‘유전자 가위’를 이용한 불치병 치료의 첫 성과가 내년에 나올 것으로 보인다. 아인슈타인의 일반상대성 이론에서 예측한 ‘중력파’ 검출 결과 공개, 태양광으로 움직이는 우주선 발사도 내년에 가능할 전망이다. 세계적인 과학학술지 ‘네이처’는 ‘2016년에 주목할 과학적 성과 베스트 11’을 선정, 내년 1월 7일자에 게재할 예정이라고 28일 밝혔다. 잘못된 유전자를 정상 유전자로 교체하는 유전자 가위 기술은 내년에도 주목할 과학기술로 꼽혔다. 유전자 가위 기술은 사이언스와 네이처 양대 과학저널이 ‘2015 올해의 10대 과학기술’로 선정하기도 했다. 미국 바이오기업인 샌가모바이오사이언스는 2세대 유전자 가위 기술인 ‘징크 핑거’를 이용해 혈우병을 유발하는 유전자 교체 실험을 할 계획이다. 유럽과 미국 등 우주 선진국이 화성을 비롯한 태양계 탐사를 계획하고 있는 것도 내년에 주목할 만한 부분이다. 유럽우주국(ESA)과 러시아연방우주청은 내년 3월 화성 대기와 착륙 기술을 시험할 ‘엑소마스 2016’호를 발사한다. 미국항공우주국(NASA) 목성 탐사선 ‘주노’도 미국 독립기념일인 내년 7월 4일 목성에 도착해 그동안 베일에 쌓였던 목성 대기와 토양 성분 분석에 나선다. 아인슈타인의 일반상대성 이론에서 예견된 ‘중력파’의 존재를 뒷받침할 첫 증거가 발견될 가능성도 높다. 내년 9월 중국이 축구장 30개에 맞먹는 크기를 가진 지름 500m급 전파망원경(FAST)을 완공함으로써 중력파 발견 가능성이 그 어느 때보다 커질 것으로 예상된다. 중력파는 시공간이 뒤틀리면서 중력장이 흔들릴 때 나타나는 현상으로 블랙홀 충돌이나 초신성 폭발 등이 생길 때 발생한다. 공기 중 이산화탄소 포집 상용 서비스, 태양광으로 비행하는 우주선 ‘라이트 세일’ 발사, 전 세계 곳곳에 있는 미생물을 채취해 DNA 염기분석을 하는 지구 미생물군 유전체 프로젝트 성과 발표, 전 세계 과학정책에 영향을 미칠 내년 11월 미국 대선, 수면 장애 원인을 밝혀줄 유전자 발견 등도 2016년에 기대되는 빅 이벤트로 꼽혔다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

-임종 시기는 내년 혹은 100만 년 후쯤...​​ 용골자리 에타별만큼 흥미를 끄는 별이 있을까? 나사(NASA)의 웹사이드 '오늘의 천문사진(APOD) 27일(현지시간)에 허블이 촬영한 용골자리 에타별의 생생한 이미지가 발표되었다. 지금껏 발견된 별 중에서 최대 질량을 자랑하는 별로, 우리 태양 질량의 약 100배 정도로 크며 밝기는 태양의 약 500만 배다. 이 별은 결국 폭발하게 될 것이다. 하지만 그때가 내년일지, 아니면 백만 년 후가 될지는 아무도 알 수 없다. 흔히 에타 카리나로 불리는 이 용골자리 에타별은 극대거성으로, 조만간 대폭발을 일으킬 가장 강력한 초신성 후보다. 에타별처럼 태양 질량의 100배가 넘는 천체들은 태양보다 약 백만 배 정도 밝게 빛난다. 이들은 우리은하 내에서 매우 희귀한 존재들로, 통틀어 수십 개 정도 있을 것으로 추정되고 있다.​ ​기록을 보면, 약 150여 년 전 에타 카리나에서 이상한 폭발이 발생하며 당시 남반구 하늘에서 가장 밝은 별로 등극했다. 열쇠구멍 성운 내에 있는 에타카리나는 자연발생적인 레이저 빛을 방출하는 유일한 항성이다.​ 에타별의 가장 특이한 천체물리학적 특징은 1843년 이래 계속 관측되고 있는 큰 규모의 폭발들(초신성 위장 현상이라고도 함)이다. 몇 년 동안 에타별은 초신성 폭발과 비슷한 가시광선 밝기를 보여주었으나 최후를 맞지는 않았다. 이는 아직까지도 항성의 마지막 진화단계를 밟고 있다는 뜻이다.​ 1996년 촬영된 위의 사진은 이 떠돌이 별을 둘러싸고 있는 기묘한 모양의 성운을 손에 잡힐 듯이 보여준다. 이제 두 개의 덩어리가 뚜렷이 구분되어 보이며, 중심의 뜨거운 영역과 복사의 흐름을 볼 수 있다.​ 이 덩어리들은 중심부 근처에서 분출되는 자외선을 흡수하는 가스와 먼지띠로 가득 차 있다. 길게 뻗은 줄무늬들의 정체는 아직도 풀리지 않고 있는 수수께끼다. ​ 용골자리 에타는 남반구 하늘의 용골자리에 있으며, 지구에서의 거리는 약 8,000광년이다. 북위 27도 이하에서만 관찰이 가능하다. ​사진=NASA 홈페이지 이광식 통신원 joand999@naver.com　

-임종 시기는 내년 혹은 100만 년 후쯤...​​ 용골자리 에타별만큼 흥미를 끄는 별이 있을까? 지금껏 발견된 별 중에서 최대 질량을 자랑하는 별로, 우리 태양 질량의 약 100배 정도로 크며 밝기는 태양의 약 500만 배다. 이 별은 결국 폭발하게 될 것이다. 하지만 그때가 내년일지, 아니면 백만 년 후가 될지는 아무도 알 수 없다. 흔히 에타 카리나로 불리는 이 용골자리 에타별은 극대거성으로, 조만간 대폭발을 일으킬 가장 강력한 초신성 후보다. 에타별처럼 태양 질량의 100배가 넘는 천체들은 태양보다 약 백만 배 정도 밝게 빛난다. 이들은 우리은하 내에서 매우 희귀한 존재들로, 통틀어 수십 개 정도 있을 것으로 추정되고 있다.​ ​기록을 보면, 약 150여 년 전 에타 카리나에서 이상한 폭발이 발생하며 당시 남반구 하늘에서 가장 밝은 별로 등극했다. 열쇠구멍 성운 내에 있는 에타카리나는 자연발생적인 레이저 빛을 방출하는 유일한 항성이다.​ 에타별의 가장 특이한 천체물리학적 특징은 1843년 이래 계속 관측되고 있는 큰 규모의 폭발들(초신성 위장 현상이라고도 함)이다. 몇 년 동안 에타별은 초신성 폭발과 비슷한 가시광선 밝기를 보여주었으나 최후를 맞지는 않았다. 이는 아직까지도 항성의 마지막 진화단계를 밟고 있다는 뜻이다.​ 1996년 촬영된 위의 사진은 이 떠돌이 별을 둘러싸고 있는 기묘한 모양의 성운을 손에 잡힐 듯이 보여준다. 이제 두 개의 덩어리가 뚜렷이 구분되어 보이며, 중심의 뜨거운 영역과 복사의 흐름을 볼 수 있다.​ 이 덩어리들은 중심부 근처에서 분출되는 자외선을 흡수하는 가스와 먼지띠로 가득 차 있다. 길게 뻗은 줄무늬들의 정체는 아직도 풀리지 않고 있는 수수께끼다. ​ 용골자리 에타는 남반구 하늘의 용골자리에 있으며, 지구에서의 거리는 약 8,000광년이다. 북위 27도 이하에서만 관찰이 가능하다. ​사진=NASA 홈페이지 이광식 통신원 joand999@naver.com　

영화 ‘인터스텔라’에서는 블랙홀에 빠져들어간 주인공이 가까스로 생존하는 장면이 나온다. 초고밀도에 의하여 생기는 중력장의 구멍을 뜻하는 블랙홀은 일반적으로 모든 것을 흡수하고 파괴하며 절대 헤어나올 수 없는 존재로 인식돼 왔지만 이와 달리 '킬러'가 아니라는 주장도 있다. 역설적이지만 블랙홀은 우주에서 가장 밝은 천체 가운데 하나로 그 자체는 빛을 내지 않지만, 그 안으로 빨려 들어가는 물질이 빛과 에너지를 내놓는다. 대부분의 은하들은 그 중심부에 우리 태양 질량의 수백 만 배 심지어 수십억 배가 넘는 거대한 블랙홀을 품고있다. 우리 은하에도 역시 태양 질량의 약 400만 배가 넘는 거대 블랙홀이 '조용히' 존재하지만 어떤 블랙홀은 주변 물질을 게걸스럽게 잡아먹으며 요란을 떨기도 한다. 2015년 한해 학계를 떠들썩하게 만든 블랙홀과 관련된 연구성과를 정리해봤다. - 충돌하는 두 은하 속 ‘괴물 블랙홀’ 탄생 포착 　 올해 초 미 항공우주국(NASA)의 누스타(NuSTAR) 우주망원경이 두 은하의 충돌로 인해 괴물 블랙홀이 탄생하고 있는 현장을 잡아냈다. 블랙홀 현상을 추적하기 위해 우주로 쏘아올려진 NuSTAR는 고에너지 X선 자기장 영역을 관측할 수 있는 위성 망원경이다. 충돌한 두 은하는 Arp 299로 통칭되는 것으로, 지구로부터 1억 3400만 광년 거리에 있다. - 별을 ‘호로록’ 빨아먹는 괴물 블랙홀 포착　 지난 1월 미국과 헝가리 등이 참여한 국제 연구진이 지구로부터 약 30억 광년 거리에 있는 한 거대질량 블랙홀의 식사 장면을 확인했다는 연구결과를 발표했다.천문학자들은 이전에도 여러 블랙홀이 별을 먹은 과정을 목격해왔지만, 이번처럼 식사 중인 모습이 관측된 경우는 이례적인 일이라고 밝혔다. 이 놀라운 광경은 2009년 1월 미국 텍사스주(州)에 있는 맥도널드천문대의 한 작은 망원경(ROTSE-IIIB)에 의해 처음 목격됐다. 이후 미 하와이 마우나케아 산에 있는 W.M.켁 천문대의 천체망원경과 구경 9.2m 호비-에버리 망원경, 스위프트 위성 등으로 관측한 데이터를 사용해 ‘비밀’을 밝힐 수 있었다. 22.5등급으로 분류되는 이 천문 사건은 가장 밝은 항성 폭발로 알려진 ‘초광도 초신성’보다 더 밝았다. - 태양 질량의 120억배 ‘초대형 블랙홀’ 발견 지난 2월 우주 퀘이사 중심에서 거대한 규모의 블랙홀이 발견됐다. 퀘이사는 지구에서 관측할 수 있는 가장 먼거리에 있는 천체로, 수많은 별들로 이뤄진 은하다. ‘SDSS J0100+2902’ 라고 명명된 이 블랙홀은 지구에서 128억 광년 떨어진 곳에 위치하고 있으며, 그 질량이 태양의 120억배에 달하는 것으로 알려졌다. 이를 처음 발견한 오스트레일리아국립대학의 푸얀 비엔 박사 연구진은 이 블랙홀이 먼 우주에서 가장 밝은 광원체로서 ‘등대’와 같은 역할을 한다고 설명했다. 연구진에 따르면 퀘이사 중심에 있는 이 블랙홀은 엄청난 중력을 자랑하며, 태양보다 질량이 훨씬 큰 만큼 태양이 발산하는 에너지와 비교하기 어려울 정도의 강한 에너지를 뿜어내는 것으로 알려졌다. 이 블랙홀은 매우 짧은 시간 동안 거대한 질량의 초대형 블랙홀로 성장한 것으로 추측된다. - 초거대 블랙홀 제트 간 충돌 사상 첫 포착 초거대 블랙홀에서 제트끼리 서로 충돌하는 현상이 사상 처음으로 포착됐다. 지난 5월 미국 우주망원경연구소(STScI)측은 타원은하 NGC 3862 중심에 있는 블랙홀 제트의 충돌 모습을 유명학술지 네이처(Nature)에 발표했다. 미 항공우주국(NASA)의 허블우주망원경으로 관측한 이번 현상은 지구로부터 약 2억 6000만 광년 떨어진 곳에 위치한 은하 NGC 3862의 중심부에서 포착됐다. 일반적으로 은하 중심에는 거대 블랙홀이 존재한다. 이를 증명하는 것이 바로 은하 중심에서 ‘물질’이 방출되는 현상인 제트(jets)다. 사실 모든 것을 집어 삼킨다는 블랙홀이 왜 제트를 뿜어내는지 또한 그 구성 물질이 정확히 어떻게 되는지는 아직 명확히 밝혀지지 않았다. 다만 에너지가 강한 X선과 에너지가 약한 X선의 강도 비율에 밀접한 연관이 있다고 추측되고 있다. 그러나 블랙홀이 인간의 머리로 상상하기 힘든 에너지를 엄청난 속도로 뿜어낸다는 것은 확실하다. - 태양보다 5000배 큰 중간급 블랙홀 발견 지난 9월 NASA와 메릴랜드 대학 공동연구팀은 지구 남반구 별자리인 그물자리 방향으로 약 1,350만 광년 떨어진 NGC 1313에서 중간급의 새 블랙홀을 발견했다고 발표했다. 막대나선은하인 NGC 1313에 놓여있는 블랙홀 ‘NGC 1313 X-1’은 중간급이라는 수식어가 붙어있지만 사실 우리 태양보다도 무려 5000배 이상이나 질량이 크다. 일반적으로 블랙홀의 크기는 우리 태양과 비교해 크게 두 부류로 분류한다. 블랙홀이 우리 태양 질량의 100만 배 이상인 경우 ‘초질량 블랙홀’로, 10~100배 수준이면 ‘별질량블랙홀’ 로 구분하는 것.그러나 흥미롭게도 그 중간급에 속하는 블랙홀은 거의 발견되지 않았다. 한마디로 우주의 블랙홀이 작거나 크거나 ‘모아니면 도’로 존재하는 것도 이유지만 그만큼 찾아내기 힘든 것도 큰 원인이다. 그러나 지난 2012년 호주 연방과학산업연구기구(CSIRO)가 지구에서 3억 광년 떨어진 ESO-243-49 은하 중심부에서 질량이 우리 태양의 약 2만 배로 추정되는 중간급 질량의 블랙홀을 처음으로 발견한 바 있다 - 초질량 블랙홀, 다가온 별 잡아먹는 모습 관측 　 강력한 중력으로 빛 조차도 흡수한다는 블랙홀에 거대한 별이 가까이 접근한다면 어떤 현상이 발생할까?지난 10월 미국 미시간 대학 등 국제공동연구팀은 블랙홀이 별을 찢어 흡수하는 현상을 관측해 이를 분석한 연구결과를 세계적인 과학지 ‘네이처’(Nature)에 발표했다.　이제는 영화로도 익숙해진 블랙홀은 대부분의 은하 중심부에 존재한다. 연구팀의 관측대상에 오른 지역은 지구로부터 2억 9000만 광년 떨어진 곳에 위치한 은하 PGC 043234 중심부에 놓인 초질량 블랙홀(ASASSN-14li)이다. 연구팀은 NASA의 찬드라 X-레이 우주망원경과 스위프트 위성, 유럽우주국(ESA)의 XMM-뉴턴(XMM-Newton)망원경을 동원해 문제의 지역을 관측한 결과 가깝게 접근한 별을 블랙홀이 쭉 빨아들이는 일명 ‘조석 분열’(tidal disruption) 현상을 관측하는데 성공했다. - ‘블랙홀’이 별을 통째로 ‘꿀꺽’ 첫 관측　 지난달 천문학자들로 이루어진 다국적 팀이 블랙홀이 별을 통째로 꿀꺽하고는 트림처럼 고속 플라스마를 우주공간으로 방출하는 현장을 목격했다. 이 거대한 에너지의 흐름은 우리 태양이 1000만년 동안 생산하는 에너지와 맞먹는 것으로 보인다.문제의 블랙홀은 지구로부터 3억 광년 떨어진 PGC 43234 -300이라는 은하 중심에 똬리를 틀고 있는 것으로, 우리 태양 질량의 100만 배 정도지만, 초질량의 블랙홀에 비한다면 비교적 경량급에 속하는 것이다. 하지만 엄청난 중력을 갖고 있어 우리 태양 정도 크기의 별 하나 정도는 떡 먹듯이 먹어치울 수 있다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

우주에 둥둥 떠있는 초승달과 비눗방울은 이같은 모습일까? 최근 미 항공우주국(NASA)은 멀고 먼 우주 속에서 화려하게 빛나는 '초승달 성운'과 '비눗방울 성운'의 모습을 ‘오늘의 천체사진’(APOD)으로 소개했다. 사진 속 부풀어 올라 터질듯 보이는 커다란 성운이 바로 초승달 성운(Crescent Nebula·사진 오른쪽 상단)이다. NGC 6888로도 불리는 초승달 성운은 그 중심에 'WR 136' 이라는 ‘울프-레이에별’(Wolf-Rayet Star)이 존재한다. 울프-레이에별은 우리 태양 질량의 20배 이상 되는 극대거성으로 자체 ‘연료’를 빠르게 소모하는 탓에 결국 초신성 폭발을 일으키면서 찬란한 최후를 맞는다. 결과적으로 초승달 성운이 화려하게 부풀어 오른 것은 WR 136이 자신의 몸을 불태우며 만들어낸 최후의 유작인 셈. 그렇자면 비눗방울 성운(Soap Bubble Nebula)은 어디에 숨어 있을까? 사진 속 왼쪽 하단에 동그란 거품처럼 보이는 것이 그 주인공이다. ‘행성상 성운’(planetary nebula·전체적인 모습이 행성처럼 원형으로 생긴 것)인 비눗방울 성운은 죽어가는 별의 가스분출과 팽창으로 생성된다. 초기단계에는 이처럼 환상적인 모습을 자아내지만 수만 년이 지나면 가스는 사라지고 중심부의 별들도 희미해진다. 화려해 보이는 이 모습 역시 죽어가는 별들의 마지막 몸부림인 것. 우주의 시간으로는 짧은 순간인 수만년이 지나면 비눗방울 성운은 차갑게 식으며 쪼그라들면서 항성의 진화 종착지인 백색왜성(white dwarf)이 된다. 흥미로운 사실은 우리의 태양 역시 이 과정을 겪는다는 점. 두 성운은 지구에서 약 5000광년 떨어진 곳에 위치해 있으며 초승달 성운의 지름은 약 25광년이다. 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

덩치가 큰 동물들은 경쟁자들을 물리치고 짝짓기에 유리하지만, 그 대가를 치러야 한다는 사실이 밝혀졌다. 지난 2일(현지시간) 영국 일간 데일리메일은 큰 덩치가 수명을 단축한다는 과학적인 근거가 나왔다고 보도했다. 참새의 DNA를 연구한 이 논문에 따르면, 참새의 몸집이 클수록 그 염색체 말단의 염기서열 부위가 짧다는 사실이 발견됐다. 텔로미어라는 이름의 이 부위는 세포분열이 진행될수록 길이가 점점 짧아지는데, 이것이 노화의 원인이며, 나중에 결국 매듭만 남게 되면 더이상 세포복제가 불가능함에 따라 생명체는 죽음에 이르게 된다. 이 텔로미어가 짧은 동물은 노화진행이 빠를 뿐 아니라 질병에 걸리기도 쉬운 것으로 알려져 있다. 또한 텔로미어의 상태를 조사하면 사람의 건강상태를 파악할 수 있는데, 이로써 과학자들은 키 큰 사람이 키 작은 사람에 비해 상대적으로 수명이 짧은 이유를 알아낼 수 있었다. 동물의 경우, 덩치가 큰 동물이 작은 동물보다 일반적으로 오래 산다는 사실은 코끼리와 생쥐를 비교해보더라도 알 수 있다. 그러나 많은 개체들을 대상으로 조사해보면, 몸집 크기와 수명은 반비례 관계에 있음이 확인되었다. 덩치가 작을수록 수명이 길다는 뜻이다. 개를 예로 들어보면, 몸집이 작은 잭러셀이 큰 덩치의 세인트 버너드보다 훨씬 오래 산다. 한 최신 연구는 키가 큰 사람이 암 같은 질병에 더 잘 걸린다는 사실을 밝혔는데, 지금껏 생물학자들도 그 이유에 대해서는 잘 알 수 없었다. 이번에 발표된 새 연구는 영국의 글래스고 대학과 노르웨이 과학기술대학의 연구자들이 공동으로 수행한 것으로, 연구진은 노르웨이의 레카 섬에 사는 야생 참새들을 대상으로 연구한 결과, 뼈대가 큰 개체일수록 텔로미어가 짧다는 사실을 발견했다. 이 DNA 구조는 모든 동물의 염색체 끝에 달려 있는데, 그 기능은 구두끈 끝을 싸고 있는 플라스틱 싸개와 비슷하다. 참새의 세포가 분열을 거듭하여 참새 몸집을 키워갈수록 염색체 끝을 싸고 있는 이 텔로미어가 닳아서 짧아진다. 텔로미어의 마모가 노화의 진행과 암 같은 질병에 연관되어 있다는 사실을 뒤집어보면, 긴 텔로미어를 가진 개체는 그만큼 건강하고 장수를 누릴 수 있다는 결론이 나온다. 과학자들은 동물들이 덩치가 크면 짝짓기와 먹이다툼에서 그만큼 유리함에도 왜 더이상 덩치를 키우지 않는가 하는 이유를 해명하는 데 첫걸음을 내딛은 것으로 믿고 있다. 글래스고 대학의 동물학자 팻 모너핸 교수는 “몸집을 키우는 것은 세포가 더 많이 분열한다는 뜻”이라고 전제하면서 “그 결과, 텔로미어가 빨리 닳아서 세포조직들이 잘 기능하지 못하게 되는 것”이라고 설명했다. 노르웨이 과학기술대학의 ​개체군생태학자 토르 하랄드 링스비 부교수도 “이 연구결과는 아주 흥미로울 뿐 아니라, 파급효과가 클 것으로 본다” 면서 “우리는 자연개체군을 대상으로 이 같은 의미심장한 결론을 도출해냈다”고 밝혔다. 몸집이 클수록 수명은 짧아진다는 이 흥미로운 자연의 법칙은 우주에서도 그대로 적용된다. 태양 같은 항성들도 덩치가 클수록 수명은 기하급수적으로 짧아진다. 중력이 강해 핵융합이 급속히 빨라지기 때문이다. 태양만한 덩치의 별은 약 100억년 살지만, 태양 지름의 900배인 오리온자리의 적색거성 베텔게우스는 1000만년도 안됐는데 임종을 앞두고 있다. 조만간 초신성으로 터질 거라고 천문학자들은 예측하고 있다. 이광식 통신원 joand999@naver.com　

우리 은하에 있는 가장 큰 별들 가운데 하나로 알려진 ‘큰개자리 VY별’이 초신성이라는 최후 단계에 접어들기 전까지 몸무게를 엄청나게 줄이고 있는 이유가 정밀 관측으로 밝혀졌다. 천문학자들은 유럽남방천문대(ESO)의 초거대망원경(VLT)을 이용해 이 적색 극대거성이 질량을 잃고 있는 이른바 ‘다이어트’ 이유를 해명해냈다. 이번 관측에서는 이 별 주위를 둘러싸고 있는 먼지 입자가 예상보다 훨씬 큰 것으로 밝혀졌다. 이는 이런 거구 별이 초신성 폭발을 일으키는 데 있어 반드시 필요한 준비 과정일 것이라고 연구자들은 설명한다. 한때 우주 최대 별로도 알려졌던 큰개자리 VY별은 정밀 측정으로 현재 8번째 큰 별로 확인되고 있다. 이 별은 우리 태양보다 약 1,420 ± 120배 크며, 이는 약 13AU(천문단위:지구-태양 간 거리)에 해당되는 길이로, 19억 7664만 km다. 질량은 태양의 30~40배, 밝기는 30만 배가 넘는다. 만일 이 별이 우리 태양의 위치에 있다면 그 크기는 이미 목성의 공전 궤도를 넘어섰고 지금도 매우 빠르게 팽창하면서 최후 단계로 접어들고 있을 것이라고 연구자들은 말한다. 이번 관측에서는 VLT에 장착된 ‘분광편광계에 의한 고대비 외계행성 연구장비’(SPHERE, 이하 스피어)를 사용했다. ‘스피어’가 채택하고 있는 적응광학 시스템은 이전보다 훨씬 뛰어난 수준으로 관측 자료를 수집한다. 이렇게 수집한 데이터는 광원에 가장 가까운 위치에 있는 구조조차 매우 상세하게 볼 수 있게 해준다. ‘스피어’는 큰개자리 VY별이 뿜어내는 밝은 빛이 주위를 둘러싼 물질로 이뤄진 구름에 어떤 영향을 미치는지를 밝혀냈다. 또 이 장비에 있는 ‘취리히 이미징 편광계’(ZIMPOL, 짐폴) 모드를 사용해 별을 둘러싸고 있는 가스와 먼지 구름을 이전보다 훨씬 깊숙한 곳까지 들여다보고 별빛이 어떻게 주위 물질들에 산란하고 편광되는지까지 볼 수 있었다고 한다. 이렇게 측정된 데이터는 여전히 불분명한 먼지의 속성을 알아내는 핵심 정보가 된다. 이런 편광 결과에서 비롯한 정밀 분석 결과는 먼지를 구성하고 있는 입자들이 상대적으로 큰 지름 0.5㎛ 정도인 것으로 밝혀졌다. 물론 이 크기 역시 매우 작지만 이는 우주에서 일반적으로 발견되는 먼지보다 무려 50배나 큰 크기다. 무거운 별은 팽창의 전 과정을 통해 상당한 양의 물질을 쏟아내는 데 이 별의 경우 매년 지구 질량의 30배에 달하는 물질을 먼지와 가스 형태로 쏟아낸다. 이렇게 생성된 물질 구름은 별이 폭발하기 전부터 이미 별 밖으로 밀려나가며 어느 시점에 먼지 중 일부가 파괴되고 나머지는 별 사이 우주공간으로 산란한다. 이런 물질은 초신성 폭발로부터 만들어지는 더 무거운 먼지들과 함께 다음 세대의 별을 형성하는데 사용된다. 하지만 이런 극대거성의 상층 대기에 존재하는 물질이 초신성 폭발 전에 어떻게 우주 공간으로 밀려나게 되는지는 여전히 밝혀지지 않고 있다. 그 메커니즘으로 가장 그럴듯한 가설은 대체로 별빛을 뿜어내는 원천이기도 한 ‘복사 압력’으로 생각돼 왔다. 하지만 복사 압력은 매우 약하므로, 먼지 입자는 별빛에 의해 밀려날 만큼은 커야 한다는 것이다. 만일 입자가 너무 작으면 별빛이 먼지 사이를 그냥 통과하고 너무 크면 무거워서 밀어내기 쉽지 않기 때문이다. 연구진이 큰개자리 VY별에서 관측한 먼지의 크기는 별빛이 효과적으로 먼지를 밀어내기에 적합한 크기를 가지고 있었다. 이에 대해 연구를 이끈 대만 천문학·천체물리학 중앙연구소의 피터 시클루나 박사는 “무거운 별의 수명은 짧다. 이런 별은 최후로 다가설수록 엄청난 양의 질량을 우주공간으로 뿜어낸다”고 말했다. 그는 또 “예전에 우리는 이런 일이 어떻게 일어나는지에 대해서는 이론상으로만 추정할 수 있었지만, 이제 우리는 데이터를 통해 이 거대 별 주위에 있는 먼지 입자들이 비교적 큰 크기를 갖고 있다는 것을 알아냈다. 이런 입자는 별의 강력한 복사 압력으로 밀려나기에 충분한 크기를 갖고 있다”면서 “바로 이런 점이 빠르게 질량을 잃어가는 현상을 설명해줄 수 있는 것”이라고 밝혔다. 비교적 큰 크기를 가진 입자들이 별과 아주 가까운 영역에서 관측됐다는 사실이 말해주는 것은 이 먼지 구름이 별로부터 나오는 가시광선을 효과적으로 산란하고 있으며 별로부터 뿜어져 나오는 복사 압력에 의해 밀쳐지고 있음을 의미한다. 또한 이런 먼지 입자의 크기는 이중 상당수가 큰개자리 VY별이 초신성 폭발로 최후를 맞이할 때 뿜어져 나오는 복사로도 살아남을 가능성이 있다는 것을 보여준다. 이렇게 확산한 먼지들은 주변 공간을 채우고 다음 세대 별을 생성하는 재료가 될 것이며 이런 별이 행성을 거느리는 데 영향을 미칠 것이다. 한편 이번 연구결과는 ‘천문학 & 천체 물리학 저널’(the journal Astronomy & Astrophysics) 최신호에 게재됐다. 사진=ESO 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

아시아 최대 규모의 일본극단 ‘사계’의 단원에서 뮤지컬 ‘캣츠’의 주역으로, 아시아 뮤지컬계의 초신성으로 성장한 크로스오버 소프라노 권로가 미니 앨범 ‘Ro Adagio’를 선보이며 가요계에 새로운 바람을 예고하고 나섰다. 일찍이 지난 9월 발매된 싱글앨범 ‘Ro. 1st’를 통해 시원한 고음 발성을 기반으로 한 탄탄한 보컬을 인정받은 권로는 이번에 발매된 미니 앨범 ‘Ro Adagio’로 크로스오버 가수로서의 굳건한 입지를 다져가고 있다는 평가를 얻고 있다. 한국과 일본을 오가며 활약했던 뮤지컬 무대는 물론, 다양한 크로스오버 무대에서 폭넓은 음악 활동으로 한국의 헤일리 웨스튼라로 불리며 업계의 주목을 받고 있던 다재다능한 아티스트 권로. 그런 권로의 두 번째 팝페라 앨범 ‘Ro Adagio’에 관심이 쏟아지는 것은 당연한 수순이 할 수 있다. 권로의 이번 미니 앨범 ‘Ro Adagio’가 주목을 받고 있는 이유는 무엇일까. SG워너비, 2AM, 빅마마 등 실력파 보컬 스타들의 보컬 트레이너이자 오디션 프로그램 ‘위대한 탄생’의 심사위원으로 활약했던 전기영 보컬트레이너가 앨범 작업에 참여한 점, 그리고 나탈리 콜, 리차드 막스, 마이클 볼튼, 조쉬 그로반 등 기라성 같은 해외 뮤지션들의 앨범 프로듀싱을 맡았던 그래미 어워드 수상자인 데이비드 콜(David Cole)이 권로의 보컬에 대해 ‘천상의 목소리’라며 극찬을 아끼지 않았다는 일화 또한 이번 앨범을 기대할 수밖에 없는 이유 중 하나다. 권로의 청아하며 가녀린 보컬로 해석된 이번 타이틀 곡 ‘serenade’는 떠난 님의 빈자리를 그 무엇으로도 채울 수 없어 슬퍼하며, 그 님을 잊지 못해 그리워하는 심상을 담은 서정적이며 은유적인 표현이 돋보이는 곡이다. 무엇보다 애절하고 감성적인 보컬과 함께 권로 특유의 시원한 고음이 주는 카타르시스를 만끽할 수 있는 훌륭한 팝페라 넘버라는 평이다. 이번 ‘Ro Adagio’의 제작에 참여한 스텝들의 면면에도 관심이 모아지고 있다. 이번 앨범을 프로듀싱한 서우영 프로듀서는 타이틀 곡 ‘serenade’의 작사가이기도 하다. 이은미, 강산에, 윤도현밴드, 박기영 등 여러 뮤지션의 앨범 프로듀서로 활약한 바 있는 서우영 프로듀서는 동양인 최초로 ‘Hollywood international Advertising Award’ 음악부문 은상을 수상한 아시아에서 손꼽히는 음악인이다. 또한 ‘나는 가수다’ 외 여러 프로그램에서 편곡자로 활약 중이며, 현재 ‘유희열의 스케치북’ 하우스밴드 마스터이자 남서울대학교 실용음악과 학과장으로 활동 중인 뮤지션 김석원도 이번 앨범에 참여했다. 그룹 ‘코리아나’의 보컬 홍화자 씨의 아들로서 그녀의 음악적인 재능을 고스란히 물려받았다는 평가의 주인공, 김석원은 타이틀 곡 ‘serenade’의 작, 편곡을 맡았다. 이 외에도 ‘하찌와 TJ’로 가수 활동 중인 가수 겸 작곡가 하찌가 퍼커션, 베이스, 기타를 맡아 그만의 유니크한 음악 페이스트를 첨가했으며 유명 바이올리니스트 겸 작, 편곡가 박미지가 바이올린 솔로 연주와 하모나이즈 스트링 팀의 리더로 참여하여 풍부하고 고급스러운 사운드를 선보인다. 권로의 다양한 음악적 경험과 국내외 거장들의 손길을 거쳐 탄생한 권로의 두 번째 팝페라 앨범 ‘Ro Adagio’가 가져올 잔잔한 울림이 이 계절을 녹일 준비를 마쳤다. 크로스오버 소프라노이자 팝페라 가수로서 대중 곁으로 한걸음 다가간 권로, 앞으로도 계속될 그녀의 행보가 주목되는 순간이다. 나우뉴스부 nownews@seoul.co.kr

블랙홀은 이름처럼 빛까지 모두 흡수해서 검은 구멍처럼 보이는 천체이다. 하지만 사실 과학자들은 블랙홀의 존재를 강력한 에너지와 물질 방출을 통해서 찾아낸다. 역설적이지만, 블랙홀은 우주에서 가장 밝은 천체 가운데 하나이다. 블랙홀 자체는 빛을 내지 않지만, 블랙홀로 빨려 들어가는 물질이 빛과 에너지를 내놓기 때문이다. 블랙홀의 강력한 중력에 이끌린 가스와 먼지는 바로 블랙홀로 빨려 들어가는 것이 아니라 소용돌이치면서 블랙홀 주변에 강착원반(Accretion disc)이라는 물질의 흐름을 만든다. 이 강착원반은 블랙홀의 강한 중력으로 인해 빠른 속도로 회전하면서 마찰로 매우 뜨겁게 빛난다. 하지만 이 강착원반의 물질도 모두 블랙홀로 흡수되는 것은 아니다. 상당수 물질은 작은 입자로 갈린 후 제트라는 수직축의 물질 분사를 통해 다시 나오게 된다. 이런 방식으로 블랙홀은 역설적으로 밝게 빛나게 된다. 그것도 섭씨 수백 만도의 고온에서 나오는 X선 같은 고에너지 파장에서 아주 밝게 빛난다. 물론 이런 현상은 흡수할 물질이 주변에 있을 때만 나타날 수 있다. 대표적으로 은하 중심의 거대 질량 블랙홀은 많은 물질을 흡수해서 강력한 에너지를 방출한다. 초신성 폭발 후 만들어진 항성 질량 블랙홀의 경우 단독으로 있을 때는 존재를 찾기 어렵지만, 만약 동반성이 있는 경우 동반성에서 질량을 흡수하면서 에너지를 방출하기 때문에 그 존재를 찾을 수 있다. 1989년 발견된 V404 Cygni가 그 대표적인 사례다. 이 블랙홀은 태양 질량의 12배 정도 크기이며 태양보다 작은 동반성에서 물질을 흡수하고 있다. 그런데 흥미로운 사실은 항상 같은 양의 에너지를 방출하지 않는다는 것이다. 첫 발견 이후 이 블랙홀은 갑자기 밝기가 감소해 최근까지 별로 밝지 않은 블랙홀로 남아있었다. 그런데 2015년 6월, 이 블랙홀이 26년 만에 갑자기 100배 이상 밝아졌다. 나사의 페르미, 스위프트 위성은 물론 유럽 우주국의 인테그럴 위성까지 이 블랙홀을 X선, 감마선 영역에서 관측했고, 지상의 수많은 전파 망원경과 광학 망원경 역시 다른 파장대에서 이 블랙홀을 관측했다. 왜냐하면, 동반성을 거느린 항성 질량 블랙홀 (전문적인 용어로는 저질량 X선 쌍성계, low mass X-ray binaries (LMXBs))이 수십 년에 한 번 밝아지는 현상을 관측할 절호의 기회였기 때문이다. 천문학자들은 과거 기록을 조사해서 사실은 1938년과 1956년에도 사실은 이 블랙홀이 밝아져서 관측이 가능했던 적이 있다는 것을 알아냈다. 당시엔 그냥 신성(Nova) 정도로 생각했고 블랙홀이라는 사실은 몰랐다. 왜 이 블랙홀이 수십 년 주기로 밝게 빛나는지는 아무도 모른다. 하지만 이 블랙홀은 2015년 밤하늘에서 가장 밝게 빛나는 X선 천체 중 하나였기 때문에 천문학자들은 가능한 모든 관측기기를 통해서 이 블랙홀을 관측했다. 수십 년에 한 번뿐인 기회이기 때문이다. 참고로 존재가 알려진 블랙홀 가운데 V404 Cygni가 지구에서 세 번째로 가까운 위치에 있다. 따라서 관측 가능한 거리에 있는 블랙홀의 활동을 포착한 드문 기회였던 셈이다. 과학자들은 이 블랙홀 주변에서 광속에 가까운 속도로 나오는 제트의 존재를 확인했다. 물질을 공급하는 동반성은 6.5일을 주기로 매우 가까운 거리에서 블랙홀 주변을 공전하고 있는데, 이미 많은 질량을 블랙홀로부터 빼앗긴 상태로 보인다. 참고로 동반성 주변에 과거 지구 같은 행성이 있더라도 영화 '인터스텔라'처럼 사람이 생존할 수 있는 행성은 더는 존재하지 않을 가능성이 크다. 초신성 폭발에서 요행 살아남았다 해도 이후에는 블랙홀의 중력에 의해 빨려 들어가는 운명을 피할 길이 없기 때문이다. 다만 이 행성의 잔해들이 블랙홀로 빨려 들어간다면 마지막 순간에는 영화처럼 시간이 느려지는 순간을 경험했을 것이다. 비록 영화처럼 초자연적인 존재는 아니지만, 블랙홀은 분명히 실제로 존재하는 천체이고 우리 은하에도 여럿 존재한다. 과학자들은 이번 관측에서 얻은 자료를 분석해서 새로운 사실을 대거 발견될 것으로 기대하고 있다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

지구로부터 1만 7000광년 떨어진 한 은하를 주시하고 있는 미국항공우주국(NASA)의 특별한 우주망원경이 관측한 충격적인 사진이 인터넷상에서 ‘우주의 창조주’가 촬영됐다는 추측을 일으켰다고 영국 일간 익스프레스가 27일(현지시간) 보도했다. 논란의 중심에 선 NASA의 누스타(NuSTAR; Nuclear Spectroscopic Telescope Array) 우주망원경은 지구로부터 멀리 떨어져 있는 ‘PSR B1509-58’로 불리는 펄서(중성자별)를 관측하고 있었다. NASA 과학자들이 누스타 망원경으로부터 받은 이미지는 분광 측정에서 펼쳐진 손으로 보였는데 사람들은 이를 두고 ‘신의 손’이라고 부르고 있다. 신의 손은 별의 마지막 단계인 초신성이 폭발한 뒤 사방으로 확산하고 있는 잔해로 추정된다. 누스타의 고에너지 X선 관측을 통해 본 분자 형태의 구름은 폭이 175광년에 걸쳐 있을 만큼 거대하게 펼쳐져 있는 다채로운 색상의 손처럼 보인다. 미국 캘리포니아공대(칼텍)의 피오나 해리슨 누스타 망원경 수석연구원은 “가장 높은 에너지의 X선을 보는 누스타 망원경의 특별한 시야는 기존에 잘 알려진 천체와 천문 영역을 전혀 다른 새로운 빛으로 보여준다”면서 “이 새로운 사진은 초신성이 폭발해 밀도 높은 잔해에 의해 생성된 펄서풍 성운을 보여준다”고 설명했다. 또한 “성운 뒤에 남겨진 것은 ‘PSR B1509-58’로 불리는 펄서로, 초당 7회 회전할 정도로 빠르게 자전해 이때 발생한 바람으로 물질이 확산하고 있다”면서 “이런 입자는 인근 자기장과 상호작용을 일으켜 X선상에서 손 형태를 만들었다”고 말했다. 이 사진에서 펄서는 밝은 흰색 점 근처에 위치하고 있지만 펄서 자체를 볼 수는 없다고 NASA 관계자들은 말했다. 과학자들은 방출된 물질들이 실제로 손 모양을 이루고 있는지 단지 펄서 입자와의 상호작용으로 그런 모양처럼 보이는 것인지 아직 확신하지 못하고 있다. 누스타 프로젝트에 참여 중인 캐나다 맥길대의 안홍준 박사후연구원은 “우리는 손 모양이 단지 착시인지 알지 못한다”면서 “누스타가 전해온 몇 단서로 그 손은 주먹과 더 비슷한 것으로 나타났다”고 말했다. 사진에서 손가락으로 보이는 붉은 구름은 ‘RCW 89’로 불리는 별도의 구조라고 연구진은 설명했다. 하지만 종교 사이트의 일부 신자는 ‘신의 손’으로 불리는 천체를 두고 자신들의 관점을 나타내고 있다. 자신을 목사라고 밝힌 한 네티즌(아이디 Smote73)은 “이 사진은 신이 우주 어디에나 존재한다는 것을 보여준다”면서 “신의 손이 멀리 떨어져 있는 것을 보여주는 것은 자신이 항상 그곳에 있음을 우리에게 상기시켜주는 것”이라고 말했다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

지구로부터 1만 7000광년 떨어진 한 은하를 주시하고 있는 미국항공우주국(NASA)의 특별한 우주망원경이 관측한 충격적인 사진이 인터넷상에서 ‘우주의 창조주’가 촬영됐다는 추측을 일으켰다고 영국 일간 익스프레스가 27일(현지시간) 보도했다. 논란의 중심에 선 NASA의 누스타(NuSTAR; Nuclear Spectroscopic Telescope Array) 우주망원경은 지구로부터 멀리 떨어져 있는 ‘PSR B1509-58’로 불리는 펄서(중성자별)를 관측하고 있었다. NASA 과학자들이 누스타 망원경으로부터 받은 이미지는 분광 측정에서 펼쳐진 손으로 보였는데 사람들은 이를 두고 ‘신의 손’이라고 부르고 있다. 신의 손은 별의 마지막 단계인 초신성이 폭발한 뒤 사방으로 확산하고 있는 잔해로 추정된다. 누스타의 고에너지 X선 관측을 통해 본 분자 형태의 구름은 폭이 175광년에 걸쳐 있을 만큼 거대하게 펼쳐져 있는 다채로운 색상의 손처럼 보인다. 미국 캘리포니아공대(칼텍)의 피오나 해리슨 누스타 망원경 수석연구원은 “가장 높은 에너지의 X선을 보는 누스타 망원경의 특별한 시야는 기존에 잘 알려진 천체와 천문 영역을 전혀 다른 새로운 빛으로 보여준다”면서 “이 새로운 사진은 초신성이 폭발해 밀도 높은 잔해에 의해 생성된 펄서풍 성운을 보여준다”고 설명했다. 또한 “성운 뒤에 남겨진 것은 ‘PSR B1509-58’로 불리는 펄서로, 초당 7회 회전할 정도로 빠르게 자전해 이때 발생한 바람으로 물질이 확산하고 있다”면서 “이런 입자는 인근 자기장과 상호작용을 일으켜 X선상에서 손 형태를 만들었다”고 말했다. 이 사진에서 펄서는 밝은 흰색 점 근처에 위치하고 있지만 펄서 자체를 볼 수는 없다고 NASA 관계자들은 말했다. 과학자들은 방출된 물질들이 실제로 손 모양을 이루고 있는지 단지 펄서 입자와의 상호작용으로 그런 모양처럼 보이는 것인지 아직 확신하지 못하고 있다. 누스타 프로젝트에 참여 중인 캐나다 맥길대의 안홍준 박사후연구원은 “우리는 손 모양이 단지 착시인지 알지 못한다”면서 “누스타가 전해온 몇 단서로 그 손은 주먹과 더 비슷한 것으로 나타났다”고 말했다. 사진에서 손가락으로 보이는 붉은 구름은 ‘RCW 89’로 불리는 별도의 구조라고 연구진은 설명했다. 하지만 종교 사이트의 일부 신자는 ‘신의 손’으로 불리는 천체를 두고 자신들의 관점을 나타내고 있다. 자신을 목사라고 밝힌 한 네티즌(아이디 Smote73)은 “이 사진은 신이 우주 어디에나 존재한다는 것을 보여준다”면서 “신의 손이 멀리 떨어져 있는 것을 보여주는 것은 자신이 항상 그곳에 있음을 우리에게 상기시켜주는 것”이라고 말했다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

지구로부터 1만 7000광년 떨어진 한 은하를 주시하고 있는 미국항공우주국(NASA)의 특별한 우주망원경이 관측한 충격적인 사진이 인터넷상에서 ‘우주의 창조주’가 촬영됐다는 추측을 일으켰다고 영국 일간 익스프레스가 27일(현지시간) 보도했다. 논란의 중심에 선 NASA의 누스타(NuSTAR; Nuclear Spectroscopic Telescope Array) 우주망원경은 지구로부터 멀리 떨어져 있는 ‘PSR B1509-58’로 불리는 펄서(중성자별)를 관측하고 있었다. NASA 과학자들이 누스타 망원경으로부터 받은 이미지는 분광 측정에서 펼쳐진 손으로 보였는데 사람들은 이를 두고 ‘신의 손’이라고 부르고 있다. 신의 손은 별의 마지막 단계인 초신성이 폭발한 뒤 사방으로 확산하고 있는 잔해로 추정된다. 누스타의 고에너지 X선 관측을 통해 본 분자 형태의 구름은 폭이 175광년에 걸쳐 있을 만큼 거대하게 펼쳐져 있는 다채로운 색상의 손처럼 보인다. 미국 캘리포니아공대(칼텍)의 피오나 해리슨 누스타 망원경 수석연구원은 “가장 높은 에너지의 X선을 보는 누스타 망원경의 특별한 시야는 기존에 잘 알려진 천체와 천문 영역을 전혀 다른 새로운 빛으로 보여준다”면서 “이 새로운 사진은 초신성이 폭발해 밀도 높은 잔해에 의해 생성된 펄서풍 성운을 보여준다”고 설명했다. 또한 “성운 뒤에 남겨진 것은 ‘PSR B1509-58’로 불리는 펄서로, 초당 7회 회전할 정도로 빠르게 자전해 이때 발생한 바람으로 물질이 확산하고 있다”면서 “이런 입자는 인근 자기장과 상호작용을 일으켜 X선상에서 손 형태를 만들었다”고 말했다. 이 사진에서 펄서는 밝은 흰색 점 근처에 위치하고 있지만 펄서 자체를 볼 수는 없다고 NASA 관계자들은 말했다. 과학자들은 방출된 물질들이 실제로 손 모양을 이루고 있는지 단지 펄서 입자와의 상호작용으로 그런 모양처럼 보이는 것인지 아직 확신하지 못하고 있다. 누스타 프로젝트에 참여 중인 캐나다 맥길대의 안홍준 박사후연구원은 “우리는 손 모양이 단지 착시인지 알지 못한다”면서 “누스타가 전해온 몇 단서로 그 손은 주먹과 더 비슷한 것으로 나타났다”고 말했다. 사진에서 손가락으로 보이는 붉은 구름은 ‘RCW 89’로 불리는 별도의 구조라고 연구진은 설명했다. 하지만 종교 사이트의 일부 신자는 ‘신의 손’으로 불리는 천체를 두고 자신들의 관점을 나타내고 있다. 자신을 목사라고 밝힌 한 네티즌(아이디 Smote73)은 “이 사진은 신이 우주 어디에나 존재한다는 것을 보여준다”면서 “신의 손이 멀리 떨어져 있는 것을 보여주는 것은 자신이 항상 그곳에 있음을 우리에게 상기시켜주는 것”이라고 말했다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

멀고 먼 우주를 다양한 색채로 수놓은 환상적인 성운의 모습이 포착됐다. 최근 미 항공우주국(NASA)은 허블우주망원경이 촬영한 '베일 성운'(Veil Nebula)의 모습을 공개했다. 지구에서 백조자리 방향으로 약 2100광년 떨어진 곳에 위치한 베일 성운은 마치 여러 색의 물감으로 그린듯 밝고 화려한 빛깔의 가스 구름으로 이루어져 있다. 흥미로운 것은 베일 성운은 한마디로 별의 시체라는 점. 지금으로부터 약 8000년 전 태양 질량의 20배 정도되는 초신성(超新星)이 폭발하면서 남긴 잔해가 지금 우리가 보는 이 사진이다. 일반적으로 별은 진화의 마지막 단계에 이르러 폭발(초신성 폭발)하면서 엄청난 에너지를 순간적으로 방출한다. 이때 생긴 강력한 충격파가 우주공간으로 퍼지면서 성간물질에 영향을 미치고 이온화된 수소는 붉은색으로, 산소는 파란색으로 발한다. 베일성운은 우리의 상상으로는 가늠하기 힘든 약 110광년 크기로 펼쳐져 있으며 이 사진은 그중 2광년을 담아냈다. 　 사진=NASA/ESA/HUBBLE HERITAGE TEAM　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

-천구 남극의 물뱀자리에서 발견된 'SM3' 우주에서 가장 오래된 별의 나이는 과연 얼마나 되었을까? 최근의 정밀한 측정으로 우주의 나이가 138억 살이라는 계산서가 나왔으므로, 이보다 나이 많은 별은 일단 없을 것이다. 현재까지 관측사상 가장 오래된 별은 2014년 호주국립대학(ANU) 스테판 켈러 박사 연구팀이 발견하여 ‘SMSS J031300.36-670839.3’(이하 SM3으로 약칭함)이라는 긴 숫자로 명명된 별이다. 발견 확률이 6000만분의 1로 알려진 이 별은 ANU 연구팀이 사이드 스프링 천문대의 스카이매퍼 망원경으로 11년간 탐색한 끝에, 천구 남극에 가까운 물뱀자리에서 발견했다고 2014년 2월 네이처 지에 발표되었다. -태양 나이의 3배인 136억 살 먹은 별 별에 관한 화학적 연구 결과, 약 136억 년 전에 탄생한 것으로 추정되는데, 이는 우주의 시작인 ‘빅뱅’으로부터 겨우 2억 년이 지난 시점으로, 우주 탄생의 신비를 푸는 과학자들의 연구에 큰 도움이 될 것으로 보인다. 이 별이 발견되기 전까지 가장 오래된 별은 약 132억년 전 탄생한 두 별로, 각각 유럽과 미국 연구팀이 2007년과 2013년 학계에 보고했다. SM3가 있는 곳은 우리은하 안으로, 거리는 약 6000 광년이다. 우주의 척도로 보았을 때 비교적 지구에 가까운 곳에 있는 셈이다. 이 별의 스펙트럼을 검토한 연구자들은 검출 가능한 수준의 철 성분을 전혀 찾지 못했다. 이는 곧 SM3이 태고에 태어난 제1 세대의 별이라는 명백한 증거로 볼 수 있다. 빅뱅으로 탄생한 초기 우주에는 수소와 헬륨 그리고 약간의 리튬만이 존재했으며, 나머지 88가지의 자연 원소는 모든 항성 속에서 만들어지거나, 아니면 수명을 다한 거대 항성이 초신성 폭발을 일으켰을 때 만들어진 것들이다. 따라서 제1 세대의 별은 수소와 헬륨, 리튬으로만 생성되었으며, 중심부에서 수소 핵융합 반응을 일으켜 에너지를 생산함으로써 별의 일생을 시작했다. 이 핵융합은 수소 다음에는 헬륨, 탄소, 네온, 산소 순으로 진행되어 마지막 원자번호 26인 철에서 멈춘다. 철은 가장 안정된 원소로 더 이상 핵융합을 하지 않으며, 철 이상의 중원소들은 모두 초신성 폭발 때 순간적으로 만들어진 것들이다. -푸른빛은 젊은 별, 붉은 빛은 늙은 별 이러한 항성의 진화 과정은 별의 나이를 판정하는 방법을 시사해주는데, 그것은 곧 별에 포함된 철의 양을 측정하면 그 별의 나이를 알 수 있게 된다는 뜻이다. 따라서 연구자들은 별의 색깔만 봐도 그 별이 얼마나 오래된 것인지 알 수 있다. 스펙트럼상에서 철의 양이 적을수록 그 별은 오래된 것임을 알려주는 것이다. SM3 별이 지닌 철의 함량은 태양의 100만분의 1에도 못 미친 것으로 밝혀졌다. 이는 현재까지 알려진 어떤 별과 비교해도 60분의 1 미만 수준으로, 이 별이 지금까지 발견된 가장 오래된 별임을 보여준다는 것이다. 별의 나이는 대부분 1억 살에서 100억 살 사이이다. 항성의 운명은 처음 태어날 때의 덩치, 곧 질량에 따라 대부분 결정된다. 초기 질량은 그 별의 밝기, 크기, 진화 과정, 수명 및 최후를 맞는 양상 등을 결정하는 유일한 조건이다. 별은 질량이 클수록 수명이 짧다. 이는 무거운 별은 중심핵의 압력이 매우 커서 작은 별에 비해 수소를 작은 별보다 훨씬 빨리 태우기 때문이다. 가장 질량이 큰 별은 백만 년 정도 사는 반면, 질량이 작은 적색왜성 같은 별은 중력이 약해 연료인 수소를 소모하는 속도가 상당히 느려 그 수명이 엄청 길다. 조만간 초신성 폭발을 일으킬 것으로 예측되는 오리온자리의 초거성 베텔게우스는 태양 크기의 900배나 되기 때문에 나이가 고작 850만 년임에도 임종이 가까운 것이다. 태양 질량의 10%인 적색왜성의 경우 그 수명이 무려 10조 년이나 된다. 100년을 못 사는 인간에 비하면 거의 '영겁'을 사는 셈이다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

-인류의 출발은 초신성 폭발에서 남태평양 타이티 섬에서 생을 마감한 인상파 화가 폴 고갱은 자살을 결심한 후 자신의 유언을 그림으로 남겼다. 그것이 유명한 '우리는 어디서 와서, 어디로 가는가?' 라는 그의 대표작이다. ​100여 년 전인 1897년 연말께 한 달을 밤낮으로 그려 완성한 이 대작이 던진 '우리는 어디에서 왔는가?'라는 질문에 정확한 답변을 할 사람은 당시 지구상에 없었다. 하지만 지금은 현대과학에 힘입어 우리는 그 정답을 지금은 알고 있다. 46억 년 전 아직도 형성되지 않은 태양계 근처에서 생을 다한 늙은 별이 초신성 폭발을 일으켰고, 그 충격으로 거대한 분자구름이 중력 붕괴를 일으켜 태양계를 만들기 시작했다. 초신성이 우주공간으로 품어낸 물질들이 지구가 형성될 때 합류했으며, 그 물질들을 재료삼아 이윽고 지구에서는 생명체가 나타났다. 사실 이러한 우리의 근본을 알게 된 지는 100년도 채 되지 않는다. 한스 베테라는 미국 물리학자가 1938년 별 내부에서 수소가 헬륨으로 변환되는 핵융합 과정에서 별의 에너지가 나온다는 사실을 밝혀냄으로써 비로소 알게 되었던 것이다(그는 이 업적으로 노벨 물리학상을 받았다). 아울러 수천 년 동안 별이 반짝이는 이유를 알지 못했던 인류는 한스 베테의 덕으로 밤하늘에서 별들이 반짝이는 이유를 처음으로 알게 되었다. 별이 핵융합으로 빛을 내지 않았다면, 그리고 초신성이 폭발하여 우주공간으로 제 몸을 풀어내지 않았다면, 우리 인류는 존재하지 못했을 것이다. 이제 인류는 '우리가 어디서 왔는가'를 분명히 알게 되었다. 우리가 온 곳은 바로 저 밤하늘의 별들인 것이다. -'우리'는 누구인가? 이 지구상에는 약 100만 종의 동물이 서식하고 있다. 그 100만 종 중의 하나인 당신은 분류학적으로 본다면, 사람과(Hominidae)에 속하는 고릴라속, 침팬지속, 사람속 중 사람속의 1종으로서, 두 발로 걸어다니는 호모 사피엔스 종에 속하는 영장류이다. 이것이 당신이라는 생물체에 대한 가감 없는 정의이다. ‘호모 사피엔스’는 현생 인류를 포함하는 종의 학명으로, ‘슬기로운 사람’이라는 뜻이다. 인류의 정의에서 말한 ‘두 발로 서서 걷는다’는 것은 참으로 의미 깊은 말이다. 뒷발만으로 이동이 가능한 직립보행을 함으로써 자유로워진 앞발은 도구를 만들어 사용할 수 있는 두 손이 되었던 것이다. 그리고 불을 사용하면서 고기를 익혀 먹는 바람에 충분한 단백질 공급으로 뇌의 용량이 커졌고, 추운 곳에서도 살 수 있게 되었다. 이것이 다른 동물들과의 생존경쟁에서 압도적인 우위를 차지하게 된 까닭이다. 그러나 직립보행 탓에 인간만이 치질을 앓게 됐다는 우스갯소리도 있다. 하지만 이렇게 인류에 대한 정의를 내리더라도 사실 썩 개운치는 않다. 사람처럼 복잡한 존재가 어디 있겠는가. 어떻게 보면 우주보다도 더 복잡하고 신비스러운 존재가 바로 사람이 아닌가. 자신을 낳아준 우주에 대해 연구하고 사색하는 존재가 바로 사람이다. 그래서 ‘우주 속에서 가장 큰 기적은 사람이다’는 말까지 있다. 특히 젊은이들은 자신이 그처럼 소중하고 기적 같은 존재라는 사실을 깊이 깨달을 필요가 있다. 그렇다면 이처럼 우주에서 기적처럼 희귀한 존재인 사람의 기원은 어디서 출발한 것일까? -인류의 한 어머니 '아프리카 이브' 약 200만 년 전부터 시작하는 현생 인류 이전의 호모 하빌리스니, 호모 에렉투스니 하는 화석인류와 유인원 등의 이야기는 훌쩍 뛰어넘고, 현생인류의 기원부터 살펴보기로 하자. 인류학이 지금까지 밝혀낸 것을 간략히 간추린다면, 약 20만 년 전에 현생인류가 지구상에 출현한 것으로 귀결되고 있다. 20만 년이라면 46억 년 지구 역사에서 0.005%에 지나지 않는 기간이다. 우리 인류가 오랜 지구의 역사에서 볼 때 극히 최근에 무대 위에 오른 '신참'이라는 사실을 알 수 있다. 그럼에도 그 짧은 기간에 인류는 70억 인구로 팽창을 거듭하여 지구 행성을 거의 독점하다시피 하며 군림하고 있을 뿐만 아니라, 지구 자체의 안전을 위협하는 존재가 되고 있다. 지구 종말설이 끊이지 않고 있는 것이 현대의 가장 큰 특징이다. 어쨌든 인류 기원설에는 아프리카에서 유럽, 아시아로 확산하여 지역에 따라 분화했다는 다지역 기원설과, 아프리카 단일 기원설이 있다. 아프리카 단일 기원설은 현생 인류의 직계 조상이 약 20만 년 전 아프리카에서 갑자기 출현했으며, 그때부터 5만 년 전까지 그 전에 이미 정착에 살고 있던 네안데르탈인 등 모든 다른 원시 인류들을 몰아내고 주도권을 잡았다는 이론이다. 한동안 서로 맞서왔던 다지역 기원설과 단일 기원설은 20세기 들어 발달한 유전 공학에 힘입어 승부가 판가름났다. 미국의 유전학자들은 DNA 연구를 통해 인류의 기원이 아프리카 인이라는 주장에 손을 들어주었던 것이다. -인류 '7만년의 여정' 우리 몸의 유전자 속에는 많은 이야기가 숨겨져 있다. 다양한 인종의 유전자 조사를 하면, 그들이 가진 DNA의 이력서도 만들 수 있다. 우리 모두는 각자의 몸 속에 수백, 수천 년을 넘어 대대로 내려온 유전자 기록을 모두 갖고 있다. 자기의 유전자를 조사해 면 선조들의 과거까지 알 수 있다. 면봉으로 입천장을 문지르면 상피세포가 묻어나온다. 거기서 DNA를 뽑아내 조사하면 유전자 정보를 알아낼 수 있다. 이 연구에서 과학자들은 사람의 미토콘드리아 DNA가 모계를 통해서만 전해진다는 사실로부터 출발하여, 현 인류의 가계도를 거슬러 올라가보니 현대인의 근원지는 아프리카 대륙이었으며, 어느 한 여성이 인류의 공통 조상이라는 사실을 밝혀냈던 것이다. 과학자들은 이 여성에게 '아프리카 이브'라는 애칭을 붙여주었다.(첫번째 그림 참조) 사람의 외모가 얼마나 다르든지 간에, 유전자 조사를 통해 인류 가계도를 추적한 결과, 지구상의 인류는 모두 아프리카에서 살았던 작은 호모 사피엔스 집단의 후손이라는 사실도 밝혀졌다. 20만 년 전에 아프리카에서 나타나 대륙 곳곳에서 살았던 인류 조상이 혹독한 기후 변화 때문에 약 7만 년 전, 살 길을 찾아 지구 곳곳으로 뿔뿔이 흩어져갔고, 저 북극 아래 동토대와 남북 아메리카에 이르는 7만년의 여정 끝에 결국은 오늘의 전 인류를 만들어냈다는 것이다. 과학자들은 아프리카를 탈출한 호모 사피엔스 집단의 머릿수까지 알아냈다. '약 700명 정도의 집단'이라고 한다. 이들은 소빙하기를 맞아 좁아진 홍해를 건너고 아라비아 반도를 거쳐, 유럽으로, 아시아 대륙 남부와 북부로 뿔뿔이 흩어져갔다. 그들이 아라비아 반도에 한동안 정착했던 곳 중에는 '에덴'이라는 지명도 발견되었다. 유럽으로 향했던 한 무리의 호모 사피엔스는 높은 지능과 자연 적응력을 무기로, 먼저 와서 살고 있던 원시 인류 네안데르탈 인을 서서히 몰아내고 몇천 년 만에 유럽의 주인이 되었다. 아시아 남쪽으로 향했던 무리들은 인도 대륙을 지나고 말레이를 거쳐, 결국 오스트레일리아까지 건너갔다. 뗏목으로 가더라도 며칠은 가야 하는 망망대해를 우리 조상들은 용감히 건너갔던 것이다. 한편, 아시아 북부로 향했던 무리들은 중국과 한반도로 가기도 했지만, 그 중 일부는 시베리아 동토 지대를 지나고, 빙하의 베링 육교(그때는 두 대륙이 이어져 있었다)를 건넌 다음, 태평양 서해안을 따라 남아메리카의 꼬리에까지 이르렀다. -70억 이산가족의 대상봉 그 길은 실로 몇만km에 달하는, 참으로 멀고도 험한 길이었다. 더욱이 그 기간은 지구의 3분의 1일 얼어붙은 소빙하기였다니, 여로에 오른 그들의 고통은 상상을 뛰어넘는 수준이었을 것이다. 게다가 어린애와 여자들까지 데리고 가야 하는 길이었기에 도중에 많은 사람들이 길 위에서 죽기도 했을 것이다. 하지만 그들은 결국 해냈다. 불굴의 의지로 그 험난한 대장정을 성공으로 이끌었던 인류의 힘은 과연 무엇이었을까? 아마도 그것은 가족과 형제에 대한 지극한 사랑이 아니었을까? 한번 상상해보기 바란다. 지금 당신이 그 자리에 있기까지 당신의 조상이 걸어왔을 그 멀고도 험한 행로를. 많은 원시 인류의 종들은 멸종의 길을 걸었지만, 7만 년 전쯤 아프리카를 떠났던 이 호모 사피엔스는 혹독한 자연과 맹수들의 도전을 물리치고 결국 살아남았다. 뿐만 아니라, 이 작은 무리는 오랜 기간에 걸쳐 지구의 다섯 대륙에 성공적으로 이주하여, 지금 21세기의 문명과 70억 인구를 이루게 되었다. 우리 70억 지구인들은 모두 이들의 후손이며 친척인 셈이다. 생각해보면 참으로 자랑스런 선조들이 아닐 수 없다. 이처럼 과학은 지구상에 살고 있는 우리 70억 인류 모두는 한 어머니로부터 이어져내려온 후손이라는 사실을 밝혀낸 것이다. 말하자면 우리는 아주 옛날에 흩어졌다가 다시 만난 친척이요 한 가족인 것이다. 이는 단순한 수사가 아니라 사실이다. '70억 이산가족의 대상봉'이 바로 현재의 지구촌 공동체인 셈이다. 이것이 이 지구 행성 위에서 인류가 엮어낸 대서사가 아니면 무엇일까? 그 작은 무리가 7만년 만에 어떻게 70억의 인류로 증가할 수 있는가, 갸우뚱하는 이들도 있는데, 수학적으로 풀어보면 간단히 해결된다. 한 세대가 30년이라 보고, 한 세대 만에 2배수로 인구가 증가한다고 볼 때, 2의 33제곱이면 100억이 된다. 곧 1000년 동안 한 세대 만에 2제곱씩 인구 증가가 있다고 보면 바로 100억이 되는 것이다. 그러니 7만년이라면 100억이 되고도 남을 오랜 시간이다. 생각해보면 나를 포함하여 인류는 우주의 오랜 사랑이 키워온 존재라고 할 수 있다. 우주의 역사 138억 년, 지구의 역사 46억 년이라는 장구한 세월이 없었더라면, 우리 인류는 이 우주에 존재하지 못했을 것이다. 우리 몸속의 수소원자 한 개, 산소원자 한 개도 우주와 인연이 닿아 있으며 오랜 시간의 저편과 엮여 있는 것이다. '코스모스'의 저자 칼 세이건의 전 부인이기도 했던 진화생물학자인 린 마굴리스는 우주적인 시각에서 인간에 대한 정의를 이렇게 내렸다. "생명은 또한 우주가 인간의 모습을 띠고, 자신에게 던져보는 한 물음이다." 이광식 통신원 joand999@naver.com

서로 끌어당기며 현란한 춤 솜씨를 뽐내고 있는 쌍둥이 블랙홀의 속사정이 천문학자들에 의해 조금씩 밝혀지고 있다. 중력으로 얽혀 결국 하나의 새로운 블랙홀로 재탄생할 이 쌍둥이 블랙홀의 명칭은 ‘PG 1302-102’. 처녀자리 방향으로 35억 광년 떨어진 이 블랙홀은 올초 지상망원경을 통해 처음 확인됐었다. 미국항공우주국(NASA)은 미 컬럼비아대 등이 참여한 연구진이 NASA 은하진화탐사선(GALEX)과 허블 우주망원경의 데이터를 이용해 합병 중인 이 두 블랙홀을 가장 상세하게 관측하고 주기적으로 빛을 내뿜는 특징을 찾아냈다고 17일(현지시간) 전했다. 이중 블랙홀이라고도 불리는 이 블랙홀은 지금까지 탐지된 것들 가운데 가장 가까운 궤도 운동을 하고 있다. 그 거리는 우리 태양계 지름보다 크지 않을 정도로 가깝다. 천문학자들은 두 블랙홀이 앞으로 100만 년 안에 충돌해 초신성 1억 개에 달하는 엄청난 폭발을 유발하며 합병할 것으로 예상한다. 연구진은 초기 우주에서 흔히 발생했던 은하와 이런 괴물 블랙홀이 그들 중심부에서 어떻게 합쳐지는지를 더 잘 이해하기 위해 이중 블랙홀을 연구하고 있다. 하지만 과거에 흔했던 이 사건을 발견하고 확인하기란 쉽지 않다고 한다. PG 1302-102는 아주 몇 안 되는 쌍둥이 블랙홀 후보 가운데 하나이다. 이는 올해 초 캘리포니아공과대(칼텍) 연구진에 의해 발견됐는데 이들은 은하 중심에서 나오는 이상한 빛 신호에 대해 면밀히 검토한 뒤 쌍둥이 블랙홀일 가능성이 크다고 보고했다. 연구진은 ‘카타리나 실시간 순간 관측’(Catalina Real-Time Transient Survey) 망원경을 사용해 변화하는 빛 신호가 5년마다 서로 진동하는 두 블랙홀의 움직임으로 생성되는 것임을 입증했다. 블랙홀 자체는 빛을 방출하지 않지만 주변 물질은 그렇지 않다. 연구진은 연구논문에서 두 블랙홀의 긴밀한 움직임을 확인했으며 이를 지지하는 많은 증거를 발견했다고 밝혔다. GALEX와 허블 망원경의 자외선 데이터를 통해 그들은 지난 20년간 이중 블랙홀 시스템에 관한 변화하는 빛 패턴을 추적할 수 있었다. 이번 연구에 참여한 데이비드 시미노비치 컬럼비아대 부교수는 “GALEX 자료를 얻은 것은 정말 행운이었다”면서 “우리는 GALEX 기록을 다시 살폈고 이 이중 블랙홀이 6차례 관측됐다는 것을 발견했다”고 말했다. 연구진은 또 가시광선과 다른 파장은 물론 자외선을 관측하는 허블 망원경도 마찬가지로 과거에 해당 이중 블랙홀을 관측했었다는 사실을 알게 됐다. 자외선 데이터는 두 블랙홀이 어떻게 주기적인 빛 패턴을 생성하는지 예측하는 데 중요하게 사용된다. 연구진은 이를 통해 두 블랙홀 중 하나가 더 많은 빛을 방출한다고 예측했다. 즉 한 블랙홀이 다른 하나보다 더 많은 물질을 삼키는데 이 과정이 주변 물질을 가열해 강력한 빛을 내뿜게 한다는 것이다. 더 많은 빛을 방출하는 이 블랙홀은 5년 주기로 상대 블랙홀의 주변 궤도를 돌기 때문에 그 빛은 변화하는 데 우리 쪽을 향할 때 더 밝은 것처럼 보인다. 연구를 이끈 다니엘 도라치오 컬럼비아대 연구원은 “마치 60W짜리 전구가 갑자기 100W로 표시되는 것과 같다”면서 “이 블랙홀의 빛이 우리에게서 빠르게 멀어질 때 어두운 20W 전구처럼 보일 것”이라고 말했다. 그렇다면 무엇이 블랙홀 주변 빛에서 이런 변화를 만들어내는 것일까? 그 이유 중 하나는 경찰차가 우리 쪽을 향할 때 사이렌 소리가 더 높은 주파수를 내는 것과 같은 방식으로 빛도 우리 쪽을 향해 이동할 때 짧은 파장 쪽으로 짓눌리는 ‘청색 편이’(blue shifting)와 관련이 있다고 한다. 또 다른 이유는 블랙홀의 엄청난 속도에 관련된 것이다. 사실 더 밝은 블랙홀은 빛의 속도의 약 7%로 이동한다. 다시 말하면 엄청나게 빠르다는 것이다. 비록 블랙홀이 동반 블랙홀 궤도를 도는 데 5년이나 걸리지만 이는 막대한 거리를 이동하는 것이다. 이는 블랙홀이 태양계에서 혜성들이 위치하는 오르트 구름이 있는 외각 변두리부터 우리 태양계 전체를 감싸는 데 5년이 걸리는 것과 같다. 이 정도로 빠른 속도에서 빛은 상대론으로도 알려진 것처럼 증폭되고 더 밝아진다. 도라치오 연구원과 동료들은 기존의 칼텍 논문을 기초로 이 효과를 모형화하고 어떻게 자외선에서 보일지 예측했다. 그들은 가시광선에서 기존에 관측된 주기적인 밝아짐과 어두워짐이 정말 상대론적인 증폭 효과에 의한 것이면 주기적으로 같은 행동이 자외선 파장에서 2.5배 증폭돼 존재해야만 한다고 판단했다. 연구진의 예상대로 GALEX와 허블 자료의 자외선은 일치했다. 이번 연구를 주관한 졸탄 하이만 컬럼비아대 교수는 “우리는 이 시스템에서 무엇이 일어나고 있는지에 대한 우리의 의견을 더 강화하고 이를 더 잘 이해하기 시작했다”고 말했다. 이 결과는 또 연구진이 미래에 긴밀하게 합쳐지는 블랙홀과 물리학의 성배로 여겨지는 무언가, 그리고 중력파를 어떻게 찾을 수 있는지를 이해하는 데 도움이 될 것이다. 두 블랙홀이 궁극적으로 합병하기 전 바로 마지막 순간 그들은 아이스 스케이트 선수들이 선보이는 ‘데드 스파이럴’이라는 기술처럼 서로 밀접하게 돌 때 시공간에 파문을 일으킬 것으로 예측된다. 100년 전 발표된 알베르트 아인슈타인의 중력 이론으로 그 존재가 도출된 소위 ‘중력파’로 불리는 이 현상은 우주 구조에 대한 단서를 제공한다. 쌍둥이 블랙홀에 관한 많은 비밀을 이제 막 드러내기 시작한 이번 결과는 우주 전역에 걸쳐 있는 다른 블랙홀들의 병합을 이해하는 열쇠가 될 것이다. 이번 연구성과는 세계적 학술지 ‘네이처’ 최신호(9월 17일자)에 실렸다. 사진=NASA/컬럼비아대 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

-7천년 전 늙은 별 '초신성' 폭발의 잔해 '피커링의 삼각형'으로 불리는 베일 성운의 일부를 선명하게 보여주는 이미지가 17일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)의 웹사이트 '오늘의 천문사진(APOD)'에 공개되었다. 면사포 성운, 또는 망상성운이라고도 불리는 이 백조자리의 베일 성운은 약 7000 년 전에 폭발한 초신성의 거대한 잔해이다. 초신성이란 사실 신성이 아니라, 무거운 질량의 늙은 별이 폭발로 생을 마감하는 것을 일컫는다. 옛 사람들이 보기엔 밤하늘에 별이 없던 자리에 밝은 별이 나타나 그런 이름을 붙였을 뿐이다. 베일 성운을 만든 초신성 폭발의 빛이 지구까지 온 것은 5000년 이전이었을 것이다. 그때 지구상에는 막 문명이 기지개를 켜던 역사의 여명기에 해당한다. 위의 사진을 보면, 초신성 폭발의 엄청난 충격으로 인해 가스 필라멘트들이 어지러히 얽혀 있는데, 이는 항성 진화의 마지막 단계에서 무거운 별이 폭발하면서 남긴 팽창하는 가스 구름이다. 태양보다 수십 배나 더 큰 별이 대폭발을 일으키면서 만든 강력한 충격파가 우주공간을 퍼져나가며 성간 물질들을 휩쓸고 들뜨게 만들었다. 이 뜨거운 가스 가닥들은 옆에서 본 모습으로 마치 기다란 물결처럼 보인다. 이온화된 수소와 황 원자가 방출하는 빛은 각각 붉은색과 초록색으로, 그리고 산소는 푸른색으로 빛나고 있다. 백조자리 고리라는 이름으로도 잘 알려진 이 베일 성운의 너비는 약 3도 정도로, 보름달 크기의 6배에 달한다. 거리는 약 1,500광년으로 추정되며, 성운의 실제 크기는 70광년이 넘는다. 사진에 담긴 부분은 전체 성운의 3분의 1이 채 안된다. 피커링의 삼각형이라고 불리는 부분은 발견자인 하버드 천문대 대장 피커링(Pickering)의 이름을 딴 것이며, NGC 6979라는 공식 명칭을 갖고 있다. 하늘이 맑은 날이면 백조자리에 작은 망원경으로도 잘 보인다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

-인류의 출발은 초신성 폭발에서 남태평양 타이티 섬에서 생을 마감한 인상파 화가 폴 고갱은 자살을 결심한 후 자신의 유언을 그림으로 남겼다. 그것이 유명한 '우리는 어디서 와서, 어디로 가는가?' 라는 그의 대표작이다. ​100여 년 전인 1897년 연말께 한 달을 밤낮으로 그려 완성한 이 대작이 던진 '우리는 어디에서 왔는가?'라는 질문에 정확한 답변을 할 사람은 당시 지구상에 없었다. 하지만 지금은 현대과학에 힘입어 우리는 그 정답을 지금은 알고 있다. 46억 년 전 아직도 형성되지 않은 태양계 근처에서 생을 다한 늙은 별이 초신성 폭발을 일으켰고, 그 충격으로 거대한 분자구름이 중력 붕괴를 일으켜 태양계를 만들기 시작했다. 초신성이 우주공간으로 품어낸 물질들이 지구가 형성될 때 합류했으며, 그 물질들을 재료삼아 이윽고 지구에서는 생명체가 나타났다. 사실 이러한 우리의 근본을 알게 된 지는 100년도 채 되지 않는다. 한스 베테라는 미국 물리학자가 1938년 별 내부에서 수소가 헬륨으로 변환되는 핵융합 과정에서 별의 에너지가 나온다는 사실을 밝혀냄으로써 비로소 알게 되었던 것이다(그는 이 업적으로 노벨 물리학상을 받았다). 아울러 수천 년 동안 별이 반짝이는 이유를 알지 못했던 인류는 한스 베테의 덕으로 밤하늘에서 별들이 반짝이는 이유를 처음으로 알게 되었다. 별이 핵융합으로 빛을 내지 않았다면, 그리고 초신성이 폭발하여 우주공간으로 제 몸을 풀어내지 않았다면, 우리 인류는 존재하지 못했을 것이다. 이제 인류는 '우리가 어디서 왔는가'를 분명히 알게 되었다. 우리가 온 곳은 바로 저 밤하늘의 별들인 것이다. -'우리'는 누구인가? 이 지구상에는 약 100만 종의 동물이 서식하고 있다. 그 100만 종 중의 하나인 당신은 분류학적으로 본다면, 사람과(Hominidae)에 속하는 고릴라속, 침팬지속, 사람속 중 사람속의 1종으로서, 두 발로 걸어다니는 호모 사피엔스 종에 속하는 영장류이다. 이것이 당신이라는 생물체에 대한 가감 없는 정의이다. ‘호모 사피엔스’는 현생 인류를 포함하는 종의 학명으로, ‘슬기로운 사람’이라는 뜻이다. 인류의 정의에서 말한 ‘두 발로 서서 걷는다’는 것은 참으로 의미 깊은 말이다. 뒷발만으로 이동이 가능한 직립보행을 함으로써 자유로워진 앞발은 도구를 만들어 사용할 수 있는 두 손이 되었던 것이다. 그리고 불을 사용하면서 고기를 익혀 먹는 바람에 충분한 단백질 공급으로 뇌의 용량이 커졌고, 추운 곳에서도 살 수 있게 되었다. 이것이 다른 동물들과의 생존경쟁에서 압도적인 우위를 차지하게 된 까닭이다. 그러나 직립보행 탓에 인간만이 치질을 앓게 됐다는 우스갯소리도 있다. 하지만 이렇게 인류에 대한 정의를 내리더라도 사실 썩 개운치는 않다. 사람처럼 복잡한 존재가 어디 있겠는가. 어떻게 보면 우주보다도 더 복잡하고 신비스러운 존재가 바로 사람이 아닌가. 자신을 낳아준 우주에 대해 연구하고 사색하는 존재가 바로 사람이다. 그래서 ‘우주 속에서 가장 큰 기적은 사람이다’는 말까지 있다. 특히 젊은이들은 자신이 그처럼 소중하고 기적 같은 존재라는 사실을 깊이 깨달을 필요가 있다. 그렇다면 이처럼 우주에서 기적처럼 희귀한 존재인 사람의 기원은 어디서 출발한 것일까? -인류의 한 어머니 '아프리카 이브' 약 200만 년 전부터 시작하는 현생 인류 이전의 호모 하빌리스니, 호모 에렉투스니 하는 화석인류와 유인원 등의 이야기는 훌쩍 뛰어넘고, 현생인류의 기원부터 살펴보기로 하자. 인류학이 지금까지 밝혀낸 것을 간략히 간추린다면, 약 20만 년 전에 현생인류가 지구상에 출현한 것으로 귀결되고 있다. 20만 년이라면 46억 년 지구 역사에서 0.005%에 지나지 않는 기간이다. 우리 인류가 오랜 지구의 역사에서 볼 때 극히 최근에 무대 위에 오른 '신참'이라는 사실을 알 수 있다. 그럼에도 그 짧은 기간에 인류는 70억 인구로 팽창을 거듭하여 지구 행성을 거의 독점하다시피 하며 군림하고 있을 뿐만 아니라, 지구 자체의 안전을 위협하는 존재가 되고 있다. 지구 종말설이 끊이지 않고 있는 것이 현대의 가장 큰 특징이다. 어쨌든 인류 기원설에는 아프리카에서 유럽, 아시아로 확산하여 지역에 따라 분화했다는 다지역 기원설과, 아프리카 단일 기원설이 있다. 아프리카 단일 기원설은 현생 인류의 직계 조상이 약 20만 년 전 아프리카에서 갑자기 출현했으며, 그때부터 5만 년 전까지 그 전에 이미 정착에 살고 있던 네안데르탈인 등 모든 다른 원시 인류들을 몰아내고 주도권을 잡았다는 이론이다. 한동안 서로 맞서왔던 다지역 기원설과 단일 기원설은 20세기 들어 발달한 유전 공학에 힘입어 승부가 판가름났다. 미국의 유전학자들은 DNA 연구를 통해 인류의 기원이 아프리카 인이라는 주장에 손을 들어주었던 것이다. -인류 '7만년의 여정' 우리 몸의 유전자 속에는 많은 이야기가 숨겨져 있다. 다양한 인종의 유전자 조사를 하면, 그들이 가진 DNA의 이력서도 만들 수 있다. 우리 모두는 각자의 몸 속에 수백, 수천 년을 넘어 대대로 내려온 유전자 기록을 모두 갖고 있다. 자기의 유전자를 조사해 면 선조들의 과거까지 알 수 있다. 면봉으로 입천장을 문지르면 상피세포가 묻어나온다. 거기서 DNA를 뽑아내 조사하면 유전자 정보를 알아낼 수 있다. 이 연구에서 과학자들은 사람의 미토콘드리아 DNA가 모계를 통해서만 전해진다는 사실로부터 출발하여, 현 인류의 가계도를 거슬러 올라가보니 현대인의 근원지는 아프리카 대륙이었으며, 어느 한 여성이 인류의 공통 조상이라는 사실을 밝혀냈던 것이다. 과학자들은 이 여성에게 '아프리카 이브'라는 애칭을 붙여주었다. 사람의 외모가 얼마나 다르든지 간에, 유전자 조사를 통해 인류 가계도를 추적한 결과, 지구상의 인류는 모두 아프리카에서 살았던 작은 호모 사피엔스 집단의 후손이라는 사실도 밝혀졌다. 20만 년 전에 아프리카에서 나타나 대륙 곳곳에서 살았던 인류 조상이 혹독한 기후 변화 때문에 약 7만 년 전, 살 길을 찾아 지구 곳곳으로 뿔뿔이 흩어져갔고, 저 북극 아래 동토대와 남북 아메리카에 이르는 7만년의 여정 끝에 결국은 오늘의 전 인류를 만들어냈다는 것이다. 과학자들은 아프리카를 탈출한 호모 사피엔스 집단의 머릿수까지 알아냈다. '약 700명 정도의 집단'이라고 한다. 이들은 소빙하기를 맞아 좁아진 홍해를 건너고 아라비아 반도를 거쳐, 유럽으로, 아시아 대륙 남부와 북부로 뿔뿔이 흩어져갔다. 그들이 아라비아 반도에 한동안 정착했던 곳 중에는 '에덴'이라는 지명도 발견되었다. 유럽으로 향했던 한 무리의 호모 사피엔스는 높은 지능과 자연 적응력을 무기로, 먼저 와서 살고 있던 원시 인류 네안데르탈 인을 서서히 몰아내고 몇천 년 만에 유럽의 주인이 되었다. 아시아 남쪽으로 향했던 무리들은 인도 대륙을 지나고 말레이를 거쳐, 결국 오스트레일리아까지 건너갔다. 뗏목으로 가더라도 며칠은 가야 하는 망망대해를 우리 조상들은 용감히 건너갔던 것이다. 한편, 아시아 북부로 향했던 무리들은 중국과 한반도로 가기도 했지만, 그 중 일부는 시베리아 동토 지대를 지나고, 빙하의 베링 육교(그때는 두 대륙이 이어져 있었다)를 건넌 다음, 태평양 서해안을 따라 남아메리카의 꼬리에까지 이르렀다. -70억 이산가족의 대상봉 그 길은 실로 몇만km에 달하는, 참으로 멀고도 험한 길이었다. 더욱이 그 기간은 지구의 3분의 1일 얼어붙은 소빙하기였다니, 여로에 오른 그들의 고통은 상상을 뛰어넘는 수준이었을 것이다. 게다가 어린애와 여자들까지 데리고 가야 하는 길이었기에 도중에 많은 사람들이 길 위에서 죽기도 했을 것이다. 하지만 그들은 결국 해냈다. 불굴의 의지로 그 험난한 대장정을 성공으로 이끌었던 인류의 힘은 과연 무엇이었을까? 아마도 그것은 가족과 형제에 대한 지극한 사랑이 아니었을까? 한번 상상해보기 바란다. 지금 당신이 그 자리에 있기까지 당신의 조상이 걸어왔을 그 멀고도 험한 행로를. 많은 원시 인류의 종들은 멸종의 길을 걸었지만, 7만 년 전쯤 아프리카를 떠났던 이 호모 사피엔스는 혹독한 자연과 맹수들의 도전을 물리치고 결국 살아남았다. 뿐만 아니라, 이 작은 무리는 오랜 기간에 걸쳐 지구의 다섯 대륙에 성공적으로 이주하여, 지금 21세기의 문명과 70억 인구를 이루게 되었다. 우리 70억 지구인들은 모두 이들의 후손이며 친척인 셈이다. 생각해보면 참으로 자랑스런 선조들이 아닐 수 없다. 이처럼 과학은 지구상에 살고 있는 우리 70억 인류 모두는 한 어머니로부터 이어져내려온 후손이라는 사실을 밝혀낸 것이다. 말하자면 우리는 아주 옛날에 흩어졌다가 다시 만난 친척이요 한 가족인 것이다. 이는 단순한 수사가 아니라 사실이다. '70억 이산가족의 대상봉'이 바로 현재의 지구촌 공동체인 셈이다. 이것이 이 지구 행성 위에서 인류가 엮어낸 대서사가 아니면 무엇일까? 그 작은 무리가 7만년 만에 어떻게 70억의 인류로 증가할 수 있는가, 갸우뚱하는 이들도 있는데, 수학적으로 풀어보면 간단히 해결된다. 한 세대가 30년이라 보고, 한 세대 만에 2배수로 인구가 증가한다고 볼 때, 2의 33제곱이면 100억이 된다. 곧 1000년 동안 한 세대 만에 2제곱씩 인구 증가가 있다고 보면 바로 100억이 되는 것이다. 그러니 7만년이라면 100억이 되고도 남을 오랜 시간이다. 생각해보면 나를 포함하여 인류는 우주의 오랜 사랑이 키워온 존재라고 할 수 있다. 우주의 역사 138억 년, 지구의 역사 46억 년이라는 장구한 세월이 없었더라면, 우리 인류는 이 우주에 존재하지 못했을 것이다. 우리 몸속의 수소원자 한 개, 산소원자 한 개도 우주와 인연이 닿아 있으며 오랜 시간의 저편과 엮여 있는 것이다. '코스모스'의 저자 칼 세이건의 전 부인이기도 했던 진화생물학자인 린 마굴리스는 우주적인 시각에서 인간에 대한 정의를 이렇게 내렸다. "생명은 또한 우주가 인간의 모습을 띠고, 자신에게 던져보는 한 물음이다." 이광식 통신원 joand999@naver.com

우주의 시공간 구조는 그 속에서 움직이는 물체에 따라 쉼 없이 뒤틀리거나 휘어진다. 이러한 시공간의 뒤틀림으로 발생한 요동이 파도처럼 광속으로 전달되어, 움직이는 물체 또는 계(界)로부터 바깥쪽으로 이동하는 파문(ripples)을 중력파라 한다. 주로 천체의 중력붕괴나 초신성 폭발 등으로 발생하는 이 중력파는 일찍이 아인슈타인이 일반상대성 이론에서 그 존재를 예측했지만, 아직 중력파를 검출하는 데 성공한 예는 없다. 그러나 간접적으로 그 존재가 알려졌는데, 1974년 조셉 테일러와 러셀 헐스는 펄서의 쌍성계인 PSR B1913+16을 발견하고 그 자전주기와 펄스 방출주기를 정밀하게 측정한 결과, 그 궤도주기가 점차 짧아지고 있음을 밝혀냈다. 이 현상은 중력파를 통해 에너지가 밖으로 방출되었다고 볼 때, 일반상대성 이론이 예측한 값과 오차범위 내에서 일치했다. 두 사람은 "중력 연구의 새로울 가능성을 여는 신형 쌍성 펄서의 발견" 업적으로 노벨 물리학상(1993년)을 받았다. 이처럼 천체물리학의 최대 화두가 되는 이 중력파 검출에 본격적으로 뛰어들 준비가 갖추고 있는 관측소가 있다. 미국의 루이지애나에 설치된 레이저간섭중력파관측소(LIGO: Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory)는 업그레이드를 완료해 크게 향상된 감도로 중력파 검출에 나설 채비를 하고 있는 중이다. 연말께부터 관측을 시작하려고 하는 LIGO팀은 20년간의 노력 끝에 알베르트 아인슈타인이 약 한 세기 전에 예측한 파동을 어렴풋이 볼 수 있게 되기를 기대하고 있다. 어쨌든 천문학자들은 최상의 해상도를 확보할 방법으로 이 중력파를 검출하기를 열망하고 있다. 하지만 그들이 원하는 방법대로 하려면, 두 개의 인공위성을 우주로 띄워야 한다. 그리고 수백만 킬로미터 떨어진 곳에 각각 위치시킨 다음 그사이 시공간의 중력파를 검출을 시도하는 것이다. 이처럼 극단적으로 먼 거리를 잡는 것은 시공간의 뒤틀림이 극히 작아 중력파를 검출하기 위해 최대한 공간을 확보하기 위한 것이다. 다행히 중력파 검출을 열망하는 천문학자들에게 큰 지원군이 나타났는데, 유럽우주기구(ESA)에서 중력파 관측 탐사선을 쏘아 올릴 예정이라는 소식이다. 아직 망원경의 디자인이 결정된 것은 아니지만, LISA 패스파인더(Laser Interferometer Space Antenna Pathfinder)와 NGO(New Gravitational wave Observatory)가 검토단계에 있는데, 둘 중 하나가 조만간 결정되면 2034년 우주로 올려보내질 예정이다. 그러나 LISA 패스파인더는 사실 중력파 사냥에 전적으로 투입되지는 않고, 약 20년에 걸쳐 보다 광범한 임무를 수행할 예정이다. "정말 내가 원하는 것은 중력파 천체물리학에 집중하는 것이다"라고 이 두 프로젝트에 관여하는 T 맥나마라가 '디스커버리' 지와의 인터뷰에서 밝혔다. 그는 1994년 21살의 나이로 LISA에서 과학자로서의 경력을 시작했다. 2034년 LISA 패스파인더가 우주로 떠나면 그도 은퇴할 나이에 이르게 된다. LISA 패스파인더는 어떤 우주선보다 정적이고 안정된 상태를 유지할 것이다. 패스파인더가 머물게 될 궤도는 지구에서 태양 쪽으로 150만km 떨어진 우주공간으로, 라그랑주 1 지점(L1)이라고 일컬어지는 곳이다. 여기에서 지구와 태양의 중력이 균형을 이루어 패스파인더는 안정된 자세를 유지할 수가 있다. LISA 패스파인더가 만약 탐사선이 중력파 검출에 성공한다면 우주의 거대 폭발 증거를 발견한 최초의 우주선이 될 것이다. 사진=ESA(아인슈타인이 예측한 중력파를 검출하기 위해 우주로 발사될 예정인 LISA 패스파인더 상상도) 이광식 통신원 joand999@naver.com

마치 우주를 헤엄치는 새우같은 모습을 하고있는 환상적인 성운의 모습이 공개됐다. 최근 유럽남방천문대(ESO)는 지구에서 약 6000광년 떨어진 전갈자리에 위치한 일명 '새우성운'(Prawn Nebula)의 모습을 이미지로 공개했다. 칠레에 위치한 라 실라 천문대(La Silla Observatory)의 2.2m 광시야(Wide Field Imager) 망원경으로 찾아낸 새우성운의 정식이름은 'Gum 56' 혹은 'IC 4628' 이다. 사진에도 나타나듯 이 성운 속에는 거대한 구름이 존재한다. 이 속에서 셀 수 없이 많은 별들이 탄생하고 이후에는 초신성 폭발로 서서히 사라져 간다. ESO는 이 사진에 '우주 재활용'(Cosmic Recycling)이라는 제목을 달았는데 그 이유는 초신성 폭발로 남은 물질들이 다시 새로운 별을 만드는 재료가 되기 때문이다. 곧 영겁의 세월동안 별의 탄생과 죽음이 동시에 공존하는 공간이 바로 새우성운으로 별의 보육실이면서도 장례식장이기도 한 셈이다. 특히 새우성운 속 별들 중에는 젊고 팔팔한 O-타입의 별이 2개나 확인됐다. 별은 그 온도에 따라 O, B, A, F, G, K, M 타입으로 나뉘는데 가장 뜨거운 것이 바로 ‘O-타입’이다. 우리의 태양이 중간 단계인 G-타입에 해당되는 것과 비교하면 O-타입이 얼마나 뜨거운 별인지 알 수 있다. 대부분의 O-타입 별은 태어난 지 얼마되지 않지만 에너지 소모 비율이 높아 수백 만 년 정도면 그 수명을 다한다. 곧 강렬한 파란색 빛을 방출하다 폭발, 새로운 별을 만드는데 필요한 무거운 원소들을 생산하고 짧은 생을 마감하는 것이다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr