만약 당신이 현실에서 만나기 힘든 큰 숫자를 좋아하는 팬이라면, 미국 클렘슨 대학의 천체 물리학자 마르코 아젤로가 뽑아낸 4 x 10^84을 추천하고 싶다. 이는 동양권 숫자의 가장 큰 단위인 무량대수(無量大數/10^68)보다도 10^16배나 큰 숫자다. 대체 어디서 나온 숫자일까? 그것은 우주의 역사를 통해 모든 별에서 성공적으로 탈출한 총 광자(빛알)의 숫자다. 물론 관측 불가능한 우주의 광자 등을 고려하면 그 숫자는 더욱 커질 것이 분명하다. 참고로, 우주에 존재하는 원자의 총수에 대한 최근의 추정치는 4x10^79개이며, 우리 몸의 원자 수는 10^28개다. 우주배경복사에 대한 정의는 별을 둘러싼 먼지와 충돌하지 않고 우주 공간으로 탈출한 근적외선, 가시광선, 자외선의 일부분이라 할 수 있니다. 아젤로는 우주 전문 사이트 스페이스닷컴과의 인터뷰에서 “그것은 기본적으로 별빛이 어느 물체엔가 도달한 것이며, 우주로 방출된 모든 빛은 기본적으로 우주배경복사가 된다”라고 밝혔다. 그러나 은하 외부의 배경 빛은 우주를 가로질러 얇게 퍼져 있을 뿐 아니라, 지구에 가까운 밝은 광원에 의해 가려지기 때문에 측정하기가 어렵다. 따라서 아젤로와 공동 저자들은 밝기가 급변하는 활동은하핵인 블레이자(blazar)를 활용하여 배경 별빛을 ​​분석했다. 그 중핵에 초대 질량 블랙홀이 숨어 있는 이 은하계는 거대한 고에너지 물질 제트를 내뿜는다. 이들 블레이자와 고에너지 감마선에 관한 데이터는 NASA의 페르미 감마선 망원경을 통해 얻을 수 있다. 이 연구는 블레이자의 기묘한 특성에 의존한다. 그들이 생산하는 가장 높은 에너지의 빛 중 일부는 인간이 볼 수 있는 광자처럼 낮은 에너지의 빛 입자와 부딪친다. 그 충돌은 한 쌍의 광자를 전자와 양전자로 바꾸는데, 이는 블레이자가 방출한 고에너지 광자가 본질적으로 사라지는 것을 의미한다. 블레이자 광자와 우주배경복사 광자 간의 상호작용은 특정 에너지 수준에서만 시작된다. 즉, 과학자들은 낮은 에너지 수준에서 생성된 빛에서 높은 에너지 수준에서 생성되는 광자까지 추정할 수 있음을 의미한다. 그들은 충돌 때 사라진 차이의 값을 계산할 수 있는 한편, 은하계의 배경복사를 쉽게 측정할 수 있다. 지구와 각기 다른 거리에 있는 블레이자 739개를 연구함으로써 연구팀은 시간이 지남에 따라 배경복사의 변화를 정확히 잡아낼 수 있었다. “우주를 통해 별빛이 어떻게 변하는지를 측정함으로써, 이를 실제로 별 형성에 대응하게 할 수 있다”고 아젤로는 설명하면서 “우리는 이것이 우주 역사에서 어떻게 바뀌었는지 정확하게 추적한다”고 밝혔다. 연구팀은 “이제 새로운 과제는 이것을 이용해 우주의 별 형성 역사를 정확히 규명해내는 것”이라고 말한다. 그것은 과학자들이 오랫동안 다뤄왔던 문제이지만, 지금까지는 초기 가설에 의지해 간접적인 방법을 취해왔는데, 이는 결코 이상적이지 않았다. 초기 질량 함수는 순전히 추정치에 지나지 않으며, 따라서 거기서 도출되는 결론은 불확실할 수밖에 없었다는 것이다. 새로운 연구에 의해 과학자들은 별 형성 이론을 전개함에 있어 초기의 가설이나 추정에서 벗어나 정확한 데이터를 이용하는 올바른 방향으로 나아갈 것으로 기대되고 있다. 그렇다면 빅뱅 이후 별이 가장 활발하게 태어났을 시간은 언제쯤일까? 새 연구는 대략 100억 년 전이라고 말하며, 그 증거는 별빛에 담겨 있다고 주장한다. 이 연구는 11월 29일자 ‘사이언스’ 지에 게재되었다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

그린란드 북서부에 있는 한 빙하 밑 지면에 우리나라 수도 서울 만한 구덩이(크레이터)가 존재하는 것으로 밝혀졌다. 이른바 충돌구로 불리는 이 구덩이는 소행성이나 혜성 등의 천체가 대기권을 뚫고 땅에 떨어지면서 남긴 것으로, 그 폭은 무려 31㎞나 되는 것으로 밝혀졌다고 국제 연구팀이 세계적 학술지 사이언스 자매지인 ‘사이언스 어드밴시스’ 최신호(14일자)에 발표했다. 서울의 폭이 약 37㎞ 정도 된다는 점을 고려하면 충돌구의 크기가 얼마나 큰지 가늠할 수 있는 것. 지난 2015년 덴마크 코펜하겐대학 자연사박물관 연구팀은 히아와타(Hiawatha)라는 이름의 빙하 속 땅이 함몰돼 있다는 것을 처음 발견하고 물리적 특성을 확인해 충돌구의 존재를 확인할 수 있었다.이후 진행한 후속 연구에서 최첨단 레이더 기술을 사용한 최신 조사와 기존 레이저 조사 자료를 사용해 이 충돌구가 어떻게 생겼는지 자세히 측정할 수 있었다. 연구팀은 운석이 충돌할 때 발생한 힘을 예측하기 위해 충돌구의 크기와 모양을 조사했다. 또한 충돌구 등에서 발견한 여러 잔해를 분석해 운석의 주성분이 철이라는 점을 확인할 수 있었다. 그리고 각종 자료를 분석해 이 정도 크기의 충돌구가 생기려면 운석의 지름이 1㎞가 넘어야 한다는 점을 알아냈다.운석의 무게는 무려 120억 t으로 추정돼 이만큼 큰 운석이 땅에 떨어지면 반경 100㎞ 이내에 사는 모든 생명체가 사라졌을 것이라고 연구팀은 주장한다.그 폭발력은 1945년 일본 히로시마에 떨어진 원자폭탄의 4700만 배 정도 된다고 이 연구에 참여한 덴마크 자연사박물관의 쿠어트 키예르 교수는 설명했다. 이 교수는 또 히로시마 원폭은 TNT 폭탄 1만5000t에 달하는 폭발을 일으켰다면서 이 운석은 TNT 폭탄 7050억 t에 달하는 폭발력으로 지구를 강타한 것이라고 말했다. 하지만 이 운석이 지구에 충돌했을 때 아마 인명 피해는 없었을 것이라고 연구팀은 말한다. 왜냐하면 운석이 떨어진 시기가 마지막 빙하기에 속하는 최소 1만2000년 전으로 추정되고 있기 때문이다. 이 시기에는 이누이트(이뉴잇)족이 아직 그린란드로 진출하지 않았다고 키예르 교수는 덧붙였다.그렇지만 이 폭발로 인한 수많은 파편이 사방으로 튀었고 그중 일부는 수백 ㎞ 떨어진 오늘날 캐나다까지 날아갔다고 연구팀은 추정하고 있다. 키예르 교수는 “지금까지 충돌구의 연대를 직접 추정하는 것은 불가능했지만, 이번 충돌구는 그린란드에 얼음이 덮히기 시작한 뒤에 형성됐다는 증거를 보여줘 최소 1만2000년 전부터 최대 300만 전 사이에 형성된 것으로 추정된다”고 설명했다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

이번 주말, 지구에 거대한 소행성 3개가 스쳐 지나갈 것이라고 미국항공우주국(NASA)이 경고했다. 8일 NASA 지구근접천체연구센터(CNEOS)에 따르면, 세 소행성은 미국 시간으로 10일 밤 10시부터 11일 새벽 3시까지 순차적으로 지구에 가장 가깝게 접근할 예정이다. 가장 먼저 지구에 접근하는 소행성은 2018 VS1으로, 크기는 현재 13~28m로 예측되고 있다. 이 소행성이 지구와 가장 가까이 접근하는 시간은 이날 밤 10시3분(이하 모두 미국 시간 기준), 거리는 지구에서 약 138만 6771㎞ 떨어진 곳을 지날 것으로 추정된다. 이에 대해 NASA는 크기와 거리를 고려하면 지구에 충돌할 가능성은 없다고 설명했다. 다음은 세 소행성 중 가장 큰 2018 VR1이 16분 뒤 지구를 지나간다. 길이 약 30m로 대왕고래 크기 만한 이 소행성이 이때 지구와 떨어진 거리는 약 500만 ㎞나 돼 안심할 수 있는 거리라고 NASA는 덧붙였다. 마지막 소행성은 2018 VX1으로 지구를 방문하는 시간은 다음날인 11일 오전 3시20분쯤이 될 예정이다. 이때 지구와 떨어진 거리는 38만1474㎞로, 지구와 달까지 거리보다 가깝지만, 크기는 8~18m에 불과해 이 소행성 역시 지구에 위협이 되지는 않는다. 이번에 지구를 방문하는 소행성들은 상대적으로 크기가 작고 멀리 떨어져 있다고 느낄 수도 있지만, NASA는 이들을 지구근접천체(NEO)로 분류한다. 지구근접천체는 지구로부터 0.05AU(지구-태양 거리 1AU=1억5000만㎞) 이내에 접근하는 천체를 가리키는 데, 이 중 지구에 잠재적인 위협을 줄 수 있는 소행성 약 100만 개 중에서 발견되는 소행성은 단 1%에 지나지 않는다. 지구에 위협을 가할 가능성이 있는 나머지 소행성은 아직 찾지 못한 상태라고 과학자들은 말한다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

금(金) 같이 세상에서 가장 희소한 원소를 생성하는 거대한 폭발 현상이 우주 전역에서 정기적으로 일어날 수 있음을 시사하는 연구 결과를 미국항공우주국(NASA)이 16일(현지시간) 발표했다. 이른바 ‘킬로노바’(Kilonova·메크로노바 또는 R-과정 초신성이라고도 한다)로 알려진 이 현상은 두 개의 중성자별이 충돌하면서 고에너지의 입자로 이뤄진 강력한 제트를 우주 공간으로 방출할 때 발생하는 빛을 말한다. 이때 금은 물론 백금, 우라늄과 같이 무거운 원소가 대량으로 생성된다. 지난해 10월 16일 킬로노바가 처음 발견됐을 때 각국의 천문학자와 물리학자로 이뤄진 한 연구팀은 ‘두 중성자별의 병합’으로 추정되는 광원에서 빛과 중력파를 처음으로 동시 검출한 사실을 발표했다. 이 폭발은 우주의 구조를 뒤흔들어 시공간을 왜곡했고, 이는 천체물리학계의 새로운 장을 연 것으로 여겨졌다. 이후 천문학자들은 이 역사적인 사건과 직접적인 관계가 있는 현상을 새롭게 확인했으며 이런 현상이 지금까지 생각보다 훨씬 더 흔할 수 있다고 주장한다. 이번 연구를 주도한 NASA의 엘레노라 트로자 연구원은 “이는 하나밖에 감지되지 않았던 현상이 두 개가 된 큰 진전”이라고 말했다. 새롭게 확인된 폭발은 지난 2015년 NASA의 닐 게릴스 스위프트 천문대에 의해 위치가 확인됐던 ‘감마선 폭발(GRB) 150101B’다. NASA 찬드라 X선망원경과 허블우주망원경(HST), 그리고 디스커버리채널망원경(DCT)의 후속 관측에 따라 GRB150101B는 지난해 레이저간섭계중력파관측소(LIGO)에 의해 발견됐으며 여러 집광 망원경에 의해 관측됐던 중성자별의 병합인 ‘중력파(GW) 170817’과 주목할 만큼 비슷한 점을 공유하는 것으로 나타났다. 이번 연구는 이처럼 서로 다른 두 천체가 실제로 직접적인 연관성이 있을 수 있음을 보여준다. 트로자 연구원은 “이번 발견은 GW170817과 GRB150101B 같은 사건이 완전히 새로운 종류의 폭발 현상을 나타내는 것일 수 있으며 이런 현상은 실제로 비교적 흔할 수 있다는 것을 보여준다”고 말했다. 연구에 참여한 NASA의 제프리 라이언 연구원은 “두 천체는 똑같아 보이고 똑같이 행동하며 비슷한 이웃 출신이므로 가장 간단하게 설명하면 이들은 같은 종류의 천체에서 나왔다는 것”이라고 말했다. GRB150101B와 GW170817이라는 두 가지 사례 모두 폭발은 비축(off-axis)으로, 즉 제트가 직접 지구를 향하지 않은 상태에서 확인됐을 가능성이 있다. 지금까지 천문학자들이 확인한 이런 사건은 두 번의 ‘비축 단기지속 감마선폭발’(off-axis short GRB)이다. GRB150101B의 광학적 방출은 스펙트럼상에서 대부분이 파란색 부분이며 이 사건은 GW170817에서 관측됐듯이 또다른 킬로노바의 중요한 단서를 제공한다. 트로자 연구원은 “모든 새로운 관측은 우리가 스펙트럼상의 고유 흔적이 있는 킬로노바를 확인하는 방법을 더 많이 배울 수 있도록 해준다”면서 “예를 들면 은은 파란색을 내지만 금과 백금은 빨간색을 내는 것”이라고 설명했다. 또 “우리는 중력파 관측 자료 없이도 이 같은 킬로노바를 확인할 수 있었으므로, 미래에는 감마선폭발을 직접 관측하지 않고도 이 작업을 수행할 수 있을 것”이라고 말했다. GRB150101B와 GW170817 사이에는 여러 공통점이 있지만, 매우 중요한 두 가지 차이점이 있다. 하나는 위치인데 GW170817은 지구에서 약 1억3000만 광년 거리에 있지만, GRB150101B는 약 17억 광년이나 떨어져 있다. 두 번째 중요한 차이점은 GW170817와 달리 GRB150101B에서는 중력파 자료가 존재하지 않는다는 것이다. 이런 정보가 없으면 연구팀은 병합된 두 천체의 질량을 계산할 수 없다. 따라서 GRB150101B는 두 중성자별이 아니라 블랙홀과 중성자별의 병합에서 비롯됐을 수 있다. 또다른 연구 참여자인 NASA의 알렉산더 쿠이트레프 연구원은 “물론 GW170817과 같은 또다른 사건이 중력파 자료와 전자파 영상을 모두 제공하는 것은 시간문제일 것”이라고 말했다. 이어 “다음에 이런 관측을 한다면 그것은 중성자별과 블랙홀의 병합일 것”이라면서 “이번 연구는 이런 사건을 훨씬 일찍 볼 수 있다는 새로운 희망을 준다”고 말했다. 자세한 연구 결과는 세계적 학술지 네이처 자매지인 ‘네이처 커뮤니케이션스’(Nature Communications) 최신호(16일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

지난 1년간 서호주에 있는 한 거대한 전파망원경이 미지의 외계 신호인 ‘빠른 전파 폭발’(FRB)을 20개 감지했다고 관련 연구자들이 11일(현지시간) 밝혔다. FRB는 우주공간 천체에서 복사된 전파 가운데 아주 짧지만 순간 강한 분출을 일으키며 밀리초 시간 동안만 관측되는 원인불명의 전파로, 2007년 그 존재가 처음 확인됐다. 그런데 최근 1년 동안 FRB의 감지 건수가 급증했고, 이번에는 역대 가장 가깝고 가장 밝은 신호도 발견됐다. 특히 FRB는 수십억 광년 거리에서 방출되는 것으로 추정되지만, 그 에너지는 우리 태양이 80년 동안 방출하는 에너지와 비슷하다. 하지만 이런 현상은 매우 순식간에 무작위로 일어나 감지가 어렵다. FRB가 처음 감지된 시기는 2001년이라고도 알려졌지만, 전문가들이 관측 오류가 아니라고 합의한 시기는 2007년이 돼서다. 지금까지 여러 연구에서 FRB는 우주의 거의 절반 거리를 여행해오는 것으로 밝혀지고 있다. 하지만 전파의 발생 원인이나 발신원이 되는 은하의 위치는 아직 밝혀내지 못했다. FRB의 발생 원인은 중성자별 같이 거대한 천체에서 나오거나 천체들 사이 충돌에 의해 방출된다는 가설이 있으며 이밖에도 먼 우주에 사는 외계인이 보내온 신호라는 주장도 있다. 하지만 관련 연구자들이 특히 주목하는 부분은 FRB의 파장 차이다. 이를 통해 전파가 얼마 만큼의 물질을 뛰어넘어 지구까지 도달할 수 있었는지를 추정할 수 있기 때문이다. 일반적으로 FRB는 가스 구름을 지나면서 수십억 년 거리를 여행해온다. 이번 연구에 주저자로 참여한 호주 스윈번공대의 라이언 섀넌 박사는 “이런 자료를 사용하면 우주에 있지만 아직 발견되지 않은 물질을 감지할 수 있다”고 말했다. 섀넌 박사팀은 현재 FRB의 위치를 정밀하게 확인하려고 시도하고 있다. 그 정확도는 예를 들어 약 10m 떨어진 곳에서 머리카락의 폭을 확인하는 것과 맞먹는다. 이 연구에서 기록적인 수를 검출할 수 있었던 이유는 호주연방과학원(CSIRO)의 최신 망원경 ‘호주 SKA 패스파인더’(ASKAP) 덕분이다. 이 전파망원경은 총 36개의 파라볼라 안테나를 갖추고 있어 한곳을 집중적으로 관측할 수도 있고 여러 방향으로 관측할 수도 있다. 8개의 안테나를 사용하면 동시에 240도를 바라볼 수 있다. 이는 보름달의 1000배에 필적하는 시각이다. 자세한 연구 결과는 세계적 학술지 ‘네이처’(nature) 11일자에 실렸다. 사진=CSIRO 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

고고도 수중 체렌코프 감마선 관측소 High-Altitude Water Cherenkov Gamma-Ray Observatory (HAWC). 해발 4,100m의 멕시코 고산 지대에 미국 내 15개 기관과 멕시코 내 12개 기관이 협력해 건설한 대형 과학 관측 장비의 이름이다. 도대체 뭐 하는 장치인지 이름만 들어서는 쉽게 알 수 없지만, 더 이상한 것은 그 외형이다. 높이 5m, 지름 7.3m의 거대한 물탱크 안에 188,000리터의 물을 채워 넣고 우주를 관측하기 때문이다. 더구나 이런 물탱크가 한 개도 아니고 300개나 모여 네트워크를 형성하고 있다. 최근 메릴랜드 대학의 조던 굿맨 교수가 이끄는 국제 과학자팀은 이 HAWC를 이용해 지구에서 15,000광년 떨어진 마이크로퀘이사 SS 433을 관측하는 데 성공했다. 대체 대형 물탱크로 어떻게 멀리 떨어진 천체를 관측할 수 있을까? 그 비결은 바로 체렌코프 방사 (Cherenkov radiation)에 있다. 감마선처럼 높은 에너지를 지닌 파장은 사실 지구 표면에서 관측이 어렵다. 너무 강한 에너지 때문에 대기 상층부에서 지구 대기 입자와 충돌해 사라지기 때문이다. 하지만 그냥 사라지지는 않는다. 이 에너지는 여러 가지 방사선과 입자를 내놓으면서 사라지게 되는데 그중 일부는 지표에서도 관측할 수 있다. 고에너지 입자의 특징상 물 같이 밀도가 높은 물질과 부딪히면 이에 따른 방사가 관측되는데, 이것이 체렌코프 방사다. HAWC의 물탱크 내부에는 이를 관측하기 위한 4개의 광증폭 튜브 (photomultiplier tube)가 있다. 그리고 이런 물탱크가 300개 이상 있어 방사선 에너지의 유무는 물론 방향까지 확인할 수 있다. HAWC는 100GeV에서 50TeV 사이의 높은 에너지를 가진 입자를 지상에서 검출할 수 있다는 점에서 획기적인 관측 장비라고 할 수 있다. 관측 목표 역시 이런 강력한 에너지를 내놓는 블랙홀, 퀘이사, 초신성 등이다. 굿맨 교수의 연구팀은 막대한 에너지를 방출하는 천체인 퀘이사와 비슷하지만, 그 규모가 훨씬 작고 우리 은하에도 존재하는 마이크로퀘이사를 상세히 관측했다. 마이크로퀘이사 역시 퀘이사처럼 많은 물질을 흡수하는 블랙홀의 제트(jet0라고 생각되지만, 거리가 멀어 상세한 관측은 힘들었다. 전혀 망원경이나 천체 관측 장비처럼 생기지 않은 HAWC의 도움으로 과학자들은 마이크로퀘이사에서 뿜어져 나오는 물질의 흐름인 제트에 대해서 여러 가지 정보를 얻을 수 있었다. 사람이나 장치나 외모만으로 평가할 수 없는 경우가 많다. HAWC 역시 마찬가지다. 마치 유류나 화학 물질을 저장소처럼 보이는 거대한 물탱크를 이용해서 우주를 관측한다는 사실은 천문관측을 하지 않는 평범한 사람들에게도 흥미로운 이야깃거리다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

천문학자들이 중성자별과 한 계를 이루는 쌍성계를 사상 처음으로 포착했다. 11일(현지시간) 미국 캘리포니아공과대학(캘텍)에 따르면, 지구에서 약 9억2000만 광년 떨어진 한 나선은하의 변두리에서 발생한 특이한 초신성 폭발에 관한 관측 연구에서 이같은 발견이 이뤄졌다. 지난 2014년 10월 미국 팔로마산천문대의 관측장비 ‘iPTF’(intermediate Palomar Transient Factory)에 처음 관측돼 ‘iPTF 14gqr’로 명명된 이 초신성 폭발은 일반적인 초신성 폭발보다 짧은 기간에 희미한 빛을 내뿜었다. 캘텍이 주도한 연구팀은 단기간에 희미하게 사라진 이 초신성 폭발 속에서 한 거대한 별의 특이한 죽음을 목격했다. 이는 죽어가던 별과 매우 가까운 거리에 짝별의 존재를 시사한다. 짝별이 죽어가던 별에서 방출되는 질량을 오랜 기간에 걸쳐 흡수했기에 막상 초신성 폭발이 일어났을 때 방출된 에너지가 적어 이런 현상이 일어났을 수 있다는 것. 초신성 폭발은 우리 태양보다 질량이 8배 이상 큰 거대한 별이 중심핵의 연료를 다 썼을 때 일어난다. 그러면 별의 외층이 벗겨지고 크기가 줄어 밀도 높은 중성자별이 된다. 즉 이 초신성 폭발 속에서 새롭게 탄생한 중성자별은 짝별이 있는 ‘쌍성 중성자별’이라는 것이다. 쌍성 중성자별의 존재는 우주에서 금과 같은 중원소의 생성을 설명할 수 있어 중요하다. 쌍성 중성자별의 짝별은 보통 별이나 백색왜성 또는 다른 중성자별이며, 블랙홀을 짝별로도 둘 수 있다는 이론도 있다. 하지만 쌍성 중성자별의 경우 짝별과 너무 가까이 있어 결국 두 천체는 충돌해 굉장한 폭발 속에 병합된다. 이처럼 중성자별의 병합에서는 이른바 중력파로 알려진 시공간 구조 자체에 흔들림이 일어난다. 일반적으로 거대한 별이 초신성 폭발을 일으키면 태양 질량보다 몇 배 더 큰 물질이 파괴된다. 하지만 연구팀이 관측한 이번 초신성 폭발에서는 태양 질량의 20%밖에 방출되지 않았다. 이에 대해 연구에 참여한 만시 카슬리왈 캘텍 천문학과 조교수는 “우리는 이 거대한 별의 중심핵이 붕괴하는 모습을 봤지만, 놀랄 만큼 많은 양이 방출되는 것은 거의 보지 못했다”면서 “우리는 이를 외층이 아주 얇게 벗겨진 초신성(ultra-stripped envelope supernova)이라고 부르는 데 오래전부터 이런 천체의 존재를 예측해왔다”고 설명했다. 연구팀은 이론 모형화를 통해 이번 관측을 해석할 수 있었다. 이는 관측자들이 이번 초신성 폭발을 둘러싼 고밀도 물질의 존재를 추론할 수 있도록 했다. 연구에 참여한 미국 카네기과학연구소의 앤서니 피로 박사는 “이론과 관측을 결합함으로써 우리는 이런 놀라운 사건에 대해 훨씬 더 많은 것을 배울 수 있다”고 말했다. 자세한 연구 성과는 세계적 학술지 ‘사이언스’ 최신호(12일자)에 게재됐다. 사진=NASA/JPL-Caltech/R. Hurt 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

숲속에선 숲의 형태를 알 수 없다 오늘날 우리는 우리가 살고 있는 은하의 형태가 나선팔을 가진 원반 꼴임을 잘 알고 있다. 최근에 중앙에 막대 구조가 있는 것까지 밝혀져 우리은하는 분류상 막대나선은하에 속한다. 그러나 이렇게 우리은하의 형태와 크기를 알게 되기까지에는 수많은 천문학자들의 400년에 걸친 노고가 숨어 있다는 사실을 아는 이는 그리 많지 않다. 숲속에서 그 숲의 전체 형태를 잘 알 수 없는 것과 마찬가지로, 은하 내부에 살면서 그 은하의 모양을 알아내기란 참으로 어려운 일이기 때문이다. 인류 중 그 누구도 우리은하 바깥으로 나간 이는 아직 없다. 우리은하의 단면적인 모습을 알려면 은하수를 보면 된다. 밤하늘에 동서로 길게 누워 가는 이 빛의 강, 은하수를 일컬어 서양에서 밀키웨이(milky way)라 하는 것은 헤라 여신의 젖이 뿜어져나와 만들어졌다고 하는 그리스 신화에 기원한다. 이처럼 일찍부터 인류와 친숙한 은하수지만, 이 은하수의 정체를 알아낸 것은 놀랍게도 400년 밖에 안된다. 은하로의 먼 여정을 향해 첫 주자로 나선 사람은 17세기 이탈리아 물리학자 갈릴레오 갈릴레이였다. 1610년 갈릴레오는 자신이 직접 만든 망원경을 은하수에 들이대어 관측한 결과, 흐릿하게 성운처럼 보이는 은하수가 실제로는 개개의 별들로 분해된다는 것을 알아냈다. 이리하여 갈릴레오는 은하수가 무수한 별들의 집적이라는 사실을 최초로 발견하고 그것을 인류에 보고하는 영예를 얻었다. ​ ‘은하수’를 밝혀낸 철학자 그 다음 은하수에 관해 놀라운 추론을 한 사람이 1세기 후에 나타났다. 그런데 그는 놀랍게도 과학자가 아닌 철학자인 임마누엘 칸트였다. 1755년에 발표된 칸트의 박사학위 논문은 철학이 아니라 천문학 이론으로, 그 제목부터가 ‘일반 자연사와 천체 이론’이었다. 하긴 그 시대는 철학과 천문학 사이에 명확한 선이 없던 때이기는 했지만 칸트의 논문은 명확히 천문학에 관한 내용이었다. 그것도 우리 태양계의 생성에 관한 학설로, 흔히 성운설‘이라고 불리는 것이다. 현대 천문학 교과서에도 ‘칸트의 성운설’(Kant’s Nebula Hypothesis)로 당당하게 자리잡고 있다. 태양계 성운설을 제창한 칸트는 태양계가 만들어진 것과 같은 원리로 우리은하가 만들어졌다고 생각했다. 즉 회전하는 거대한 성운이 수축하면서 원반 모양이 되고 원반에서 별이 탄생했으며, 은하수는 원반 위에 있는 관측자가 본 우리은하의 옆모습이라는 정확한 설명을 내놓았다. “지구가 은하 원반 면에 딱 붙어 있어 지구에서 은하수를 보는 시선방향이 우리은하를 횡단하게 된다. 따라서 지구에서 볼 때 중심부와 먼 가장자리 별들이 겹쳐져 보이므로 그처럼 밝은 띠로 보이게 되는 것이다. 또한 원반이 얇으므로 아래 위쪽은 당연히 성기게 보인다.” ​200년도 더 전에 나온 철학자 칸트의 이 같은 은하수 설명은 참으로 놀라운 예지와 직관의 산물이라 하지 않을 수 없다. 직접 망원경으로 천체를 관측하기도 한 칸트는 당대 최고의 우주론자로서, 우리 은하 바깥에도 우리 은하처럼 수많은 별로 이뤄진 독립된 은하들이 섬처럼 흩어져 있으며 우리 은하는 이처럼 수많은 은하의 하나에 불과하다는 섬우주론을 주장했다. 허셜이 시도한 ‘하늘의 구축’ 칸트 다음으로 은하수 여정에 오른 사람은 칸트와 동시대인으로 천왕성 발견자인 윌리엄 허셜이었다. 은하수의 실제 모습과 태양이 은하수 내에 어디쯤 위치하는지 알아내려는 시도는 이 허셜에 의해 처음으로 이루어졌다. 1784년, 그는 전인미답의 영역, 은하계 구조 연구에 착수했다. 이전의 어떤 천문학자도 시도해보지 않은 주제였다. 허셜은 이 계획을 ‘하늘의 구축’이라 이름했다. 그는 하늘을 여러 영역으로 나누고 각 영역에 있는 별의 수를 헤아려 우리은하의 별 분포를 조사했다. 통계적으로 밝은 별은 가까운 별, 어두운 별은 먼 별임을 전제하고, 3400개의 성단들에 있는 별들의 수를 센 결과, 별의 분포는 타원체를 이루며 은하수에 있는 별들이 모두 3억 개라는 수치가 나왔다. 허셜은 별들이 은하수에 가까울수록 많이 밀집해 있다는 것을 발견하고, 태양계는 은하계의 일부분으로, 태양은 은하의 중심부분에 위치한다는 결론을 내렸으며, 은하계는 수레바퀴 모양의 별의 집단을 옆에서 본 것에 불과하다고 주장했다. 이 수레바퀴의 긴 지름이 짧은 지름의 4배라고 발표했다. 이로써 인류 역사상 최초로 은하수의 정체와 구조가 밝혀진 셈이다. 그에 의하면, 우리가 사는 은하계는 우주 안에서 별들이 모여 있는 유일한 집단이 아니며, 거대한 체계를 이루는 집단들 중 하나일 뿐이라는 것이다. 허셜은 나아가 우주의 규모를 언급했다. 당시 가장 가까운 별들 간의 거리도 제대로 모를 시기에 그는 가장 멀리 떨어져 있는 대상들의 거리를 200만 광년으로 잡았다. 물론 오늘날 보면 턱없이 작게 잡은 것이지만, 당시로서는 현기증 날 만큼 어마어마한 거리였다. 사람들은 우주의 광막한 크기에 입을 딱 벌렸다. 요컨대, 허셜은 역사상 최초로 인류 앞에 광대한 우주의 규모를 펼쳐보여 주었던 것이다. 1920년에는 네덜란드의 야코뷔스 캅테인이 허셜의 방법에 따라 더 정교하게 별들의 분포를 관찰한 후, 1922년에 출간된 그의 필생 사업인 <항성계의 배열과 운동이론에 관한 최초의 시도>에서 우리은하를 중심에서 멀어질수록 별의 밀도가 감소하는 렌즈 모양의 섬우주로 묘사했다. 캅테인의 섬우주 모형에서 우리은하의 크기는 약 4만 광년, 두께가 6500광년이며, 태양의 위치는 우리은하 중심에서 2000광년 떨어진 지점이었다. 태양계의 위치는 여전히 크게 벗어난 것이지만, 우리은하의 실제 규모에 상당히 근접하는 값을 내놓았다는 데 큰 의미가 있었다. ‘이것이 내 우주를 파괴한 편지다’ 이 허셜-캅테인 모형의 반대편에는 미국의 할로 섀플리의 우리은하 모형이 있는데, 섀플리는 1919년 늙은 별들의 집단인 구상성단들을 관측한 끝에, 그것들이 거의 구형으로 분포하며 지름이 30만 광년이고, 그 중심으로부터 태양은 약 4만5000광년 떨어져 있다고 추정했다. 그는 구상성단들의 분포 중심이 우리은하의 중심이라고 보았다. 섀플리의 우리은하 모형은 허셜-캅테인 모형과는 달리 태양이 우리은하의 중심에 있지 않은 셈이다. 이는 코페르니쿠스의 태양중심설에 못지않은 우주관의 변혁을 가져왔다. 그러나 섀플리는 ‘안드로메다 성운’을 포함한 모든 천체가 우리 은하 안에 있으며 우리 은하 자체가 우주라고 생각하는 오류를 저질렀다. 이러한 섀플리의 주장은 얼마 후 에드윈 허블이라는 신참 천문학자에 의해 무참히 퇴출되었다. 1924년 허블은 안드로메다 성운에서 변광성을 관측해 안드로메다 은하까지의 거리를 알아냄으로써 그것이 우리은하 밖의 외부 은하임을 밝혔다. 허블이 섀플리에게 자신이 발견한 결과를 편지로 알리자, 섀플리는 “이것이 내 우주를 파괴한 편지다”라고 말했다고 한다. 그러나 우리은하의 구조에 대해서는 섬우주론에서 채택한 허셜-캅테인 모형이 틀리고, 태양이 은하의 중심에서 멀리 떨어져 있는 섀플리 모형이 더 타당한 것으로 결론이 났다. 전파로 은하중심을 헤집다 1940년대 들어 전파천문학이 발전함에 따라 천문학자들은 전파의 각 파장대의 특성을 이용한 관측으로 우리은하에 네 개의 주요 나선팔이 있으며, 이들이 어떤 분포를 하고 있는지를 알아냈다. 그 결과, 우리은하는 전형적인 나선은하라는 결론을 내렸다. 하지만 우리은하에 막대가 있을 거라는 주장은 1990년대에 들어와서야 일부 천문학자들 사이에서 나왔다. 그러나 확실한 관측에 바탕을 둔 주장이 아니었기 때문에 천문학계에서는 이를 받아들이지 않았다. 막대구조를 확인하기 위해서는 무엇보다 은하의 중심을 들여다보아야 하는 난제가 가로놓여 있었다. 은하 중심이 눈부시게 밝을 뿐만 아니라, 은하 원반의 성간 먼지나 가스, 별 등이 우리의 시선을 가로막고 있기 때문이다. 그러나 가장 산란이 적은 적외선 망원경이 이 문제를 해결해 주었다. 2005년 스피처 적외선 우주망원경이 마침내 은하 중심을 육박했다. 이 스피츠의 관측에 의해 우리은하 중심부에 2만7000광년 길이의 막대구조가 들어앉아 있음을 공식 확인했다. 그리고 우리은하의 팔도 막대구조 끝에서 뻗어나온 2개의 나선팔과, 여기서 가지치기한 2개의 작은 나선팔이 더 있는 전형적인 막대나선은하 형태임이 밝혀졌다. 이로써 우리은하 형태를 결정짓는 화룡점정이 이루어졌고, 덕분에 2005년 이후 우리은하의 형태는 막대나선은하로 확고히 자리매김되었다. 우리은하의 ‘맨얼굴’ 우리은하를 옆에서 보면 프라이팬 위에 놓인 계란 프라이와 흡사한 꼴이다. 가운데 노른자 부분을 팽대부라 한다. 거기에 늙고 오래 된 별들이 공 모양으로 밀집한 중심핵(Bulge)이 있고, 그 주위를 젊고 푸른 별, 가스, 먼지 등으로 이루어진 나선팔이 원반 형태로 회전하고 있다. 그리고 그 외곽에는 주로 가스, 먼지, 구상성단 등의 별과 암흑물질로 이루어진 헤일로(Halo)가 지름 40만 광년의 타원형 모양으로 은하 주위를 감싸고 있다. 천구상에서 은하면은 북쪽으로 카시오페이아자리까지, 남쪽으로 남십자자리까지에 이른다. 은하수가 천구를 거의 똑같이 나누고 있다는 사실은 곧 태양계가 은하면에서 그리 멀리 떨어져 있지 않다는 것을 뜻한다. 은하수는 중심부가 있는 궁수자리 방향이 가장 밝게 보인다. 이 중심부에 태양질량의 약 400만 배인 지름 24km짜리 크기의 블랙홀이 있다는 것이 밝혀졌다. 뿐더러, 이 블랙홀 근처에 작은 블랙홀이 하나 더 있어 쌍성처럼 서로 공전하고 있다는 것이 확인되었다. 어째서 이런 일이? 이것은 바로 과거에 우리은하가 다른 작은 은하를 잡아먹었다는 증거다. 우리은하가 약 10억 년 전 젊은 다른 은하와 충돌, 합병하여 현재의 크기가 되었다고 한다. 우리은하의 지름은 10만 광년, 가장자리는 5000광년, 중심 부분은 2만 광년이다. 은하가 이처럼 납작한 이유는 은하 자체의 회전운동 때문이다. 이 안에 약 4000억 개의 별들이 중력의 힘으로 묶여 있다. 태양 역시 그 4000억 개 별 중의 하나일 따름이다. 태양은 우리은하의 중심으로부터 2만8000광년 거리에 있으며, 나선팔 중의 하나인 오리온 팔의 안쪽 가장자리에 있다. 우리 태양계는 물론, 우리은하 전체가 중심핵을 둘러싸고 회전하고 있다. 태양이 은하중심을 도는 속도는 초속 220km나 되지만, 그래도 한 바퀴 도는 데 2억5000만 년이나 걸린다. 태양이 태어난 지 대략 50억 년이 됐으니까, 지금까지 미리내 은하를 20바퀴쯤 돈 셈이다. 앞으로 그만큼 더 돌면 태양도 종말을 맞을 것이다. 물론 인류는 훨씬 이전에 지구상에서 사라졌을 것이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　　

영국의 저명한 우주학자이자 천체물리학자인 마틴 리스 경이 ‘입자가속기에 관한 최악의 시나리오’를 공개했다. 이는 말 그대로 지구 종말을 의미한다. 영국 일간 텔레그래프 등 외신은 1일(현지시간) 영국 왕립협회 회장을 역임한 마틴 리스 교수가 신간에서 만일 입자가속기 실험이 잘못되면 블랙홀이 생기거나 지구가 지름 100m짜리 구체로 압축될 수 있다고 경고했다고 밝혔다. 리스 교수는 ‘미래에: 인류에 대한 전망’(On The Future: Prospects for Humanity)이라는 제목의 이 책에 “입자가속기는 우주에 관한 우리 이해에 엄청난 돌파구를 마련했지만 큰 위험 역시 가져온다”면서 “어쩌면 블랙홀이 발생해 주변 모든 것을 빨아들일 수 있다”고 썼다. 또 그는 “두 번째 가능한 위험은 쿼크가 기묘체(strangelet)로 불리는 압축 물체로 재구성되는 것이다. 그 자체는 해가 없을 수 있다”고 밝혔다. 여기서 쿼크는 양성자, 중성자와 같은 소립자를 구성하고 있다고 여겨지는 기본적인 입자를 말한다. 하지만 그는 “몇몇 가설에 따르면, 기묘체는 전염에 의해 접촉하는 다른 모든 물질을 새로운 형태로 바뀌어 지구 전체를 지름이 100m 정도 되는 초밀도 구체로 압축될 수 있다”면서 “이는 축구장 2개분을 합친 길이”라고 설명했다. 리즈 교수에 따르면, 입자가속기가 지구를 파괴할 수 있는 세 번째 방법은 “공간 자체를 집어삼키는 재앙”에 따른 것이다. 우선 그는 “물리학자들이 ‘진공’이라고 부르는 빈 공간은 단순한 공허 이상이다. 그곳은 모든 일이 일어나는 경기장”이라면서 “그 안에 물리적 세계를 지배하는 모든 힘과 입자가 잠재돼 있다”고 설명했다. 이어 “현재의 진공 상태는 깨지기 쉽고 불안정할 수 있다. 어떤 이들은 입자가 충돌할 때 발생하는 응축된 에너지가 우주 구조를 찢는 ‘단계 전환’을 유발할 수 있다고 추측한다”면서 “이는 단순히 지구만의 재앙이 아닌 우주 대재앙이 될 것”이라고 적었다. 하지만 그는 입자가속기의 필요성 역시 언급했다. 그는 “예를 들어, 대형강입자충돌기(LHC·Large Hadron Collider)는 과학자들이 힉스입자라는 가상 입자를 발견하도록 했다. 혁신은 종종 위험하지만 위험을 감수하지 않으면 이득을 잃을 수 있다”면서 “그런데도 물리학자들은 우주에서도 전례 없는 상황을 만드는 실험을 수행하는 데 신중해야 한다”고 지적했다. 이어 “많은 사람이 이런 위험을 SF 소설로 무시하는 경향이 있지만 가능성이 매우 적다고 해서 큰 위험을 무시할 수는 없다”고 덧붙였다. 하지만 얼마 전 세상을 떠난 스티븐 호킹 박사를 비롯해 많은 저망한 학자들은 입자가속기를 축복한다. 호킹 박사는 생전에 “LHC를 가동할 때 세상은 끝나지 않을 것이다. LHC는 절대적으로 안전하다”면서 “지구의 대기에서는 더 큰 에너지가 방출되는 충돌이 하루에도 수백만 번씩 일어나고 있지만 어떤 끔찍한 일도 일어나지 않았다”고 말했다. 실제로 LHC는 2009년부터 가동에 들어갔지만 우려는 그야말로 우려로 끝났다. 유럽입자물리연구소(CERN) 역시 홈페이지를 통해 “LHC는 안전평가그룹(LSAG)을 통해 LHC 충돌 실험이 위험하지 않으며 우려할 이유가 없다는 2003년 보고서의 결론을 재확인하고 확대했다”고 밝혔다. 사진=BBC/ATLAS Experiment/CERN 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

- 두 개의 소행성이 22만km 거리까지 접근 두 개의 소행성이 내일 지구로 접근한다. 우주 전문 사이트 스페이스닷컴이 9일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)이 새로 발견된 두 개의 소행성이 9월 10일(한국시간) 달보다 가까운 거리에서 지구를 스쳐 지날 것이라고 보도했다. ​NASA의 소행성 관측 팀에 따르면, 두 개의 소행성중 작은 것은 자동차 크기만 하고, 그 뒤를 따라오고 있는 큰 소행성 2018 RC는 10층 빌딩만 한 것으로, 지난 9월 3일(현지시간) 하와이에 있는 소행성 충돌 최종경보 시스템(Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System:ATLAS)에 의해 발견되었다. 2018 RC가 10일 지구에 가장 가까이 접근할 때 지구와의 거리는 약 22만km에 지나지 않는데, 이는 지구-달의 거리인 38만km보다 훨씬 가까운 거리이다. NASA는 행성 2018 RC의 지름을 40m로 추정했으며, 밝기는 12등급으로, 구경 10cm 소형망원경으로 볼 수 있다. NASA의 소행성 관측 팀에 따르면, 10일 2018 RC 소행성은 지난 9월 7일(현지시간) 발견된 소행성 2018 RW를 뒤따라올 것으로 알려졌는데, 이 소행성은 지름 3m로, 자동차 크기만 한 것이다. 이탈리아의 체카노에 있는 벨라트릭스 천문대의 천체 물리학자인 지안루카 마시가 설립한 온라인 관측소인 가상 망원경 프로젝트(Virtual Telescope Project)는 10일 저녁 6시(EDT/2200 GMT)부터 실시간 웹 캐스트를 시작한다고 발표했다. 해당 프로젝트나 스페이스닷컴(Space.com) 그리고 virtualtelescope.eu/webtv에서 직접 볼 수 있다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

지구를 위협하는 잠재적 위험 소행성을 향해 여행을 떠났던 탐사선이 목적지를 눈 앞에 두게됐다. 지난 25일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 소행성 탐사선 오시리스-렉스(OSIRIS-REx)가 촬영한 천체 이미지를 홈페이지에 공개했다. 공개된 사진 속에서 우측 상단을 향해 움직이는 천체가 바로 오시리스-렉스의 목적지 소행성 ‘베누’(Bennu·1999 RQ36)다. 베누는 지름이 500m 정도인 작은 소행성이지만 태양계 생성의 굴곡진 역사를 간직하고 있어 태양계의 형성과 진화, 나아가 생명의 기원인 유기물의 출처에 대한 정보를 갖고 있을 것으로 기대를 모으고 있다. 언젠가는 지구와 충돌할 수도 있는 잠재적 위험 소행성이지만 연구가치로는 최상의 천체인 셈이다. 이 사진은 지난 17일 오시리스-렉스가 230만㎞ 거리에서 촬영한 5장의 사진을 합성한 것으로 향후 보다 상세한 이미지를 보내올 것으로 보인다. 앞서 지난 2016년 9월 발사된 오시리스-렉스는 초속 8.5㎞로 현재까지 18억㎞를 날았다. 오시리스-렉스 수석 연구원이자 애리조나 대학 교수인 단테 로레타는 "탐사선이 베누를 직접 관측할 위치에까지 도달했다"면서 "향후 몇달 간 베누의 크기, 모양, 표면 특징 더 많은 정보를 얻을 수 있을 것"이라고 내다봤다. 　 한편 오시리스-렉스는 오는 12월 3일 베누에 도착할 예정으로 1년 여의 일정으로 그 궤도를 돌며 본격적인 탐사에 들어간다. 흥미로운 점은 단순히 소행성의 궤도를 돌며 연구하는데 그치지 않고 표면까지 하강해 로봇팔을 쭉 뻗어 샘플을 채취해 지구로 가져온다는 사실. 2020년에는 표면의 샘플을 60g이상 채취하며 이듬해에는 다시 지구로 귀환한다. 지구 도착은 2023년 9월로 샘플을 담은 캡슐은 낙하산을 이용해 미국 유타 주에 떨어진다.　 사진=NASA/Goddard/University of Arizon 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

해가 진 뒤 밤이 조용히 찾아온다. 인적은 없고 매미만 시끄럽게 울어댄다. 고개 들어 까맣디 까만 하늘을 바라본다. 빛나는 큰 별, 그리고 그 옆에 반짝반짝 작은 별. 우리가 보는 별은 ‘물체’가 아닌, ‘빛’이다. 빛이 빠르다는 사실은 학교에서 배웠다. 우주는 아주 넓다. 빛이 아무리 빠르게 달려도 밤하늘 건너 우리에게 온 저 별의 빛은 결국 아주 오래전 것이란 이야기다. 문득 궁금증이 생긴다. 이 우주는 얼마나 크고, 어떻게 작동하는 것일까. 그 궁금증을 따라 우주를 다룬 신간 3권을 펼쳐본다. ◆빛 분석해 우주 지도 그린다-매일 밤 우리가 보는 수천 개의 별은 우리 은하(Milky Way galaxy)의 별에 지나지 않는다. 눈으로 보지는 못하지만, 우주 안에는 모양·크기·나이가 제각각인 수천억개의 은하가 있다. 은하마다 또 수천억 개의 별을 저마다 거느린다. 우리 지구는 이런 은하들이 각기 방출하고 흡수한 뒤 결합한 빛을 온몸으로 받는다. 이 빛을 연구한다면 우리는 우리 은하와 외부 은하의 지도를 그릴 수 있다. 또 우주의 구성 성분도 밝혀낼 수 있다. ‘우주의 지도를 그리다’(글항아리 사이언스) 저자 제임스 기치는 관측 천문학자로, 우주를 더 깊이, 더 멀리, 더 자세히 들여다보고자 매일 빛을 모은다. 광자 가운데 일부를 포착하고 분석해 그것이 어디서 왔고, 어떻게 방출되었는지 알아내고자 노력한다. 저자는 이를 통해 우리 은하와 다른 은하의 존재를 최초로 입증했던 100년 전 ‘나선성운들’로 독자를 데려간다. 그 여정에서 우리는 은하가 어떻게 형성·진화했는지 배울 수 있다. 저자는 우리 은하에서 극도로 멀리 떨어져 있는 은하의 성질과 진화 방식에 관한 최신 관측 자료는 물론, 급속도로 발전하고 있는 관측 천문학 연구 분야 사례를 풍부하게 소개한다. 나아가 우주에 대한 ‘세계 모형(world model)’과 컴퓨터 시뮬레이션을 깊이 있게 다룬다. 특히 108장에 이르는 컬러 도판이 우주의 모습을 생생하게 그려낸다. ◆몰랐던 우주물리학 쉽고 재밌게-우주의 크기는 얼마나 클까. 그런데 왜 우주는 텅텅 비어 있는 것처럼 보일까. 그리고 우주 너머에는 무엇이 있을까. 우리는 우주에 관해 꽤 많은 것을 알고 있다고 생각한다. 그러나 그것은 착각일뿐이다. 우주는 인류의 직관과 전혀 다른 방식으로 작동한다. 이런 우주를 ‘코스모스 오디세이’(사회평론) 저자 호르헤 챔과 대니얼 화이트슨이 우주물리학으로 풀어낸다. 상대성이론, 양자역학, 강입자 충돌기(LHC)처럼 많이 들어봤지만 알지 못하는 개념에서 암흑물질, 암흑에너지, 쿼크와 반물질 등 우리가 밝혀내야 할 미지의 존재까지 드넓은 우주의 세계로 안내한다. 호르헤 챔은 앞서 스탠퍼드 대학원 재학 시절, 대학원생의 고달픈 삶과 이공계의 현실을 그린 ‘PHD COMICS’를 연재해 큰 인기를 끌었다. 미국에서는 드라마로까지 만들어질 정도로 유명세를 탔다. 저자는 우주물리학의 개념과 원리를 일러스트와 적절한 설명으로 알려준다. 예컨대 ‘질량’이 무엇인지에 관해 ‘질량이란 그 안에 있는 물질의 양이 아니라 입자에 붙여진 신비한 양자 이름표’라고 설명하는 식이다. 페이지마다 등장하는 유머러스한 삽화는 이해를 돕고 책을 지루하지 않게 한다. 암흑물질, 암흑에너지, 반물질, 물질을 이루는 가장 기본적인 원소, 중력과 공간, 그리고 시간과 차원 등을 비롯해 빅뱅과 우주 너머까지, 우주물리학을 재밌게 즐겨보자. ◆우주 바라보고 인간을 돌아보다-천체를 관측하기 가장 좋은 곳은 어딜까. 태평양 한가운데에 있는 하와이 마우나케아 천문대다. 버지니아대 천체물리학 교수 트린 주안 투안이 북반구에서 가장 아름다운 밤하늘을 관측할 수 있는 이곳을 찾았다. 청색 밀집 왜소은하에 관한 연구를 위해서다. 망원경을 설치하고 밤이 내려오기를 기다리는 저자는 땅거미에서 새벽녘까지 은하를 분석하고, 우주의 기원을 발견하려고 수십억 년을 거슬러 올라가고, 흑색물질의 수수께끼를 조사한다. 그러면서 세상의 아름다움과 덧없음, 인간 존재에 대한 이런저런 질문을 던진다. 저자는 어린 시절 베트남 전쟁을 겪었다. 그에게 밤이란 포탄소리가 울리는, 언제 어디서 공격을 받을지 모르는 위험한 시간이었다. 이후 스위스의 로잔으로 유학을 떠난 저자는 밤중에 유탄이 날아들까 봐 걱정하지 않아도 되고 안심하며 돌아다닐 수 있다는 사실에 놀랐다. 자신의 내면에 자리 잡은 밤에 관한 이런 생각을 저자는 다양한 문학·예술작품과 함께 녹였다. 라이너 마리아 릴케가 쓴 ‘밤에 드리는 시’를 비롯해 고흐, 샤갈, 피카소, 뭉크, 르네 마그리트에 이르기까지 예술가들의 작품을 통해 밤을 돌아본다. 사랑과 두려움, 신비로움에 대한 이야기가 감성적으로 다가온다. 해발 4207m의 천문대 연구 과정과 결과, 그곳에서 찍은 사진, 그리고 명화와 글이 잘 어울린다. ‘과학과 아름다운 예술의 조화’라는 찬사 속에 프랑스 천문학회가 뽑은 ‘2018년 올해의 천문학 도서’로 선정됐다. 김기중 기자 gjkim@seoul.co.kr

지구는 공전궤도면에 23.5도 기울어진 자세로 공전하고 있다. 그런데 천왕성은 '무례하게도' 아예 드러누운 자세로 태양을 공전하고 있다. 궤도경사각이 무려 98도나 된다. 무엇이 이처럼 천왕성의 자전축을 극단적으로 기울어지게 했을까 하는 오랜 천문학 수수께끼가 새로운 연구에 의해 해답을 찾아냈다고 우주 전문 사이트 스페이스닷컴이 5일(현지시간) 보도했다. 새 연구에 따르면, 천왕성을 이처럼 때려눕힌 주인공은 지구 크기의 2배인 원시 행성으로, 약 40억 년 전 천왕성과 거대 충돌을 일으킴으로써 천왕성을 영원히 KO시켰다. 이 충돌로 인해 천왕성은 자전축이 거의 태양을 가리키는 이상한 나라의 행성이 되었으며, 여러 기괴한 특성을 지니게 된 것이라고 연구자들은 설명한다. 영국 더럼대학 ICC 연구팀 제이콥 케거리스 수석 저자는 "태양계의 모든 행성들은 대략 같은 방식으로 자전하고 있지만 천왕성은 완전히 드러누운 채 자전하고 있다"고 설명했다. 천왕성의 기묘한 점은 이뿐 만이 아니다. 아주 이상한 자기장을 갖고 있으며, 온도가 예측치보다 훨씬 낮다. 새 연구에 따르면 이는 약 40억 년 전에 거대한 얼음 천체와 충돌한 결과 나타난 현상이라고 한다. 연구팀은 거대 충돌이 천왕성의 진화에 어떤 영향을 주었는지 알아내기 위해 강력한 슈퍼 컴퓨터로 대규모 충돌 시뮬레이션을 수행한 결과, 거대 충돌이 천왕성의 기울기와 온도에 결정적인 영향을 미친 것으로 밝혀졌다. 즉, 암석과 얼음으로 이루어진 원시 원형 행성이 천왕성에 충돌함으로써 자전축 기울기를 극단적으로 변화시켰을 뿐만 아니라, 충돌에 따른 잔해물들이 천왕성 지표에 쌓여 얇은 껍질을 만들어 내부의 열을 차단함으로써 대기와 표면 기온이 크게 떨어진 것으로 나타났다. 그러나 놀랍게도 거대 충돌 후에도 천왕성은 대기를 유지했다고 밝히는 연구자들은 충돌 물체가 단지 행성을 스쳐지나감에 따라 자전축을 크게 눕히기는 했지만 대기까지 뜯어내가지는 않았기 때문이라고 설명한다. BAER / NASA Ames 연구센터의 루이스 테오도로 공동저자는 “이런 종류의 사건은 우주에서 드문 일이 아니며, 거대 충돌이 초기 태양계의 행성 형성 중에 빈번하게 발생함을 보여주는 증거는 많다”면서 “이런 종류의 연구로 잠재적으로 거주 가능한 외계행성에 미치는 영향에 대해 더 많은 통찰을 얻고 있다”고 밝혔다. 케거리스 수석 저자에 따르면, 이 충돌은 기울어진 행성에 대한 또 다른 두 가지 이상한 점을 설명할 수 있는데, 첫째 천왕성의 달이 어떻게 형성되었는지 설명할 수 있다. 연구진은 그 영향이 나중에 천왕성의 27개 위성 중 일부는 원시 행성의 얼음과 암석 파편으로 형성된 것으로 보고 있다. 또한 그 거대 충돌은 당시에 이미 존재했던 다른 위성들의 회전을 변경시켰을 것으로 생각하고 있다. 이번 연구논문은 지난 2일 '아스트로피지컬 저널'(The Astrophysical Journal)에 발표되었다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

중성자별은 우주에서 가장 밀도가 높은 천체다. 무거운 별이 초신성 폭발 이후 남긴 잔해가 모여 생성되는데, 남은 잔해의 질량이 태양 질량의 대략 1.4배가 넘는 경우 강력한 중력으로 모든 물질을 하나로 뭉쳐 마치 거대한 원자핵 같은 구조를 만든다. 이렇게 무거운 질량에도 크기는 지름 수십㎞ 이하에 불과하다. 만약 이보다 더 지름이 작고 밀도가 높으면 블랙홀이 되면서 밀도가 무한대가 된다. 하지만 사실 과학자들은 중성자별의 지름이 매우 작다는 점은 알아도 정확한 크기를 추정하지는 못했다. 대부분 중성자별이 수천 광년 이상 떨어져 있어 직접 관측해 지름을 재기 힘들기 때문이다. 반지름에 대한 이론적인 추정은 8~16㎞로 범위가 넓은데, 부피는 길이의 세제곱에 비례하므로 사실 밀도의 범위는 가장 작은 값과 가장 큰 값이 8배 정도 차이가 나는 셈이다. 독일 프랑크푸르트 괴테 대학(Goethe University Frankfurt)의 루치아노 레졸라(Luciano Rezzolla) 교수와 그의 동료들은 작년에 있었던 중성자별 충돌 사건인 GW170817을 조사해 중성자별의 크기에 대한 단서를 찾았다. 두 개의 중성자별이 충돌하면서 발생한 중력파가 지구에서 감지됐는데, 이 중력파는 중력을 지닌 두 천체의 질량, 서로 간 거리, 반지름 등과 연관이 있다. 연구팀은 관측된 중력파를 가장 잘 설명할 수 있는 모델을 검토해 중성자별의 지름을 1.5㎞ 이내에서 추정했다. 이에 따르면 12~13.5㎞가 가장 가능성 높은 반지름이다. 이는 프랑크푸르트시와 대략 비슷한 크기다. 물론 이 추정이 옳은지 검증하기 위해 앞으로 중력파나 다른 방법을 통해 추가 연구가 필요하지만, 태양보다 무거운 천체가 도시만 한 크기로 압축됐다는 기존 이론에 부합되는 결과다. 블랙홀만큼 대중적인 인기는 없지만, 중성자별 역시 매우 흥미로운 천체다. 비록 그 실체를 밝혀내는 일이 간단하지는 않지만, 과학자들은 하나씩 그 비밀을 풀어낼 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com 　

우리 태양계 주위를 도는 거대한 소행성이 지상에서 맨눈으로도 관찰될 것으로 보인다. 미국항공우주국(NASA)의 최근 발표에 따르면 지구로부터 약 1억 8800만㎞ 떨어진 화성과 목성 사이에 위치해 있는 거대 소행성 베스타(Vesta, 또는 4 베스타)는 최근 궤도를 따라 지구 쪽으로 향하고 있으며, 이 덕분에 앞으로 수 개월간 맨눈으로도 관찰할 수 있을 만큼 지구에 근접한다. 지름 578㎞의 소행성 베스타는 다른 소행성과 마찬가지로 대부분 암석으로 이뤄져 있으며, 화성과 목성 사이에 있는 소행성대에서 태양 궤도를 돌고 있다. 달과 비교해보면 상대적으로 매우 작고 먼 베스타가 지상에서 맨눈으로도 보이는 것은 높은 빛 반사율 덕이다. NASA에 따르면 달의 반사율은 12%에 불과하지만 베스타의 경우 무려 43%에 달한다. 베스타가 지구 상공에서 마지막으로 관찰됐던 것은 2011년으로, 1807년 독일 과학자에 의해 최초 발견됐으며 태양계 내 소행성 벨트에 속하는 행성 중 두 번째로 큰 질량을 차지한다. NASA는 무인탐사선 던 우주선(DAWN)으로 베스타를 꾸준히 탐사해 왔으며, 베스타 내에 에베레스트 산과 비슷한 크기의 산이 포착돼 학계의 관심이 쏠리기도 했다. NASA는 “베스타 같은 소행성은 태양계 생성 당시 부산물로 만들어져 수많은 천체 충돌 과정을 거쳤다” 면서 “이 때문에 우리 태양계 역사를 고스란히 간직한 역사 자료”라고 밝힌 바 있다. 지구 방향으로 움직이는 베스타의 궤도를 예측해 봤을 때, 7월 중순까지는 지구 남반구와 북반구에서 거대 소행성 베스타를 맨 눈으로 관찰할 수 있을 것으로 보인다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

6월 21일 오늘은 하지다. 행성 지구의 북반구에 태양의 고도가 가장 가장 높아지는 날이다. 일년 동안 남위 23.5도에서 북위 23.5도가지 오르락내리락하는 태양이 오늘 북회귀선인 북위 23.5도까지 올라와 북반구를 달구는 것이다. 이 23.5도는 지구 자전축의 기울기 각도이기도 하다. 지구가 이렇게 기울어져 자전함으로써 일년 내 지구 각 표면의 일조량이 달라지고 우리나라에는 사계절이 생기게 된다. 일조량은 태양의 고도에 따라 달라는 것으로, 지구-태양 간의 거리와는 거의 상관없다. 자전축 기울기는 천체의 자전축과 공전축 사이의 각도를 말한다. 이는 또 천체의 적도면과 궤도면 사이의 각도와 같으며, 적도 기울기라고도 한다. 자전축과 공전축의 방향은 오른손 법칙을 이용하여 정할 수 있다. 천체의 북극 방향에서 바라보았을 때, 반시계 방향으로 자전하며, 마찬가지로 궤도면의 수직 방향에서 바라보면 천체는 반시계 방향으로 공전한다. 그러면 하짓날 우리나라의 경우 태양이 얼마나 높이 올라가는 걸까? 대략 서울이 있는 위도 38도 근처를 기준으로 본다면, 태양의 고도는 38-23.5=14.5가 나오고, 90에서 이 숫자를 빼면 태양 고도가 된다. 바로 76.5도가 된다. 그러니까 수직에서 14.5도 빗겨난 머리 위에서 햇빛이 내리쬐니 뜨겁지 않을 수가 없다. 이 시기 적도에서는 수직에서 23.5도 빗겨나 햇빛이 내리쬐므로, 일조량이 서울보다 더 낮다는 계산이 나온다. 이처럼 하짓날 북반구의 땅표면은 태양으로부터 가장 많은 열을 받음에 따라 하지가 지나면서 몹시 더워지고, 장마가 시작되는 지방도 생긴다. 이 모든 기후의 변화는 지구 자전축이 기울어져 있기 때문에 생기는 것인데, 그렇다면 지구는 왜 이렇게 기우뚱한 자세로 태양 둘레를 도는 것일까? 태양계는 46억 년 전 몇 광년에 이르는 거대한 성운이 회전함으로써 형성되기 시작했다. 성운의 원자 구름이 중력으로 뭉쳐져 중심부에서 태양이라는 별이 태어났고, 주변부의 찌꺼기들은 각기 뭉쳐져 행성과 위성, 소행성들을 만들었다. 그러니 당연히 행성들의 자전축이 회전면에 대해 반듯하게 서 있어야 하는 게 정상인데 왜 이처럼 기울게 되었을까? 참고로 태양계 8개 행성들의 자전축 기울기를 보면, 수성 0.04도, 금성 177도, 지구 23.5도, 화성 25도, 목성 3도, 토성 26.7도, 천왕성 98도, 해왕성 28도다. 8개 행성 중 수성만이 자전축이 직립하고 있을 뿐 나머지는 정도의 차이는 있지만 하나같이 기우뚱하다. 금성은 무려 177도로 뒤집혀졌으며, 천왕성은 98도로 북극이 공전면에 가까이 누워 있다. 행성들의 자전축이 이처럼 제각각으로 기우뚱해진 이유에 대해 과학자들은 바로 태양계 초기 소행성 대폭격기를 거치면서 무수한 소행성들에게 얻어맞은 결과로 보고 있다. 기울기가 심한 정도는 그만큼 더 큰 충격을 받았다는 증거다. 우리가 사는 지구 역시 23.5도가 틀어질 만큼 소행성 충돌을 겪은 것이다. 자전축 기울기는 불변이 아니라 가변적이다. 화성의 자전축은 다른 천체의 중력 섭동의 영향으로 11~49도 사이로 변화하지만, 이에 반해 지구의 자전축이 상대적으로 안정적인 것은 달이 지구 자전축을 안정되게 잡아주고 있기 때문이다. 지구 기후의 변화가 나름 규칙적으로 나타나고 있는 것은 달의 덕분이다. 이런 점만 보더라도 우리는 이처럼 먼 시공간의 저쪽과 긴밀하게 엮여져 있는 존재임을 느낄 수가 있다. 　 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

우리 은하 같은 대형 은하는 다른 은하와 충돌을 통해 규모를 키워 성장한다. 물론 과학자들이 타임머신을 타고 과거로 가서 그 사실을 확인한 것은 아니지만, 다른 은하의 성장 과정을 살펴보니 일반적인 과정이 그렇다는 이야기다. 네덜란드 흐로닝언 대학(University of Groningen)의 연구팀은 유럽 우주국의 가이아(Gaia) 위성 데이터를 이용해서 우리 은하의 과거를 규명했다. 가이아는 항성의 밝기, 위치와 이동방향 등 여러 가지 정보를 대규모로 측정해 데이터를 공개하는데, 최근에 17억개의 별 데이터를 내놓았다. 연구팀은 이 데이터를 이용해서 태양에서 비교적 가까운 3000광년 이내의 은하 헤일로(halo) 별의 위치와 이동 방향을 분석했다. 은하계의 별은 대부분은 중앙과 나선 팔이 있는 디스크 부분에 몰려 있다. 소수의 별이 그 주변 공간인 헤일로에 존재한다. 가스 밀도가 낮은 헤일로에서 별이 생성되기 어렵기 때문에 이 별은 어디선가 온 별로 생각할 수 있는데, 이들의 이동 방향을 측정하면 과거 우리 은하에 있었던 충돌 사건을 재구성할 수 있는 것이다. 연구팀은 가이아 데이터에서 적어도 충돌 사건 5건의 흔적을 찾아냈다. 가까운 은하 헤일로 별만 대상으로 해 이 정도 흔적만 확인했다. 이 흔적을 통해 은하 헤일로 별이 무작위로 분포하는 것이 아니라 거대한 방울(blob) 모양으로 모여 있으며, 이는 과거 우리 은하로 합쳐진 다른 은하의 흔적이라고 설명했다. 물론 과학자들은 우리 은하가 다른 대형 나선 은하와 마찬가지로 이보다 더 많은 충돌을 거쳐 지금처럼 커졌을 것으로 보고 있다. 이 연구 결과는 천체물리학 저널 (The Astrophysical Journal)에 발표됐다. 역사상 가장 큰 별 데이터 가운데 하나인 가이아 데이터는 현재도 분석이 진행 중이며 앞으로 많은 연구 결과가 쏟아져 나올 것으로 기대된다. 여기에 우리 은하가 어떻게 성장했고 앞으로 어떻게 될 것인지에 대한 대답이 담겨 있을지 모른다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com　 　

약 1억5000만 광년 거리에 있는 거대한 블랙홀 하나가 항성을 잡아먹는 모습이 포착됐다. 태양보다 질량이 2000만 배 이상 큰 이 괴물 천체에서 별을 빨아먹는 과정에서 트림하듯 나온 ‘제트’ 현상을 천문학자들이 관측하는 데 성공한 것이다. 이런 초질량 블랙홀은 평소 잠을 자듯 가만히 있지만 별이 사정권 안에 들어오면 본격적인 사냥을 시작한다. 그런데 블랙홀의 강력한 중력에 붙잡힌 별은 가까운 쪽과 먼 쪽에 작용하는 중력의 크기가 달라 마치 면 가락을 뽑듯 가늘고 길게 늘어난다. 그러면 블랙홀은 이를 마치 국수 먹듯 삼킨다. 이른바 ‘조석파괴사건’(TDE·tidal disruption event)으로 불리는 이 우주 현상은 지금까지 극히 일부에서만 발견됐지만, 우주 초기에는 더 흔한 일이었다고 천문학자들은 추정한다. 미국국립전파천문대(NRAO)가 주도한 국제천문학연구팀은 세계 각지에 있는 여러 전파망원경과 적외선망원경을 사용해 ‘Arp 299’로 불리는 충돌하는 두 은하 중 한쪽에서 이런 조석파괴사건을 발견할 수 있었다. 두 은하 중 한쪽 중심에 있는 초질량 블랙홀은 태양보다 질량이 두 배 이상 큰 별 하나를 흡수하며 조석파괴사건에서 중요한 세부적인 내용을 보여줬다. 천문학자들은 이 불운한 별에서 뜯겨 나온 물질들이 블랙홀 주위에 회전 원반을 형성하고 일부 물질이 블랙홀 자전축 양방향으로 고속으로 분출하는 제트를 형성한다고 말한다. 이번 관측 연구에 공동저자로 참여한 스페인 안달루시아 천체물리학연구소의 미겔 페레스-토레스 박사는 “지금까지 조석파괴사건에서 제트의 형성과 진화 과정이 직접 관측된 적은 없었다”고 말했다. ‘Arp 299’에 블랙홀이 존재한다는 것을 보여주는 첫 번째 증거는 2005년 1월 30일에 나왔다. 당시 천문학자들은 카나리아제도에 있는 윌리엄허셜망원경을 사용해 두 은하 중 한쪽 중심에서 방출된 밝은 적외선 폭발을 포착했다. 같은해 7월 17일 미국 전역에 설치된 10개의 전파망원경 네트워크인 ‘베리롱베이스라인어레이’(VLBA)에서도 Arp 299의 같은 위에서 방출된 새로운 별개의 전파를 확인했다. 거의 10년 동안에 걸쳐 시행된 VLBA와 유럽 VLBI 전파망원경 네트워크(EVN), 그리고 또다른 전파망원경들을 사용한 지속적인 관측에서 블랙홀의 제트 분출 현상은 예상대로 한 방향에서 폭발하는 전파 방출임을 보여줬다. 관측된 전파 팽창은 제트 속 물질이 평균적으로 빛의 속도의 약 4분의 1로 이동했음을 보여줬다. 다행히 전파는 은하 속 블랙홀로 흡수되지 않고 지구까지 도달할 수 있었다. 대부분 은하 중심에는 태양의 몇백만 배에서 몇십억 배의 질량을 가진 초질량 블랙홀이 존재한다. 블랙홀 하나에는 질량이 너무 많이 집중돼 있어 중력이 너무 강해 빛조차 빠져나갈 수 없다. 하지만 블랙홀이 주변 물질을 흡수하는 과정에서 제트 분출이 일어나 블랙홀의 존재를 보여준다. 이는 전파 은하와 퀘이사에서 볼 수 있는 현상이다. 페레스-토레스 박사는 “하지만 대부분의 경우 초질량 블랙홀은 어떤 것도 파괴할 만큼 활동적이지 않아 조용한 상태”라면서 “조석파괴사건은 우리에게 강력한 블랙홀 부근에서 제트 형성과 진화에 대한 이해를 증진할 특별한 기회를 줄 것”이라고 말했다. Arp 299의 초기 적외선 폭발은 충돌하는 두 은하에서 초신성 폭발을 감지하기 위한 프로젝트 진행 도중 발견됐다. Arp 299에서는 수많은 별이 폭발하며 초신성이 된다. 이 때문에 Arp 299는 초신성 공장으로도 불린다. 블랙홀 제트 분출 역시 처음에는 초신성 폭발로 여겨졌다. 처음 관측된지 6년 뒤인 2011년에서야 전파 방출 부분이 증가하기 시작했다. 그후 관측에서는 이런 전파 팽창이 증가했고 과학자들은 자신들이 보고 있는 것이 초신성이 아니라 제트임을 알 수 있었다. 자세한 연구 성과는 세계적 학술지 사이언스(Science) 최신호에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

수많은 크레이터와 크고 작은 상처들로 가득한 토성의 달 모습이 사진으로 공개됐다. 지난 4일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 토성탐사선 카시니호가 촬영한 위성 테티스(Tethys)를 홈페이지에 공개했다. 지표면의 '숨구멍'까지 생생히 보일만큼 선명한 이 사진은 지난 2015년 8월 17일 카시니호가 4만 4500㎞ 거리에서 촬영한 것이다. 흑백이 절묘하게 대비되는 모습이 한편으로는 비현실적인 그림처럼 보일 정도다. 이 사진에서 가장 관심을 끄는 부분은 마치 누군가에게 얻어맞은 듯 동그랗게 보이는 거대 크레이터다. 천체와의 충돌로 생긴 이 크레이터의 이름은 ‘오디세우스’(Odysseus)로, 지름은 450㎞에 달한다. 테티스의 지름이 1071㎞인 것과 비교해 보면 얼마나 거대한 규모인지 알 수 있는 대목. 지난 1684년 프랑스 천문학자인 장 도미니크 카시니가 발견한 테티스는 그리스 신화에서 이름을 따온 ‘바다의 여신’이다. 특히 테티스는 표면 물질이 대부분 물로 이루어진 얼음으로 이는 토성 고리의 성분과도 비슷하다. 한편 토성과 주위 위성들의 '민낯'을 보여준 카시니호는 지난해 9월 15일 오전 7시 55분(한국시각 15일 저녁 8시55분)께 토성 대기권으로 뛰어들어 장렬한 죽음을 맞았다. 　　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

거대한 두 개의 은하가 서서히 충돌해 생긴 '우주의 혼돈'이 카메라에 포착됐다. 지난달 31일(현지시간) 유럽우주국(ESA)은 허블우주망원경으로 촬영한 NGC 3256의 모습을 사진으로 공개했다. 지구에서 무려 1억 광년 떨어진 곳에 위치한 NGC 3256은 히드라-센타우루스 초은하단( Hydra-Centaurus Supercluster)의 구성원으로 전체적인 사이즈는 우리 은하와 비슷하다. 천문학자들의 관심을 끄는 이유는 두 개의 은하가 서로 접근해 충돌하고 있기 때문이다. 전문가들은 약 5억년 전 부터 두 개의 나선은하가 충돌을 시작해 지금은 막바지 단계에 접어든 것으로 보고있다. 결과적으로 지금의 모습은 두 은하의 '합병'이 남긴 혼돈을 사진으로 보여주고 있는 셈이다. 다만 두 은하가 합병한다고 해도 각각의 별들이 직접적으로 충돌할 가능성은 거의 없다. 이는 천체들의 먼 거리 때문이지만 그 주위를 둘러싼 가스와 먼지등은 지금도 활발히 충돌하고 있을 것으로 보인다. 한가지 더 흥미로운 사실은 합병 과정에서도 수많은 별들은 탄생하고 있다는 점이다. 사진 속에서 파랗게 빛나는 점들은 새롭게 태어난 어린 별들로 가스와 먼지의 충돌이 만들어낸 결과물이다. 　 　 　 　　 사진=NASA, ESA 박종익 기자 pji@seoul.co.kr