거대한 붓으로 한 획 그어놓은 듯하다. 토성의 위성 ‘타이탄’에 있는 대기 상층부를 찍어놓은 모습이다. 미국항공우주국(NASA)은 15일(현지시간) 과거 토성 탐사선 카시니호가 촬영한 타이탄 위성의 대기 모습을 담은 이미지를 공개했다. 한폭의 그림 같은 해당 이미지는 카시니호가 2005년 3월 광각 카메라로 포착한 것이다. 타이탄은 지금까지 토성에서 발견된 위성 약 63개 중에서 가장 크며, 태양계에서 지구 외에 액체 상태의 호수가 존재하는 천체로 알려져있다. 특히 타이탄은 지구처럼 질소가 풍부한 대기를 갖고 있으며 유기 분자와 메탄 가스를 함유하고 있어 과학자들은 생명체가 존재할지도 모른다고 보고 있다. 심지어 지난해 8월 발표된 한 연구에서는 타이탄의 대기에 원시 세포의 기초가 될 수 있는 화학물질 아크릴로나이트릴이 다량 있는 것으로 나타났다. 지구에서 시안화 비닐로도 알려진 이 물질은 플라스틱 제조에서 활용되고 있지만, 타이탄과 같이 혹독한 환경에서는 세포막과 유사한 안정적이고 유연한 구조를 형성하는 것으로 추정되고 있다.　한편 토성 궤도를 돌며 타이탄 등 여러 위성을 관측한 카시니호는 수명이 거의 다해 지난해 9월 토성 대기권으로 뛰어들어 장렬하게 최후를 맞았다. 1997년 지구를 출발해 2004년 토성 궤도에 진입한 카시니호는 20년 동안 임무를 수행했다. 연료가 고갈돼 우주의 쓰레기가 될 수도 있었지만 타이탄 등의 위성과 충돌하면 환경을 오염시킬 우려가 있어 토성 대기 성분을 조사한 뒤 대기권과 충돌해 불타 사라졌다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

2011년 9월 발사된 후 통제불능 상태가 된 중국의 우주실험실 톈궁(天宮) 1호가 언제 지상으로 추락할 것인가가 지구적인 퀴즈 게임이 되고 있다. 우주전문 사이트 스페이스닷컴의 4일(현지시간) 보도에 따르면 에로스페이스 사의 우주잔해물연구소(CORDS)가 톈궁 1호의 정확한 추락시점을 예측하는 게임을 후원하고 있다고 전했다. ‘하늘의 궁전’이라는 뜻의 톈궁 1호는 중국이 자체적으로 개발한 첫 우주실험실이다. 길이 10.5m, 지름 3.4m인 톈궁 1호는 2011년 9월 발사된 뒤 2016년 3월까지 임무를 수행했다. 일반적으로 임무를 완수한 인공위성은 지상 관제에 따라 대기권에 재진입한 뒤 완전연소된다. 하지만 톈궁 1호는 지상에서 조종할 수 없는 상황이다. 톈궁 1호의 대략적인 추락시점은 3월 중순을 기준으로 전후 2주간으로 알려져 있다. 무게 9t의 이 거대한 우주 쓰레기가 추락하는 시점을 가장 정확히 예측하는 사람에게는 꽃다발과 함께 상품을 받을 수 있다. ‘기계ㆍ기술적 결함’ 때문에 제어불능 상태가 된 톈궁 1호가 추락할 지구상의 위치는 대략 북위 43도에서 남위 43도 사이 로 예상되고 있다. 한반도와 아시아ㆍ북미ㆍ유럽의 대부분이 여기에 속한다. 따라서 우리나라도 추락하는 톈궁 1호를 면밀히 관측할 필요가 있다. 2016년 3월 21일, 중국의 관련 당국은 톈궁 1호에 대한 원격조종이 불능상태에 빠졌다고 선언했다. 그러나 이 발표 이전에 이미 미국의 아마추어 천문가가 관측을 통해 톈궁 1호의 상태를 밝히기 전까지 중국은 쉬쉬하고 있어 '지구촌 민폐'가 되었다. 실제 통제되지 않는 인공위성의 추락은 1979년에도 발생한 적이 있다. 당시 77t에 달하는 미국의 위성 잔해가 호주 마을로 떨어졌지만 인명피해는 없었다. 다만 호주에서 미국측에 폐기물 무단 투기로 400달러의 벌금을 매겼을 뿐이다. 유럽우주국(ESA)의 전문가들은 국제우주파편조정위원회(Inter-agency Space Debris Coordination Committee·IADC)를 중심으로 한 국제적인 톈궁 1호 추적 캠페인을 계획하고 있다. 중국의 장담과는 달리 엔진의 일부 부품이 대기를 뚫고 지상에 추락할 가능성도 있으며, 경우에 따라 자칫 충돌이나 유해물질 오염 등 초대형 사고가 우려되기 때문이다. CORDS의 연구자들은 “당신의 안전을 위해 만약 톈궁 1호의 잔해물을 발견하더라도 절대 접촉해서는 안되며 거기서 나오는 기체를 흡입해서도 안된다는 경고를 하고 있다. 전문가들은 추락의 정확한 시각과 장소를 모르지만 인명 피해는 없을 것이라고 보고 있다. 조나단 맥도웰 하버드대 천체물리학 교수는 “세계인구의 절반은 육지의 10%에 살고 있으며 이 면적은 지구표면의 2.9%에 불과하다”면서 불안해할 필요 없다고 강조했다. 중국측은 “톈궁 1호가 우주의 다른 물체와 충돌하지 않는지 계속 모니터링을 강화하고 있으며, 추락이 예상되는 시점에서 모든 나라들에 떨어질 장소를 통보할 것”이라고 말했다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

태양 같은 별 수천 억 개가 모여야 우리 은하 같은 대형 은하를 이룰 수 있다. 따라서 은하는 정말 큰 천체이지만, 우주에서 가장 큰 천체는 아니다. 사실 거대한 은하 수천 개가 모인 은하단에 비교하면 은하 하나는 작은 점에 불과하다. 은하단은 물질과 암흑물질이 만드는 중력에 의해 묶인 은하들은 집단으로 일정한 속도로 우주를 여행하면서 다른 은하단과 충돌해 더 거대한 은하단을 만든다. 과학자들은 많은 관측을 통해서 이 과정을 상세하게 연구했다. 그 가운데 ‘1RXS J0603.3+4214’는 천문학자들 사이에서 ‘칫솔 은하단’(Toothbrush galaxy cluster)이라는 별명으로 더 잘 알려졌다. 은하단 자체가 칫솔 모양으로 생긴 건 아니지만, 대신 은하단 사이 가스(intracluster gas)가 거대한 칫솔 모양으로 뭉쳐져 관측할 수 있기 때문이다. 사실 은하 사이 공간은 별 사이 공간과 마찬가지로 인간의 관점에서 보면 진공 상태나 마찬가지다. 하지만 우주 공간 어디에도 물질의 밀도가 0이 되는 장소는 없다. 아무리 희박해도 약간의 물질은 있게 마련이다. 은하단 내 가스 역시 밀도가 매우 낮지만, 적어도 은하단 밖의 우주 공간보다는 더 높은 밀도의 물질을 지니고 있다. 사실 은하 사이 공간이 워낙 넓기 때문에 은하단 사이 가스를 모두 합치면 은하단의 별의 질량보다 더 크다고 생각된다. 따라서 은하단 사이 가스는 은하단의 진화와 형성에 매우 중요한 역할을 한다. 칫솔 은하단의 경우 두 개의 은하단이 서로 충돌하면서 가스의 밀도와 온도가 높아져 전파 망원경으로 관측이 가능한 경우로 생각된다. 하버드 - 스미스소니언 천체물리 센터의 연구팀은 거대 전파 망원경인 VLA(Very Large Array)를 이용해서 칫솔 은하단을 세밀하게 관측했다. 연구팀은 이 독특한 모양의 가스 구름이 생성된 이유로 은하단 충돌 가설이 가장 타당하다는 결론을 내렸다. 비록 밀도는 낮지만, 중력에 이끌려 서로 충돌한 은하단의 충돌 에너지로 인해 은하단 내 가스의 온도는 섭씨 1000만 도까지 상승한다. 고온의 가스가 방출하는 에너지는 지구에서도 관측이 가능하다. 사진에서는 붉은색으로 보이는 것이 전파 망원경 관측 부위이며 치약처럼 보이는 아래의 파란 구름은 은하단 주변 가스인 헤일로의 X선 관측 결과다. 그리고 이 두 관측 결과를 광학 망원경 관측 사진과 합쳐 위의 사진을 만든 것이다. 지구에서 봤을 때 칫솔처럼 보이는 것은 물론 우연의 일치지만, 칫솔 손잡이와 브러쉬 부분까지 구분이 가능할 정도로 닮았다는 점은 흥미롭다. 하지만 과학자들에게 정말 흥미로운 부분은 우주에서 가장 큰 충돌 사건인 은하단 충돌에서 은하단 사이 가스의 역할을 밝히는 데 큰 도움이 되고 있다는 점이다. 앞으로 이 과정을 더 상세하게 밝히기 위한 연구가 계속 진행될 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

소행성 표면에 새겨진 거대한 '눈사람'의 모습이 사진으로 공개돼 눈길을 끌고있다. 최근 미 항공우주국(NASA)은 3개의 크레이터로 이루어진 눈사람을 연상케하는 소행성 표면의 모습을 크리스마스용 사진으로 공개했다. 사진 속 소행성의 이름은 베스타(Vesta)다. 마치 감자처럼 생긴 직경 530㎞에 달하는 베스타는 화성과 목성 사이, 지구로부터 약 1억 8800만㎞ 떨어진 곳에 위치해 있다. 실제 눈사람처럼 보이는 소행성의 이 지역은 사실 '아픔'으로 생성된 흔적이다. 다른 천체와의 충돌로 생긴 일종의 상처인 것. NASA 측은 이 지역의 별칭을 '스노우맨'(Snowman)으로 명명했다. 또한 NASA는 이 사진에 대한 설명으로 애니메이션 ‘겨울왕국’의 OST '두 유 원 투 빌드 어 스노우맨'(Do you want to build a snowman?)을 트위터에 적었다. 이 사진은 지난 2011년 8월 탐사선 던(Dawn)이 촬영한 것으로 표면과의 거리는 5200㎞다. 탐사선 던은 세레스와 소행성 베스타를 탐사하기 위해 지난 2007년 8월 발사됐다. 두 천체는 화성과 목성 사이에 있는 소행성대에서 가장 큰 천체로 세레스는 지름이 950㎞나 된다. 던은 2011년 7월 16일 베스타 궤도에 진입, 14개월에 걸친 조사 임무를 성공적으로 수행한 후 현재 세레스에서 임무를 수행 중에 있다.　　　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

해골을 닮았다고 해서 ‘해골 소행성’으로 불리는 ‘2015 TB145’가 2015년에 이어 내년에도 지구를 찾을 것으로 보인다. 소행성 2015 TB145는 직경이 최대 700m에 달하며, 2015년 10월 초 발견됐다. 미국 하와이에 있는 NASA 적외선 천문대(IRTF)는 이를 관찰한 결과 태양 주위를 수없이 돌면서 핵을 에워싸고 강렬한 빛을 내는 코마와 긴 꼬리가 사라진 이른바 ‘죽은 혜성’이라는 결론을 내렸다. 2015년 10월 31일, 핼러윈 축제가 벌어지는 당일 지구 가까이를 스쳐 지나갔다고 해서 ‘핼러윈 소행성’이라는 별칭이 붙기도 한 소행성 2015 TB145는 당시 지구와 49만 9000㎞까지 접근했다. 이는 지구와 달 사이 거리보다 약간 더 먼 거리(약 1.3배)다. 과학자들은 이 소행성이 시속 12만 5500㎞의 속도로 우주를 날고 있으며, 이 같은 속도로 볼 때 오는 2018년 11월, 다시 한 번 지구에 근접하게 다가올 것으로 내다봤다. 해골처럼 생긴 기괴한 모양과 지구와 근접한 거리를 지나간다는 사실 때문에 천문학자뿐만 아니라 일반인에게도 큰 관심을 받은 이 소행성은 2015년 당시 지구에 별다른 영향을 끼치지는 않았다. 올해에도 2015년 당시와 비슷한 거리에서 지구를 지나갈 것으로 예상되며, 북반구 오리온 자리에서 천체 망원경으로 관측이 가능할 것으로 보인다. 한편 현재까지 미국항공우주국(NASA)이 파악한 ‘잠재적 위험 소행성’(지름 140m 이상의 크기를 가지고 지구로부터 750만km 이내의 거리에서 지나가는 소행성)은 1400여개다. 이는 전체에 비하면 극히 일부에 지나지 않는다. 또한 파악된 소행성이라도 천체 중력이나 충돌에 의해 얼마든지 방향을 틀어 우리에게 날아올 가능성은 존재한다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

우주 전문사이트 스페이스닷컴이 ‘2017년 천체물리학계 10대 발견'을 선정, 발표했다. 올해는 특히 굵직한 발견들이 줄을 이은 탓에 선정에 애를 먹었다. 심우주의 별을 도는 지구 크기의 행성 7개가 발견되었으며, 2004년 토성에 도착한 카시니 탐사선이 13년에 걸친 미션을 완수한 후 토성 대기 속으로 뛰어드는 그랜드 피날레를 끝으로 산화했다. 그러나 이 모든 것에 앞서 첫자리를 차지한 것은 심우주에서 일어난 두 중성자별의 충돌이었다. 1. 중성자별 충돌 8월 17일(현지시간) 천문학사에 획을 긋는 대발견이 이루어졌다. 약 1억 3000만 광년 떨어진 심우주에서 중성자별 2개가 나선형을 그리며 서로 가까워지다 충돌을 일으킨 후 하나로 병합되는 현장이 잡혔던 것이다. 두 별의 질량은 각각 태양의 1.36∼1.60배, 1.17∼1.36배로 추정된다. 중성자별의 충돌을 최초로 감지한 것은 지난 8월 레이저중력파간섭계연구소인 미국의 라이고(LIGO)와 유럽의 비르고(VIRGO)였다. 두 관측소의 과학자들은 동시에 새로운 중력파를 포착하고 수십 초에서 몇 시간, 며칠, 길게는 2주 뒤 이 천체 현상에서 발생한 신호를 포착했다. 중성자별이 충돌 후 블랙홀이 되면서 중력파를 비롯해 엄청난 양의 라디오파, X선, 감마선, 가시광선 등을 내뿜었다. 이런 현상을 이론으론 ‘킬로노바’ 현상이라고 하는데, 이번에 관측을 통해 처음 입증된 것이다. 천문학자들이 최초로 발견한 이 우주적인 대사건은 천문학에서 새로운 관측시대를 활짝 연 역사적인 순간이었다. 중성자별이 충돌하면서 중력파의 관측으로 인해 이른바 '다중신호 천문학'(multi-messenger astronomy)이 탄생한 것이다. 이제껏 인류는 오로지 전자기파에 의해서만 우주를 들여다볼 수 있었지만, 중력파라는 새로운 우주의 창을 얻게 된 셈이다. 이제 우리는 중력파를 통해 우주의 소리를 들을 수 있게 되었으며, 이를 기존의 전자기파 관측과 연계시키면 시너지 효과까지 기대할 수 있게 되었다. 이러한 요인들이 중성자별의 충돌을 올해의 최대 발견으로 꼽게 된 이유다. ​ ​‘시공간의 잔물결’로 불리는 중력파는 별의 폭발, 블랙홀 생성 등 우주에서 질량이 있는 물체가 가속운동을 할 때 발생하는 에너지 파동으로 시공간을 휘게 한다. 중력파로 조기에 포착한 천체를 다양한 천체 관측법을 이용해 다각도로 분석해낸 것은 이번이 처음이다. 중성자별이 충돌할 때는 금과 같은 중원소들이 대량 생성되는 것으로 알려져 있다. 스페이스닷컴이 선정한 10대 발견들은 다음과 같다. 2. TRAPPIST-1 주위를 도는 7개 지구 크기 행성 발견 3. 미국대륙의 개기일식 4. 토성 위성 엔셀라두스에서 바다 발견 5. 카시니 탐사선 '그랜드 피날레'로 토성 미션 종료 6. 중력파의 지속적인 발견 7. 태양계에서 최초의 성간 천체 발견 8. 왜행성 세레스에서 생명 조성 물질 발견 9. 지구 크기의 외계행성에서 대기 발견 10. 화성 표면에서 액체가 흐른 흔적 발견 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

2017년 ‘정유년’도 20여일밖에 남지 않았다. 한 해가 끝날 무렵이 되면 항상 언급되는 단어는 ‘다사다난’이다. 과학과 의학·보건 분야에서도 많은 연구 성과와 이벤트들로 올 한 해는 ‘다사다난’했다. 많은 분야에서 연말이 되면 한 해 동안 가장 주목받았던 소식들을 꼽아 발표하는데 과학 분야에서는 미국 일간 뉴욕타임스가 가장 먼저 ‘2017년 눈길을 끌었던 과학적 성과와 이벤트’를 정리해 소개했다. 가장 먼저 선정된 것은 지난 8월 21일 오전 9시 6분(미국 태평양시간)부터 오전 11시 41분까지 약 2시간 30분가량 이어진 ‘역대 최고의 우주쇼’로 주목받았던 ‘그레이트 아메리칸 이클립스’였다.태양과 달, 지구가 나란히 놓여 달이 태양면을 가리며 생기는 일식은 월식보다 더 자주 일어나는 천체현상이지만 대부분 바다에서 관측이 가능하다. 그런데 이번 개기일식은 미국 오리건주를 시작으로 사우스캐롤라이나주까지 미대륙 14개 주를 관통하며 펼쳐졌다. 이번 일식과 정확히 같은 위치로 지나가며 발생하는 개기일식은 375년 만의 일이다. 이 때문에 미국항공우주국(NASA)도 우주선 11대, 관측비행기 3대, 풍선형 관측기 50여대를 비롯해 국제우주정거장(ISS)까지 동원해 관측하고 생중계하기도 했다. 또 지난 9월 15일 임무를 종료한 토성 탐사선 카시니호가 마지막 ‘유작’으로 보내온 토성 사진도 올해 주목해야 할 과학적 이벤트로 꼽혔다. 1997년 발사된 카시니호는 약 35억㎞의 거리를 7년 동안 날아가 2004년 7월 토성 궤도에 진입해 토성은 물론 타이탄과 엔셀라두스 등 위성을 정밀탐험해 다양한 데이터와 사진을 지구로 보내왔다. 카시니호는 13년 동안의 임무를 마치고 지난 9월 15일 토성 대기권으로 떨어지면서 ‘산화’했다. NASA 관계자는 “카시니호의 탐험은 태양계에 대한 통찰력을 준 동시에 과학자들에게 다양한 연구거리를 던져 줬다”고 평가했다. ●중력·전자기파 동시 관측도 주목받아 지난 2월 미국, 벨기에, 영국, 스위스, 프랑스, 남아공, 사우디아라비아, 모로코 등 8개국 국제공동연구진이 지구로부터 39광년 떨어져 있는 ‘트라피스트1’이라는 왜성을 공전하는 지구형 행성 7개를 발견한 것도 선정됐다. 연구진은 관련 연구 결과를 세계적인 과학저널 ‘네이처’에 발표하고 워싱턴에 있는 NASA 본부에서 기자회견을 별도로 갖는 등 외계생명체 발견 가능성에 주목했지만 자외선과 태양풍의 직접적인 영향 때문에 생명체가 존재하기는 매우 힘들다는 후속 분석 결과가 나와 실망을 안기기도 했다. 지난 10월에는 올해 노벨물리학상 수상 업적인 중력파 발견에 지대한 공헌을 한 라이고·비르고 중력파 관측단 등 국제공동연구팀이 중성자별끼리 충돌하는 것을 처음으로 중력파와 전자기파로 동시에 관측해 주목받았다. 중성자별 충돌의 증거로 예측돼 온 킬로노바라는 현상을 처음으로 관측한 것이다. 이 발견을 통해 중력파뿐만 아니라 전자기파 등 다른 관측수단을 함께 이용해 천체 현상을 연구하는 ‘다중신호 천문학’이라는 학문이 본격적으로 시작됐다는 평가가 나오고 있다. 의학 및 보건 분야는 물론 생물학 분야에서도 주목할 만한 이벤트와 연구 성과들이 많았다. 숲모기에 의해 전파되면서 임신부가 감염될 경우 태아가 소두증을 갖고 태어난다고 해서 2015년 말부터 올 초까지 전 세계를 공포로 몰아넣었던 ‘지카바이러스’가 확산 가능성이 낮아졌다. 지카바이러스의 예방과 치료에 대한 다양한 연구 덕분인데 보건의학계에서는 지카바이러스 감염으로 인해 소두증을 갖고 태어난 아이들에 대한 치료와 관리 등 후속 조치에 대해서도 관심을 가져야 한다고 지적했다. ●‘늑대, 애완동물로 못 키운다 ’도 관심 또 최근 다양한 동물을 애완용으로 키우는 사례가 늘고 있는 가운데 캐나다와 미국, 헝가리 연구진이 개의 친척인 늑대도 애완용으로 키울 수 있는가를 실험해 어린 늑대는 가능하지만 성장하면서 늑대의 본성이 드러나기 때문에 애완용으로 키울 수 없다는 연구 결과를 발표한 것도 관심의 대상이었다. 실제로 약 1만 5000년 전후로 늑대와 개는 유전학적으로도 분리돼 진화해 왔기 때문에 늑대는 애완용으로 적합하지 않다는 설명이다. 한편 비만의 확산, 북미 지역을 중심으로 성적 접촉 이외의 방식으로 확산되는 매독, 유전자 가위기술을 비롯한 유전자 기술을 이용한 맞춤형 아기 탄생 가능성도 관심이 집중되는 올해 과학적 성과로 꼽혔다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

여자프로농구 코트에서 난투극이 벌어졌다.10일 경기도 부천체육관에서 열린 아산 우리은행과 부천 KEB하나은행의 경기 4쿼터 종료 5분을 남긴 시점에서 우리은행 나탈리 어천와(25·193㎝)와 하나은행 이사벨 해리슨(24·190㎝)이 뒤엉켜 넘어지면서 사건이 벌어졌다. 두 선수는 골 밑에서 자리싸움을 하다가 뒤엉켜 넘어졌는데 처음에는 단순히 함께 넘어진 것으로 보였다. 그러나 코트 바닥 위에서 서로 목 주위를 밀며 싸우고 있다는 사실을 알게 된 심판과 양 팀 관계자들은 곧바로 두 선수를 말렸다. 하지만 두 선수는 서로 격해진 감정을 추스르지 못하고 한동안 큰 소리를 주고받으며 경기장 분위기를 어수선하게 만들었다. 결국 어천와와 해리슨은 곧바로 퇴장당했다. 인터넷 포털 사이트 네이버에서는 오후 7시 30분 현재 어천와와 해리슨의 충돌 영상 조회수가 이미 10만 건을 넘었다. 캐나다 국적의 어천와는 1992년생이며 미국 노트르담대를 나와 미국여자프로농구(WNBA) 인디애나에서 뛰고 있다. 1993년생 해리슨은 미국 테네시주 출신으로 테네시대를 졸업하고 WNBA 샌안토니오 소속이다. 한국 농구는 올해가 처음이다. 어천와와 해리슨은 24일 인천 도원체육관에서 열리는 올스타전에서는 나란히 블루스타 팀으로 뛸 예정이다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

중성자별 충돌에서 중성자별의 크기를 알 수 있는 단서를 찾았다. 우주의 고밀도 천체에 대한 천문학자들의 탐구가 상당히 진척되고 있다고 우주 전문 사이트 스페이스닷컴이 4일(현지시간) 보도했다. 대표적인 고밀도 천체로 꼽히는 중성자별은 기괴한 성질을 가진 천체로, 태양보다 엄청 무거운 질량의 별이 죽은 후에 남긴 유해 같은 것이다. 마치 큰스님의 다비 후 남긴 사리 같은 존재라고나 할까. 그런데 이 대항성의 사리인 중성자별은 도시만한 부피의 몸집에 질량은 무려 태양의 1.1 내지 3배에 달한다. 별의 모든 전자와 양성자가 중성자로 변환되어 어마어마한 밀도로 뭉쳐진 중성자별은 말 그대로 중성자로만 구성된 천체이다. 그러나 아직까지 중성자별은 그 크기 등 대부분이 신비에 싸여 있다. 그런데 최근 드라마틱한 중성자별 충돌이 관측됨으로써 그 신비의 베일이 조금씩 벗겨지고 있는 중이다. 지난 8월 17일, 레이저 간섭계 중력파 관측소(LIGO)와 유럽의 비르고(VIRGO) 프로젝트가 이 시공의 주름이라 일컬어지는 중력파를 탐지했다. 중력파는 일찍이 아인슈타인이 1세기 전에 예측했던 것으로, 이번에 관측된 중력파는 지구에서 1억 3000만 광년 거리에 있는 NGC 4993 은하에서 발산된 것이었다. 10월 들어 연구진은 두 개의 중성자별이 충돌하여 태양 질량의 2.74배가 되는 하나의 중성자별로 합체되면서 발산된 중력파라는 사실을 발표했다. LIGO가 그전에 블랙홀의 충돌로 인한 중력파를 관측한 적은 있지만, 중성자별의 충돌에서 나온 중력파를 관측한 것은 이것이 최초로 기록되었다. 과학자들은 이 중성자의 합병에서 나온 빛을 망원경으로 관측하는 데도 성공함으로써 천체물리학에서 멀티 메신저의 신기원을 열었다. 연구팀이 중성자별의 합병을 여러가지 모델로 컴퓨터 시뮬레이션을 해본 결과, 이 분야에서 이룬 새로운 연구성과는 지난주 천체물리학 저널 레터스(The Astrophysical Journal Letters)에 발표됐다. 시뮬레이션에 근거한 계산으로 인해 중성자별의 크기를 결정할 수 있게 되었으며, 나아가 최소 21.4km 크기에 태양의 1.6배 질량이 농축되어 있음이 밝혀졌다고 한 연구자가 전했다. 이는 성냥갑 하나만한 부피의 중성자별 물질이 무려 5조 톤에 달한다는 계산이다. 독일 하이델베르크 이론연구소 소속 안드레아스 바우슈바인 대표저자는 “우리는 머지않아 더 많은 중성자별 충돌을 관측할 수 있을 것으로 기대한다"면서 "중성자별의 내부구조에 대해서도 더 많은 정보를 얻게 될 것”이라고 밝혔다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

우리가 사는 태양계 밖 ‘외계에서 온 손님’의 '민낯'이 사상 처음으로 포착됐다. 최근 미국 하와이 대학 등 공동연구팀은 마치 시가처럼 길쭉하게 생긴 특이한 외형의 소행성 '1I/2017 U1'의 관측 결과를 세계적인 과학지 '네이처' 20일자에 발표했다. 지난달 19일(이하 현지시간) 하와이에 있는 천체 관측 망원경 ‘판-스타스‘(Pan-STARRS 1)를 통해 처음 존재가 드러난 1I/2017 U1은 당초 혜성으로 추정되는 천체였다. 하와이 언어로 ‘오무어무어’(Oumuamua·제일 먼저 온 메신저라는 뜻)라고도 부른다. 지름이 채 400m도 되지 않는 이 작은 천체는 거문고 자리 방향에서 시속 9만 2000㎞의 빠른 속도로 태양계를 거의 수직처럼 날아와 방문했다. 태양과 가장 근접했던 것은 지난 9월 9일이었으나 뒤늦게 발견됐으며, 태양계를 V자 형태로 비행한 후 페가수스 자리 방향으로 날아갔다. 전문가들이 이 소행성을 '외계 방문자'로 지목한 이유는 그 움직임이 일반적인 태양계의 소행성 궤도로는 설명할 수 없었기 때문이다. 이번에 연구팀은 유럽남방천문대(ESO)의 초거대망원경(VLT)으로 1I/2017 U1의 움직임을 관측해 더욱 자세한 특성을 파악했다. 먼저 7.3시간으로 빠르게 자전하는 1I/2017 U1은 길쭉하게 생긴 특이한 형태지만 태양계 내 소행성과 전체적으로 매우 비슷하다. 또한 1I/2017 U1은 빛을 96% 흡수해 극단적으로 어두운 천체인데 표면은 붉은색을 띄고 있다. 이는 소행성이 탄소를 기반으로 한 유기분자를 가졌다는 신호로 해석돼 생명체의 기원을 찾는 실마리가 될 수도 있다. 곧 고대 지구가 소행성 혹은 혜성의 충돌로 생명체를 얻게 됐다는 일부의 가설을 증명하는 이론적인 기반이 되는 셈. 이번 연구를 후원한 미 항공우주국(NASA) 과학임무본부장 토마스 주어부헨 박사는 "수십 년 동안 학계에서는 외계에서 태양계로 온 천체가 있을 것이라는 이론이 제기됐다"면서 "처음으로 이를 직접적으로 증명하는 증거를 찾았으며 태양계 너머 연구에 새로운 장을 열게됐다"며 의미를 부여했다. 한편 1I/2017 U1의 당초이름은 A/2017 U1이었으나 이번에 공식적으로 변경됐다. A는 소행성(asteroid)을, '1I'의 의미는 첫 번째 인터스텔라(interstellar)라는 뜻이다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

‘자연으로 돌아가라’는 말은 18세기 루소가 한 말인데, ‘자연 상태’라는 의미 외에도 르네상스 시대 이후에 나타난 새로운 정신을 표현한다. 세상 문제의 답은 인간이 만들어낸 허구가 아니라 자연 속에 있다는, 즉 관찰과 실증의 중요성을 강조하는 관점이다. 이는 인간 이성을 모든 것의 위에 두는 데카르트적 합리주의와는 결이 다르다.　 이슬람 팽창기에 광범위하게 수집되어 아랍어로 번역됐던 고대 그리스와 인도 문명의 성취가 중세를 지나면서 유럽에 속속 소개됐다. 이를 통해 재발견된 지식과 사고체계가 르네상스를 이끌었는데, 흔히 고대 그리스의 재발견으로 표현되지만 고대 인도 문명의 재발견도 무시할 수 없다. 13세기 이탈리아의 상인 피보나치는 무역을 하며 아랍어에 능통했는데, ‘계산서’를 저술해서 아라비아 숫자를 유럽에 소개했다. 사실은 인도 문명이 발명한 숫자 체계인데도 아라비아 숫자로 잘못 불리게 된 이유인데, 요즘은 인도-아라비아 숫자라고 부르는게 일반적이다. 당시 사용되지 않던 숫자 ‘0’을 유럽에 소개한 것도 피보나치의 책인데, ‘공허’와 ‘허무’의 개념은 유럽 사상계를 혼란에 빠트리기도 했다.　 르네상스 이후 인간 이성에 대한 각성이 전방위적으로 일어났다. 우주는 본질적으로 수학 법칙에 의해 움직이는 조화로운 구조라는 피타고라스적 우주론은 치명적인 매력이었고, 코페르니쿠스는 이를 지동설로 구체화했다. 과학의 영역뿐 아니라 미술에서도 3차원 물체를 실체에 가깝게 캔버스로 옮기기 위한 노력은 원근법과 사영기하학의 개발로 이어졌다. 음악에서도 음계 이론의 수학적 이해를 넘어서 목소리와 악기 소리를 수학적 용어로 완벽하게 표현하는 푸리에의 이론이 출현했다. 하지만 이러한 각성과 성취도 초기에는 근대적 의미의 과학적 사유와는 차이가 있어서 관찰과 검증은 간과됐다. 가톨릭 신부였던 코페르니쿠스는 지동설을 주장한 책 ‘천구의 회전에 관하여’의 공개를 미루다가 사망 직전인 1543년에 출판했다. 로마 교황청의 비난을 두려워했던 탓이다. 아리스토텔레스와 프톨레미우스가 천체의 운동을 기술하면서 지구 중심으로 회전하는 원 77개를 사용한 것에 반해, 중심을 태양으로 바꾸는 것만으로도 원 31개면 충분하다는 것을 증명한 그는 흥분할 수밖에 없었다.　 지동설로 인한 수학적 단순화가 천체의 운동을 아름답게 설명하자 단순함이 주는 미적 완결성에 매료된 것이다. 자신의 이론이 관측과 실험에 부합하는 가는 논외였다. 실제로 50여 년 뒤에 케플러가 타원 궤도를 도입할 때까지 그의 이론은 관측 자료를 설명하지 못했다. 방대한 관측 데이터를 모으고 타원 궤도를 도입한 케플러조차도 그로 인한 미적 단순성에 매료됐던 것으로 보인다. 새로운 우주관은 구교와 신교 모두에게서 공격을 받았다. 교황청은 종교재판을 통해 코페르니쿠스 이론이 성서에 반하는 거짓 피타고라스 이론이라고 비난했고 1616년에 모든 관련 출판물을 금서로 지정했다. 마르틴 루터는 그를 ‘건방진 점성술사’라고 불렀으며, 장 칼뱅은 ‘성령의 권위 위에 코페르니쿠스를 놓는 행위’를 격렬히 비난했다. 그래서 17세기 베이컨의 ‘사고는 관찰의 보조’라는 말은 파격적이다. 관찰 사실을 수학적 방식으로 설명하거나 추상적 사유를 현상을 통해 검증하는 근대적 사고 체계가 확립되는 데에는 긴 시간이 필요했다. 그 과정의 우여곡절과 지적 충돌을 관찰하는 것은 잘 쓰인 소설을 읽는 것보다 흥미진진하다.

머리 위를 조심할 필요가 생겼다. 2011년 9월 발사된 중국의 우주정거장 톈궁(天宮) 1호가 통제불능 상태가 되면서 내년 초 지구 어딘가로 ‘위험한 추락’을 하게 될 전망이라고 우주전문 사이트 스페이스닷컴이 25일(현지시간) 보도했다. ‘기계ㆍ기술적 결함’ 때문에 제어불능 상태가 된 8.5톤짜리 톈궁 1호가 언제 어디로 추락할 것인지 그 정확한 시점과 지점은 아직 알려지지 않았다. 다만 내년 3월쯤 북위 43도에서 남위 43도 사이의 지상 어디엔가로 추락할 것으로 예상되고 있다. 한반도와 아시아ㆍ북미ㆍ유럽의 대부분이 여기에 속한다. 따라서 우리나라도 추락하는 톈궁을 면밀히 관측할 필요가 있다. ‘하늘의 궁전’이라는 뜻의 톈궁 1호는 중국이 자체적으로 개발한 첫 실험용 우주정거장이다. 길이 10.5m, 지름 3.4m인 톈궁은 2011년 9월 발사된 뒤 지난해 3월까지 임무를 수행했다. 일반적으로 임무를 완수한 인공위성은 지상 관제에 따라 대기권에 재진입한 뒤 완전연소된다. 하지만 톈궁 1호는 지상에서 조종할 수 없는 상황이다. 현재 톈궁의 고도는 310km로, 연초 360km에 비해 50km나 떨어진 상태다. 대략적인 추락 시점은 내년 3월 마지막 주일 것으로 추정되고 있다. 중국의 장담과 달리 “엔진의 일부 부품이 대기를 뚫고 지상에 추락할 가능성도 있다”고 조나단 맥도웰 하버드대 천체물리학 교수가 예상했다. 만약 내년 어느 날 8톤에 이르는 이 우주정거장이 바다가 아닌, 육지 쪽으로 떨어진다면 자칫 초대형 사고도 우려된다. 특히 톈궁 1호가 통제불능 상태가 됐음은 지난해 6월 미국의 아마추어 우주전문가가 관측을 통해 밝히기 전까지 중국측은 쉬쉬하고 있어 지구촌 민폐가 되었다. 중국 측은 “톈궁이 우주의 다른 물체와 충돌하지 않는지 계속 모니터링을 강화하고 있으며, 내년 추락이 예상되는 시점에서 모든 나라들에 떨어질 장소를 통보할 것”이라고 말했다. 전문가들은 추락의 시점과 장소를 모르지만 인명 피해는 없을 것이라고 보고 있다. 맥도웰 교수는 “세계인구의 절반은 육지의 10%에 살고 있으며 이 면적은 지구표면의 2.9%에 불과하다”면서 불안해할 필요는 없다고 강조했다. 실제 통제되지 않는 인공위성의 추락은 1979년에도 발생한 적이 있다. 당시 77톤에 달하는 미국의 위성이 호주 마을로 떨어졌지만 인명피해는 없었다. 다만 호주에서 미국측에 폐기물 투기로 400달러의 벌금을 매겼을 뿐이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　　

중력파, 전자기파 동시관측으로 중성자별 관련 천문학 난제 해결한국과학자 포함된 국제공동연구진 성과 국내 연구진이 포함된 국제공동연구진이 세계 최초로 중력파와 X선, 감마선, 가시광선 같은 전자기파를 동시에 관측하는데 성공했다.블랙홀 충돌로 생긴 중력파가 지난해 초 검출됨에 따라 올해 노벨물리학상 수상업적으로 선정됐다. 그런데 이번에 중성자별의 충돌에 의해 생기는 중력파는 물론 감마선, X선, 가시광선을 동시에 발견하는데 성공한 것이다. 이번 연구로 그동안 이론상으로만 알려진 ‘킬로노바’의 존재를 관측해 설득력 있게 증명해냈다는 평가를 받고 있다. 킬로노바는 블랙홀이나 중성자별이 충돌하면서 생기는 것으로 초신성이라고도 불린다. 이번 연구는 전 세계 45개국 900여 기관 소속 50개 연구그룹에 속한 3500여 명 과학자들의 협동연구의 성과다. 국내에서도 서울대 초기우주천체연구단, 한국천문연구원, 한국중력파협력연구단, 성균관대 우주과학연구소 소속 38명의 과학자들이 연구에 참여했다. 중력파검출 국제연구단인 라이고, 비르고 과학협력단은 지난 8월 17일 오후 9시 41분(한국시간)에 처음 중성자별 충돌로 만들어진 중력파 발생현상을 관측하고 ‘GW170817’라고 이름지었다. 연구진은 중력파 종료 2초 후에는 2초간 발생한 짧은 감마선 폭발현상을 관측했고 다시 11시간 후에는 약 1억 3000만 광년이 떨어진 은하 ‘NGC 4993’에서 ‘GW170817’과 똑같은 별의 모습을 가시광선으로 발견했다.초기우주천체연구단 단장인 임명신 서울대 교수가 이끄는 광학연구진은 천문연구원의 KMTNet 망원경과 서울대에서 보유한 이상각 망원경을 사용해 중력파 발생 이후 21시간이 지난 때부터 GW170817에 대한 추적관측을 했고 성균관대 연구팀은 멕시코에 있는 광학망원경과 남극에 있는 뉴트리노 천문대에서 이 별의 탄생을 확인했다. 다시 미국항공우주국(NASA)에서 운영하는 찬드라 X선 우주망원경으로 X선을 관측함으로써 천문학계의 난제로 알려진 중성자 별 충돌결과로 예측됐던 킬로노바 현상과 특이한 감마선 폭발현상을 확실히 확인하게 됐다. 국제공동연구진은 먼 우주의 천체를 가시광선이나 감마선, X선처럼 하나의 수단으로 확인하는 것이 아니라 중력파와 이들 전자기파 신호를 동시에 관측해 연구하는 다중신호 천문학 탄생을 알리는 계기라고 평가하고 있다. 한국중력파연구협력단을 이끄는 이형목 서울대 교수는 “천문학 난제였던 중성자별 충돌 현상을 이번에 단숨에 규명한 것처럼 다중신호 천문학 연구로 우주론, 중력, 밀집천체 등 다양한 연구분야에서 획기적 발견이 이어질 것”이라고 예측했다. 임명신 교수도 “중력파와 광학관측 협동연구로 중력파 신호가 정확히 어디에, 어떤 천체로부터 오는지 최초로 밝힌 역사적 연구”로 “중성자별의 핵입자물리학적 상태를 규명하는 계기가 될 것”이라고 말했다. 이번 연구는 16일 세계적인 과학저널 ‘네이처’에 2편의 논문으로, 천문학 및 물리학 분야 국제학술지 ‘피지컬 리뷰 레터스’에 5편의 논문으로 발표됐다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지구상에서 가장 값비싼 금속인 금. 이 금이 어떻게 만들어졌는가에 대해 완전히 밝혀지지는 않았지만, 우주 초창기에 별이 벼려냈다는 것 정도는 알려져 있다. 그러나 우리 태양계에 존재하는 금의 양을 보면 우주 초기 초신성 폭발 등으로 만들어진 금의 양보다 훨씬 더 많다는 계산서가 나와 과학자들의 골머리를 앓게 했다. 이 미스터리에 대한 답이 최근에 밝혀졌는데, 그것은 바로 중성자 충돌이라는 사건이었다. 138억 년 전 빅뱅으로 우주가 탄생했을 때, 태초의 빅뱅 우주공간을 가득 채운 최초의 물질은 수소였다. 원자번호 1인 수소는 양성자 하나와 전자 하나로 이루어진 가장 단순한 원소다. 이에 비해 금은 양성자 79개, 전자 79개로 이루어진 중원소다. 원자번호 77인 이리듐은 양성자가 77개, 원자번호 80인 수은은 양성자가 80개다. 이론적으로는 이리듐 핵에 양성자 2개를 박아넣거나, 수은에서 양성자 한 개를 빼내면 누런 금이 되는 셈이다. 이런 기술을 연구하는 학문이 연금술이다. 물론 지금까지 연금술로 금을 생산하는 데 성공한 연금술사는 없다. 놀랍게도 최고의 과학천재로 일컬어지는 뉴턴은 연금술사였다. 그가 연금술을 연구하는 데 쓴 시간과 정력은 물리나 수학 연구에 쓴 것보다 더 많았다고 한다. 물론 뉴턴도 ‘연금’에 성공하지는 못했다. 뉴턴이 만년에 정신착란을 보인 것은 연금술 연구로 많은 수은을 섭취한 것이 원인이라 한다. 연금술이 실패한 것은 금보다 가벼운 원소의 핵자 속으로 양성자를 박아넣을 수 있는 에너지는 초신성 폭발 같은 어마무시한 힘이 아니고는 불가능하기 때문이다. 지구상에서는 어떤 수단을 동원하더라도 그런 에너지를 생산할 방법이 없다. 그러니까 뉴턴을 비롯한 수많은 연금술사들은 물질의 거죽만 주무르면서 금을 만들겠다고 헛고생만 죽도록 한 셈이다. 하긴 그 덕분에 화학이 발전하기는 하지만. 위의 그림은 두 중성자별이 나선운동을 하면서 충돌 직전에 있는 상황을 표현한 것이다. 중성자별이란 초거성이 초신성 폭발로 외피를 모두 날려버린 후 별 중심부가 엄청난 밀도로 뭉쳐진 별을 가리킨다. 이 별 물질 1리터의 무게는 무려 1조 톤에 달한다. 2016년 미국 하버드 스미소니언 센터는 중성자별의 충돌로 생긴 엄청난 양의 에너지를 발견하고, 이 과정에서 실제 금이 만들어 질 수 있다는 것이 증명했다. 초신성 폭발과는 달리 두 중성자 별들 간의 충돌은 금과 같은 귀중한 금속들을 수없이 만들어 낸다. ‘GRB 130603B’로 명명된 폭발 천체는 미항공우주국(NASA) 스위프트 위성을 통해 관측됐으며, 연구팀은 충돌 과정에서 금을 포함한 태양 질량의 약 1/100에 해당하는 물질들이 방출된 것으로 추정했다. 연구에 참여한 하버드 스미소니언 센터 선임연구원 에도 버거는 “이번 중성자별 충돌 과정에서 생겨난 금의 양이 달 질량에 10배 일 수 있다”고 설명했다. 따라서 지금 당신의 손가락에 끼워져 있는 금반지는 초신성 폭발이나 중성자별의 충돌 결과 만들어진 것으로, 이러한 물질들이 우주공간을 떠돌다 태양계가 생성될 때 지구로 흘러들어 광맥을 이루었으며, 광부의 손에 의해 채취되어 금은방을 거친 끝에 당신 손가락에 끼워진 셈이다. 이것은 소설이 아니라 과학이다. 그러니까 우리 손가락의 금반지는 수십억 년 전 저 우주공간에서 일어난 초신성 폭발이나 중성자별 충돌의 기념품이라 해도 틀린 말은 아닌 셈이다. 이런 기념품을 입 속에 갖고 있는 사람들도 많다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

태양계 끝자락인 해왕성 너머에 위치한 왜소행성 ‘하우메아’(Haumea)에 고리가 있다는 사실이 밝혀졌다. 최근 스페인 안달루시아 천체물리학연구소 등 국제천문학연구팀은 하우메아의 고리 등 새로운 특징을 밝힌 연구결과를 국제학술지 ‘네이처’(Nature) 최신호에 발표했다. 하와이 신화에 등장하는 풍요와 출산의 여신에서 이름을 따온 하우메아는 '으깨진 계란'이라고 표현될 정도로 길쭉한 타원형이며 2000㎞ 정도의 지름을 가진 비교적 큰 천체다. 공전주기가 무려 284년 걸리는 먼 곳에 위치한 하우메아지만 특이하게도 자전주기는 3.9시간에 불과할 만큼 태양계 내에서 손꼽히는 빠른 속도로 움직인다. 이번에 국제 연구팀이 밝혀낸 하우메아의 고리는 적도 표면에서 약 1000㎞ 떨어진 곳에 위치해 있으며 반경은 2287㎞, 너비는 70㎞로 확인됐다. 지금까지 태양계 내에서 고리가 있는 것으로 확인된 천체는 대부분 행성이다. 아름다운 고리로 유명한 토성을 비롯 목성, 천왕성, 해왕성이 그 주인공이며 지난 2014년에는 소행성 ‘커리클로’(Chariklo)도 고리가 있다는 사실이 밝혀져 학계를 깜짝 놀라게 만들었다. 관측 결과에 따르면 커리클로는 이중 고리를 두르고 있으며 너비가 각각 7㎞, 3㎞, 궤도 반지름은 각각 39㎞, 405㎞로 확인됐다. 또한 이듬해에는 켄타우로스(Centaurs)의 소행성 '키론'(Chiron)도 토성같은 고리를 가지고 있을 가능성이 높다는 연구결과가 나와 더이상 고리가 행성 만의 전유물이 아님이 다시 확인됐다. 연구에 참여한 호세 루이스 오티스 박사는 "지난 1월 21일 세계 전역에 위치한 12대의 지상 망원경을 이용해 하우메아를 관측했다"면서 "당시 먼 곳에 떨어진 별 'URAT1 533-182543' 앞으로 하우메아가 지나가는 항성 엄폐(stellar occultation)가 이루어졌고 이 현상을 면밀히 관찰해 데이터를 얻었다"고 설명했다. 이어 "여기서 얻어진 자료를 바탕으로 하우메아의 크기, 모양, 밀도 등을 측정하는데 성공했다"고 덧붙였다. 그렇다면 어떻게 하우메아는 고리를 가지게 되었을까? 전문가들에 따르면 본래 하우메아는 지금보다 훨씬 덩치가 큰 천체였으나 다른 천체와의 충돌로 지금같은 모양을 가졌을 것으로 추정된다. 곧 하우메아의 고리 역시 대충돌 과정에서 생성된 것으로 보인다. 　 한편 왜소행성은 지난 2006년 국제천문연맹(IAU)이 새롭게 정의한 것으로 대표적인 비운의 주인공이 바로 명왕성이다. 왜소행성은 행성과 비슷하지만 가장 큰 차이점은 지구가 달을 거느리고 있는 것처럼 그 주위에서 지배적인 천체여야 한다. 왜소행성이 되기 위해서는 IAU의 총회를 거쳐 인정받아야 하는데 현재까지의 공식 왜소행성은 명왕성과 하우메아, 세레스(Ceres), 에리스(Eris), 마케마케(MakeMake)등 총 5개다. 　　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

-15일 21시 ‘죽음의 다이빙’ 으로 20년 미션 끝​ 미 항공우주국(NASA)의 토성 탐사선 카시니가 20년에 걸친 미션을 끝내고 15일 오전 7시55분(한국시각 15일 저녁 8시55분)께 토성 대기권으로 뛰어들어 최후를 맞았다. 그러나 실제로는 이보다 83분 전 카시니는 토성 대기 속에서 유성처럼 불타면서 산화했다. 카시니가 마지막 보낸 라디오 시그널이 토성에서 지구 간의 16억 ㎞를 오는 데 83분이 걸리기 때문이다.　 지구를 떠난 지 20년, 토성 궤도에 진입한 지 13년째를 맞아 20년에 걸친 장대한 토성 미션을 끝낸 카시니는 토성 대기권에서 산화함으로써 토성의 일부가 되었다. 카시니는 토성 대기와의 마찰로 불타기 전 ​2분 동안 토성 대기 성분 데이터를 지구로 전송하는 최후의 미션을 완료한 후 전소되었다. 카시니가 마지막으로 보낸 영상은 토성의 빛이 닿지 않은 면을 찍은 사진으로, 이 사진을 전송한 후 45초 만에 전소되었다. 카시니와 마지막 인사를 나누기 위해 캘리포니아주 나사제트추진연구소에 모인 NASA의 전현직 연구원 1500여 명과 연구진들은 카시니의 마지막 신호가 전달된 뒤 박수를 치고 서로 끌어안으며 아쉬움을 표현했다. 그중에는 ‘페어 웰 카시니’를 읊조리며 눈물을 흘리는 사람들도 적지 않았다. NASA가 카시니를 토성과의 충돌 코스로 틀어 토성 대기권에서 불태운 이유는 혹시 토성계에 존재할지도 모르는 생명체를 보호하기 위한 것이다. ​ 만약 카시니를 토성 궤도에 그대로 방치할 경우, 카시니에 있을지도 모르는 지구 미생물과 발전용으로 쓰던 플루토늄 방사성 물질이 토성계의 환경을 오염시켜, 혹시 존재할지도 모르는 토성계의 생명체에 치명적인 결과를 가져올 수 있기 때문이다. 8년 동안 목성 궤도를 돌면서 미션을 수행한 NASA의 갈릴레오 탐사선이 2003년 9월 21일에 목성과의 충돌로 최후를 맞은 것도 같은 이유다. 　 카시니 호가 20년 전 지구를 떠날 때의 이름은 카시니-하위헌스로, 크게 NASA-ASI(이탈리아우주국)의 카시니 궤도선과 유럽우주국(ESA)이 합작한 하위헌스 탐사선으로 이루어져 있었다. ​카시니는 이탈리아 출신의 프랑스 천문학자 조반니 카시니의 이름에서 따왔고, 하위헌스는 네덜란드의 천문학자이자 물리학자인 크리스티앙 하위헌스(흔히 호이겐스로 불림)의 이름에서 따왔다. 두 사람 공히 토성 관측에 큰 업적을 남긴 과학자로, 카시니는 토성 고리 사이의 틈인 카시니 틈과 위성 4개를 발견했고, 하위헌스는 타이탄의 발견과 함께 갈릴레오가 토성의 귀라고 생각했던 토성 고리가 토성 본체와는 완전히 격리된 고리임을 처음으로 밝혔다. 모두 38억 달러(한화 약 4조 2000억원)가 투입된 대규모 프로젝트인 카시니-하위헌스 호는 1997년 10월 발사되어 7년의 비행 끝에 2004년 6월 30일 토성에 도착했다. 카시니-하위헌스는 토성 주위를 공전하는 탐사선으로는 최초이며, 토성을 방문한 기체로는 네 번째이다. 카시니-하위헌스는 토성까지 가기 위해 세 행성에서 중력도움을 받았다. 현재 인류가 가진 자원과 로켓으로 태양의 중력을 뿌리치고 나아갈 수 있는 한계는 목성 정도까지다. 카시니가 7년 만에 토성까지 날아간 것은 중력도움(gravity assist)이 결정적이었다. ​ 중력보조라고도 하는 이 중력도움은 영어로는 스윙바이(swing-by), 또는 플라이바이(fly-by)라고도 하는데, 한마디로 ‘행성궤도 근접 통과’로 행성의 중력을 슬쩍 훔쳐내는 일이다. ​즉, 탐사선의 속도를 높이기 위해 천체의 중력을 이용한 슬링 숏(slingshot;새총쏘기) 기법으로, 행성의 중력을 이용해 우주선의 가속을 얻는 기법이다. 행성의 입장에서 본다면 우주선의 엉덩이를 걷어차서 가속시키는 셈으로, 이론상으로는 행성 궤도속도의 2배에 이르는 속도까지 얻을 수 있다. 카시니-하위헌스는 지구를 출발해 1차로 금성의 중력도움으로 추진력을 받은 뒤 지구와 목성을 플라이바이하여 얻는 가속으로 토성에 도착했다. ​ 하위헌스 탐사선은 카시니에 탑재되어 토성까지 간 후 2005년 1월 본체에서 분리되어 토성의 최대 위성인 타이탄의 표면에 연착륙하는 데 성공했다. 이는 외부 태양계의 천체에 최초로 성공한 연착륙이다. 한편, 궤도 진입을 한 후 수명이 4년 정도로 예상되었던 카시니호는 그 3배가 넘는 13년 동안 294회 토성 궤도를 선회하면서 탐사를 계속했다. 지난 4월부터 토성 대기층과 고리 사이의 공간으로 뛰어드는 최후의 미션으로 22차례의 다이빙인 ‘그랜드 피날레’를 완료한 카시니는 마지막으로 9월 12일 오전 타이탄을 플라이바이하여 속력을 떨어뜨린 후 충돌 코스를 타고 이날 토성 대기권으로 뛰어든 것이다.　 카시니의 주요 탐사성과 중에는 얼음 위성 엔셀라두스의 남극 지역에서 뿜어져나오는 물과 기타 물질로 이루어진 간헐천의 발견을 들 수 있다. 미션 과학자들은 이 간헐천의 존재가 엔셀라두스의 지각 아래 거대한 바다가 있다는 증거라고 보고, 그 바다에 어쩌면 생명체가 서식하고 있을지도 모른다는 가능성을 조심스레 내놓았다. 토성 최대의 위성 타이탄의 지표에서 액체 탄화수소로 이루어진 바다와 호수를 발견한 것도 카시니였다. 이는 지구 바깥의 천체에서 발견된 최초의 액체 바다로, 이 메탄 바다에 미생물이 살고 있을 가능성이 있다고 과학자들은 생각하고 있다. 카시니의 새로운 발견 중에는 토성 위성 8개도 포함되어 있다. 그중 질량이 1000억kg보다 작은 두 개를 제외한 6개 위성에 이름이 붙었다. 다프니스, 아에가에온, 메토네, 안테, 팔레네, 폴리데우케스다. 발사 이후 20년 동안 지구-태양 간 거리의 약 50배에 달하는 70억km를 여행한 카시니-하위헌스가 보내온 데이터 양은 100GB급 휴대용 저장장치(USB메모리) 6개 분량(635GB)이다. ​ 이 자료로 현재까지 발표된 논문만 무려 3948건에 달하며, 카시니가 토성 대기에 진입하면서 실시간으로 보내는 자료가 전해지면 토성계에 대해 더 많은 연구 성과가 발표될 것으로 보인다. 카시니 탐사를 이끈 사우스웨스트연구소의 린다 스필커 박사는 “카시니는 사라졌지만 남겨놓은 과학적 성과는 여전히 우리를 점령할 것”이라며 “평생 보내온 데이터 더미에서 우리는 수십년 간 새로운 발견을 계속해 나가겠다”고 강조했다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

토성 탐사선 카시니가 20년에 걸친 미션을 끝내고 오는 15일(국내시간) 토성 대기권으로 뛰어들어 최후를 맞는다. 미 항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA), 이탈리아 우주국이 합작한 카시니-하위헌스 토성 탐사선은 1997년 10월 발사되어 7년의 비행 끝에 2004년 6월 30일 토성에 도착했다. 모두 32억 달러가 투입된 대규모 프로젝트인 카시니-하위헌스 호는 크게 NASA 카시니 궤도선과 ESA 하위헌스 탐사선으로 이루어져 있다. 카시니-하위헌스는 토성 주위를 공전하는 탐사선으로는 최초이며, 토성을 방문한 기체로는 네 번째이다. 카시니는 이탈리아 출신의 프랑스 천문학자 조반니 카시니의 이름에서 따왔고, 하위헌스는 네덜란드의 천문학자이자 물리학자인 크리스티앙 하위헌스(흔히 호이겐스로 불림)의 이름에서 따왔다. 두 사람 모두 토성 관측에 큰 업적을 남긴 과학자로, 카시니는 토성 고리 사이의 틈인 카시니 틈을 발견했고, 하위헌스는 갈릴레오가 토성의 귀라고 생각했던 토성 고리가 토성 본체와는 완전히 격리된 고리임을 처음으로 밝혔다. 하위헌스 탐사선은 카시니에 탑재되어 토성까지 간 후 2005년 1월 본체에서 분리되어 토성의 최대 위성인 타이탄의 표면에 연착륙하는 데 성공했다. 이는 외부 태양계 천체에 최초로 성공한 연착륙이다. 한편, 카시니 궤도선은 토성에 도착한 다음날 궤도 진입에 성공한 이래 현재까지 13년 동안 토성을 선회하면서 탐사를 계속하고 있는 중이며, 이제 며칠 뒤 토성 대기층으로 뛰어들어 스스로를 파괴함으로써 20년 미션의 종지부를 찍을 예정이다. 카시니의 주요 탐사성과 중에는 얼음 위성 엔셀라두스의 남극 지역에서 뿜어져나오는 물과 기타 물질로 이루어진 간헐천의 발견을 들 수 있다. 미션 과학자들은 이 간헐천의 존재가 엔셀라두스의 지각 아래 거대한 바다가 있다는 증거라고 보고, 그 바다에 어쩌면 생명체가 서식하고 있을지도 모른다는 가능성을 조심스레 내놓았다. 토성 최대의 위성 타이탄의 지표에서 액체 탄화수소로 이루어진 바다와 호수를 발견한 것도 카시니였다. 이는 지구 바깥의 천체에서 발견된 최초의 액체 바다로, 이 메탄 바다에 미생물이 살고 있을 가능성이 있다고 과학자들은 생각하고 있다. NASA가 카시니를 토성 궤도에 그대로 방치하지 않고 굳이 토성과의 충돌 코스로 틀어 토성 대기층에서 불태우려 하는 것은 혹시 토성계에 존재할지도 모르는 생명체를 보호하기 위한 것이다. 만약 카시니가 이들 위성에 떨어진다면 카시니에 있을지도 모르는 지구 미생물과 발전용으로 쓰던 플루토늄 방사성 물질이 환경을 오염시켜 치명적인 결과를 가져올 수도 있기 때문이다. 8년 동안 목성 궤도를 돌면서 미션을 수행한 NASA의 갈릴레오 탐사선이 2003년 9월 21일에 목성과의 총돌로 최후를 맞은 것도 같은 이유였다. 연료가 소진되어 가는 카시니를 더이상 통제할 수 없게 되기 전에 지구의 관제소에서 충돌 코스로 방향을 잡으라는 명령을 보낼 것이며, 카시니는 그 명령에 따라 토성 대기층으로 뛰어들게 된다. 불타 없어지기 전까지 토성 대개층의 성분 데이터를 지구로 송신하는 것이 카시니의 최후의 미션이 될 것이다. 카시니는 속력을 줄이기 위해 12일 오전 타이탄을 지나는 마지막 비행을 시작한다. 죽음의 다이빙은 9월 15일 오후 9시로 예정되어 있으며, 카시니가 토성 대기 1500㎞ 상공에 도달하면 엄청난 열로 인해 1분 안에 소진될 것으로 예상된다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

19~24개 항성이 혜성궤도 바꿔 지구와 충돌 위험 2배 이상 높아 1998년 개봉해 화제를 끌었던 영화 ‘아마겟돈’과 ‘딥임팩트’는 지구를 향해 날아오는 소행성 때문에 인류가 멸망의 위기를 겪는다는 내용을 담고 있다. 지난해 ‘인류 종말의 날 4대 시나리오’를 발표한 영국 옥스퍼드대 인류미래연구소(FHI)도 혜성이나 소행성과의 충돌이 인류 종말의 원인 중 하나라고 예측했다.혜성이나 소행성 같은 천체(天體)가 지구와 충돌할 때 벌어지는 현상은 영화에서 묘사한 것보다 훨씬 더 심각하다. 천체의 크기와 충돌 속도에 따라 충격파, 해일, 전자기 교란, 대기 중으로 물질 유입 등 다양한 현상이 훨씬 복잡하고 예측 불가능한 형태로 생길 수 있기 때문이다.우선 혜성이나 소행성은 대기권에 진입할 때 강력한 충격파를 발생시킨다. 대기권 진입속도가 각각 초속 75㎞, 초속 15~30㎞에 달하기 때문이다. 충격파는 천체와 주변 대기 온도를 끌어올려 공중 폭발을 일으키고, 이 과정에서 순간적으로 엄청난 에너지가 방출돼 광범위한 지역을 초토화시킨다. 지름 50m 정도의 천체는 1945년 일본 히로시마에 투하된 원자폭탄 15개와 맞먹는 파괴력을 지닌 것으로 알려졌다. 천체가 바다에 떨어지면 쓰나미(지진해일)를 만들어낸다. 바다 밑바닥에 생긴 크레이터(충돌 구덩이)로 빠르게 바닷물이 채워지는 과정에서 해수면이 급격하게 낮아지면서 쓰나미를 유발하게 된다. 지름 400m의 천체가 태평양이나 대서양에 떨어지면 인접한 모든 해안에 10m 높이의 쓰나미를 일으킨다는 연구 결과도 있다. 전자기 교란은 충돌 때 발생하는 강력한 에너지가 이온층을 교란시켜 나타나는 현상이다. 각종 전자 장비나 이와 관련한 시설에 심각한 타격을 입힐 수 있다. 천체와 함께 대기로 유입된 물질들은 지구 온도의 급격한 변화를 이끌어내 온실 또는 냉각 효과를 낳는다. 또 황산구름을 만들어 지구 전체에 산성비가 내리는 원인으로도 작용할 수 있다. 그렇다면 지구로 날아드는 혜성이나 소행성의 숫자와 주기는 얼마나 될까. 독일 하이델베르크에 있는 막스플랑크 천체연구소 코린 바일라존스 박사는 이와 관련한 계산 결과를 ‘천문학과 천체물리학’ 8월 31일자에 발표해 관심을 끌고 있다. 바일라존스 박사는 유럽우주국(ESA)의 우주망원경 ‘가이아’의 관측 데이터를 활용해 연구를 진행했다. 가이아 우주망원경은 10억개 이상의 천체를 관측해 우주의 3차원 지도를 그리는 것을 목표로 2013년 발사됐다. 바일라존스 박사는 태양으로부터 3.26광년 떨어진 오르트 구름대에 있는 19~24개의 항성(별)이 혜성이나 소행성의 궤도를 변경시켜 지구와 충돌 가능성을 높일 수 있다고 주장했다. 혜성이나 소행성은 주변 행성의 중력에 의해 궤도가 바뀔 수 있기 때문이다. 이번 계산 결과에 따르면 천체와 지구 충돌 가능성은 지금보다 2배 이상 높아지게 된다. 실제 지구와 충돌 가능성이 높은 혜성은 태양계 끝자락에 위치하고 있는 카이퍼 벨트나 이보다 더 바깥쪽에 자리잡고 있는 오르트 구름대에 오는 것으로 알려져 있다. 또 소행성은 목성 궤도나 목성과 화성 사이의 이른바 ‘소행성대’에 주로 존재하며 고유한 궤도를 갖고 태양 주위를 공전하지만 행성의 중력이나 소행성 간 영향으로 궤도가 변하는 경우가 많다. 특히 지구 주변에는 수많은 소행성이 날아다니는데 국제천문연맹에 등록된 지구와의 충돌이 높은 근지구소행성(NEAs)은 9400여개에 이른다. 바일라존스 박사는 “이번 연구는 앞으로 100만년 이내에 일어날 수 있는 가능성을 계산한 것이기 때문에 당장 공포감에 떨 이유는 없다”면서도 “현대 과학이 지구를 위협하는 소행성과 혜성의 비밀에 대해 속속 밝혀 내고는 있지만 영화에서처럼 궤도를 바꾸거나 파괴하는 기술은 아직 없다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

우리 시간으로 9월 1일 밤 역대 가장 큰 소행성이 지구를 스쳐 지나간다. 미국항공우주국(NASA)에 따르면, 폭 4.4㎞로 추정되는 소행성 ‘플로렌스’가 이날 오전 8시 6분(미국동부시간) 지구에서 약 700만㎞ 떨어진 곳까지 도달한다. 이집트 피라미드 30개를 합쳐놓은 것에 해당하는 플로렌스는 한국 시간으로 같은 날 오후 9시 6분 지구와 달 사이 거리의 약 18배에 해당하는 영역까지 접근하는데 이때 조랑말자리와 돌고래자리 사이를 횡단한다. 따라서 이때 지구에서 플로렌스를 관측하기 가장 좋은 장소는 호주와 뉴질랜드 등 주변 지역으로 알려졌다. 만일 관측 여건이 되지 않으면 가상 망원경 프로젝트(Virtual Telescope Project)라는 웹사이트 등에서 실시간으로 볼 수 있다. NASA 과학자들은 미국 캘리포니아주(州)에 있는 골드스톤 태양계 시스템 레이더(GSSR)와 푸에르토리코에 있는 미국과학재단(NSF) 산하 아레시보 천문대에 있는 고성능 지상 망원경을 사용해 이번 소행성을 자세히 관측할 예정이다. 이런 장비를 사용하면 소행성의 실제 크기는 물론, 약 10m의 작은 표면까지 관찰할 수 있다. 그렇다면 플로렌스가 지구에 충돌할 위험은 없는 것일까. NASA는 이번 접근 중에는 그럴 위험이 전혀 없다고 설명했다. 또한 NASA는 이번 플로렌스의 근접은 인류가 1890년 최초의 지구 접근 천체를 발견한 이래 가장 큰 것으로, 플로렌스가 다시 지구 곁을 스쳐가는 것은 2500년 이후가 될 것이라고 밝혔다. 한편 소행성 플로렌스는 지난 1981년 3월 2일 호주 사이딩스프링천문대에서 소행성 사냥꾼 쉘터 J 버스가 처음 발견했으며, 이후 ‘백의의 천사’ 플로렌스 나이팅게일(1820~1910)을 기리며 이런 이름이 붙여진 것으로 알려졌다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

우리의 에너지원인 태양이 꺼질 때까지도 살아 남을 수 있는 지구 최강의 생명체가 있다. 최근 미국 하버드대와 영국 옥스퍼드 대학 공동연구팀은 무척추 동물인 곰벌레가 지구 최후까지 살아남을 동물이라는 연구결과를 내놨다. 8개의 다리를 가진 몸크기 50㎛(1㎛는 1m의 100만분의 1)~1.7㎜의 곰벌레는 '물곰'(Water Bear)으로도 불리며 행동이 굼뜨고 느릿한 완보(緩步)동물이다. 놀라운 것은 영하 273도, 영상 151도, 치명적인 농도의 방사성 물질에 노출돼도 곰벌레는 죽지 않는다는 사실. 심지어 곰벌레는 음식과 물 없이도 30년을 살 수 있는 불사에 가까운 존재다. 이 때문에 곰벌레는 지구가 멸망해도 살아남을 수 있다는 바퀴벌레보다도 한 수 위라는 평가를 받는다. 이번에 연구팀은 지구의 종말을 가져올 수 있는 최악의 사건인 거대 소행성 충돌, 지구 인접 지역에서의 초신성과 감마선 폭발을 가정해 곰벌레의 생존 가능성을 시뮬레이션했다. 먼저 지구 인근에서 우주에서 가장 격렬한 초대형 폭발현상인 감마선 폭발이나 초신성이 폭발한다면 지구의 오존층과 산소가 풍부한 대기는 파괴된다. 또한 바다는 기화하고 땅의 생명체는 튀김처럼 구워져 지구의 생명체는 모두 사라진다. 그러나 지옥같은 이 상황에서도 곰벌레는 살아 남는다. 다행히 지구에 영향을 미칠 만한 거리에 초신성은 없으며 가장 가까운 감마선 폭발 천체도 42광년이나 떨어져 있다. 그나마 가능성있는 시나리오는 이미 오래 전 지구가 경험한 소행성 충돌이다. 지금으로부터 6600만년 전 지름이 약 14㎞에 달하는 소행성이 지금의 멕시코 유카탄 반도에 떨어졌다. 거대한 소행성 충돌로 먼지와 이산화황 등 유독물질이 하늘을 덮으며 태양을 가렸고, 먹이사슬이 무너졌다. 이 여파로 백악기 말 공룡을 비롯한 당시 지구 생명체의 약 70%가 사라졌다. 이른바 ‘K-T 대량멸종 사건’이다. 과거의 소행성 충돌이 공룡을 멸종시켰듯 인류도 사라지게 할 수 있지만 곰벌레에게 이정도쯤은 '약과'다. 연구에 참여한 알베스 바티스타 박사는 "과거 연구는 지구 최후의 날 인류가 살아남을 수 있을까에 초점을 맞췄지만 이번에는 전생물을 대상으로 했다"면서 "인류는 환경에 조금만 변화가 와도 큰 영향을 받을만큼 약하다"고 설명했다. 이어 "먼 미래에 지구에서 인류가 사라져도 많은 생명체는 삶을 이어갈 것"이라면서 "그중 곰벌레는 100억 년 이상, 태양이 꺼지는 순간까지 살아남을 것"이라고 덧붙였다.　 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr