1957년 10월 4일 구소련의 스푸트니크 1호가 세계 최초의 인공위성으로 역사에 이름을 올렸다. 밤하늘을 가로지르는 이 위성의 모습에 사람들은 감탄했고 그때 한 미국인 소년도 마음을 사로잡혔다. 소년은 이를 계기로 로켓에 눈을 떠 나중에 미국항공우주국(NASA)의 기술자가 되는데 그가 바로 호머 히컴(77)이다. 그의 이야기는 1999년 ‘옥토버 스카이’라는 이름의 영화로 제작되기도 했다. 이후 세계 각지에서는 인공위성 개발 경쟁이 격화해 오늘날까지 몇천 회가 넘는 발사 작업이 이뤄졌다. 그 결과, 지구 저궤도대에는 인공위성의 파편이 무수히 흩어지게 됐고 현재 여러 문제를 일으키고 있다고 마틴 매쿠스트러 영국 헤리엇와트대 화학물리학과 교수가 최근 더컨버세이션에 밝혔다. 더컨버세이션은 대학교수나 연구원들의 글만으로 기사를 생산해 기성 언론의 대안으로도 주목받는다. 파편 탓에 별 찾을 수 없게 된다고? 인공위성은 고장이나 충돌에 의해 파손, 분해돼 그 조각은 파편으로 남는다. 크기는 몇 ㎛(마이크로미터)에서 몇십 m로 다양하다. 그중 대부분은 대기권에 돌입해 불타 사라지지만, 지금도 4500t이 넘는 파편들이 우리 지구를 둘러싸고 있다.스코틀랜드 스트래스클라이드대의 항공우주 전문가 스튜어트 그레이 연구원은 인공위성 파편의 증가를 충실하게 재현한 영상을 유튜브에 게시해 화제를 일으킨 바 있다. 이를 보면 해마다 위성 파편이 급격히 늘어나고 있다는 것을 알 수 있다. 영상에 나오는 파편은 지름 10㎝가 넘는 것들뿐이지만, 이것만으로도 2만 개가 넘는다. 유럽우주국(ESA)의 지난 2월 발표에 따르면, 지름이 10㎝ 이상인 파편은 3만4000개이고 지름이 1㎝에서 10㎝ 사이인 파편은 90만 개, 그리고 지름이 1㎜에서 1㎝ 사이의 파편은 1억2800만 개에 달한다. 이 때문에 많은 천문학자는 지금도 기하급수적으로 늘어나고 있는 이런 파편에 우려를 나타내고 있다. 문제는 파편의 표면이 태양광을 반사해 지구를 향해 강한 직사광을 만들어낸다는 것이다. 이 빛은 별의 미약한 빛보다 훨씬 더 강해 천체를 관측하는 임무를 방해한다. 이 문제에 대처하기 위해 스페이스X의 스타링크 인공위성 등을 만든 오늘날 기술자들은 위성의 표면을 검게 제작함으로써 빛의 반사를 억제하기 위해 애쓰고 있다. 하지만 이미 지구 궤도상에 셀 수 없이 많이 남아있는 파편들을 처리하지 않고서는 이 문제는 해결되지 않을 것이다. 우주 유영 중인 우주 비행사의 목숨이 위험하다문제는 이뿐만이 아니다. 위성 파편은 유인 임무를 수행하는 우주 비행사들에게도 위험이 된다. 파편은 그냥 떠 있을 분이지만 실제로는 초당 3~10㎞의 고속으로 이동한다. 만일 그중 하나가 우주 유영(선외활동·EVA)을 하고 있는 우주 비행사에게 맞기라도 한다면 다치거나 목숨을 잃을 위험이 크다. 이에 관한 문제는 이미 2013년 영화 ‘그래비티’에서도 그려졌다. 또 이런 파편은 우주선이나 가동 중인 인공위성에 충돌해 고장을 일으키는 원인이 될 수 있다. 오늘날 인류의 쓰레기 문제는 단지 지구 안에 머무르지 않고 우주에까지 이르렀다. 이런 문제를 해결하지 않고서는 우주 분야의 새로운 발전을 진행해서는 안 될 것이다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

지구 역사상 최악의 사고 중 하나로 꼽히는 러시아 '퉁구스카 대폭발’의 원인을 조사한 결과가 발표됐다. 1908년 6월 30일 오전 7시경 중앙시베리아 퉁구스카 지역에 우주 물질이 떨어지면서 2000㎢ 규모의 숲이 황폐화됐다. 당시 전문가들은 60~190m 크기의 우주 물질이 지구 상공 5~10㎞ 상공에서 폭발한 것으로 추측했다. 8000만 그루에 달하는 나무가 소실될 정도로 큰 폭발이었지만, 사람이 살지 않는 지역이라 다행히 인명피해는 없었다. 전문가들은 퉁구스카 대폭발의 원인으로 소행성 또는 메탄가스 폭발, 운석 충돌 등을 꼽았지만, 정확한 원인은 미스터리로 남아있었다. 당시 폭발력이 히로시마 원자폭탄의 185배에 달한다는 사실만이 명확한 ‘진실’이었다. 하지만 110여 년이 지난 현재, 러시아 시베리아 연방대학 연구진은 당시 퉁구스카를 강타한 우주 물질의 정체가 유력한 가설 중 하나로 꼽힌 소행성이며, 해당 소행성은 천체 대부분이 철(iron) 성분으로 보인다는 연구결과를 공개했다. 연구진은 당시 지구로 떨어진 소행성의 정확한 성분을 파악하기 위해 철, 바위, 얼음 등 각기 다른 세 가지 성분의 물질을 지름이 200m, 100m, 50m 규모로 나누어 시뮬레이션했다. 이후 이러한 물질들이 지구 대기권을 통과한 뒤 어느 정도의 폭발력을 가지는지 비교했다. 이중 가장 먼저 보기에서 제외된 것은 얼음 성분이었다. 연구진이 추정한 궤도와 폭발력을 얻기 위해서는 매우 빠른 속도가 필요했는데, 얼음은 이 과정에서 지구에 도달하기 전 완전히 녹아 없어져 버린 것. 두 번째로 바위 역시 ‘생존’ 가능성이 적은 것으로 나타났다. 소행성이나 혜성 등에서 떨어져나온 파편인 운석은 대체로 바위 성질을 가지고 있는데, 바위 역시 고속으로 낙하하는 과정에서 생기는 압력에 의해 부서질 가능성이 높다. 이에 연구진은 112년 전 지구에 떨어져 대폭발을 일으킨 물질이 철 성분을 다량 함유한 소행성일 가능성이 높다고 결론 내렸다. 여러 차례 시뮬레이션을 통해, 당시 지구를 강타한 철 성분의 소행성은 지름이 100~200m이며, 3000㎞ 정도를 초당 최소 11.2㎞로 이동했을 것이라고 추측했다. 연구진은 “퉁구스카 대폭발은 크레이터가 거의 생기지 않았다는 특징이 있는데, 이는 물체가 철 성분이 많은 물체가 매우 뜨거워진 상태에서 고속으로 떨어지면서, 내부의 철 원자가 승화됐기 때문인 것으로 보인다”고 설명했다. 이어 “당시 유럽 전역에서 한밤중에 밤하늘이 밝게 빛나는 일시적인 백야 현상이 관찰됐는데, 이 역시 철 성분과 대기층의 먼지가 만난 광학효과로 볼 수 있다”고 덧붙였다. 자세한 연구결과는 영국 왕립천문학회 월보(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)에 실렸다. 사진=123rf.com 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

지구 역사상 최악의 사고 중 하나로 꼽히는 러시아 '퉁구스카 대폭발’의 원인을 조사한 결과가 발표됐다. 1908년 6월 30일 오전 7시경 중앙시베리아 퉁구스카 지역에 우주 물질이 떨어지면서 2000㎢ 규모의 숲이 황폐화됐다. 당시 전문가들은 60~190m 크기의 우주 물질이 지구 상공 5~10㎞ 상공에서 폭발한 것으로 추측했다. 8000만 그루에 달하는 나무가 소실될 정도로 큰 폭발이었지만, 사람이 살지 않는 지역이라 다행히 인명피해는 없었다. 전문가들은 퉁구스카 대폭발의 원인으로 소행성 또는 메탄가스 폭발, 운석 충돌 등을 꼽았지만, 정확한 원인은 미스터리로 남아있었다. 당시 폭발력이 히로시마 원자폭탄의 185배에 달한다는 사실만이 명확한 ‘진실’이었다. 하지만 110여 년이 지난 현재, 러시아 시베리아 연방대학 연구진은 당시 퉁구스카를 강타한 우주 물질의 정체가 유력한 가설 중 하나로 꼽힌 소행성이며, 해당 소행성은 천체 대부분이 철(iron) 성분으로 보인다는 연구결과를 공개했다. 연구진은 당시 지구로 떨어진 소행성의 정확한 성분을 파악하기 위해 철, 바위, 얼음 등 각기 다른 세 가지 성분의 물질을 지름이 200m, 100m, 50m 규모로 나누어 시뮬레이션했다. 이후 이러한 물질들이 지구 대기권을 통과한 뒤 어느 정도의 폭발력을 가지는지 비교했다. 이중 가장 먼저 보기에서 제외된 것은 얼음 성분이었다. 연구진이 추정한 궤도와 폭발력을 얻기 위해서는 매우 빠른 속도가 필요했는데, 얼음은 이 과정에서 지구에 도달하기 전 완전히 녹아 없어져 버린 것. 두 번째로 바위 역시 ‘생존’ 가능성이 적은 것으로 나타났다. 소행성이나 혜성 등에서 떨어져나온 파편인 운석은 대체로 바위 성질을 가지고 있는데, 바위 역시 고속으로 낙하하는 과정에서 생기는 압력에 의해 부서질 가능성이 높다. 이에 연구진은 112년 전 지구에 떨어져 대폭발을 일으킨 물질이 철 성분을 다량 함유한 소행성일 가능성이 높다고 결론 내렸다. 여러 차례 시뮬레이션을 통해, 당시 지구를 강타한 철 성분의 소행성은 지름이 100~200m이며, 3000㎞ 정도를 초당 최소 11.2㎞로 이동했을 것이라고 추측했다. 연구진은 “퉁구스카 대폭발은 크레이터가 거의 생기지 않았다는 특징이 있는데, 이는 물체가 철 성분이 많은 물체가 매우 뜨거워진 상태에서 고속으로 떨어지면서, 내부의 철 원자가 승화됐기 때문인 것으로 보인다”고 설명했다. 이어 “당시 유럽 전역에서 한밤중에 밤하늘이 밝게 빛나는 일시적인 백야 현상이 관찰됐는데, 이 역시 철 성분과 대기층의 먼지가 만난 광학효과로 볼 수 있다”고 덧붙였다. 자세한 연구결과는 영국 왕립천문학회 월보(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)에 실렸다. 사진=123rf.com 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

지구는 태양계에서 유일하게 액체 상태의 물을 표면에서 쉽게 구할 수 있는 행성이다. 하지만 이웃 천체들의 상황은 완전히 다르다. 인류가 지구 밖 첫 번째 개척 목표로 삼고 있는 달과 화성은 매우 건조한 장소로 물을 구하기가 매우 어렵다. 물은 인간에 생존에 반드시 필요한 물질일 뿐 아니라 여러 가지 용도로 쓰임새가 많은 중요한 자원이다. 예를 들어 물을 분해해 산소와 수소를 만들면 그 자체로 우주선의 연료로 사용할 수 있다. 하지만 필요한 물을 모두 지구에서 달과 화성으로 실어나를 경우 그 가격은 같은 무게의 금보다 훨씬 비싸기 때문에 가능한 현지에서 조달할 방법을 찾아야 한다. 미 항공우주국(NASA)은 달 재착륙 임무인 아르테미스(Artemis) 프로젝트를 앞두고 달에 로버와 탐사선을 보내, 달 극지방에 있는 얼음의 양과 분포에 대한 자세한 정보를 수집할 예정이다. 달 자체는 건조한 환경이지만, 극지방에 있는 크레이터에는 햇빛이 영원히 닿지 않는 영구 음영 지대가 있다. 만약 달에 충돌한 혜성에 얼음이 풍부하다면 여기에서 수십억 년 간 보존이 가능하다. NASA는 이전 탐사를 통해 이 지역에 얼음이 풍부하다는 증거를 찾아냈지만, 정확한 양과 분포에 대해서는 추가 연구가 필요하다. NASA는 내년에 발사할 차세대 대형 로켓인 SLS의 여유 공간에 초소형 달 탐사선인 루나 플래시라이트(Lunar Flashlight, 사진)을 탑재할 계획이다. 루나 플래시라이트는 12 x 24 x 36㎝에 불과한 소형 큐브셋(CubeSat) 형태의 탐사선으로 무게도 14㎏에 불과하다. 이렇게 작은 탐사선으로 달 남극에 숨어 있는 얼음을 관측할 수 있는 비결은 적외선 레이저다. 달 표면을 덮고 있는 모래 같은 암석 입자인 레골리스는 레이저를 거의 흡수하지 않지만, 물의 얼음은 잘 흡수하기 때문에 적외선 레이저 반사를 통해 어두운 크레이터 내부의 지형과 구성 물질에 대한 정보를 얻을 수 있다. 이 정보를 달 표면에 보낸 로버의 탐사 데이터와 대조하면 상당히 정확한 달 얼음 지도를 완성할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 참고로 초기 개념 연구에서는 태양 빛을 반사하는 대형 솔라 세일을 검토했지만, 결국 나사는 빛 에너지의 양이 적더라도 안전하게 검증된 기술을 사용하기로 했다. 과학자들은 오랜 세월 달 남극 크레이터의 영구 음영 지대에 상당한 양의 얼음이 있을 것으로 예상해왔다. 하지만 실제로 이 얼음이 채취하기 쉬운 위치에 있는지 아니면 깊숙한 곳에 있어 실제로는 구하기 힘든 지 아무도 알지 못했다. 루나 플래시라이트를 비롯한 NASA의 달 탐사선들이 조만간 이 질문에 대한 답을 내놓을 것으로 예상된다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

약 6000년 만에 지구를 찾아온 혜성이 최소 30조각 이상으로 부서졌다는 사실이 관측결과 드러났다. 지난 28일(현지시간) 미국 로스앤젤레스 캘리포니아대학(UCLA) 등 공동연구팀은 허블우주망원경으로 관측한 결과 혜성 ‘C/2019 Y4’가 적어도 30개 이상의 파편으로 분해되고 있다고 밝혔다. 지난해 12월 28일 처음 존재가 확인된 C/2019 Y4는 미 항공우주국(NASA)이 지원하는 하와이대학 천문연구소의 ATLAS(Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System·소행성 충돌 경보시스템)에 처음 포착돼 ‘아틀라스’로 불린다. 당초 아틀라스는 5월이면 밤하늘의 초승달 만큼이나 밝게 빛나 맨눈으로도 관측이 가능할 것으로 큰 기대를 모아왔다. 그러나 3월 중순 경까지 빠르게 밝아지던 아틀라스 혜성은 이후 갑자기 희미해지기 시작했다.이에대해 한국천문연구원은 "혜성의 중심 밝기가 타원형으로 일그러지고 있으며 당초 예상 궤도를 약간 벗어나 있다"면서 "현재 아틀라스 혜성은 태양으로 다가가면서 쪼개지고 있는 것으로 추측된다"고 해석했다. 지난 20일과 23일 허블우주망원경이 촬영한 아틀라스 사진에는 그 해석에 대한 증거가 담겼다. 사진 상으로도 쉽게 혜성이 쪼개진 모습이 확인된 것. 　 UCLA 데이비드 제윗 교수는 "부서진 혜성 조각들이 태양빛을 받아 크리스마스트리에 달린 전등처럼 꺼졌다 켜졌다하는 것인지 아예 다른 조각이 생성된 것인지는 알 수 없다"고 설명했다. 다만 제윗 교수는 "이같은 혜성이 부서지는 사건을 관측하는 것은 10년에 한 두번 정도 발생한 만큼 매우 희귀한 사례"라면서 "대부분의 혜성은 너무 희미해서 제대로 볼 수 없다"고 밝혔다. 연구팀에 따르면 현재 아틀라스는 허블우주망원경이 관측했을 때를 기준으로 지구로부터 약 1억4600만㎞ 떨어져 있다. 다행히 완전히 부서지지 않고 혜성 일부가 살아남으면 다음달 23일 경 1억 1600만㎞ 거리까지 지구에 접근할 것으로 보인다. 한편 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

사람이 운석에 맞아 숨진 최초의 사례를 입증할 만한 증거가 처음으로 발견됐다. 미국유성학협회(Meteoritical Society) 연구진이 터키의 정부 기록 보관소에 보관돼 있던 3건의 자료를 분석한 바에 따르면, 1888년 8월 22일 밤 8시 30분경 이라크 북부 술라이마니야에 있는 한 마을의 하늘에서 마치 비와 같은 ‘무엇’이 떨어졌다. 하늘에서 비처럼 쏟아진 것은 운석으로 추정되며, 당시 기록에 따르면 이 운석에 맞은 한 남성이 사망했고 당시 함께 운석을 맞았던 여성은 마비 증상이 올만큼 큰 부상을 입었다. 두 사람이 죽거나 다친 후에도 약 10분간 운석이 쏟아지는 현상은 멈추지 않았다고 기록돼 있다. 뿐만아니라 당시 운석이 쏟아지면서 다량의 경작물이 피해를 입었고, 사람들은 마치 종말이 온 듯 혼비백산해 놀라움을 감추지 못했다. 연구진이 분석한 자료에 따르면 이 일은 당시 술라이마니야 지역을 통치했던 압둘 하미드 2세에게 보고됐으며, 이는 지금까지 사람이 운석에 맞아 숨진 사실을 기록한 최초의 문건으로 추정된다. 미국항공우주국(NASA)에 따르면 하루 평균 17개의 유성과 운석이 정기적으로 지구를 향해 날아들지만, 대부분은 대기 중에 타버리기 때문에 별똥별로만 이들의 존재를 확인할 수 있다. 연구진들은 “과거에도 운석에 맞아 사망한 사람이 있었다는 주장은 있었지만 역사적 기록이 없어 그러한 주장을 사실로 입증하지 못했다”면서 “이 사건은 입으로만 전해지던 사건을 상세히 전하는 세 편의 서면 보고서이며, 운석 충돌로 한 사람이 사망했다는 최초의 보고서”라고 말했다. 이어 “이 문서들은 정부 공식 출처에서 나온 것이고 지방 당국이 작성한 것이기 때문에 실체에 대해 의심스럽지 않다”면서 “이러한 발견은 운석에 의해 죽음과 부상을 유발한 다른 사건들을 기술한 역사적 기록들이 또 존재할 수 있음을 시사한다”고 덧붙였다. 일부 전문가들은 인간이 떨어지는 운석에 맞을 위험이 9300년 만에 한 번에 불과하다고 말한다. 때문에 역사상 운석에 맞아 사망한 사람의 사례는 좀처럼 찾아볼 수 없었다. 다만 2013년 2월 러시아 중부 첼랴빈스크에서는 운석이 비처럼 쏟아지는 ‘운석우’ 현상이 발생해 건물이 파손되고 1200명이 다치는 피해가 발생했다. 2016년에는 인도 남부 타밀 나두에서 소형 건전지만한 크기에 무게가 11g인 운석에 맞은 것으로 추정되는 버스 운전기사가 사망했으나, 이후 NASA와 인도 천체물리학회는 사망 원인이 운석은 아니라고 발표한 바 있다. 자세한 연구결과는 유성·행성과학저널(The journal Meteoritics and Planetary Science) 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

에베레스트산 높이의 절반쯤 되는 거대 소행성 하나가 다음 주 우리 지구 곁을 스쳐 지나간다. 23일(이하 현지시간) 미국 CNN 등 외신에 따르면, 평균 지름이 약 2.06㎞(1.8~4.1㎞)인 소행성이 오는 29일 오전 5시 56분(한국시간 29일 오후 6시 56분) 지구에서 약 630만㎞ 떨어진 우주 공간을 시속 약 3만1000㎞의 속도로 지나갈 예정이다. 최대 길이(4.1㎞)가 에베레스트 높이(약 8848m)의 절반 수준으로 큰 이 소행성은 지구에서 달까지의 평균거리보다 16배 정도 먼 거리를 마하 25.3의 속도로 지나가기 때문에 지구에 충돌할 우려는 없다.‘52768’(1998 OR2)로 불리는 이 소행성은 22년 전쯤인 1998년 7월 24일 하와이 할레아칼라 천문대에서 처음 관측됐는데, 당시 미국항공우주국(NASA)은 이 천체의 규모에 대해 만일 지구에 충돌하면 “전 세계에 영향을 줄 만큼 거대하다”고 설명한 바 있다. 미국항공우주국(NASA) 산하기관 근지구천체센터(CNEOS)에 따르면, 이 소행성은 자전 주기가 4.11일로 지구의 4분의 1 수준으로 느린 데다가 공전 주기는 3.67년으로 화성보다 좀 더 긴 편이다.지난 17일 미국 자치령 푸에르토리코에 있는 알레시보 천문대에서 도플러 레이더(도플러 효과를 이용해 표적을 탐지하고 식별하는 레이더)로 탐지한 이미지에는 소행성이 마치 마스크를 쓴 듯한 모습이 담겼다. 이에 대해 이 천문대 행성레이더팀의 책임자인 앤 버크키 박사는 “이 소행성의 한쪽 끝에는 언덕과 능선 등 소규모 지형을 볼 수 있어 과학적 관점에서 매혹적”이라면서도 “다만 지금은 누구나 코로나19를 생각하는 시기이므로, 이 소행성은 마치 마스크를 잊지 않고 쓴 것처럼 보이기도 한다”고 말했다.미국 국립과학재단의 시설로 센트럴 플로리다대가 운용하는 이 천문대의 연구자들은 코로나19 팬데믹(세계적 대유행)이 한창인 상황에서도 지구를 위협하는 근지구천체(NEO)의 관측을 계속해서 하고 있다. 다만 사회적 거리두기 지침에 따라 연구원이나 레이더 운용 인원의 수를 한정하고 있으며 관측하고 있는 동안에도 마스크를 착용하고 있는 것으로 전해졌다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

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