사가 제안했던 것으로 전해졌다.지난해 6월, 미국항공우주국(NASA)의 허블 우주망원경은 얼음으로 뒤덮인 유로파 표면에 염화나트륨이 존재한다는 사실을 알아냈다. 유로파에는 20~30㎞ 두께의 얼음층 아래에 100㎞가 넘는 깊이의 바다가 형성돼 있는 것으로 생각된다. 이 추측이 맞다면 유로파는 지구보다 2배나 큰 부피의 바다를 가지게 돼 태양계에서 액체 상태의 물을 가장 많이 가진 천체가 된다. 유로파는 지구의 달보다 약간 작으며 목성을 약 3.5일마다 도는 공전 주기를 갖는다. 그레이디 총장에 따르면, 우리 은하 너머 즉 외계 환경에서도 지구와 비슷한 환경이 존재할 가능성이 매우 크다. 이에 대해 그는 “태양계는 우리가 아는 한 특별한 행성계가 아니며 우리는 여전히 우리은하의 모든 별을 탐사하지도 못했지만 난 다른 곳에 생명체가 존재할 가능성이 높다고 생각한다”면서 “그리고 그 생명체는 우리와 같은 성분으로 만들어질 가능성이 크다”고 설명했다. 또 “인류는 공룡이 소행성 충돌 등으로 멸종했기에 진화 기회를 얻은 털 많은 작은 포유류에서 진화했다. 이는 아마 모든 행성에서 일어나지 않을 것이지만, 적어도 통계적으로 가능하다”고 말했다. 이어 “우리가 외계생명체와 접촉할 수 있을지 없을지는 아무도 예측할 수 없다. 순전히 거리가 너무 멀기 때문”이라면서 “그렇지만 우주에서 수신된 소위 외계인의 신호는 아직 사실적이거나 믿을 만한 것이 없다”고 덧붙였다. 한편 과학자들은 올해부터 본격적으로 지구외 생명체의 흔적을 찾기 위해 화성부터 탐사에 나선다. 그중 첫 번째가 오늘 7월 발사되는 ‘엑소마스’로, 이 우주선은 유럽우주국(ESA)과 러시아 로스코스모스의 합작품이다. 그다음으로 NASA의 새 탐사선 ‘마스 2020’도 같은 날 발사돼 2021년 2월 18일 화성에 착륙할 예정이다. 아랍에미리트(UAE) 역시 그달 일본 로켓을 이용해 화성 궤도선 ‘호프’를 발사할 계획이다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

지구의 남극에는 엄청난 양의 얼음이 있다. 그런데 극 지방에 막대한 양의 얼음이 있는 천체는 지구만이 아니다. 화성의 극관에는 많은 양의 물이 드라이아이스와 함께 얼음 상태로 존재하며 달의 남극 크레이터 내부에도 상당한 양의 얼음이 있다는 증거가 있다. 대기가 없는 달 표면은 낮에는 매우 뜨겁기 때문에 얼음이 존재할 수 없지만, 극지방의 크레이터 내부에는 영원히 햇빛이 도달하지 않는 그늘진 곳이 존재한다. 과학자들은 달 궤도 탐사선 관측 데이터를 분석해 여기에 얼음 형태의 물이 있다는 증거를 확인했다. 하지만 정확한 얼음의 양과 분포를 측정하고 추출해서 사용할 수 있는지 확인하려면 이곳에 로버(rover)를 보내야 한다. 미 항공우주국(NASA)의 과학자들은 이를 위해 바이퍼(VIPER·Volatiles Investigating Polar Exploration Rover)라는 골프 카트 크기의 로버를 개발 중이다. 로버 중량은 350 ㎏ 정도로 현재 화성을 탐사 중인 큐리오시티 로버의 절반 정도 크기다. 바이퍼의 핵심 장비는 달 표면을 드릴로 뚫고 지표 아래 얼음을 확인할 트라이던트(Trident)다. 달 표면은 운석과 암석에 잘게 부서져 만들어진 레골리스(Regolith)라는 고운 모래로 덮여 있다. 오래전 소행성 및 혜성 충돌의 결과로 생긴 얼음 역시 예외가 아니어서 레골리스로 덮여 있을 것으로 예상된다. 직접 가서 드릴로 땅을 뚫고 확인하지 않으면 얼음의 분포와 양, 깊이를 알 수 없는 이유다. NASA의 과학자들은 바이퍼 본체에 트라이던트를 비롯한 각종 장비와 센서를 장착하기에 앞서 오하이오주 클리블랜드에 있는 모의 월면 환경에서 주행 시스템을 테스트했다.(사진) 주요 부품의 조립은 고운 모래로 덮여 있는 달표면에서 4x4 주행 시스템이 온전하게 움직일 수 있는지 확인한 후 이뤄질 예정이다. 모든 것이 순조롭게 진행된다면 달에 착륙하는 것은 2022년이 될 예정이다. 만약 바이퍼가 충분한 양의 얼음을 찾아낸다면 앞으로 인류의 우주 개척은 한결 쉬워질 것이다. 물을 분해하면 숨쉬는 데 필요한 산소를 공급할 수 있으며 우주선 연료로 쓰일 수소와 산소도 충분히 공급할 수 있다. 달 기지를 발판으로 삼아 더 먼 우주까지 진출할 수 있는 길이 열리는 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com　

몇백 년 전 두 별이 충돌하는 과정에서 나온 것으로 추정되는 무지갯빛의 가스 구름이 세계 최대 전파망원경 ‘알마’(ALMA)에 포착됐다. 5일(현지시간) 유럽남방천문대(ESO)에 따르면, 스웨덴·독일 등 국제연구진이 칠레 고원에 있는 알마 망원경 등으로 켄타우루스자리의 쌍성계 HD101584를 관측한 데이터를 분석해 두 항성 간 대립의 결과로 보이는 특별한 가스 구름을 발견했다. 알마와 인근 지역의 또다른 망원경 ‘아펙스’(APEX)의 데이터는 해당 쌍성계에서 항성 하나가 너무 크게 팽창해 나머지 항성을 집어삼켰다는 것을 시사한다. 질량이 더 작은 짝별(쌍성에서 밝기가 주성(主星)보다 어두운 별)은 태양의 미래 모습인 적색거성으로 변한 주성을 향해 소용돌이치며 파고들었고 오히려 주별의 외층을 떨어져 나가게 했다고 연구진은 분석했다. 이 과정에서 형성된 가스가 분출돼 알마 망원경에 포착된 가스 구름을 형성했다는 것이다. 이런 가스 분출은 이미 분출된 물질들 사이를 뚫고 나가면서 가스로 된 고리 및 밝고 푸르스름하거나 불그스름한 방울(blob)을 형성했다고 연구진은 덧붙였다. 연구진에 따르면, 이 때문에 주성은 결국 이른 시기에 핵만 남은 백색왜성이 돼 오히려 자신이 소멸하는 시기만 앞당겼다. 주성은 결국 천천히 식어가다가 더는 빛을 내지 못한 채 일생을 마감할 것이다. 연구에 참여한 스웨덴 웁살라대학의 소피아 람스테트 연구원은 “현재 우리는 태양과 같은 많은 별의 공통된 소멸 과정을 설명할 수 있지만, 이런 일이 왜 또는 어떻게 일어나는지는 정확하게 설명할 수 없다. 이번 쌍성계는 이런 문제를 해결하는 데 중요한 단서를 제공한다”면서 “HD101584에 관한 상세한 이미지 덕분에 이전에 존재한 적색거성과 그 잔해와의 관계를 알 수 있다”고 말했다. 또 연구진은 이런 연구는 별들이 소멸하는 단계에서 어떻게 상호작용하는지를 밝히는 것 외에도 우리 태양이 적색거성이 됐다가 어떻게 소멸하는지 이해하는 데 도움이 된다고 설명했다. 참고로 태양은 앞으로 50억년 안에 적색거성이 되면 수성과 금성은 물론 지구까지도 위협할 것으로 알려져 있다. 자세한 연구결과는 국제 천문학술지 ‘천문학과 천체물리학’(Astronomy & Astrophysics) 최신호에 실렸다. 사진=ESO 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

미국 펜실베이니아주 피츠버그의 900㎞ 상공에서 두 대의 인공위성이 스쳐 지나가 가까스로 충돌하지 않았다. 미군 우주사령부 대변인은 29일 오후 6시 39분(한국시간 30일 오전 8시 39분) 두 위성이“사고 없이 길이 어긋났다”고 AFP 통신에 밝혔다고 영국 BBC가 전했다. 위성들의 이동 속도는 무려 시속 5만 3000㎞에 이르러 일부 전문가들은 두 위성의 거리가 12m가 될 수 있으며, 만약 충돌하면 많은 파편을 지상에 떨어뜨리고 궤도 안의 다른 물체들에게도 피해를 입힐 수 있다고 경계했다. 문제가 된 위성 하나는 1983년 발사된 적외선 천문 위성(Infrared Astronomical Satellite, IRAS)과 1967년 발사된 미국의 탐사용 GGSE4 위성이다. IRAS 위성에는 길이 18m의 기둥이 달려 안테나나 태양풍 돛 역할을 할 수 있다. 하버드-스미소니언 천체물리학 센터의 천문학자 조너선 맥도웰은 차 한 대와 쓰레기통 하나 크기라 15~30m 간격으로 스쳐 지나간다 해도 지상에서는 당연히 경보가 울릴 수준이라고 말했다. 하지만 지상에 추락하기 전 대기권에 들어와 완전히 타버리기 때문에 도시에 별다른 위협이 되지 않는다고 전문가들은 입을 모은다. 파편 구름이 궤도에 남아 있다면 다른 위성들을 위협할 수 있는데 수십 년, 수백 년이 걸리기도 한다. 가장 최근의 위성 충돌 사고는 2009년 일어났는데 미국의 이리듐 우주선이 시베리아 상공에서 고장 난 러시아 위성을 들이받아 파편 잔해가 사방으로 흩어졌다. 국제 가이드라인에 따르면 저궤도를 도는 위성들은 25년이 넘으면 제거돼야 하는데 이들 위성은 모두 그 전에 발사된 것이라 적용을 받지 않는다. 이번 충돌 모면은 우주 잔해를 깨끗이 치워야 하는 일의 중요성을 둘러싼 논란을 새롭게 지필 수 있다. 미국 항공우주국(NASA)에 따르면 현재 지구 궤도를 선회하는 위성 숫자는 대략 2000개 정도이며 궤도 위를 떠도는 10㎝ 이상의 우주 쓰레기는 무려 2만 3000개 이상이나 된다. 걱정 많은 과학자 연맹의 자료에 따르면 미국은 현재 1007개의 위성을 가동하고 있어 어떤 다른 나라들을 압도하며 상업용 위성이 다수다. 지난해 매사추세츠 공과대학(MIT) 테크놀로지 리뷰는 오는 2025년까지 매년 1100개의 새 위성이 발사될 것이라고 전망했다. 임병선 기자 bsnim@seoul.co.kr

관측 사상 최대 밝기를 기록한 수수께끼 천문현상이 마침내 규명됐다. 동반성에서 방출돼나온 물질로 고밀도 외층을 형성하던 별이 생애를 마감하는 폭발을 일으킴으로써 그런 놀라운 밝기로 빛나게 됐다고 과학자들이 밝혔다. 초신성 폭발은 태양의 10배 이상 되는 질량을 가진 거성이 연료를 모두 소진한 뒤 폭발로 별의 생을 끝내는 현상을 가리킨다. 여기에 초신성이란 말은 망원경이 없던 시대 갑자기 밝은 별이 나타났기에 붙은 이름으로, 사실 신성하고는 아무런 상관이 없는 늙은 별의 임종인 셈이다. 어쨌든 이때 내뿜는 별의 밝기 수준은 온 은하의 별들이 내뿜는 빛보다 더 밝아 우주의 반을 가로질러 우리에게도 보일 정도인 것이다. ​최근 과학자들은 이제껏 어떤 초신성 폭발보다 더 밝은 별의 폭발을 발견했는데, 여느 초신성 폭발보다 무려 100배나 높은 광도를 기록했다고 밝혔다. 이런 사례는 초신성 폭발 중 0.1%에 지나지 않은 것으로 알려졌다.그러나 표준 메커니즘보다 훨씬 많은 에너지를 방출하는 ‘초고광도’ 초신성의 메커니즘은 자세히 밝혀지지 않는다. 이 특이한 폭발을 일으키는 원인에 대해 더 많은 것을 알아내기 위해 과학자들은 최초로 알려진 고광도 초신성 중 하나인 ‘SN 2006gy’를 중점적으로 관측했다. SN 2006gy는 2억4000만 광년 떨어진 한 은하에서 발생했으며, 2006년 발견됐을 때 관측 사상 가장 밝은 초신성으로 기록됐다. SN 2006gy가 발견된 지 1년 남짓 만에 연구진은 해당 초신성에서 비정상적인 빛의 스펙트럼을 발견했다. 이들 연구자는 이 빛이 초신성 주변의 철 성분으로 형성된 외피에서 나온 것으로 추론해 폭발의 원인에 대한 단서를 밝혀냈다. 연구진은 다양한 질량과 온도, 응집 패턴 그리고 기타 특성을 가진 철제 외피에 의해 어떤 종류의 빛이 생성될 것인지에 관한 컴퓨터 모델을 개발했다. 그들은 SN 2006gy에서 볼 수 있는 빛의 파장과 에너지가 “태양 질량의 3분의 1 이상인 엄청난 양의 철에서 비롯된 것으로, 이 외피는 폭발시 시속 5400㎞로 팽창한다"고 연구 주저자인 독일 막스플랑크 천체물리연구소의 앤더스 저크스트랜드 박사는 밝혔다. SN 2006gy의 초기 분석에 따르면, 거성이 연료를 소진한 후 초신성이 발생했으며, 별의 핵이 자체 무게로 1초 만에 엄청나게 조밀한 속심으로 붕괴하면서 그 반동으로 거대한 폭발이 일어나는 것으로 나왔다. 그러나 이런 '핵붕괴' 초신성은 새로운 연구에서 계산한 철제 외피의 초신성 폭발에서 나오는 에너지와 팽창률에는 훨씬 미치지 못한다는 사실이 밝혀졌다. 대신 새로운 발견과 일치하는 시나리오는 SN 2006gy가 이른바 Ia형 초신성이라는 것을 시사한다. 이 유형의 초신성은 연성계를 이루는 동반성이 초고밀도의 백색왜성으로 알려진 죽은 별 표면에 물질을 공급해 임계치에 이를 때 발생한다. 일반적으로 이런 연성계에서 백색왜성은 Ia형 초신성으로 폭발하기 전에 동반성의 중심을 향해 나선형으로 접근해가는 데 수백만 또는 수십억 년 걸릴 수 있다고 저크스트랜드 박사는 설명한다. 그러나 SN 2006gy에서 연구자들은 백색왜성이 빨려들어가기 시작한 지 약 1세기 안에 폭발했을 것이라고 보고 있다. 이에 대해 저크스트랜드 박사는 “이 초신성은 백색왜성의 동반별에서 방출된 고밀도의 외피에 충돌한 뒤 그 속에서 폭발했다”면서 “마치 벽돌 벽에 부딪히는 것처럼 초신성의 운동 에너지 대부분은 이 충돌에서 빛으로 변형되는 바람에 그처럼 강력한 빛을 낼 수 있었다”고 설명했다. 몇몇 다른 고광도 초신성은 SN 2006gy와 유사한 특성을 공유한다. 이런 유사성은 초고광도 초신성이 동일한 기본 메커니즘을 공유한다는 사실을 말해준다고 이들 연구자는 밝혔다. 앞으로 추가 연구는 그런 초고광도 초신성을 만들 수 있는 연성계가 어떻게 형성될 수 있는지 조사하는 것이다. 또 연구진은 동반성의 중심을 향한 나선 강하 후 약 1세기 정도 그런 시스템에서 어떻게 백색왜성으로부터 Ia형 초신성이 생겨날 수 있는가 하는 문제를 연구할 예정이다. 자세한 연구 성과는 세계적 학술지 ‘사이언스’ 24일자에 실렸다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

올 한해도 우주를 향한 인류의 도전은 계속됐다. 인류는 역사상 처음으로 이론으로만 존재했던 실제 블랙홀의 모습을 포착했고 태양계 끝자락의 천체와 조우했다. 또한 태양계 너머 ‘외계에서 온 두번째 손님’인 ‘2I/보리소프'의 모습도 카메라에 담았다. 올 한해 포착된 흥미롭고 신비로운 우주의 모습을 사진으로 정리해봤다.　 태양계 끝자락의 눈사람　지난 1월 1일 전세계가 새해맞이에 들썩이던 사이 태양계 끝자락에서는 인류의 피조물이 미지의 세계를 떠도는 천체를 가장 가까이에서 만났다. 지구에서 약 66억㎞ 떨어진 미지의 세계인 ‘카이퍼 벨트’(Kuiper Belt·태양계 끝자락에 수많은 천체가 도넛 모양으로 밀집해 있는 지역)에 위치한 이 소행성의 이름은 ‘2014 MU69’로 세상에 널리 알려진 별칭은 ‘울티마 툴레’(Ultima Thule)다. 그러나 지난 11월 미 항공우주국(NASA)은 울티마 툴레의 공식적인 이름을 ‘아로코스’(Arrokoth)로 명명했다. 북미 인디언의 언어에서 따온 아로코스는 ‘하늘’이라는 뜻으로 국제천문연맹(IAU)의 승인도 받아 천체의 공식명칭이 됐다. 마치 눈사람을 연상시키는 모습으로 눈길을 끈 아로코스는 원래는 각기 다른 2개의 암석 덩어리였다. 그러나 부드럽게 충돌하는 과정을 거치면서 길이 30여㎞의 지금의 모습이 됐다. 인류에게 처음 모습을 드러낸 블랙홀　지난 4월 세계 과학 역사상 최초로 초대질량의 실제 블랙홀 모습이 포착됐다. 국내 천문학자들을 포함한 347명의 국제 과학자가 포진된 사건지평선망원경(EHT·Event Horizon Telescope) 연구진은 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. 아름다운 토성의 맨 얼굴　NASA와 유럽우주국(ESA)은 지난 6월 허블우주망원경의 최첨단 광시야카메라3(WFC3)로 입을 다물지 못하게 할 정도로 놀라운 ‘토성의 맨 얼굴’을 포착했다. NASA 관계자는 "토성은 많은 특징들을 지니고 있지만, 특히 그중에도 고리 시스템은 트레이드 마크라 할 수 있다"면서 "얼음 알갱이로 이루어져 있는 토성의 밝은 고리는 장엄한 아름다움을 자랑한다”고 밝혔다. 촬영당시 토성의 거리는 지구-태양 간 거리의 약 9배인 13억 6000만㎞였다.　 ‘별중의 별’ 에타 카리나이지구로부터 약 7500광년 떨어진 곳에는 ‘별중의 별’로 불리는 특이한 쌍성이 존재한다. 마치 날갯짓하는 것 같은 환상적인 모습 덕에 아름답지만 치명적인 쌍성계 ‘에타 카리나이’(Eta Carinae)다. 지난 7월 ’우주망원경과학연구소'(STScI)는 허블우주망원경의 광시야카메라3(WFC3)를 이용해 열기가 남은 에타 카리나이의 가스 속에서 마그네슘이 뿜어내는 빛을 자외선으로 포착했다. 이 빛은 둥근 돌출부 사이의 공간과 외곽에서 충돌로 가열된 질소가 많은 영역에서 형성됐으며 이전에는 전혀 드러나지 않았던 것들이다. 용골자리(Constellation Carina)에 위치한 에타 카리나이는 지금도 매우 격렬하면서도 불안정하게 활동하는 별로, 크고 작은 두개의 ‘태양’으로 이루어져 있다. 큰 별은 태양보다 질량이 90배 정도 크지만 무려 500만 배나 밝은 것이 특징이다. 작은 별 역시 태양보다 30배 정도 큰 질량을 가졌으며 100만 배는 더 밝다. 외계에서 두번째로 온 그대　지난 10월 태양계 너머 ‘외계에서 온 두번째 손님’의 가장 선명한 모습이 4억 1800만㎞ 거리에서 허블우주망원경에 포착됐다. 푸른빛을 발하는 인터스텔라(interstellar·항성 간) 방문객인 ‘2I/보리소프‘(2I/Borisov·이하 보리소프)는 우리 태양계의 혜성과 매우 비슷한 모습이다. 전문가들은 보리소프가 반지름이 약 1㎞인 고체 핵을 갖고 있으며, 코마(coma)처럼 핵에서 방출되는 가스와 먼지로 된 구름 같은 구조가 둘러싸고 있는 것으로 파악하고 있다. 또한 외계 항성계에서 만들어진 혜성으로 그 화학적 구성과 구조, 특성 등에 대한 귀중한 정보를 제공해줄 것으로 기대하고 있다. 두 눈을 가진 오싹한 '유령 은하'　지난 10월 허블우주망원경이 심우주에서 포착한 ‘유령은하’다. 얼핏 소름이 돋는 이 화제의 이미지는 이글거리는 두 눈을 가진 얼굴 형상으로 마치 유령을 보는 듯한 느낌을 주기도 한다. 이 유령 은하의 정체는 정면 충돌의 중간 단계에 있는 두 심우주 은하들로, 소름 끼치는 우주 얼굴의 섬뜩한 ‘두 눈’은 은하들의 밝은 핵이다. 그리고 각각의 은하 디스크에는 두 은하의 별들이 뒤죽박죽으로 뒤엉켜 있다. 현미경자리에 있는 이 은하계는 ‘Arp-Madore 2026-424’라고 불리며, 지구로부터 7억 400만 광년 떨어져 있다. 유럽우주국(ESA)은 “고리 모양의 은하는 드물며, 그 중 수백 개만이 심우주에 존재한다”고 밝혔다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

월요일 밤, 가장 유명한 유성우 중 하나인 사자자리 유성우 우주 쇼가 펼쳐진다. 유성우는 혜성이 지나간 지점을 지구가 공전할 때 혜성의 잔해들이 지구의 중력으로 대기권으로 빨려 들어와 마찰로 인해타면서 별똥별들이 마치 비가 내리는 것처럼 보이는 현상을 말한다. ​사자자리 유성우는 사자자리 머리 부분을 복사점으로 하는 유성군으로 매년 11월 17-18일을 전후하여 시간당 수십 개에서 많은 경우 수십만 개의 유성을 뿌린다. 평상시에는 시간당 10~15개의 유성이 떨어지는 빈약한 유성우지만, 33년을 주기로 공전하는 모혜성 템플-터틀 혜성이 통과한 직후에는 시간당 수백에서 수십만개의 유성이 떨어져 장엄한 천체쇼를 연출해낸다. 그러나 이 혜성은 2031년에나 다시 내부 태양계를 통과하기 때문에 올해의 유성우는 시간당 10-15개의 정도가 떨어질 것으로 예상된다. 한 가지 희소식은 사자자리 유성군은 지구와 반대 방향으로 태양을 공전하기 때문에 대기권과 충돌하는 양상을 보이는데, 이로 인해 초당 72km라는 가장 빠른 유성 속도를 보인다. 이런 속도는 밝은 유성을 생성하는 경향이 있으며, 오래 지속되는 줄무늬나 연기 띠를 보여주기도 한다. ​올해의 사자자리 유성우는 월요일 (11월 18일) 오후 2시 15분이 극대기이지만, 우리나라에선 낮이라 볼 수 없다. 그래도 밤이 되면 심삼찮게 떨어지는 유성우를 즐길 수 있을 것으로 보인다. 다행히도 월령 21일의 볼록한 달이 밤 10시 이후에나 뜨기 때문에 저녁 7-10시 사이가 유성우 관측에 적기다. 관측 요령은 돗자리와 담요, 펼침의자를 가지고 하늘이 확 틔고 빛공해가 적은 지역으로 간다. 중요한 것은 추위를 대비, 방한을 철저히 하는 것이다. 요즘에는 스마트폰에 별자리 앱을 깔면 쉽게 유명 별과 별자리를 찾을 수 있기 때문에 별자리 공부를 따로 해야 하는 번거로움을 피할 수 있다. 쌍안경을 가지고 가면 밤하늘을 더 즐길 수 있다. ​자녀들과 유성우 관측을 함께 함으로써 아름다운 시간을 공유하고 무디어진 우주 감수성을 살려보도록 하자. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com