우리 은하에서 가장 가까운 위성 은하인 대마젤란 은하(LMC)가 충돌 코스로 우리 은하에 돌진하고 있어 지구가 있는 태양계를 성간 공간으로 날려보낼 수도 있다는 연구 결과가 나왔다. 영국 더럼대 계산우주론연구소(ICC) 천체물리학 연구팀은 LMC가 약 20억 년 뒤에 우리 은하와 충돌할 것이라는 분석 결과를 영국 왕립천문학회 월간보고(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) 최신호에 발표했다. 이는 과학자들이 80억 년 안으로 예상한 우리 은하와 또 다른 이웃 은하인 안드로메다 은하와의 충돌보다 훨씬 빠른 것이다.LMC와 충돌하면 우리 은하 중심에 있는 블랙홀이 주변 가스를 흡수하기 시작해 몸집을 10배까지 늘어난다. 그러면 블랙홀은 먹는 양에 따라 고에너지 방사선 제트를 방출한다. 연구팀은 초기 충돌로 태양계를 성간 공간으로 내던질 가능성은 작다고 말한다. 연구를 이끈 마리우스 카우툰 박사는 “20억 년은 인간의 삶보다 매우 길지만, 우주적인 시간에서는 매우 짧은 시간”이라면서 "LMC와의 충돌은 굉장할 것:이라고 말했다. 연구에 참여한 카를로스 프렌크 교수는 “우리 우주는 LMC 충돌 같은 다가올 폭력적 사건을 통해 계속해서 진화한다”면서 “태양계에 미치는 어떤 재앙도 없다면 우리 후손이 그때도 만일 있다면 멋진 경험을 하게 될 것”이라고 덧붙였다. 사진=더럼대 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

새해 1월 1일 '미지의 세계'로 들어간 뉴호라이즌스가 ‘카이퍼 벨트’(Kuiper Belt·태양계 끝자락에 수많은 천체가 도넛 모양으로 밀집해 있는 지역) 내 천체인 ‘울티마 툴레’(Ultima Thule)의 첫번째 컬러 이미지를 지구로 보내왔다. 지난 2일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 마치 눈사람처럼 보이는 울티마 툴레의 사진을 공개했다. 이 사진(사진 위)은 뉴호라이즌스가 울티마 툴레와 13만7000㎞ 떨어진 거리에서 원거리 관측기구인 로리(LORRI)와 다중분광가시영상카메라(MVIC)를 이용해 촬영한 것이다. 기존 사진에 비해 붉은 천체의 모습이 확실히 드러나는 것이 특징으로 촬영된 후 공개까지 걸린 시간은 24시간 정도다. 추가로 공개한 사진(사진 아래)은 더 선명하다. 울티마 툴레와의 거리는 2만8000㎞(픽셀당 140m)로 표면의 모습은 한층 더 생생하다.NASA 에임스연구센터의 제프 무어 박사는 "우리가 관측한 이 천체는 아마도 태양계의 가장 오래되고 원시적인 물체 중 하나일 것"이라면서 "오래 전 서로 분리되어 있던 두 천체가 사람 걸음 정도의 느린 속도로 충돌한 후 하나가 된 것으로 보인다"고 설명했다. NASA 측은 하나로 붙어있는 두 천체 중 큰 것을 울티마, 작은 것을 툴레로 각각 명명했다.　 이번 관측을 통해 지름이 33km로 확인된 울티마 툴레는 ‘알려진 세계를 넘어서’라는 의미의 중세시대 용어로 공식 이름은 ‘2014 MU69’다. 지구와의 거리는 무려 65억㎞로, 뉴호라이즌스는 지난 1일 울티마 툴레와 불과 3500㎞ 거리까지 접근해 지나갔다. 결과적으로 더 상세한 관측 데이터는 현재 65억㎞ 날아 지구로 오고있는 중으로 모든 데이터를 다 전송받는 시간은 20개월이다. 한편 총 7억 달러가 투입된 뉴호라이즌스는 지난 2006년 1월 장도에 올랐으며, 9년을 날아간 끝에 2015년 7월 역사적인 명왕성 근접비행에 성공했다. 이번에 뉴호라이즌스가 울티마 툴레의 근접비행에도 성공하면서 뉴호라이즌스는 역대 인류의 피조물 중 가장 먼 곳의 천체를 근접비행하는 신기록을 세웠다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

미 항공우주국(NASA)의 심우주 탐사선 뉴호라이즌스가 우주탐사 역사상 가장 먼 거리에 있는 천체의 근접비행을 눈앞에 두고 있다. 바로 태양계 변두리에 있는 카이퍼 벨트의 한 소행성이 그 행선지다. 공식적으로 ‘2014 MU69’로 불리는 이 천체는 미션팀에 의해 이국적인 자연과 지역에 어울리는 ‘울티마 툴레’(Ultima Thule)라는 새로운 애명을 갖게 되었는데, 이는 중세시대의 용어로 ‘알려진 세계를 넘어서’라는 뜻이다. 툴레는 고대 그리스-로마인들이 북유럽에 위치하는 노르웨이, 아일랜드, 아이슬란드 등을 가리킨 것으로 추정되고 있다. 울티마 툴레는 지름 수십㎞의 작은 크기로, 명왕성 너머로 16억㎞, 지구로부터는 무려 64억㎞ 떨어져 있다. 이는 지구-태양 간 거리는 1.5억㎞의 약 43배나 되는 실로 아득히 먼 거리다.　​뉴호라이즌스는 왜 이토록 먼 거리의 천체까지 달려가 탐사하려는 걸까? 이 변두리의 소행성들은 46억 년 전 태양계가 형성될 때 원시 태양계의 물질로 이루어진 천체들로서, 말하자면 태양계의 유물인 셈이다. 이 유물은 46억 년 전의 상태 그대로 완벽하게 보존되어 있다. 절대온도 0도에 가까운 우주의 극저온 상태에서 있었던 만큼 변질될 여지가 없기 때문이다. 이처럼 우주 공간은 어제나 10억 년 전이나 별로 차이날 게 없는 곳이다. 따라서 뉴호라이즌스가 울티마 툴레를 근접비행하면서 얻을 데이터에는 태양계 형성의 비밀을 풀어줄 실마리가 있을지도 모른다고 과학자들은 기대에 부풀어 있다. 지난 2015년 7월 역사적인 명왕성을 근접 비행을 성공한 뉴호라이즌스 미션 팀은 이 새로운 세계를 탐험하면서 새해를 맞이할 예정이다. 뉴호라이즌스는 새해 첫날 0시를 알리는 종소리가 울린 직후 이 작고 얼음 투성이인 소행성을 스칠 듯이 지나갈 것이다. 미국 콜로라도주 볼더에 소재한 사우스웨스트 연구소의 뉴호라이즌스 수석 연구원 앨런 스턴은 뉴호라이즌스에 있어 새해의 만남은 명왕성과의 랑데뷰보다 더 위험하고 어려울 것으로 예측하고 있다. 우주선은 오래되었으며, 표적은 더 작고 플라이바이는 더 가까운데다 지구와의 거리는 엄청 더 멀기 때문이다. 뉴호라이즌스가 울티마에 접근하는 거리는 약 3500㎞로, 명왕성 접근거리 1만2500㎞보다 훨씬 가깝다. 또한 현재의 우주선 속도는 시속 5만700㎞, 초속으로는 총알 속도의 14배인 14㎞로, 이만한 속도에서는 쌀알 한 톨과 충돌해도 우주선은 박살난다. 울티마 툴레 접근 비행이 안고 있는 서스펜스라 할 수 있다. 접근비행 후 우주선의 안전을 확인하는 데는 약 10시간이 걸린다.　​스턴 박사는 앞서 “뉴호라이즌스는 미지의 세계를 탐사하는 최초의 업적을 세울 것”이라면서 “NASA와 우리 팀이 우주탐사 역사상 가장 먼 거리의 세계를 탐사하는 궁극적인 탐사(ultimate exploration)를 상징하는 의미에서 다음 행선지를 울티마라고 짧게 부르는 것을 좋아한다”고 밝힌 바 있다. 　​ 그랜드 피아노 크기만 한 뉴호라이즌스는 명왕성 탐사 미션을 띠고 2006년 1월에 발사되었으며, 9년 여를 비행한 끝에 2015년 7월 14일 역사적인 명왕성 플라이바이를 성공하면서 이 왜소행성의 얼음 세계를 인류에게 최초로 뚜렷이 보여주었다. 그후 미션 팀은 뉴호라이즌스의 연장근무를 얻어내 카이퍼 벨트의 소행성 울티마 툴레를 다음 행선지로 정했던 것이다. 우주 탐사의 역사상 최장 거리에 있은 이 세계는 과연 어떤 모습일까? 과학자들은 물론 수많은 지구촌 우주 마니아들이 기대 찬 시선으로 지켜보고 있다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

인류보다 먼저 지구를 지배한 공룡이 사라진 가장 큰 이유로 과학자들은 소행성 충돌을 꼽는다. 물론 소행성이 충돌했다고 해서 곧바로 모든 공룡이 사라진 것은 아니지만 이로 인해 일어난 갑작스러운 기후 변화 등으로 쇠퇴의 길을 걸었기 때문이다. 그렇다면 우리도 이들 공룡과 같은 전철을 밟을 수 있는 것일까. 과학자들은 충분히 가능하다고 생각한다. 전문가들은 6억 년 전부터 6500만 년 전까지 지구상에 살았던 공룡을 멸종으로 내몰았던 경우를 포함해 지구에는 수많은 소행성이 충돌해왔다고 말한다. 이 때문에 미국항공우주국(NASA) 지구근접천체(NEO) 연구소는 현재 지구에 부딪힐 가능성이 있다고 생각되는 소행성 약 1만8000개를 감시하고 있는데 그 지름은 불과 약 90㎝인 것부터 900m에 달하는 것까지 다양하다. 기본적으로 소행성 지름이 약 30m 이하이면 이는 지표면에 떨어지기 전 공중에서 폭발하는 것으로 생각된다. 이 경우 지면에 거대한 운석 구덩이(크레이터)를 만드는 것은 아니지만 충격파 탓에 창문이 깨지는 등 큰 피해가 생길 수 있다. 이런 사례 중 하나로 지난 2013년 러시아 첼랴빈스크에서 일어난 소행성 폭발 사건을 들 수 있다. 실제로 많은 사람이 소행성이 떨어지는 모습을 목격했던 이 사건은 여러 지역에서 촬영한 영상에서도 떨어지는 소행성에서 강렬한 빛이 뿜어져 나오는 것을 볼 수 있었다. 당시 소행성은 다행히 공중에서 폭발해 산산조각이 났지만, 이때 발생한 충격파 때문에 유리창이 깨지고 사람들이 넘어지면서 무려 1500명에 달하는 부상자가 발생하기도 했다. 이때 땅에 떨어진 운석의 지름은 수 m에서 15m 사이로 추정되고 있다. 또다시 언제 이런 소행성이나 더 큰 소행성이 떨어질지는 알 수 없지만, 소행성의 지름이 어느 정도 이상일 때 어떤 피해가 생길 수 있느냐는 우려섞인 생각을 할 수도 있을 것이다. 이에 따라 최근 미국 과학매체 파퓰러사이언스는 과학자들에게 자문한 뒤 소행성 지름에 따른 충돌 에너지와 이런 소행성이 얼마나 자주 지구에 떨어질 수 있는지를 공개했다.이 자료에 따르면, 소행성 지름이 16ft(약 4.9m)일 때 충돌 에너지는 약 0.01MT(메가톤)로 이는 TNT 폭약 1만 t에 맞먹는 폭발력을 지니고 있으며 이 수준의 소행성은 평균적으로 1년에 1회 지구에 도달한다. 그다음으로 소행성 지름이 33ft(약 10m)일 때 충돌 에너지는 약 0.1MT(TNT 폭약 10만 t)으로 이는 2013년 첼랴빈스크에 떨어진 소행성과 같은 수준이며 이런 소행성이 지구에 도달하는 평균 빈도는 약 10년에 1회이다. 첼랴빈스크 때는 다행히 공중에서 폭발해 인명 피해까지 발생하지 않았지만 이는 히로시마에 투하됐던 원자폭탄 ‘리틀보이’의 수십 배에 달하는 충돌 에너지를 가진다고 한다. 지름이 3300ft(약 1km)나 되는 소행성은 약 70만 년에 한 번 날아온다고 생각되고 있으며 충돌로 인해 발생한 분진이 지구 전체를 뒤덮어 햇빛을 가리게 된다. 또 1억 년에 한 번 정도 꼴로 날아온다는 지름 6마일(약 10㎞)의 소행성은 공룡을 사라지게 한 것과 비슷하며 만일 이런 소행성이 충돌하면 지구상에 존재하는 생명의 상당 부분은 멸종하리라 추정된다. 하지만 이렇게 거대한 소행성이 지구에 떨어질 빈도는 약 1억 년에 한 번 일어날 정도로 매우 낮으므로 인류가 살아있을 때 운석이 충돌해 멸종할 가능성은 거의 없는 것으로 추정된다. 실제로 소행성이 떨어지면 얼마 만큼의 폭발렬을 발휘하느냐는 낙하 속도와 재질에도 좌우된다. 지구 진입 속도가 빠를수록 소행성의 위력은 커 충돌한 지표의 바위를 녹이거나 거대한 크레이터를 만든다. 낙하 속도는 최대 시속 약 7만 ㎞나 된다. 소행성의 재질은 금속이 많으면 많을수록 지표에 도달할 가능성이 커지지만 탄소가 많으면 대기 중에서 완전히 타버릴 가능성이 높다. 그리고 소행성 낙하의 피해를 결정짓는 가장 큰 요인으로 낙하하는 장소가 관계된다. 만일 사람들이 많이 사는 도시 지역에 소행성이 떨어질 경우, 운석 그 자체나 충격파에 의한 피해가 매우 클 가능성이 있지만 지표의 70%를 차지하는 해양에 떨어지면 피해는 지상에 떨어졌을 때보다 적을 가능성이 높다. 일부 사람들은 소행성 충돌에 의한 지진해일 등의 피해를 걱정하지만, 그보다 더 위험성이 높은 것은 고에너지 운석이 해저에 충돌해 대량의 먼지를 대기 중으로 끌어올리려 발생하는 기후 변화라고 연구자들은 생각하고 있다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

DNA 데이터 분석으로 40년 만에 연쇄살인범을 검거하고 특정 유전자 기능을 차단해 난치병을 치료하는 RNA 약물의 시판허가, 과학계 ‘미투 운동’ 등이 올해 가장 눈에 띈 과학계 이슈로 선정됐다. 세계적인 과학저널 ‘사이언스’는 편집자와 전문가들이 선정한 이슈와 독자들을 대상으로 한 온라인 투표를 통해 올해 과학계에서 주목받았던 ‘2018 과학 이슈’를 꼽아 21일 발표했다. 특히 눈길을 끄는 부분은 과학계에서도 공공연하게 벌어졌지만 잘 알려지지 않았던 성추행이나 성희롱 문제를 수면 위로 끌어올린 미투 운동이 포함됐다는 점이다. 최근에는 세계적으로 유명한 천체물리학자 닐 디그래스 타이슨 프린스턴대 교수가 성희롱 및 성폭력을 행사했다는 고발이 공개되면서 충격을 주기도 했다. 미투 운동 영향으로 미국 국립과학재단(NSF)은 지난 9월 소속 교수가 성희롱 및 성추행 혐의로 유죄 판결을 받으면 학교에서 반드시 이를 공개하라는 지침을 내리기도 했다. 공개 DNA 데이터베이스를 활용해 1970~1980년대 미국 캘리포니아주에서 발생한 ‘골든스테이트 연쇄살인사건’의 범인을 42년 만에 체포한 것도 중요한 과학계 소식으로 꼽혔다. 미국 공공 DNA 데이터베이스에는 100만명가량의 정보가 저장돼 있어 유럽계 미국인 60%의 유전자를 파악할 수 있다.미국 하버드대 의대 연구진이 제브라피시 배아에서 유전정보를 전달하는 역할을 하는 RNA 전사체 염기와 변화과정을 분석함으로써 배아세포가 어떻게 신체 각 부위로 발달하는지를 밝혀냈다. 과학계는 이 연구가 고등생물의 발달 과정을 이해하는 데 핵심적인 역할을 할 것이라고 평가하고 있다. 전문가들은 물론 사이언스 독자 모두 올해 가장 중요한 과학 뉴스로 선정했다. RNA는 특정 유전자 기능을 차단해 질병을 억제하는 ‘RNA간섭효과’를 갖고 있는데 지난 8월 미국 식품의약국(FDA)이 RNA간섭효과를 이용해 다발성신경증을 유발하는 희귀유전병을 치료할 수 있는 약물을 세계 최초로 시판 허가한 일도 세계 과학계가 주목한 이슈로 꼽혔다. 이 밖에 37억 광년 떨어진 우주에서 날아온 중성미자 포착, 네안데르탈인과 데니소바인의 이종교배 사실 규명, 세포 내 물방울의 역할 규명, 극미 유기화합물의 분자구조 파악 기술 개발, 그린란드 빙하에서 찾은 거대 운석 충돌 흔적 발견 등도 올해 과학계를 흥분시킨 뉴스로 선정됐다. 순위에는 들지 못했지만 브라질 국립박물관 전소, 크리스퍼 유전자 편집 아기 탄생도 주요 뉴스로 꼽혔다. 지난 9월 2일 200년 역사의 브라질 리우데자네이루 국립박물관이 전소되면서 유물 90%를 잃었다. 지난 11월 말에는 중국남방과기대의 허젠쿠이 교수가 크리스퍼 유전자 가위를 이용해 에이즈에 저항성이 강한 쌍둥이 아기를 탄생시켰다고 발표해 전 세계 과학계를 충격에 빠뜨리고 윤리 논란을 불러일으켰다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

마치 함박눈 내리는 겨울을 기념하듯 눈사람같은 모습으로 우주에 떠있는 흥미로운 사진이 소개됐다. 지난 10일(현지시간) 유럽우주국(ESA)은 위성 디오네(Dione)와 레아(Rhea)가 마치 눈사람처럼 보이는 재미있는 사진을 홈페이지에 공개했다. 마치 두 위성이 서로 붙어있는듯 보이는 이 사진에서 위 쪽 천체는 디오네 그리고 아래쪽은 레아다. 디오네는 지름 1123㎞, 공전주기는 2.7일로 ‘달부자’ 토성 위성 중 4번째로 크다. 디오네의 표면을 자세히 보면 천체와의 충돌로 인한 수많은 크레이터와 상처로 가득하다. 또한 전체적으로 회색톤을 띄지만 물감을 칠한듯 군데군데 하얗게 보이는 것이 특징이다. 이에반해 레아는 직경이 1528㎞로 지금까지 발견된 토성의 위성 중 타이탄에 이어 두 번째로 크다. 우리의 달처럼 얼굴 곳곳에 흉터(크레이터) 자국이 가득하지만 대부분 표면이 암석과 얼음으로 이루어져 있는 것이 특징이다. 두 위성이 이렇게 붙어있는 것처럼 보이는 이유는 이 사진을 촬영한 토성탐사선 카시니호의 앵글 때문이다. 사진 속에서 디오네와 카시니호와의 거리는 110만㎞, 레아와의 거리는 160만㎞다. 이 사진은 지난 2010년 7월 27일 카시니호의 카메라(narrow-angle camera)로 촬영됐다.　　 한편 지난 1997년 발사된 카시니호는 20년에 걸친 토성 탐사를 마치고 지난해 9월 15일 토성 대기권에서 산화했다. 특히 카시니호는 불타는 마지막 순간까지 햇빛이 닿지 않는 토성의 어두운 면 사진과 함께 토성 대기 데이터를 지구로 전송하는 마지막 임무를 마쳤다. 　　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

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