100억 달러(한화 12조)를 쏟아부은 미항공우주국(NASA)의 차세대 우주망원경이 14년 지각 끝에 마침내 발사되었지만, 기대되는 과학 임무를 시작하려면 시간이 좀 걸릴 것으로 보인다. 크리스마스인 25일 프랑스령 기아나에서 아리안 5호 로켓에 얹혀 발사된 제임스웹 우주망원경(JWST)의 임무는 인류의 오랜 숙원인 우주 기원의 비밀을 파헤치는 것이다. 이를 위해 JWST는 135억년 전 초기 우주의 모습을 들여다볼 계획이며, 또한 주변 외계행성의 생명체를 탐색할 예정이다. 이 모든 임무는 우리 인류가 언제, 어디서, 어떻게 여기까지 왔는가 하는 원초적인 문제와 직결되어 있다. 그러나 이러한 임무를 수행하기 위해 JWST팀 구성원들은 상당 기간 인내심을 유지하지 않으면 안된다. 웹이 본격적인 탐사작업에 들어가기 전에 해결하고 수행해야 할 일들이 만만찮기 때문이다. JWST는 우리 지구 행성에서 태양의 반대방향, 곧 현재 화성이 있는 방향으로 150만km(지구-달 거리의 약 4배) 떨어진 태양-지구 라그랑주 점 2(L2)로 향하고 있다. 이곳은 태양과 지구의 중력이 균형을 이루어 중력적으로 안정적인 지점으로, 웹은 별도의 동력 없이도 태양을 공전할 수 있다. 웹이 거기에 도착하는 데 29일이 걸릴 것이며, 그 과정에서 손에 땀을 쥐게 하는 수많은 고난이도의 통과의례를 거쳐야 한다. 메릴랜드주 그린벨트에 있는 NASA 고다드 우주비행센터의 웹 엔지니어인 마이크 멘젤은 "웹 망원경이 수행할 주요 전개작업은 50개 정도가 있는데, 178개의 이탈장치(release mechanism)가 50개 관련장비를 전개하게 된다"고 지난 10월에 올린 '29일간의 벼랑끝 여행(29 Days on the Edge)'에서 밝히면서 "이 전개작업은 지금까지 한 것 중 가장 복잡한 우주선 활동으로, 어느 것 하나라도 실패하면 안된다"라고 못박았다. 웹은 이미 몇 가지 주요 이정표를 세웠다. 예컨대, 이륙 후 약 30분 후 태양 전지판을 전개하고 태양 에너지를 흡수하기 시작했다. 그리고 지난밤엔 65분 동안 엔진을 분사해 진로를 수정, L2로 향하는 궤도에 올랐다. 다음은 앞으로 수행해야 할 주요 단계를 요약한 것이며, 주어진 일정은 대략적인 것이다. (자세한 내용은 NASA의 웹 전개 사이트 참조) 발사 후 하루가 지나면 웹은 고이득 안테나를 지구 쪽으로 회전시켜 지상 관제소와의 통신을 더욱 용이하게 할 것이다. 그 다음날 우주선은 L2를 향한 궤도를 수정하기 위해 또 한 차례 엔진 분사를 수행한다. 그리고 발사 3일 후 웹의 거대한 태양 가림막(적외선 망원경과 장비를 차갑게 유지하도록 설계된 5층 구조)를 고정하는 팔레트가 내려진다.  5장 시트로 이루어진 태양 가림막은 완전히 확장했을 때 테니스 장 크기로, 차곡차곡 접힌 상태로 로켓의 페이로드 페어링 내부에 탑재되었다. 이것을 펴는 과정은 엄청나게 복잡하다. 그 구조 속에는 140개의 이탈장치와 70개의 힌지 조립체, 400개의 도르래 장치, 90개의 케이블 및 8개의 전개 모터가 있으며, 이 모두가 5장의 펼침막이 계획대로 전개되도록 작동해야 한다고 NASA 관계자는 설명한다.  발사 후 5일째 가림막 보호 덮개가 벗겨지고, 걸침대는 하루 후에 뻗어나온다. 태양 가림막의 전개는 발사 후 8일 이내에 완료돼야 하며, 이 시점에서 팀원들은 초점을 광학장치로 옮기기 시작한다. 발사 10일쯤 후 웹은 0.74m 너비의 보조 반사경을 전개할 예정이다. 이 보조 반사경은 심우주 광자가 망원경의 주반사경에 부딪힌 후 두 번째로 부딪히는 반사경이다. 그런 다음 웹의 너비 6.5m 기본 미러가 빛날 때이다. 18개의 육각형 거울로 벌집처럼 구성된 주반사경은 태양 가림막처럼 접혀진 상태로 발사되었다. 발사 후 12~13일이 지나면 거울의 두 측면 '날개'가 펼쳐져 제자리에 고정되면 주반사경 전체 크기가 된다. 이 시점에서 웹은 최종적으로 완성된다. 이 거대한 우주천문대는 2주 남짓 후 목적지에 도착하며, 발사 29일 후 또 다른 엔진 분사를 실시해 L2 주변의 궤도에 진입하고, 여기서 다른 램프업 절차가 시작된다.예컨대, 발사 후 2~3개월이 지나면 팀은 주반사경 낱개 거울을 정렬하여 단일 집광 표면으로 만든다. 거울 정렬은 150나노미터(10억분의 1m)의 정확도까지 완벽해야 하기 때문에 이것은 힘들고 시간이 많이 걸리는 작업이 될 것이다. 참고로, 종이 한 장의 두께는 약 10만 나노미터이다. 메릴랜드주 그린벨트에 있는 NASA 고다드 우주비행센터의 웹 수석 과학자 조나단 가드너는 "우리 과학자 중 한 명이 거울을 풀이 자라는 속도보다 더 느리게 움직여야 하는 것으로 계산했다"고 말했다. 이 과정에서 팀은 웹의 4가지 과학 장비도 테스트하고 보정할 예정인데, 그것도 역시 힘든 과정이 될 것이다. 목표는 발사 6개월 후 정기적인 과학 임무에 돌입하는 것이다. 가드너는 "우리는 6월 말로 보고 있다"고 예상한다.   웹의 관측 시간은 NASA의 허블 우주망원경과 마찬가지로 과학자들의 상호 검토를 통해 선택된 다양한 프로젝트에 분배된다. 가드너는 "첫 해분의 웹 프로젝트들이 이미 결정되었으므로 새 천문대가 준비과정을 마치면 곧 작업에 들어갈 것"이라고 밝히면서 "그것은 힘든 마라톤이 될 것"이라고 덧붙였다.   

차세대 ‘인류의 눈’이 될 제임스 웹 우주망원경(JWST)이 우주의 기원과 외계생명체에 대한 인류의 궁금증을 풀기 위해 우주로 발사됐다. 웹 망원경은 25일(현지시간) 오전 9시 20분쯤 프랑스령 기아나 쿠루 인근 유럽우주국(ESA) 발사장인 기아나우주센터의 아리안 제3발사장에서 아리안5호 로켓에 실려 우주로 날아올랐다. 발사 27분 뒤 웹 망원경은 대기권 밖에서 로켓과 성공적으로 분리됐고, 태양광 패널을 펼치며 망원경의 형태를 갖추기 시작했다. 이번 프로젝트를 추진한 미 항공우주국(NASA)의 빌 넬슨 국장은 “웹 망원경은 우리를 우주가 시작하는 바로 그 시점으로 데려갈 타임머신”이라며 발사 성공을 축하했다. 종이접기처럼 접힌 채 로켓에 실렸던 웹 망원경은 앞으로 보름간 50여 차례에 걸쳐 몸체를 펼치는 작업을 진행한다. 배터리 충전을 위한 태양광 패널, 지구 교신을 위한 고성능 안테나를 이미 펼쳤고 발사 나흘째엔 엿새에 걸쳐 5겹 차광막을 펼친다. 연처럼 생긴 테니스코트 크기(21×14ｍ)의 차광막은 태양 복사열을 차단해 망원경이 -235℃의 초저온 상태로 유지되도록 한다.웹 망원경의 핵심은 금을 입힌 육각형 베릴륨 거울 18개로 이뤄진 주경이다. 전체 지름 6.5ｍ의 주경을 펴 망원경 형태를 완성하고 나면 이후 2주간 더 비행해 지구와 태양이 중력 균형을 이루는 150만㎞ 밖 제2라그랑주점(L2) 궤도까지 비행한다. 궤도를 돌면서 주경을 구성하는 18개의 거울이 하나처럼 움직이도록 미세조정하고 근적외선카메라 등을 점검한 뒤 약 6개월 뒤부터 본격적인 관측에 돌입한다. 웹 망원경은 1990년부터 태양계 밖 은하 관측 임무를 수행 중인 허블 망원경(2.4m)보다 지름이 3배 가까이 크다. 또 근적외선과 중적외선을 포착할 수 있어 가시광선 관측에 집중한 허블 망원경보다 성능이 100배 더 뛰어난 것으로 알려졌다. 이론적으로 지구에서 약 38만㎞ 떨어진 달에서 날아다니는 호박벌의 열을 감지할 정도다. 이 같은 성능으로 웹 망원경은 빅뱅(우주 대폭발) 이후 약 3억년밖에 흐르지 않은 135억년 전 초기 우주를 관측할 수 있다. 외계행성의 대기 성분을 분석해 생명체가 존재할 수 있는 행성이 있는지도 파악할 것으로 기대를 모은다.NASA, ESA, 캐나다우주국(CSA)이 30여년에 걸쳐 100억 달러(약 11조 8500억원)를 투입한 웹 망원경 프로젝트는 한때 ‘돈 먹는 하마’로 비판받으며 폐기론이 나오기도 했다. 웹 망원경은 최대 10년간 임무를 수행하며 우주과학 발전에 크게 기여할 것으로 전망된다.

​135억년 전 초기 우주의 비밀 엿보는 '타임머신' 빅뱅 직후인 130억 년 전 태초의 우주는 어떤 모습이었을까? 인류의 끊임없는 호기심을 풀어줄 최강의 우주망원경 제임스웹이 크리스마스날 마침내 우주를 향해 날아올랐다. 최초의 발사예정이었던 2007년에서 무려 14년이나 늦은 지각 발사였다. 미 항공우주국(NASA)은 25일 오후 9시20분(한국시간) 프랑스령 기아나 쿠로우 우주센터에서 제임스웹 우주망원경(JWST)을 실은 아리안5 로켓이 성공적으로 발사됐다고 밝혔다. JWST는 NASA와 유럽우주국(ESA), 캐나다우주국(CSA)이 1996년부터 기획, 2006년부터 제작에 들어갔다. 초기 예산의 5배를 훌적 뛰어넘는 100억 달러(한화 12조원)를 투입한 끝에 마침내 완성됐다.이 거대한 망원경은 초기 우주에 나타난 최초의 별과 은하로부터 방출되는 빛을 측정해 우주 생성의 비밀을 엿볼 예정이다. 먼 우주의 먼지구름에 가려진 외계행성의 대기를 조사해 우주 생명체의 존재를 탐사하는 임무도 띠고 있다. 모든 것이 계획대로 진행된다면 앞으로 5년에서 10년에 걸쳐 다양하고 중요한 과학 작업을 수행할 것이다. NASA 국장 빌 넬슨은 성명에서 "이것은 매우 독특한 임무"라고 강조하면서 "이 미션이 성공한다면, 비록 압도적이지는 않다 하더라도 엄청난 우주의 비밀을 열어젖혀, 우리가 누구인지, 어떻게 진화해 왔는지, 그리고 어떻게 여기까지 왔는지에 대해 엄청난 대답을 해줄 것"이라고 기대를 나타냈다. 메릴랜드주 그린벨트에 있는 NASA 고다드 우주비행센터의 웹 프로젝트 차석 과학자 조나단 가드너는 "웹은 NASA가 지금까지 수행한 것 중 가장 복잡한 것"이라고 밝히면서 "이것은 의심할 바 없이 미국이 지금까지 수행한 것 중 최대의 순수 과학 프로젝트"라고 덧붙였다.이날 성공적으로 발사대를 떠난 JWST는 발사 27분이 지난 뒤 고도 1380㎞에서 아리안5 로켓으로부터 성공적으로 분리됐다. 마침내 통제센터 관계자들은 긴장감을 풀고 박수를 치며 발사 성공을 서로 축하했다. 웹은 30분 후 태양전지판을 펼치고 전기를 공급하는 데 성공했다. 앞으로 JWST는 약 29일간 날아가 지구로부터 지구-달 거리의 4배인 150만㎞ 떨어진 라그랑주2(L2) 지점에 안착할 예정이다. 이곳은 태양과 지구의 중력이 균형을 이뤄 별도의 동력 없이도 태양을 공전하면서 임무를 수행할 수 있는 지점이다. 또한 태양과 지구로부터 나오는 빛의 방해를 최소화할 수 있으며, 지구와 망원경의 거리를 항상 일정하게 유지할 수 있는 이점을 갖고 있는 지점이다. 제 위치에 도착한 뒤 약 5개월의 안정화 작업을 거친 이후 제임스웹은 사상 최대의 6.5m 주경을 통해 빅뱅 이후 우주의 생성과 비밀을 찾아 나선다. NASA는 “앞으로 10년 동안 전 세계 천문학자는 물론 우주과학자 등 우주의 비밀을 연구하고 생성과 진화를 탐구하는 이들에게 제임스웹은 ‘우주의 눈’이 돼줄 것”이라며 “적외선 우주망원경인 제임스웹으로 우리는 새로운 우주 탐험의 역사를 쓰게 됐다”고 밝혔다.항해 과정이 쉬운 것은 아니다. 갖가지 어려운 작업과정을 거쳐야 하는데, 우선 포개져 있는 지름 6.5m, 넓이 25㎡의 거대 반사경을 제대로 펴야 한다. JWST의 반사경이 너무 커서 발사 때 로켓 적재함에 넣을 수 있도록 반으로 접혀진 상태이다. 또 태양의 열과 빛을 막기 위해 설치한 테니스 코트 크기의 태양 가림막 펼치기, 반사경 미세 조절 등 각종 최첨단 장비의 정상 가동 시험 등이 기다리고 있다. 발사 후 13일째가 되면 차양막, 지지대, 그리고 망원경이 모두 펼쳐진다. 허블 우주망원경보다 최대 100배의 해상도를 자랑하는 JWST는 라그랑주2 지점에 도착한 후 태양을 바라볼 때 지구와 동일 선상에서 태양을 공전한다. 태양 가림막이 한 면이 항상 태양, 지구 및 달을 향해 펼쳐져 열ㆍ빛이 망원경의 관측을 방해하는 것을 막는다. 통신은 NASA의 제트추진연구소(JPL)에서 관리하는 거대 안테나인 심우주네트워크(DSN)를 통해 이뤄진다. 5차례나 고장나 막대한 예산이 낭비된 허블 망원경의 전철을 밟지 않기 위해 NASA 개발자들은 제작 과정에서 수십 회 반복 테스트를 실시했으며, 또한 지구에서 통신을 통해 자체적으로 오류를 수정하는 프로그램도 탑재했다. 문제는 고도 600㎞ 궤도에서 활동한 허블 망원경과 달리 150만㎞나 떨어져 있는 웹은 너무 멀어 고장날 경우 사람을 보내 수리할 길이 없다는 점이다. NASA는 스페이스X가 개발 중인 스페이스십이나 자체 개발 중인 SLS 등 초대형 우주발사체가 완성될 경우 웹 망원경의 수리 임무에 동원할 수 있을 것으로 예상하고 있다. 한 세대가 걸린 망원경 만들기웹이 처음으로 논의되기 시작한 것은 30년 전의 일이다. 1989년 9월에 볼티모어의 우주망원경 과학연구소에서 한 무리의 천문학자들이 만나서 허블 우주망원경의 후계를 논의하기 시작했을 때 처음으로 운곽을 드러냈다. 이때는 허블을 발사하기도 전이었지만, 그 후계 문제가 수면 위로 떠오른 것이다. 대형 우주망원경은 계획하고 구축하는 데 오랜 시간이 걸리기 때문에 천문학 커뮤니티에서는 10~20년 앞을 미리 구상하는 경향이 있다. 그래야만 '차세대 우주망원경'(NGST)과의 관측 간격을 최대한 단축할 수 있기 때문이다. 1990년대 중반까지 NGST가 초기 우주를 연구해야 한다는 합의가 이루어졌다. 허블이 빅뱅(138억 년 전) 이후 불과 10억 년이 지난 시점의 우주 모습을 제공했지만, 천문학계는 훨씬 더 초기의 우주를 조사하기를 원했다. 이상적으로는 우주가 태어난 직후 몇억 년 이내에 형성된 최초의 별과 은하의 시대까지 거슬러올라가는 것이다. 거대한 우주망원경은 우주의 초창기까지 거슬러올라갈 수 있는 타임머신이라고 할 수 있다. 허블, 스피처 우주망원경의 뒤를 이어 인류의 우주 관측의 새로운 역사를 쓸 것으로 기대되는 웹 망원경은 허블 망원경이 사용했던 가시광선이 아닌 적외선을 통해 태양과 같은 별을 관측하므로 우주공간에서 기존 망원경보다 더 먼 공간을 관측할 수 있다. 최대 1000광년 떨어진 행성의 산소분자를 확인할 수 있는 것으로 알려졌다. 1광년은 빛이 1년 동안 달리는 거리로 약 10조억㎞다.NASA는 우주의 암흑기(Dark Age)가 끝난 시점, 즉 138억년 전 우주 대폭발(빅뱅) 직후 2억년 쯤 지난 135억년대 초기 우주의 별들이 보내온 적외선 파장을 관측할 수 있다고 밝혔다. 이는 사실 웹 망원경이 인류가 우주의 끝을 관측하는 첫 번째 망원경이 될 것이라는 의미이다. 뿐만 아니라 웹은 생명체가 존재할 가능성이 높은 외계행성의 우주 생명체의 탐색과 외계 태양계의 초기 행성계 관측에 집중하여 할 수 있어 태양계 생성의 비밀도 밝히는 데도 도움을 줄 것으로 기대되고 있다. JWST는 허블과는 전혀 다른 형태를 취한 우주망원경이다. 얇은 금을 코팅한 베릴륨으로 만든 육각형 거울 18개를 벌집 꼴로 이어붙여 만든 주경은 지름이 6.5m로, 2.4m인 허블보다 2배 이상 크다. 따라서 집광력은 7배가 넘고 시야는 15배 이상 넓다. 제임스웹이라는 이름은 1960년대 캐네디 대통령 시절 NASA 제2대 국장을 역임하며 최초 달 착륙선 아폴로 프로젝트를 이끌었던 제임스 웹 NASA 국장의 이름을 땄다. 웹 망원경 설계 수명은 5년이지만, '위대한 업적'을 남긴 허블 망원경을 계승하여 앞으로 수십 년간 작동하면서 인류를 보다 먼 태초의 우주로 데려다줄 것으로 기대를 모으고 있다.

허블 우주망원경의 명성을 이을 역대 가장 크고 강력한 ‘제임스 웹 우주망원경’(James Webb Space Telescope)이 25일(현지시간) 발사됐다. 성공적으로 정착할 경우, 우주의 기원과 외계행성의 생명체 존재 등 우주의 수수께끼를 풀 단서를 찾을 수 있을 것으로 기대된다. 웹 망원경은 25일 밤 9시 20분쯤 프랑스령 기아나 쿠루 인근의 유럽우주국(ESA) 발사장인 기아나 우주 센터의 아리안 제3발사장(ELA-3)에서 아리안5호 로켓에 실려 성공적으로 발사됐다. 웹 망원경을 탑재한 아리안 로켓은 발사 전 절차가 순조롭게 진행돼 발사 창이 열리자마자 곧바로 화염을 내뿜으며 날아올랐다. 한 치 오차 없이 우주로 날아간 웹 망원경은 발사 27분 뒤 상단 로켓과 성공적으로 분리한 뒤 목표 탄도에 올랐다.웹 망원경은 로켓 분리 직후 배터리를 충전할 태양광 패널과 지구와 교신할 고성능 안테나를 펼치는 것으로 보름간의 우주 전개를 시작했다. 웹 망원경은 앞으로 한 달간 지구와 태양의 중력 균형이 이뤄지는 약 150만㎞ 밖 ‘제2라그랑주점’(L2)으로 비행하며 테니스코트 크기의 태양 빛 차광막과 지름 6.5ｍ의 주경을 펼치는 등 단일 임무로는 가장 복잡한 우주 전개와 배치를 진행한다. 웹 망원경은 아리안 로켓에 탑재하느라 종이접기처럼 접은 망원경 부품을 펼쳐 고정하는 과정에서 50여차례의 주요 전개와 178차례 방출이 이뤄진다. 이 과정에서 하나라도 잘못되면 약 100억달러(한화로 약 11조 8500억원)가 투입된 웹 망원경의 성능을 떨어뜨릴 수 있는 위험 요소가 300개에 달하는 것으로 알려져 있다. 웹 망원경은 L2 궤도에 진입하면 육각형 18개의 금 코팅이 된 베릴륨 거울이 하나처럼 움직이도록 미세조정한다. 이어 주요 관측 목표에 대한 시험 관측을 통해 근적외선카메라(NIRCam)를 비롯한 과학 장비를 조정하는 등 준비 과정을 거쳐 약 6개월 뒤부터 본격적인 관측에 나서게 된다. 웹 망원경은 허블망원경보다 성능이 100배 이상 뛰어난 것으로 알려졌다. 특히 가시광선보다 파장이 길어 우주의 먼지와 가스 구름을 뚫고 더 멀리 가는 근·중적외선을 포착해 빅뱅 뒤 초기 우주인 약 135억 년 전의 1세대 은하를 관측할 수 있도록 설계됐다. 또 외계행성의 대기 구성 성분을 파악해 생명체가 존재할 수 있는 행성인지도 알 수 있는 능력을 갖췄다. 웹망원경에는 10년간 사용할 수 있는 연료가 장착돼 있다. 지구에서 바라보는 태양 뒤편에 자리하는 만큼 우주인 파견이 어려워 수리는 불가능하다. 본격적인 관측이 성공할 경우, 지금까지 관측 능력 한계로 숙제로 남겨뒀던 우주의 수수께끼를 풀어내 우주에 대한 혁신적인 이해를 제공할 수 있을 것으로 전망된다. 한편 제임스 웹 망원경은 나사의 숙원 사업으로, 1950년대 국무부 출신 나사 국장 이름을 땄다. 이 프로젝트는 애초 10억 달러를 투입해 2010년쯤 발사하는 계획을 갖고 시작됐으나 잇단 기술개발 차질과 예산 부족으로 비용은 10배로 불어났고 발사 일정도 10여년이 늦어졌다.

성탄절 밤에 역대 가장 크고 강력한 우주망원경인 ‘제임스 웹 우주망원경’(JWST)이 로켓에 실려 우주로 떠났다. 웹 망원경을 탑재한 아리안 5호 로켓은 이날 밤 9시 20분(한국시간) 예정된 시간에 정확히 발사됐다. 미국 동부 시간으로도 성탄절 아침 7시 20분이어서 훌륭한 성탄 선물이 됐다. 프랑스령 기아나 쿠루 인근의 기아나 우주센터 내 아리안 제3발사장(ELA-3)에 세워진 웹 망원경은 전원을 켜고 모든 시스템에 동력이 제대로 전달되고 작동하는지 최종 점검받았다. 현존하는 가장 안정적인 중형 로켓으로 꼽히는 아리안 5호 로켓은 발사 몇 시간 전에 액화 수소연료와 산소 산화제가 주입되며, 웹 망원경은 발사 30분 전 외부공급 전력을 끊고 자체 배터리로 동력을 전환해 발사 단계에 들어갔다. 웹 망원경은 로켓 발사 206초 뒤 120㎞ 상공에 도달해 덮고 있던 페어링이 떨어져 나가고 약 3분 30초 뒤부터 원격 신호를 전송했다. 발사 27분 20초 뒤 로켓에서 분리돼 태양광 패널을 펼치자 통제 센터에서 환호와 박수가 터져나왔다. “고 웹(Go Web)”이란 명령이 들렸다. 발사 2시간 뒤에는 안테나를 전개하고 자체 로켓을 이용해 지구에서 150만㎞ 떨어진 목표 궤도인 지구와 태양의 ‘제2라그랑주점’(L2)으로 가기 위한 첫 궤도 조정을 한다.웹 망원경은 L2 궤도로 가는 동안 테니스 코트 크기의 태양 빛 차광막을 펼치고, 6.5ｍ 주경을 전개하는 등 역대 가장 복잡한 우주 배치를 거치게 된다. 근적외선과 중적외선으로 우주 곳곳을 들여다볼 웹 망원경은 약 6개월 뒤 첫 이미지를 내고 본격적인 탐사에 나서게 된다. 우주를 가장 멀리, 가장 깊게 들여다볼 수 있는 웹 망원경은 5∼10년간 1세대 은하를 관측하고 외계행성의 대기를 분석하며 망원경 관측의 한계 때문에 수수께끼로 남겨뒀던 숙제를 해결해 줄 것으로 기대되고 있다. 태양 궤도에 진입해 지구와 나란히 공전하며 빅뱅 직후 우주 탄생 초기에 발생한 빛과 먼지를 확인하고, 외계행성 대기의 성분 등을 분석하는 일을 돕는다. 망원경 명칭은 1950~1960년대 초기 아폴로 계획을 이끈 NASA 제2대 국장 제임스 에드윈 웹의 이름을 땄다. 웹 망원경은 지구 상공 559㎞ 궤도를 돌고 있는 허블 우주망원경을 대체하게 된다. 허블은 우주를 향한 인류의 시각이 허블 이전과 이후로 나뉠 정도란 말을 들을 정도로 엄청난 활약을 펼쳤다. 블랙홀을 발견하고 우주의 나이가 137억년임을 밝혀냈다. 당초 예상됐던 수명 15년의 곱절 이상을 버틴 허블 망원경은 2025년쯤 수명을 다한다.https://www.bbc.com/news/av/science-environment-59760229 미국 항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA), 아리안스페이스는 25년 동안 12조원을 들여 웹 망원경을 개발했다. 인류의 최첨단 과학기술을 집약한 ‘인류 최고의 우주망원경’인데 사실 첫 구상에 들어간 것은 허블 망원경이 발사됐던 1990년이었으니 인류의 집요한 도전이 마침내 위대한 도박으로 연결되는 셈이다. 전반적 관측 능력이 허블의 100배다. 사람의 눈처럼 가시광선을 관측한 광학 우주망원경인 허블과 달리 제임스 웹은 적외선 우주망원경이다. 직경 6.5m로, 얇은 금을 도금한 은백색 금속인 베릴륨 거울 18개로 구성됐다. 마침 SBS는 웹 망원경 발사 모습을 지켜보기 위해 많은 시간을 기다려야 하는 이들의 갈증을 풀 기회를 제공했다. 아침 8시에 특별기획 ‘K로켓 우주로 가다’를 방영했는데 지난 10월 21일 국산 로켓 누리호가 성공적으로 발사되기까지 우리 모두가 기울인 정성과 노력 등을 소개하며 우주 개척이 갖는 의미를 돌아봤다.

허블 우주망원경보다 100배나 강력한 제임스웹 우주망원경(JWST)이 당초 예정된 2007년 보다 무려 14년이나 지각한 끝에 마침내 발사된다. 미 항공우주국(NASA)의 발표에 따르면, JWST는 현지시간 25일 오전 9시 20분(한국시간 오후 9시 20분) 프랑스령 기아나 유럽우주센터에서 아리안5호 로켓에 실려 발사된다. NASA가 애초 공지한 발사 시점은 24일이었지만, 발사장 주변 고공에서 강한 바람이 불 것이라는 기상 예보가 나오면서 발사 시점이 다시 하루 늦춰진 것이다. 1996년부터 제작에만 100억 달러(약 11조 8000억원)가 투입된 JWST의 최대 목표는 약 138억 년 전 빅뱅 직후 초기 우주의 모습을 관측하고 우주의 기원을 더욱 깊게 들여다보는 것이다. 이는 우주의 나이와 크기를 결정하는 허블상수를 구하는 등 30년 간 우주탐사에서 위대한 족적을 남긴 허블 망원경이 이루지 못한 꿈이다. JWST의 다음 목표는 생명체가 존재하는 외계행성을 찾아내는 작업이다. 이에 대해 NASA는 “외계행성의 대기에 관해 더 많은 정보를 얻게 해줄 것”이라며 “우주에서 생명체 구성 요소를 발견하게 될 가능성도 있다”고 밝혔다. 이 같은 두 분야의 미션이 제대로 수행된다면 JWST는 인류의 우주탐사 역사에 혁명을 가져다줄 것으로 과학자들은 기대하고 있다. 그러나 발사와 정착에 이르기까지 JWST의 앞길에는 만만찮은 난제들이 첩첩이 가로놓여 있다. 이 모든 난관들을 극복하고 JWST가 지구에서 150만㎞ 떨어진 '우주 주차장'에 정착해 임무 수행에 들어간다면 과학계에는 엄청난 변화가 몰아칠 것으로 보인다.JWST는 허블과는 전혀 다른 형태를 취한 우주망원경이다. 육각형 거울 18개를 벌집의 형태로 이어붙여 만든 주경은 지름이 6.5m로, 2.4m인 허블보다 2배 이상 크다. 따라서 집광력은 7배가 넘는다. 18개의 육각 거울은 얇은 금을 코팅한 베릴륨으로 만들었다. 금의 빛 반사율이 98%로 가장 높기 때문이다. 게다가 태양열과 빛을 막아주는 가로 21m, 세로 14m의 방패막으로부터 보호를 받는다. JWST가 머무는 곳도 허블과는 판이하다. 고도 500㎞ 안팎의 지구 저궤도를 돌며 우주를 관측한 허블과는 달리 지구-달 거리의 약 4배쯤 되는 150만㎞ 떨어진 ‘라그랑주 L2’ 지점이 주차지역이다. 이 L2 지점은 태양이 지구를 끌어당기는 힘과 지구의 원심력이 같은 곳으로, 별도 추진 장치 없이 JWST가 지속적으로 지구 궤도를 돌 수 있다.JWST는 적외선 관측으로 특화된 망원경인데, 긴 파장의 적외선으로 관측할 경우 우주의 먼지 뒤에 숨은 대상까지 뚜렷하게 볼 수 있다. 또한 빛은 먼 거리에서 오는 것일수록 적외선에 가까워지기 때문에 장거리 관측 능력도 좋아진다. 이런 특징을 종합하면 JWST의 관측 능력이 허블 망원경보다 100배 클 것으로 평가된다. 따라서 과학자들은 JWST가 ‘빅뱅’ 직후, 즉 135억 년 전쯤 출발한 빛을 잡아낼 수 있을 것으로 기대한다. 우주가 탄생 직후 어떤 모습이었는지 볼 수 있다면 지금까지 해결되지 않은 세밀한 우주 진화 과정을 파악할 수 있을 것으로 기대한다. 그러나 이 모든 기대는 JWST가 발사에서 정착에 이르는 수많은 난관들을 모두 통과해야 이루어질 수 있는 것이다. JWST가 라그랑주 L2에서 고장난다면 허블 망원경과는 달리 수리가 불가능하다. 150만㎞는 고장난 망원경을 수리하려 가기에 너무 먼 거리다. 그러면 우리 돈으로 12조원이 허공으로 날아가버린다. 이것이 바로 JWST가 라그랑주 L2 지점에 안착해 정상 작동을 확인하기까지 약 30일 동안 긴장을 놓기 어려운 이유다. 인류는 JWST의 성공을 위해 손에 땀을 쥐며 지켜보고 있는 중이다.  

얼마 전 ‘유영 학술재단 번역 심포지엄’에 참여했다가 사상의 우주가 탄생하는 흥미로운 이야기를 들었다. 이탈리아 철학자 조르조 아감벤과 그 출판사인 쿠오드리베트 이야기였다. 아감벤은 ‘호모사케르’라는 개념으로 유명하다. ‘벌거벗은 생명’이란 뜻이다. 미등록 이주 노동자처럼 사회 내부에 존재하나 어떤 법적 보호도 받지 못하는 이들을 뜻한다. 이들은 비참한 대우를 받으며 일하고 폭력의 희생자로 전락한다. 그러나 무슨 일이 있어도 공권력에 호소할 수가 없다. 존재 자체가 불법이기 때문이다. 아감벤은 현대 사회가 ‘예외 상태’를 일상화하면서 시민 전체를 호모사케르로 만들어 버렸다고 비판한다. 가령 고교생은 수험 감옥에 갇혀 비인간적 대우를 감내하는 호모사케르다. 대학에 가면 해방될 듯하나 환상에 불과하다. 능력주의 사회에선 평가에 따라서 인간을 등급화하는 시스템이 무덤까지 따라붙기 때문이다. 사실상 인생 전체가 고3 교실이고, 모든 인간은 수험생으로 사는 것이나 다름없다. 예외 상태가 일상이 돼 누구나 폭력과 모욕을 견디면서 살 수밖에 없는 것이다. 1995년 저서 ‘호모사케르’를 출간한 이후 아감벤의 논쟁적 문제 제기는 갈수록 심도를 더했고, 고통받는 현대인에게 영감을 주면서 세계로 퍼져 나갔다. 이러한 아감벤의 작업을 떠받친 곳이 쿠오드리베트 출판사다. 아감벤의 신작 ‘얼굴 없는 인간’을 번역한 박문정 교수에 따르면 이 출판사는 1993년 아감벤 제자들이 창립했다. 아감벤과 함께 공부하고 사유하면서 ‘현재 사건에 반응’하고 성찰하는 ‘현재의 인문학’을 지향한다. 이로부터 하나의 지적 공동체가 탄생했다. 2017년 아감벤은 쿠오드리베트 출판사와 함께 ‘아감벤의 목소리’라는 블로그를 열고, 현대사회의 여러 사건에 관한 생각을 초고 형태로 빠르게 발표하기 시작했다. 시대 변화에 맞추어 사상의 경로를 새롭게 마련한 것이다. 코로나19 팬데믹 와중에 이 공간이 세계적 규모의 논쟁을 담는 그릇이 됐다. 팬데믹 초기 아감벤은 이곳에 이탈리아 정부의 방역 조처를 비판하면서 국가 권력이 시민의 자유를 근본적으로 훼손하는 상황을 우려하는 글을 발표했다. ‘예외’가 ‘일상’이 되는 것을 비판해 온 자기 입장에 따라 과도한 방역이 가져올 폐해를 경고한 것이다. 슬라보이 지제크, 장뤼크 낭시 등 현대 철학의 스타들이 이 글을 비판하고, 아감벤의 반박이 이어지면서 ‘방역과 자유’를 둘러싼 격렬한 철학적 논쟁이 벌어졌다. 아감벤 번역자들은 이 글들을 즉각 자국어로 옮겨서 공개했고, 각국의 인문학자들이 참전하면서 사상의 전쟁이 순식간에 전 세계로 번져 갔다. 하나의 주제를 놓고 유례를 찾을 수 없는 속도로 깊이 있는 논의가 축적된 것이다. 사상가와 편집자가 만나 ‘책의 우주’를 구축하면 세상을 바꿀 수 있다. 무명의 스위스 작가였던 헤르만 헤세는 오이겐 디터리히스를 만나 세계적 작가로 발돋움했고, 사회학자 막스 베버 역시 마찬가지였다. ‘인간의 조건’을 편집해 망명객 한나 아렌트를 주목받는 사상가로 만든 것은 알렉산더 모린이었다. 초연결사회는 이러한 전통적 임무 외에 현대 출판에 새로운 존재 형식을 요구한다. 아감벤과 쿠오드리베트처럼 사상가 주변에 커뮤니티를 구축하고 폭주하는 세계에 맞서 인문적 성찰을 퍼뜨리는 것이다. 사상은 신비한 씨앗 같아 한 사람만으로도 세상 전체를 바꿀 수 있다. 이탈리아 구석에서 아감벤이 던진 논의는 인간 자유에 대한 논쟁의 큰 너울을 일으켜 전 세계에서 아직도 지속 중이다. 한국 출판에서도 이런 시도가 많아졌으면 좋겠다.

17일 우주전문 사이트 스페이스닷컴(Space.com)에 뉴욕주립대 스토니브룩의 천체물리학자 폴 서터의 '다중우주는 얼마나 현실적일까?(How real is the multiverse?)' 칼럼이 게재됐다. 로켓을 타고 지구를 떠난다고 상상해보자. 먼저 태양계를 떠나고 우리 은하계를 벗어난다. 관측 가능한 우주의 지평선을 돌파하고 우리 우주를 뒤에 남겨두고 떠나는 것이다. 빛의 속도보다 더 빨리 가야 하므로 불가능한 일이지만 여기에서 대범하게 '나는 할 수 있다'고 우겨본다.  이제 당신은 영겁의 시간 동안 측량할 길 없는 공허 속을 순항하고 있지만, 그 안에는 또 다른 은하가 있고, 또 다른 태양계, 또 다른 지구가 있는 또 다른 우주, 그리고 또 다른 당신이 거기 앉아서 이 기사를 읽고 있다.  이것이 바로 다중우주이며, 우주의 시작을 정의하는 물리 이론이 자연스럽게 내놓는 예측일 수 있으며, 또는 그렇지 않을 수도 있다. 새로운 연구 결과에서 알 수 있듯이 이에 대해 딱 부러지게 말하기는 어렵다.  크고 오래된 우주 우주의 크기에 대한 개념은 매우 가설적이기 때문에 정확히 말하기는 어렵지만 '상상보다 훨씬 큰' 정도면 충분하다. '인플레이션'이라고 하는 이 사건의 대체적인 모델은 우주의 관측 가능한 크기보다 적어도 10^52배 더 큰 우주를 보여준다. 관측 가능한 구역의 너비는 이미 900억 광년 이상이므로, 이것은 너무나 큰 나머지 우리 우주의 진정한 크기는 인간의 모든 상상을 넘어선다. 따라서 우리는 거의 이해할 수가 없다. 인플레이션은 우주가 어떻게 시작되었는지를 설명하는 모델인 표준 빅뱅 우주론의 많은 문제를 해결해준다. 우주가 태어난 것은 138억 년 전으로, 빛보다 빠른 것이 없음에도 서로 수백억 광년 멀리 떨어져 있는 우주의 영역이 어떻게 소통하여 거의 같은 온도를 갖게 되었을까 하는 문제 등이 그렇다. 인플레이션 이론에 따르면, 그 지역들은 한때 훨씬 더 아늑했고 인플레이션이 그들을 갈라놓기 전에 서로를 꽤 잘 아는 '이웃'이다.  인플레이션의 또 다른 잠재적인 경우의 수가 있다. 사실 그것은 결코 이루어질 수 없다. 이것을 '영원한 인플레이션'이라고 하며, 이 아이디어는 가장 큰 규모의 우주가 항상 팽창할 수 있는 방법을 설명한다. 그중 한 작은 주머니만 선택되어 우리 우주와 같은 정상적이고 차분한 구역이 될 수 있다. 쪼개진 각각의 섬 우주는 광대한 무(無)의 바다를 사이에 두고 분리될 것이며, 섬들은 빛보다 빠르게 서로 멀어지게 될 것이다. 그것이 바로 인플레이션이 하는 일이기 때문이다. 더 큰 '다중우주'에 끼워넣어진 이 섬 우주들은 결코 서로 만나지 못하며 서로 소통할 수도 없다. 따라서 사실 그들의 존재에 대한 직접적인 증거를 찾는 것은 불가능할 것이다. 영원한 인플레이션이 가능한가? 그 직접적인 증거가 없다면 우리는 최소한 다중우주의 존재 가능성이 있는지 없는지에 대해 어떻게 합리적인 추측을 할 수 있을까? 우리가 빛보다 빠르게 팽창하는 거품으로 가득 찬 거대한 멀티 우주 욕조 속에 있는 하나의 거품일 경우 어떻게 이웃 거품들을 알 수 있을까? 첫 번째 단계는 인플레이션을 테스트하는 것이다. 배심원단은 아직 이에 대해 밝히지 않았지만, 초기 우주에서 인플레이션과 같은 사건이 발생했다는 증거가 있다. 마이크로파 우주배경복사의 변동, 곧 우리 우주가 태어난 지 38만 년이 지나 냉각되기 시작했을 때 방출된 빛은 인플레이션이 발생했을 때 볼 수 있는 패턴과 일치한다. 초기 우주에 대한 다른 이론은 그 빛의 패턴과 일치하지 않는다. 그것으로 좋다. 그러나 '인플레이션'은 단일 이론이 아니다. 그것은 이론의 한 종류이거나 범주에 가깝다. 다른 모델은 이 이벤트의 다른 물리학, 다른 동인, 다른 원인 및 다른 결과를 가정한다. 이 모든 이론은 초기 우주의 극한 물리학에 대한 가상 모델을 기반으로 하기 때문에 어느 이론이 올바른지 말하기에는 너무 이르다. 물리학자들은 영원한 인플레이션이 전부는 아니지만 대부분의 인플레이션 모델의 결과를 의미하는 일반적인 것이라고 생각한다. 따라서 이러한 의심에 따라 인플레이션이 맞다면 영원한 인플레이션도 맞을 가능성이 있으며, 다중우주는 실제일 수도 있는 것이다. 우리 우주는 다중우주 거품 욕조 속의 한 개 거품인가? 말할 필요도 없이, 다중우주의 존재는 삼키기에는 꽤 큰 알약이다. 영원한 인플레이션이 맞다면, 우주는 단 하나, 또는 많은 우주가 아니라 무한한 수의 주머니 우주가 있을 수 있다. 각각은 잠재적으로 자체 물리 법칙과 입자 배열을 지원할 것이다. 따라서 물질과 에너지를 배열하는 방법의 수가 유한하다면(우주를 구성할 수 있는 방법은 매우 다양하다), 무한 다중우주는 물리적 구성의 특정 조합이 믿을 수 없을 정도로 드물더라도 동일한 물리적 상황의 반복적인 형태가 나타날 수 있다. 이는 유한한(그러나 매우 먼) 거리에 당신의 복제본이 있다는 것을 의미한다. 그리고 그 너머로 또 다른 복제가 무한 반복된다. 그러나 우리는 영원한 인플레이션이 실제로 일반적일 때만 다중우주의 가능성이 있다고 말할 수 있다(즉, 인플레이션 모델의 전부는 아니지만 대부분 모델의 공통적인 특징). 이것은 한 물리학자 팀이 인쇄 전 데이터베이스 아카이브와 '우주론과 입자물리학 저널'에 제출된 최근 논문에서 주장한 것과 정확히 일치한다. 그들은 그라인더를 통해 많은 수의 인플레이션 모델을 넣고 모델의 유형과 모델 매개 변수를 변경하여 어떤 것이 일회성 문제이고 어떤 것이 영원한 인플레이션과 다중우주로 이어지는지를 계산했다. 그들의 대답은 복잡하다. 첫째, 그들은 영원한 인플레이션이 원래 생각했던 것만큼 흔하지 않다는 것을 발견했다. 우주론자들이 왜 영원한 인플레이션이 일반적이라고 생각했는지에 대한 설명은 초기 우주론자들이 제한된 모델 세트만을 연구했기 때문이다. 그들은 많은 실행 가능한 인플레이션 모델(여기서 '실행 가능'은 관찰과 명백히 모순되지 않았음을 의미함)이 영원히 팽창하는 시나리오로 이어지지 않는다는 것을 발견했다. 그러나 연구원들은 인플레이션 모델과 작동 방식을 잘 이해하지 못하기 때문에 영원한 인플레이션과 같은 것의 '공통성'을 측정하는 것조차 어렵다는 것을 발견했다. 그들은 인플레이션 물리학에 대해 아직 모르는 것이 너무 많기 때문에 일반성에 대한 질문에 단일 대답으로 답하는 것은 불가능하다고 주장했다. 이 똑같은 기사를 읽고 있는 또 다른 당신이 있을까? 과학은 말한다. '대답하기 어렵다'고 말이다. 

미국항공우주국(NASA)의 화성탐사 로버 퍼서비어런스가 화성에서 생명체의 구성요소인 유기화학물질을 발견했다. 퍼서비어런스는 화성의 고대 호수였던 예제로 크레이터의 바닥에서 조사한 일부 암석에서 탄소 함유 유기화학 물질을 확인했다고 미션 팀원들이 12월 15일(미국동부시간) 발표했다. 하지만 이것이 화성 생명체의 탐지를 의미하는 것은 아니다. 유기물은 생물학적 과정뿐 아니라 비생물학적 과정 으로도 생산될 수 있으며, 이번에 발견된 유기화학 물질이 어떤 과정에서 유기 화합물을 생성했는지 파악하려면 더 많은 작업이 필요하다. 퍼서비어런스는 빠르면 2031년에 NASA-유럽 우주국의 공동 작업으로 지구로 운반할 샘플을 수집하고 있다. NASA 제트추진연구소(JPL)의 루터 비글은 성명을 통해 "샘플이 지구로 반환될 때까지 해결되기 힘든 문제이지만 유기물의 보존된 상태는 매우 흥미진진하다"고 말했다. 퍼서비어런스의 셜록(SHERLOC/Scanning Habitable Environments with Raman and Luminescence for Organics and Chemicals) 기기의 수석 연구원인 비글은 "이 샘플이 지구로 반환되면 수년 동안 과학적 탐구와 발견의 원천이 될 것"이라고 덧붙였다. ​자동차 크기의 퍼서비어런스는 고대 화성의 큰 호수와 삼각주가 있던 폭 45km의 예제로 크레이터에 지난 2월 착륙했다. 퍼서비어런스는 두 가지 주요 임무를 가지고 있는데, 화성에서 고대 생명체의 흔적을 찾는 것과 인류 최초의 화성 샘플 반환을 위한 자료를 수집하는 것이다. 두 번째 임무를 위해 로버는 43개의 티타늄 튜브를 가져갔으며 그 중 6개는 현재까지 밀봉되어 있다. 봉인된 튜브 중 4개에는 코어 암석 샘플이 들어 있으며, 하나에는 화성 대기 샘플이 있고, 다른 하나는 임무 팀원이 퍼서비어런스가 지구에서 묻혀간 오염물질을 발견하는 데 쓰이는 '검색' 물질을 보유하고 있다고 JPL 관계자는 같은 성명에서 밝혔다. 퍼서비어런스는 화성에서 처음 몇 달 동안 장비와 시스템을 점검한 데 이어 2월에 탐사선과 함께 착륙한 인저뉴어티 헬리콥터의 초기 개척 비행을 지원했다. 또한 6월 초부터는 과학 임무에 집중하기 시작했으며, 그 이후로 상당한 진전을 이루어냈다. 예를 들어, 미션 팀 구성원이 수요일 뉴올리언스에서 열린 미국지구물리학연맹 가을 회의에서 공개한 유기물 발견을 들 수 있다. 셜록(SHERLOC)은 퍼서비어런스가 드릴로 연마한 일부 암석 내부의 유기물과 연마되지 않은 암석 상단의 먼지에서 유기물을 식별했다고 JPL 관계자가 수요일 성명에서 밝혔다. 비글은 2012년 8월부터 154km 폭의 게일 분화구를 탐사해온 NASA의 큐리오시티 탐사선을 언급하며 "큐리오시티는 또한 게일 분화구 내 착륙 지점에서 유기물을 발견했다"면서 "셜록의 기능은 암석 내부의 유기물의 공간적 분포를 매핑하고 그곳에서 발견되는 광물과 유기물을 연관시키는 능력으로, 이것은 유기물이 형성된 환경을 이해하는 데 도움이 된다"고 덧붙였다. 또 다른 퍼서비어런스 장비인 PIXL(X선 지표화학을 위한 행성 장비)은 고대 환경에 더욱 초점을 맞추고 있다. 사우스 세이타라고 불리는 에제로의 한 구역에서 마모된 암석의 PIXL 분석은 휘석 결정과 함께 놀랍도록 풍부한 감람석 결정을 보여주었다고 미션 팀원들이 발표했다. 패서디나에 있는 캘리포니아 공과대학의 퍼서비어런스 프로젝트 과학자인 켄 팔리는 "훌륭한 지질학 학생은 그러한 질감이 천천히 냉각되는 마그마(예: 두꺼운 용암 흐름, 용암 호수 또는 마그마 챔버)에서 결정이 성장하고 정착할 때 형성된 암석을 나타낸다고 말할 것"이라고 같은 성명에서 밝혔다. 팔리 박사는 "그 후 암석은 물에 의해 여러 번 변형되어 미래 과학자들이 예제로에서 발생한 사건의 연대를 측정하고, 표면에 물이 흔했던 시기를 보다 잘 이해하고 행성의 초기 역사를 밝힐 수 있는 보물 창고가 되었다"면서 "화성 샘플 반환에는 선택할 수 있는 훌륭한 것들이 있을 것!이라고 기대를 나타냈다. 퍼서비어런스가 계속해서 예제로의 상태를 측정해간다면 앞으로 몇 달, 몇 년 동안 그 퍼즐과 다른 많은 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있을 것으로 기대되고 있다. 이러한 탐사는 화성 지하로 확장될 것이며, 또한 임무 팀은 로버의 지표 관통 레이더 장비의 데이터를 사용하여 생성된 최대 10미터 깊이의 지하 스냅샷인 최초의 퍼서비어런스 '레이더그램'을 발표했다. JPL 관계자는 성명에서 "표면 아래에서도 지질학적 특징을 관찰할 수 있는 능력은 화성에서 팀의 지질학적 매핑 능력에 새로운 차원을 추가한 것"이라고 밝혔다. 

민간 우주개발업체 스페이스X를 이끄는 일론 머스크 테슬라 최고경영자(CEO)가 5년 안에 화성에 사람을 보낼 것이라고 장담했다. 또 화성에 자급자족 도시를 건설하는 등 대규모 화성 프로젝트도 계획하고 있다고 밝혔다. 15일(현지시간) CNBC방송에 따르면 머스크는 자신을 ‘올해의 인물’로 선정한 시사주간지 타임과의 인터뷰에서 “5년 안에 화성에 못 가면 놀랄 것”이라며 이같이 말했다. 그는 화성에 태양광으로 유지되는 수경 농장을 갖춘 자급자족 도시를 만들어 인류가 영구히 거주할 수 있도록 하는 거대한 계획을 세우고 있다고 설명했다. 이어 화성의 자급자족 도시에 동물과 지구의 생명체를 이주시키는 것이 매우 거대한 차기 사업이 될 것이라고 기대했다. 그는 이러한 화성의 도시에 대해 “노아의 방주 미래 버전과 비슷하다”면서 “2곳 이상을 지을 것이다. (노아의 방주가) 2곳만 있다면 이상할 것”이라고 덧붙였다.머스크는 이러한 화성 프로젝트가 신나는 일이며 이를 통해 돈을 벌 생각은 없다고 강조했다. 그는 “여러 행성에 생명이 살 수 있도록 하고 인류의 우주여행문명이 가능케 하는 것이 목표”라면서 이러한 목표가 흥미롭기 때문이라고 부연했다. 머스크는 지난달 로켓 엔진 개발 속도를 질책하면서 스페이스X가 파산할 위험이 있다고 직원들에게 경고한 것은 단순히 동기부여 전략의 일환이었을 뿐이라고 해명했다. 머스크는 지난해 12월 독일 수도 베를린에서 열린 미디어그룹 악셀 슈프링거 주최 시상식에서 수상자로 참석한 자리에서도 2026년에 화성에 인간을 착륙시킬 수 있을 것으로 자신한다고 말한 바 있다. 머스크의 이러한 장담에 회의적인 견해를 내놓는 전문가들도 적지 않다. 지난 2월 우주정책 전문가이자 애리조나 주립대의 그렉 오트리 교수는 비즈니스 인사이더에 “머스크가 미 항공우주국(NASA)의 도움이 있든 없든 적어도 2029년까지는 화성에 가지 못할 것”이라고 전망했다. 다른 우주 전문가들도 화성이 인류가 장기적으로 정착하기엔 어려운 곳으로 보고 있다.머스크 역시 지난 4월 비영리단체 엑스프라이즈 재단 창립자 피터 다이아맨디스와 가진 대담에서 “화성 여행 초기에는 탑승자가 꽤 죽을지도 모른다”며 화성 탐험에 위험성이 따른다고 밝힌 바 있다. 머스크가 구체적인 기간까지 제시하며 화성 진출을 확신했지만, 그는 이전에 여러 차례 자신의 청사진을 미루거나 바꾼 바 있다. 그는 2016년 트위터를 통해 테슬라의 완전 자율주행차가 약 2년 안에 상용화될 것이라고 밝힌 바 있으며, 2019년엔 테슬라의 ‘로보택시’가 2020년까지 100만대 출시될 것으로 예상했지만 지켜지지 않았다. 머스크 스스로 지난해 실적 발표 당시 “시간 엄수가 나의 강점은 아니다”라고 인정하기도 했다. 민간기업 중 처음으로 유인우주선 발사에 성공한 스페이스X는 2026년에 화성에 유인 우주왕복선 ‘스타십’을 보내고 2050년까지 인류의 화성 이주를 완수하겠다는 구상을 하고 있다. 스페이스X는 이를 위해 스타십 크기를 122ｍ로 늘려 최대 탑승 인원 100명에 달하는 대형 우주선을 개발하고 있으나, 잇단 폭발 사고로 일정에 차질이 빚어질 것으로 보인다.

울산시가 해저도시 개발에 나선다. 울산시는 16일 시청 상황실에서 울주군, 한국해양과학기술원, 한국해양대학교, 서생면 어촌계장협의회, 울주군 어선어업협의회 등과 함께 ‘해저공간 창출·활용 기술개발 사업 업무협약’을 체결했다. 이번 협약은 해양수산부가 내년 초 예정인 공모사업에 참여하기 위해서다. 협약에 따라 6개 기관·대학·단체는 ▲해저공간 설계와 시공 원천기술 개발 ▲해저공간 운영과 유지·관리 원천기술 개발 ▲해저공간 구조 시험장(테스트베드) 설치·실증 ▲관련 연구 인프라 공동 활용과 인적 교류 ▲해저공간 창출·활용 개발기술의 실용화와 시험장 지역 산업 연계활용 등 분야에서 협력한다. 해저공간 창출·활용 기술개발 사업은 총사업비 467억원을 투입해 ‘수심 50m, 5인 체류’(기술목표)와 ‘수심 30m, 3인 체류’(실증목표)를 목표로 2022년부터 2026년까지 기술개발을 진행한다. 이 사업은 해저 거주를 위한 설계 및 시공기술, 운영 및 유지관리 기술, 해저공간 구조 시험장 설치 및 검증이 핵심이다. 기술개발이 이뤄지면 신재생에너지 저장과 활용, 조선플랜트 기술고도화, 해양레저·관광, IT 기업 데이터센터 등 여러 분야에 활용할 수 있다. 우주기술과 같이 소재, 생명 유지, 의료 등 다양한 파생기술 활용도 가능하다. 또 연구 초기부터 건설·중공업, 정보통신기술(ICT) 관련 기업 등 민간이 참여해 빠른 사업화를 기대할 수 있다. 울산 연안은 재해, 지반, 수질 안전성 등 해저공간 시험장 실증을 위한 입지 조건이 뛰어나고, 세계적 조선해양플랜트 중심도시로서 해양 신기술 개발과 상호 협력이 손쉬운 장점을 가지고 있다. 앞서 울산시는 한국해양과학기술원, 한국해양대학교 등 16개 기관과 참여 의향서(LOI) 체결, ‘미래 해저공간 건설 타당성 검토연구’, ‘미래형 해양연구시설 조성을 위한 학술 토론회’를 개최하는 등 해저도시 개발을 적극적으로 추진하고 있다. 울산시 관계자는 “이번 사업에 참여 의향을 보인 기업과 기관 등 28곳도 동참해 민관학연이 공동으로 추진하고, 어업인 단체도 유치를 희망하고 있어 원활한 사업 추진이 기대된다”면서 “친환경 고부가가치 신산업을 창출하는 동시에 어촌 공간이 새로운 발전 방안을 모색하는 계기가 될 것”이라고 밝혔다.

허블 우주 망원경은 지구에서 100억 광년 이상 떨어진 초기 은하를 다수 포착해 은하의 생성과 진화에 대한 여러 가지 정보를 제공했다. 하지만 광학 망원경의 특성상 가시광선과 자외선/적외선 일부 파장에서만 관측이 가능하다는 단점이 있다. 만약 관측하려는 은하가 가스나 먼지에 가려져 있는 경우 적외선이나 전파처럼 파장이 긴 영역에서 관측이 필요하다. 과학자들은 이렇게 파장이 긴 전파를 관측하기 위해 해발 5,000m가 넘는 칠레 고산 지대에 거대한 안테나를 건설했다. 바로 지구에서 가장 강력한 전파 망원경 가운데 하나인 ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA))다. ALMA는 미국, 유럽, 한국, 대만, 일본, 칠레, 캐나다의 국제 협력 프로젝트로 총 14억 달러의 비용을 들여 설치한 66개의 고성능 안테나로 구성되어 있다. ALMA는 기존의 망원경으로는 보기 힘들었던 수많은 천체를 관측해 천문학 발전에 크게 공헌했다. 연구팀은 과거 허블 우주 망원경이 관측했던 초기 은하가 몰려 있는 지역을 ALMA로 다시 관측했다. 그 결과 허블 관측 영역에서 보이지 않던 새로운 은하를 찾아낼 수 있었다. (사진) REBELS-12-2과 REBELS-29-2라고 명명된 이 은하는 지구에서 130억 광년 떨어진 은하로 이제 막 별을 생성하기 시작한 초기 은하다. 두 은하는 아직 별보다 가스가 풍부해 수많은 별을 생성하고 있지만, 가시광선 영역에서는 숨어 있는 은하라고 할 수 있다. 연구팀은 이렇게 숨어 있는 초기 은하가 전체 은하의 10-20%에 달할 것으로 보고 있다. 지금까지 알려진 것보다 더 많은 은하가 우주에 존재할 수 있다는 이야기다. 과학자들은 허블 우주 망원경의 후계자인 제임스 웹 우주 망원경이 이런 은하들을 찾고 연구하는 데 도움이 될 것으로 기대하고 있다. 제임스 웹 우주 망원경은 허블 우주 망원경보다 훨씬 희미한 은하도 관측할 수 있는 강력한 차세대 망원경일 뿐 아니라 파장이 긴 적외선 영역 관측에 특화되어 가스나 먼지에 가려진 천체를 관측할 때 훨씬 좋은 결과를 기대할 수 있다. 제임스 웹 우주 망원경이 성공적으로 발사되면 초기 은하에 대한 우리의 이해도 더 넓어질 것이다. 

미국의 몽상가 일론 머스크는 인류가 커다란 재앙으로 일시에 멸망하는 것을 막기 위해서는 여러 행성에 퍼져 살아야 한다고 주장하면서 첫 단계로 화성으로 100만명 정도의 이주를 꿈꾸고 있다. 그의 계획에 따르면 2026년까지 화성에 대규모의 사람을 보낸다고 한다. 북극, 사막, 정글, 고산지대 등 다양한 지구 환경에 적응해서 살아온 인간이니, 어쩌면 화성 개척도 꿈꿔 봄 직하다. 그러나 과학적으로 조금만 생각해 보면 극복해야 할 문제들이 너무나도 커서 실현 불가능해 보인다. 우선 첫 번째가 에너지 문제다. 화성에서는 지구에서 받는 태양에너지의 40%밖에 얻을 수 없고 며칠씩 계속되는 먼지 폭풍 때문에 그 효율은 더 떨어진다. 화성에는 약간의 대기가 있으나 지구대기압의 0.6%밖에 되지 않으므로 풍력발전도 불가능하다. 물론 화석연료도 없기 때문에 에너지를 얻기 위해서는 결국 지구에서 가져간 원자력 연료로 시작해야 할 것이다. 물론 원자로의 재료도 지구에서 다 가져가야 하니 그 작업이 만만치 않을 것이다. 두 번째로는 숨쉴 수 있는 공기가 없다는 것이다. 어차피 화성의 대기로는 호흡을 할 수도 없거니와 초미세먼지까지 가득 차 돌아다닌다. 지구 대기에는 20% 정도의 산소가 있는데 화성 대기는 96%가 이산화탄소이다. 산소는 0.15%밖에 되지 않아 인간은 물론 지구에서 가져간 어떠한 생물도 살 수 없는 환경이다. 초기에는 지구에서 가져간 산소와 질소로 외부 대기압보다 높은 기압을 가지고 있는 잘 밀폐된 구조물 속에 갇혀 지내야 할 것이다. 궁극적으로 효율적인 인공광합성 장치를 설치해 화성의 이산화탄소를 산소와 탄소로 바꾸는 것이 필요하겠지만, 1.9%밖에 되지 않는 질소를 추출해 지구의 대기와 비슷하게 산소와 섞는 것도 많은 에너지를 필요로 할 것이다. 세 번째로는 화성 지표면에서의 방사선 양은 지구의 50배 정도이다. 태양에서 계속 날아오는 입자들은 세포를 파괴할 수 있는 방사선이다. 태양에 더 가까운 지구는 지구자기장과 두꺼운 대기층 덕분에 생물체들이 보호받고 있다. 그런데 화성의 자기장은 훨씬 약하고 대기층도 얇아 태양에서 오는 모든 입자의 절반에 해당하는 엄청난 방사선이 표면에 도달한다. 화성 표면으로 나갈 일이 있으면 두꺼운 우주복이 필수적이다. 거주 시설도 외부 방사능에서 잘 보호돼 있어야 하고 외부의 기체가 유입되지 않도록 해야 한다. 어쩌면 창문이 없는 지하시설에 살아야 할지도 모른다.네 번째는 식량 문제이다. 식물을 재배해야 하는데 화성에는 다행히 극지에 얼음 형태로 물이 있다. 물을 전기분해해서 호흡에 필요한 산소를 만들고, 화성에서 수소차 운행에 필요한 연료를 만들 수 있을 것이다. 문제는 토양이다. 화성의 토양에는 로켓의 고체연료 산화제로 쓰이는 과염소산염이 많다. 이는 박테리아도 죽어버릴 정도로 독성이 강하다. 마지막으로 사실상 지하생활을 해야 하는 화성 거주가 가치 있는가 하는 점이다. 야외 활동은 거의 불가능하고 모든 것의 생산은 엄청난 비용이 발생한다. 지구와의 교통은 두 행성이 가까워졌을 때 2년에 한번 정도나 가능할 것이다. 이런 환경에서 발생하는 심리적, 의학적 문제 등의 해결도 중요하다. 화성에 인간의 정착을 도와줄 화성인이 있다면 화성이주가 성공할 수 있겠지만, 척박하기만 한 화성으로의 이주는 아직도 꿈과 의욕만 가지고는 이룰 수 없을 것 같다.

허블우주망원경이 깊은 우주를 떠다니는 ‘새우성운'(Prawn Nebula)의 놀라운 모습을 포착했다. 공식적으로 IC 4628로 알려진 새우성운은 지구에서 6000광년 떨어진 전갈자리에 위치한 발광성운이다. 성간 가스와 먼지 구름의 집합체인 성운은 거대한 항성이 진화의 마지막 순간에 다달아 대폭발로 생을 끝낸 후에 형성되는 것이다. 하지만 이것으로 정말 끝나는 것은 아니다. 그 성운은 다시 새로운 별을 탄생시키는 밑거름이 된다. 별들은 이렇게 죽었다가 다시 불사조처럼 부활한다. 말하자면 별의 윤회인 셈이다. 폭이 250광년 이상인 IC 4628은 새로운 별이 형성되는 거대한 별의 산란장이라 할 수 있다. 과학자들은 이 성운이 근처 별들의 복사에 의해 에너지를 얻거나 이온화되어 빛을 내기 때문에 발광성운으로 분류된다. 미 항공우주국(NASA)에 따르면, 이 과정에서 흡수된 에너지를 적외선 형태로 다시 방출하는 전자를 생성한다. 그러나 인간의 눈은 이러한 유형의 빛을 감지할 수 없기 때문에 IC 4628은 지구의 관찰자에게는 매우 희미하게 보인다. 하지만 허블망원경은 우주에서의 유리한 지점과 첨단 카메라를 이용해 이 성운의 눈부신 별 형성 영역을 비롯해 성운의 구조를 세밀하게 살펴볼 수 있다. 최근 허블망원경은 성운의 광대한 별 형성 영역의 한 부분을 포착했는데, 이 이미지에서 보이는 먼지와 가스의 붉은 소용돌이는 이온화된 철(Fe II)이 방출되는 것이라 한다. 이 사진은 허블망원경의 광시야 카메라 3를 사용하여 촬영된 것으로, 원시성으로 알려진 생성 초기 단계에 있는 중간 크기의 별을 조사하기 위한 계획의 일환이다.

‘천재 물리학자’ 알베르트 아인슈타인의 일반상대성이론 수식이 담긴 자필 원고가 150억원이 넘는 금액에 팔렸다. 23일(현지시간) AFP통신, 워싱턴포스트(WP)에 따르면 프랑스 파리에서 열린 경매에서 이 원고는 이날 1160만유로(약 155억원)에 낙찰됐다. 경매 시작전 책정된 감정가 200만~300만 유로(약 28억∼41억원)의 4배 수준으로, 알베르트 아인슈타인이 남긴 문서 중 최고가다. 입찰은 150만유로(약 20억원)에서 시작해 두 명의 응찰자가 20만유로(약 2억7000만원)씩 호가를 올리며 경쟁한 것으로 알려졌다. 최종 낙찰자 신원은 공개되지 않았다. 원고는 1913∼1914년 스위스 취리히에서 아인슈타인이 막역한 친구 미셸 베소와 공동으로 작성한 것으로, 52쪽 분량에 1915년 일반상대성이론 발표를 위한 사전 작업이 담겨있다. 이 중 26쪽은 아인슈타인이, 25쪽은 베소가 작성했고 나머지 3쪽은 공동으로 썼다. 당시 베소와 아인슈타인은 과학계 난제였던 수성 공전 궤도가 고정 궤도에서 이탈하는 현상을 연구하는 중이었다. 초기 연구 자료인 이 원고 내용에는 아인슈타인과 베소가 연구를 일시 중단하게 됐던 일부 오류도 포함됐다. 1914년 이탈리아로 넘어간 베소가 홀로 연구를 다시 시작했으나 결국 포기했다. 이후 작업을 재개한 아인슈타인이 이 내용을 토대로 1915년 11월 일반상대성이론을 발표했다. 경매 주관업체 크리스티는 베소가 아니었다면 아인슈타인이 이 원고를 보관하지 않았을 가능성이 높다며 원고가 살아남은 것이 “기적 같은 일”이라고 설명했다. 크리스티는 “1919년 이전인 이 시기 아인슈타인의 과학 원고는 아주 희귀하다”면서 “일반상대성이론의 기원을 적은 것으로 확인된 두 개 원고 중 하나이기에 아인슈타인의 작업에 대한 비범한 증거”라고 평가했다. 아인슈타인은 일반상대성이론을 통해 가속도와 중력의 효과가 같다는 원리에 따라 질량을 가진 물체가 시공간을 휘게 만든다는 사실을 밝혀냈다. 이에 따라 우주가 평평하지 않고 중력에 따라 곳곳이 휘어져 있다는 당시로서는 획기적인 시각이 등장하게 됐으며, 해당 이론은 천체물리학 등 현대 과학이 발전하는 근간이 됐다. 1955년 76세의 나이로 세상을 떠난 아인슈타인 상대성이론 발표 후 물리학에 기여를 인정받았으며, 1921년 광전효과로 노벨 물리학상을 받았다. 최근 아인슈타인이 남긴 원고가 고가에 팔리고 있다. 2018년 아인슈타인의 신과 종교에 대한 성찰이 담긴 이른바 ‘신의 편지’가 약 미국 뉴욕의 크리스티 경매에서 290만달러(약 34억원)에 낙찰됐다. 2017년에는 행복한 삶에 대한 아인슈타인의 충고가 담긴 편지가 예루살렘에서 156만달러(약 19억원)에 팔렸다.

천재 물리학자 알베르트 아인슈타인(1879~1955)의 상대성이론을 담은 희귀 문서가 경매에 나온다. 21일 워싱턴포스트는 프랑스 파리 경매업체 크리스티가 23일 일반상대성이론 수식이 적힌 아인슈타인의 문서를 경매에 부친다고 보도했다. 경매품은 1913년 6월부터 이듬해 초까지 아인슈타인이 스위스 취리히에서 절친한 친구 미헬레 베소(1873~1955)와 공동으로 쓴 54쪽 분량의 문서다. 문서에는 수성의 궤도이심현상에 적용한 일반상대성이론 수식이 적혀 있다. 함께 작성한 3쪽 외 26쪽은 아인슈타인이, 나머지 25쪽은 베소가 썼다. 크리스티 측은 “일반상대성이론의 기원이 담긴 현존 문서 두 개 중 하나”라면서 “가장 위대한 과학자의 사고방식을 엿볼 수 있는 놀라운 기회를 제공할 것”이라고 밝혔다. 경매품 감정가는 240만~350만 달러(약 28억~41억 원)로 책정했다.1915년 11월 25일, 서른여섯의 젊은 물리학자였던 아인슈타인은 단 3쪽짜리 짧은 논문 하나를 발표했다. 고전 물리학을 송두리째 전복시킨 일반상대성이론이 세상에 나온 순간이었다. 일반상대성이론은 한 마디로 중력의 정체를 밝혀낸 이론이다. 아인슈타인은 중력과 가속도의 효과가 같다는 원리를 통해 질량을 가진 물체가 시공간을 휘게 한다는 사실을 수식으로 증명했다. 시공간과 물질 간의 관계, 이 둘을 연결하는 중력을 설명한 이론으로 우주와 빅뱅, 블랙홀 등 다양한 우주 현상을 정확히 이해할 수 있도록 도왔다. 이보다 10년 앞선 1905년 아인슈타인은 특수상대성이론을 먼저 발표했다. 하지만, 가속도 운동을 하는 물체에는 적용할 수 없다는 점에서 한계는 분명했다. 고심하던 아인슈타인은 1907년 줄이 끊어진 엘리베이터에서 자유 낙하하는 사람은 중력을 느끼지 못할 거라는 가설을 세웠다. 이후 마르셀 그로스만 등 여러 친구 학자 도움으로 일반상대성이론을 수식으로 완성하는 데 성공했다. 그 과정에서 아인슈타인의 절친한 친구 베소도 조력자 역할을 했다.1896년 스위스 취리히연방공대(ETH)에서 처음 만난 두 사람은 스위스연방특허청에서 함께 일하며 우정을 쌓았다. 이후 베소는 특수상대성이론과 일반상대성이론은 물론 우주상수 대입까지 아인슈타인의 거의 모든 연구에 영감을 불어넣었다. 아인슈타인은 그를 “유럽 최고의 자문역”이라고 불렀다. 특수상대성이론에 관한 최초의 논문에서도 아인슈타인은 “내 친구이자 동료인 베소를 주목해달라. 베소는 이 연구에서 변함없이 내 편을 들어주었다. 귀중한 제안을 해 준 그에게 고마움을 표한다”고 밝힌 바 있다. 경매에 나온 문서대로, 베소는 아인슈타인의 일반상대성이론 초기 연구에도 관여했다. 문서에는 두 사람이 이론을 전개하며 범한 오류와 실수, 잘못된 방정식이 그대로 담겨 있다. 경매사 크리스티 측은 일반상대성이론 탄생 과정의 매우 중요한 단계를 보여주는 문서라고 평가했다. 베일에 싸인 아인슈타인의 시련과 오류, 망설임, 확신을 보여준다고 덧붙였다.두 사람의 연구는 그러나 베소가 이탈리아로 가면서 일시 중단됐다. 베소가 혼자 힘으로 연구를 계속하려 했지만 실패했다. 그리고 1915년 11월 아인슈타인은 일반상대성이론을 발표했다. 크리스티 측은 “만약 베소가 문서를 간직하지 않았다면, 아인슈타인은 분명 이론 초안을 폐기했을 것”이라며 희귀 문서의 가치를 강조했다. 이후로도 아인슈타인과 변함없는 우정을 자랑하던 베소는 1955년 4월 81세 나이로 세상을 떠났다. 한 달 후 아인슈타인도 친구 뒤를 따라갔다.

금이나 우라늄과 같이 무거운 원소(이하 중원소)는 초신성 폭발이나 중성자별 간의 충돌로 생기는 커다란 에너지에 의해 생성된다. 그런데 이런 원소는 갓 태어난 블랙홀로 빨려 들어가는 가스나 먼지로 된 강착원반 속에서도 만들어지고 있을 가능성이 있다는 연구 결과가 나왔다. 이는 블랙홀이 우주의 연금술사일 수도 있다는 점을 시사하는 것. 빅뱅(대폭발) 이후 초기 우주에는 떠다니는 요소가 많지 않았다. 별들이 태어나고 그 중심부에서 원자핵 간의 충돌이 일어나기 전까지 우주는 대부분 수소와 헬륨으로 이뤄진 수프 같은 상태였다. 별의 핵융합은 우주에 탄소부터 철까지 무거운 원소를 불어넣는 원인이 됐다. 하지만 철이 만들어질 때는 약간의 문제가 발생한다. 핵융합을 통해 철을 생성하는 데 필요한 열과 에너지가 그 과정에서 발생하는 에너지를 넘어서 중심핵의 온도를 떨어뜨려 별의 죽음을 초래하는 데 그것이 바로 초신성 폭발이다. 초신성 폭발은 별에는 죽음을 뜻하지만, 그 안에서 탄생하는 것도 있다. 폭발의 에너지는 거대해서 원자는 충돌하며 서로의 중성자를 잇달아 포획한다. 이에 따라 금이나 우라늄과 같이 철보다 무거운 원소가 형성되는 것이다. 다만 이 과정은 빠르게 진행돼야만 한다. 그렇지 않으면 원자핵에 중성자가 붙기 전 방사성 붕괴가 일어난다. 따라서 이는 알과정(r-process)이라고도 부르는데 여기서 알은 빠름(rapid)을 뜻한다. 알과정은 초신성 폭발이나 중성자별 간의 충돌에 의해 일어나는 것으로 생각된다. 그 이외의 상황에서 알과정이 일어날지 어떨지는 지금까지 알 수 없었다. 다만 그 유력한 후보로 꼽히고 있는 것이 갓 태어난 블랙홀이라는 것이다. 예를 들어 중성자별들이 충돌할 때 그 질량이 블랙홀을 형성할 만큼 충분하면 알과정이 일어날 수 있다. 커다란 질량의 별이 자신의 중력으로 붕괴해 블랙홀화하는 사례에서도 마찬가지다. 두 경우 모두 갓 태어난 블랙홀은 거기에 흡입되는 물질의 소용돌이(강착원반)에 의해 둘러싸인다. 거기에는 대량의 중성미자(전기적으로 중성이며 질량이 0에 가까운, 경입자족에 속하는 소립자)가 방출돼 그 결과로 알과정에 의한 중원소의 형성이 일어나고 있을 가능성이 있는 것이다.‘영국 왕립천문학회 월간보고’(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) 10월8일자에 게재된 이번 연구에서는 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 이 같은 가설이 검증됐다. 독일 중이온연구소(GSI) 등 국제연구진은 블랙홀의 질량이나 스핀 등 다양한 매개변수를 조정하면서 방대한 수의 시뮬레이션을 시행했다. 그 결과, 조건에 따라 갓 태어난 블랙홀에서도 알과정이 일어나는 것으로 확인됐다. 이에 대해 연구 주저자로 GSI의 천체물리학자인 올리버 저스트 박사는 “결정적인 요인은 강착원반의 총 질량에 있다”면서 “강착원반의 질량이 클수록 중성미자의 방출로 전자가 포획돼 양성자로부터 중성자가 형성되기 쉬워진다”고 설명했다. 그만큼 알과정에서 중원소 재료가 되는 중성자가 늘어난다는 것이다. 다만 강착원반의 질량이 너무 크면 역반응이 증가해 중성미자가 원반을 떠나기 전 중성자가 그것을 포획해 버린다. 그러면 중성자가 양성자로 돌아가 알과정을 방해하는 것이라고 저스트 박사는 덧붙였다. 연구진에 따르면, 블랙홀 주위에서 중원소가 가장 활발하게 생성되는 조건은 강착원반의 질량이 태양의 1~10%일 때다. 그때 블랙홀은 이른바 중원소 공장이 되는 것이다. 다만 이런 질량을 지닌 강착원반이 우주에서 얼마나 일반적인지, 지금은 알 수 없다. 이 현상을 밝혀내기에는 데이터가 여전히 부족하기 때문이다. 하지만 현재 독일에서 건설 중인 차세대 입자가속기인 ‘중이온-반양성자 가속기 시설’(FAIR)이 완공돼 임무를 시작하면 더욱더 정밀한 연구를 할 수 있을 것이라고 연구 공동저자로 GSI의 천체물리학자 안드레아스 바우스와인 박사는 기대감을 드러냈다.

허블우주망원경은 30년 넘게 천문학의 최전선에 서서 우주를 관측했다. 하지만 이제는 그 수명이 다해가고 있을 뿐 아니라 과학자들 역시 더 강력한 망원경을 원하기 때문에 차세대 우주 망원경에 임무를 넘겨줄 예정이다. 올해 발사될 제임스 웹 우주 망원경 (JWST)은 허블우주망원경보다 훨씬 큰 거울을 지니고 있어 지금까지 볼 수 없었던 먼 우주를 관측하거나 외계 행성처럼 허블우주망원경으로도 보기 힘들었던 천체를 볼 수 있다. 하지만 과학자들은 제임스 웹 우주 망원경이 임무에 들어가기도 전에 다음 우주 망원경을 계획하고 있다. 루브아(LUVOIR·Large Ultraviolet Optical Infrared Surveyo)가 그것으로 주경(천체 망원경에서 처음 빛을 모으는 가장 큰 거울)의 지름이 15m에 달하는 엄청난 크기의 우주 망원경이다. 허블우주망원경의 주경이 2.4m, 제임스 웹 우주 망원경의 주경이 6.5m인 점을 생각하면 강력한 성능을 대략 짐작해 볼 수 있다. 이렇게 거대한 우주 망원경이 있다면 과학자들은 여러 가지 질문에 대한 구체적인 답을 얻을 수 있다. 최근 루브아 계획에 대한 보고서를 제출한 레스터 대학 마틴 바스토우 교수에 따르면 이 차차세대 우주 망원경은 지구와 유사한 암석 행성을 적어도 100개 이상 직접 관측할 수 있다.연구팀은 루브아가 40광년 떨어진 장소에서 태양계를 관측한다면 어떤 모습으로 보일지 예측했다.(사진) 흐릿한 점처럼 보이지만, 루브아는 40광년 밖에서도 금성, 지구, 목성의 모습이 포착할 수 있다. 이 정도 빛만 있어도 과학자들은 스펙트럼 분석을 통해 대기의 구성 성분, 물의 존재, 표면 온도 같은 결정적인 증거를 확보할 수 있다. 이 행성이 진짜 생명체가 살 수 있는 행성인지 자신 있게 이야기할 수 있는 것이다. 100여 개의 지구형 암석 행성을 분석한다면 지구와 유사한 환경을 지닌 행성이 우주에 얼마나 많은 지 역시 자신 있게 이야기할 수 있다. 물론 루브아는 아직 초기 계획 및 개념 연구 단계로 아직 구체적인 개발 및 발사 일정이 잡힌 상태는 아니다. 현재 과학계의 초미의 관심사는 오랜 세월 막대한 비용을 투자한 역사상 가장 비싼 망원경인 제임스 웹 우주 망원경 발사다. 우선 여기에 성공해야 더 비싼 망원경인 루브아 계획이 탄력을 받을 수 있다. 하지만 제임스 웹 우주 망원경이 임무를 마칠 때쯤 그 다음 망원경을 발사하기 위해서는 사전에 준비해야 할 필요가 있다. 제임스 웹 우주 망원경이 본격적으로 관측을 시작하면 르부아에 대한 논의도 더 활발해질 것으로 예상된다.

세계에서 가장 건조한 사막이자 거대한 알마 전파망원경이 설치돼 있는 곳으로 유명한 칠레 아타카마 사막에는 신비한 유리 파편들이 폭 75㎞에 걸쳐 무수히 흩어져 있다. 그런데 이는 아주 오래 전 한 거대한 혜성이 지표면과 가까운 상공에서 폭발한 영향으로 만들어졌을 가능성이 크다는 흥미로운 연구 결과가 나왔다.미국 브라운대 등 국제연구진은 칠레 북부 타마루갈 고원 동쪽에 있는 아타카마 사막에서 유리 파편 약 300개를 표본으로 수집한 뒤 전자현미경으로 관찰하고 분광장치를 통해 화학적 성분을 분석했다. 짙은 녹색이나 검은색으로 된 유리 파편 중에는 폭 50㎝에 달하는 큰 것부터 비틀려 있거나 접혀 있는 등 변형 흔적이 고스란히 남아 있는 것이 다수 존재한다. 이 지역은 항상 사막이 아니었기에 이런 파편은 오래 전 화산 활동이나 화재 발생으로 형성된 것으로 여겨졌다. 하지만 이번 연구는 유리 속 광물 지르콘이 열에 의해 분해돼 바델리석을 형성했을 때 1670℃ 이상의 극고온을 필요로 하는 등 몇몇 중요한 물리적 특성을 알아내 기존 이론이 불가능하다는 점을 보여줬다.또 이들 유리에는 종종 지구 밖에서 날아온 유성이나 혜성에서 발견되는 큐버나이트나 트로이라이트와 같은 광물이 포함돼 있다. 게다가 이런 광물은 2004년 미 항공우주국(NASA)의 스타더스트 우주선이 빌트2 혜성을 접근 통과하면서 수집해온 광물 표본의 조성과도 밀접하게 일치한다. 미 펀뱅크 과학센터의 행성지질학자 스콧 해리스 박사는 “이들 광물은 우리에게 이런 유리가 혜성의 모든 흔적을 갖고 있다는 점을 보여준다”면서 “스타더스트 표본에서 봤던 것과 같은 광물학 특성이 유리에 존재하는 것은 혜성 공중 폭발의 결과임을 보여주는 매우 명확한 증거”라고 설명했다. 이에 따라 연구진은 이런 광물은 사막 표면의 모래를 녹일 만한 폭발을 일으킨 지구 밖에서온 천체, 아마 혜성이 만들어낸 흔적일 가능성이 크다고 결론지었다.연구를 이끈 피트 슐츠 브라운대 교수는 “지구에서 유성이나 혜성이 지표 바로 위에서 폭발하면서 일으킨 열복사와 폭발풍에 의해 생성된 유리 파편에 관한 명확한 증거를 찾은 사례는 이번이 처음”이라면서 “이렇게 넓은 지역에 극적인 영향을 끼쳤다는 점은 당시 폭발이 정말 엄청났다는 것을 시사한다”고 밝혔다. 또 “우리 중 많은 사람은 하늘을 가로지르는 폭발 유성을 본 적이 있지만 이런 유성은 당시 폭발한 혜성과 비교하면 아주 작은 파편에 불과하다”고 설명했다. 연구진에 따르면, 유리 파편에 남은 흔적은 토네이도에 맞먹는 강풍을 동반한 거대 혜성의 폭발 영향과 일치한다. 특히 이런 파편은 신생대 제4기 홍적세(플라이스토세)에 속하는 약 1만2000년 전 지표 근처에서 거의 동시에 강력한 공중 폭발이 일어났다는 점을 시사한다. 홍적세 동안 아타카마 사막에는 산악지대에서 동쪽으로 뻗은 강에 의해 형성된 나무와 풀이 우거진 습지가 있는 비옥한 땅이 있었다. 슐츠 교수는 유리 파편의 정확한 연대를 확인해 혜성 폭발이 정확히 언제 일어났는지를 정하려면 추가 연구가 필요하다고 말했다. 하지만 이미 다른 전문가들은 이 같은 영향이 현재 아타카마 사막이 있는 지역에서 거대 포유류가 사라질 무렵에 일어난 것으로 보고 있다. 이에 대해 슐츠 교수는 “아직 인과관계가 있다고 말하긴 이르지만, 이 같은 사건이 메가파우나(거대 동물상·체중 40㎏ 이상 거대 동물의 통칭)가 사라졌다고 생각했던 시기와 거의 같은 시간대에 발생했다는 점은 흥미롭다. 또 이 지역에 막 정착한 초기 주민들이 실제로 이를 봤을 가능성도 있다”면서 “이건 꽤 멋진 볼거리였을 것”이라고 말했다. 자세한 연구 결과는 미국지질학회(GSA) 발행 학술지인 지올로지(Geology) 최신호(11월 2일자)에 실렸다.

지구에서 128억 광년 떨어진 은하에서 물의 흔적이 발견됐다. 이는 지금까지 나온 흔적 중 가장 멀고, 가장 오래된 것으로 전해졌다. 미 어바나샴페인 일리노이대 연구진은 칠레 아타카마 사막의 알마(ALMA) 망원경을 사용해 빅뱅 이후 7억8000만 년 만에 생성된 고대 은하 ‘SPT0311-58’에서 수소(H)와 산소(O) 원자로 만들어진 물(H2O) 분자에 관한 증거를 찾았다. 이런 증거는 빅뱅 당시 형성된 우주 최초의 분자로 여겨지는 수소 이온과 헬륨으로 이뤄진 수소 이온화 헬륨(HeH＋·Helium hydride ion)에서 더 복잡한 분자가 매우 빠르게 만들어졌다는 점을 시사한다. 헬륨(He)이나 수소보다 무거운 원소는 별의 수명이 끝남에 따라 중심핵에서 융합된다. 따라서 이 연구는 우주 초기 8억 년 안에 처음 별들이 생겨나고 사라지면서 물 분자를 생성했다는 점을 시사한다. 그 결과, 그 자체는 지구와 태양, 태양계 그리고 인류 등 오늘날 우리가 아는 모든 물질로 이어졌다. 물의 흔적이 나온 은하는 2017년 알마 망원경을 사용한 과학자들에게 처음 발견된 것으로 사실 두 은하로 이뤄졌다. 게다가 이 은하가 지구로부터 128억 광년 떨어져 있다는 점은 우리가 지금 보는 빛이 128억 년 전부터 날아왔다는 것이다. 이른바 ‘재이온화 시대’(Epoch of Reionization)로 불리는 당시에는 최초의 별과 은하가 탄생했다. 날아온 빛을 보면 당시 두 은하는 융합하기 시작한 것처럼 보인다. 그리고 두 은하의 빠른 별 형성 속도는 결국 가스를 소진해 한 쌍의 거대 타원 은하를 형성했을 것이다. 연구 주저자인 스리바니 자루굴라 수석연구원은 “SPT0311-58로 알려진 한 쌍의 은하에서 분자 가스에 관한 알마 망원경의 고해상도 관측을 통해 두 은하 중 큰 쪽 은하에서 물과 일산화탄소 분자를 모두 발견했다”면서 “특히 산소와 탄소는 1세대 원소이며 일산화탄소와 물의 분자 형태에서는 우리가 알 수 있듯이 생명에 매우 중요하다”고 밝혔다.이 은하는 알려진 초기 은하 중 가장 커서 가스와 먼지도 많다. 이는 분자 관찰을 더 쉽게 해 물 분자와 같이 생명에 관여하는 요소가 초기 우주 발전에 어떤 영향을 줬는지를 더욱더 잘 이해할 기회를 줄 것이라고 주저자는 설명했다. 물은 수소와 일산화탄소 다음으로 우주에서 세 번째로 풍부한 분자다. 이전 연구에서는 물의 배출과 먼지의 원적외선 방출을 연관지었다. 먼지는 은하의 별로부터 자외선을 흡수해 원적외선 광자로 다시 방출한다. 이는 물 분자를 더욱더 활성화시켜 과학자들이 관찰할 물의 배출을 일으킨다. 이런 원리는 이번 연구에도 도움을 줬다. 이런 연관성은 물을 별 형성의 추적 지표로 쓸 수 있어 앞으로 우주적 규모로 적용할 수 있다. 자세한 연구 결과는 미국 코넬대에서 운영하는 출판 전 논문공개 사이트인 아카이브(arXiv.org)에 공개됐으며 곧 세계적인 학술지 ‘천체물리학저널’(ApJ·Astrophysical Journal)에 실릴 예정이다.