-죽은 별들의 비명과 수천 개의 백색왜성 무덤 포착 우리은하의 중심부를 들여다보던 천문학자들이 죽은 별들이 그들의 동반성에게 잡아먹히면서 내지르는 '비명 소리'를 처음으로 포착했다고 영국 일간지 데일리메일이 30일(현지시간) 보도했다. 이 좀비 별들은 우리은하 중심부 가까이에 백색왜성들의 거대한 무덤을 만들고 있는 것으로 추정되고 있다. 백색왜성은 거대 질량의 별이 연료를 소진한 후 남은 별의 속고갱이 같은 것이다. 그러나 이들 백색왜성들이 왜 은하 중심부에 그처럼 많이 모여 있는지는 아직까지 밝혀지지 않은 미스터리로 남아 있다. '네이처' 지에 발표된 이번 발견은 누스타(NuSTAR, Nuclear Spectroscopic Telescope Array) 망원경으로 관측한 미국 하버포드 대학의 과학자들이 거둔 쾌거이다. "우리는 누스타의 이미지에서 우리은하 중심부를 이루는 완전히 새로운 구성요소를 볼 수 있습니다" 하고 커스틴 페레스 콜럼비아 대학 교수가 설명했다. "아직까지 그 X선 신호를 완전히 해독하지는 못하고 있지만, 좀더 연구하면 설명할 수 있을 겁니다." 은하 중심부에 있는 수천 개 백색왜성들이 방출하는 것과 같은 X선은 1000분의 1초 펄서(빠르게 회전하는 중성자별)나 강한 자기장에서도 방출될 수 있다. "어쨌든 이 모든 가능성이 별의 진화와 쌍성 체계, 은하 중심에서 나오는 우주선에 관한 우리의 기존 지식을 크게 뒤바꿀 수 있는 중요한 도전이다" 하고 연구자들은 논문에서 말하고 있다. 이번에 발견된 X선은 궁수자리 A*라고 불리는 26광년 크기의 은하 중심부 13에서 나오는 것으로 알려졌다. 이 근처에 우리은하 중심에 똬리 틀고 있는 거대 질량의 블랙홀이 있다. 항성 진화 이론에 따르면, 별이 죽을 때 조용히 어둠 속으로 사라지는 것은 아니다. 우리 태양과는 달리 동반성이 있는 별은 붕괴되어 백색왜성이 되면서 동반성의 물질을 빨아들이게 된다. 이때 물질이 엄청난 속도로 빨려들어가면서 X선을 방출한다. 이 과정에는 아주 흥미로운 사실이 하나 있는데, 백색왜성이 짝별의 물질을 빨아들여 태양 질량의 1.4배에 달하면 예외없이 대폭발을 일으킨다는 사실이다. 이른바 1a형 초신성 폭발이다. 이 한계 질량을 발견한 사람이 인도 출신 물리학자인 찬드라세카르인데, 그의 이름을 따 '찬드라세카르 한계'라 한다. 그는 이 발견으로 노벨 물리학상을 받았다. 많은 수의 젊고 무거운 별들이 우리은하 중심의 블랙홀 둘레를 돌고 있는데, 그처럼 많은 백색왜성들이 왜 청소되지 않은 채 남아 있는지는 아직까지 밝혀지지 않고 있다. 백색왜성은 우리 태양 같은 중간 크기의 별이 생애의 마지막에 바깥층을 날려버리고 남은 알맹이 같은 것이다. 밀도가 아주 높고 희게 빛난다. 태양이 백색왜성이 된다면 지구 크기만한 것이 될 것이다. 우리은하 중심에서 발견된 수천 개의 백색왜성들은 우리은하 중심이 참으로 기괴한 장소라는 사실을 말해준다고 연구자들은 믿고 있다. "거대 질량의 블랙홀 부근에서 천체들이 잔뜩 밀집되어 있는데도 이들 백색왜성들이 건재한 것은 마치 복잡한 지하도에서 사람들이 엉켜 있는데도 유유히 걷는 것과 똑같은 현상이다. 이것을 규명하는 것이 앞으로의 과제이다" 하고 논문 공동저자 처크 헤일리 콜럼비아 대학 교수가 말했다. 이광식 통신원 joand999@naver.com　

4만 명 이상의 별지기들이 200만 개가 넘는 천체들을 분류하고 5개의 미발견 초신성을 발견하는 데 결정적인 역할을 하여 화제가 되고 있다. 호주 국립대학의 과학자들이 개설한 아마추어 천문가 프로젝트는 자원 봉사자들에게 스카이매퍼 망원경이 잡은 이미지들 중에서 새로운 대상, 특히 새로운 초신성 발견에 초점을 맞추어 검색해달라고 요청했다. 이 프로젝트는 옥스퍼드 대학에서 운영하는 시민 참여 과학 포털인 주니버스 플렛폼에서 진행되었는데, 이 모든 과정은 3월 18일에서 20일까지 BBC2 TV의 시리즈 '스타게이징 라이브' 프로에서 소개되었다. 이 프로젝트에 참여하려면 온라인에 등록하여 주니버스 플렛폼에 접속한 후 과제를 받으면 된다. 주니버스는 과거에도 우주에 관련된 프로젝트로 많은 시민 과학자들의 참여를 이끌어낸 바가 있다. 그중에는 외계 행성 찾기, '공간왜곡'과 성운 속의 구멍, 은하 찾기 등이 포함되어 있다. 자원봉사자들은 스카이매퍼가 촬영한 우주의 특정 구획 이미지를 할당받은 후 빽빽하게 찍혀 있는 천체들을 정밀 조사하게 된다. 이미지들은 특정 구역을 각기 다른 시간대에 촬영한 것으로, 그것들을 비교 검토하여 변화된 상황을 잡아내는 것이다. 초신성은 자체의 연료를 모두 소진한 후 엄청난 폭발로 마지막을 장식하는 거대 질량의 별이다. 폭발시의 밝기는 은하 전체의 별들이 내는 빛보다 더 밝다. 그야말로 우주 최대의 이벤트 중 하나다. 따라서 엄청나게 먼 거리에서 폭발을 일으키더라도 우리는 그것을 관측할 수가 있다. 자원봉사자들은 평소 보이지 않던 이런 별을 찾아내는 것이다. "한 자원봉사자는 초신성을 찾아내기 위해 꼬박 25시간이나 데이터를 뒤졌지만 불운하게도 하나도 찾지 못했다. 그러다 아주 특이한 변광성을 하나 발견했는데, 앞으로 7억 년 후쯤이 폭발할 것으로 예측된다. 정말 대단한 것을 발견한 것"이라고 호주국립대학 천체물리학부의 리처드 스컬조 박사가 말했다. ​변광성이란 시간에 따라서 밝기가 변하는 별로, 별 자체의 원인이나 동반성의 식으로 인해 밝기가 변하는 유형 등이 있다. 만약 시민 과학자가 새로운 대상을 발견하면 전공 과학자들이 집중적인 검토에 들어가 해당 천체의 스펙트럼을 조사하고 그것의 조성과 역사를 규명하게 된다고 스칼조 교수는 밝힌다. "1a형 초신성은 우주의 팽창과 암흑 에너지를 연구하는 데 가장 중요한 대상이다. 다른 유형의 초신성들은 다양한 별들의 종말을 연구하는 데 유용하다" 초신성과 은하의 유형 등을 분류하는 작업에 많은 자원봉사자들이 필요한 이유는 사람이 컴퓨터에 비해 상대적으로 분류를 더 잘하기 때문이다. ​ 스카이매퍼 망원경은 지금까지 15개의 초신성을 발견했다. 앞으로 프로그램이 더 개선되면 더 많은 초신성을 발견할 것으로 기대되고 있다. 자원봉사자들에 의해 새로 발견된 5개의 초신성에 관한 데이터들은 이미 암흑 에너지와 우주 팽창을 연구하는 스카이매퍼 과학자들의 손에 넘어가 연구가 진척되고 있는 중이다. 하지만 연구 결과가 출판되기까지는 아직 더 많은 작업이 남아 있다고 스칼조 박사는 밝혔다. 이광식 통신원 joand999@naver.com　

우주에서는 인간의 상식으로는 가늠하기 어려운 크기의 사건들이 발생할 수 있다. 최근 천문학자들은 거대한 우주 쓰나미(Giant Cosmic tsunami)라고 불릴 만한 현상을 발견했다. 물론 그 원인은 지구에서 발생하는 쓰나미와 다르지만, 거대한 충격파가 만드는 별과 물질의 파도는 인간의 상상을 압도하기에 충분하다. 왜냐하면, 폭이 수백만 광년에 달하는 거대 충격파가 시속 900만km의 속도로 움직이고 있기 때문이다. 네덜란드의 레이던 천문대(Leiden Observatory)의 앙드라 스트로에(Andra Stroe)와 데이비드 소브랄(David Sobral)은 ‘영국 왕립천문학회 월간보고’(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) 에 발표한 논문에서 이와 같은 내용을 보고했다. 이들은 아이작 뉴턴 및 윌리엄 허셜 망원경, 스바루 망원경, 켁 망원경, CFHT 등 다수의 관측 장비를 이용해서 지구에서 23억 광년 떨어진 은하단 CIZA J2242.8+5301을 관측했다. 은하단은 수천 개 이상의 많은 은하가 모인 집단으로 때때로 서로 충돌과 합체를 통해 더 커진다. 은하단 CIZA J2242.8+5301 역시 최근 다른 은하단과의 충돌 및 합체 과정에 있는데, 이 과정에서 거대한 충격파가 발생한다. 연구팀은 이 충격파가 은하들에 어떤 영향을 미치는지 생생하게 관측했다. 본래 오래된 은하들은 활발하게 별을 생성하지 않는다. 나이가 들면 성장을 멈추는 것과 같이 은하 역시 시간이 지나면 노쇠하기 마련이다. 하지만 이런 대규모 충돌은 은하들에 새로운 활력을 부여한다. 지구의 쓰나미가 많은 생명을 앗아가는 것과는 반대로 거대한 우주 쓰나미는 성간 가스의 농도를 높여 새로운 별이 탄생하게 한다. 천문학자들은 망원경을 통해서 이 은하단에 있는 콤마 모양 은하(comatose galaxies)가 새롭게 회춘해서 수많은 별을 탄생시키는 모습을 관측할 수 있었다. 이 별 가운데는 태양의 수십 배가 넘는 많은 질량을 가져서 짧은 시간 이내로 초신성 폭발을 일으켜 이미 사라진 것들도 존재한다. 그 빈자리에는 블랙홀과 중성자별이 남는다. 우주에서 발생하는 은하나 은하단의 충돌은 수많은 새로운 별을 탄생시킨다. 그리고 이 별 가운데는 태양 같은 별과 지구 같은 행성이 수없이 존재할 것이다. 지구에서 봤을 때는 한 장의 사진에 불과하지만 어쩌면 그 안에는 다른 세상이 들어있을지 모른다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

우주에는 과속으로 질주하는 자동차처럼 남들보다 훨씬 빠른 속도로 움직이는 별이 있다. 천문학자들은 이 과속 별들을 HVS(HyperVelocity Star)로 분류해 연구해왔다. 이런 별 가운데는 초속 500km에서 1,000km가 넘는 엄청난 속도로 움직이는 별도 있다. 엄청난 질량을 가진 별을 이 정도로 빠르게 움직이는 힘은 은하 중심 거대 블랙홀이나 혹은 초신성 폭발 같은 격렬한 에너지 방출에 의해서만 가능하다고 천문학자들은 보고 있다. 그런데 최근 과학자들이 별이 아니라 은하 전체가 과속으로 움직이는 현상을 발견하는 데 성공했다고 한다. 그것도 하나가 아닌 11개의 달아나는 은하(runaway galaxies)가 동시에 발견되었다. 과연 어떤 힘이 별이 아니라 은하계 전체를 빠르게 움직일 수 있을까? 그 힘의 근원은 바로 중력이다. 하버드 스미스소니언 천체물리 연구소의 이고르 칠린가리안(Igor Chilingarian)과 그의 동료들은 본래 작은 은하들을 연구하고 있었다. 작은 타원은하(compact elliptical galaxy, cE)들은 일종의 미니 은하로 그 크기가 구상 성단보다 약간 더 큰 정도에 지나지 않는다. 작은 것은 수백 광년에 지나지 않는 지름을 가지고 있다. 우리 은하계와 비교할 때, 이 은하들은 1,000분의 1 수준에 지나지 않은 크기다. 연구팀은 SDSS(Sloan Digital Sky Survey) 및 갈렉스(GALEX) 관측 위성 자료를 이용해서 200개 정도의 작은 타원은하를 연구했는데 이 중에서 11개의 은하가 예상치 않게 매우 빠른 속도로 이동하는 것을 발견했다. 이들의 이동속도는 초속 3,000km에 달했다. 더욱이 놀라운 사실은 이 작은 타원은하들이 다른 큰 은하 주변을 공전하거나 은하단에 속한 대신 단독으로 빠르게 움직인다는 것이다. 일반적으로 우주에서 우리 은하계 같은 큰 은하들은 주변에 작은 위성 은하들을 거느린다. 반대로 작은 은하들은 단독으로 존재하기보다는 중력에 이끌려 큰 은하 주변을 공전하거나 적어도 은하군에 속한 경우가 많다. 그러나 이번에 발견된 은하들은 고속으로 움직일 뿐 아니라 홀로 이동하고 있었다. 과학자들은 이와 같은 은하가 존재할 수 있는 이유에 대해서 다음과 같은 가설을 세웠다. 일단 은하단 중심에 있는 큰 은하 주변을 공전하는 작은 은하가 있었다. 이런 위성 은하들은 매우 흔하게 관찰된다. 그런데 여기에 또 다른 은하가 큰 은하의 중력에 이끌려 다가온다. 만약 새롭게 등장한 은하가 작은 은하의 공전 궤도 중간에 끼어들면, 작은 은하는 중력의 상호 작용으로 밀려날 수도 있다. 결국, 새로운 은하가 들어오면서 본래 있던 은하는 튕겨 나가듯 빠져나가게 된다. 마치 '굴러온 돌이 박힌 돌 뺀다'라는 속담 같은 일이 은하 사이에서도 일어날 수 있다는 이야기다. 과학자들은 은하 사이에서도 중력에 의해 다양한 상호 작용이 일어난다는 사실을 알고 있다. 이번 연구는 은하들이 충돌과 합체는 물론 자리다툼까지 벌일 수 있다는 놀라운 사실을 알려준다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

우주에서는 인간의 상식으로는 가늠하기 어려운 크기의 사건들이 발생할 수 있다. 최근 천문학자들은 거대한 우주 쓰나미(Giant Cosmic tsunami)라고 불릴 만한 현상을 발견했다. 물론 그 원인은 지구에서 발생하는 쓰나미와 다르지만, 거대한 충격파가 만드는 별과 물질의 파도는 인간의 상상을 압도하기에 충분하다. 왜냐하면, 폭이 수백만 광년에 달하는 거대 충격파가 시속 900만km의 속도로 움직이고 있기 때문이다. 네덜란드의 레이던 천문대(Leiden Observatory)의 앙드라 스트로에(Andra Stroe)와 데이비드 소브랄(David Sobral)은 ‘영국 왕립천문학회 월간보고’(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) 에 발표한 논문에서 이와 같은 내용을 보고했다. 이들은 아이작 뉴턴 및 윌리엄 허셜 망원경, 스바루 망원경, 켁 망원경, CFHT 등 다수의 관측 장비를 이용해서 지구에서 23억 광년 떨어진 은하단 CIZA J2242.8+5301을 관측했다. 은하단은 수천 개 이상의 많은 은하가 모인 집단으로 때때로 서로 충돌과 합체를 통해 더 커진다. 은하단 CIZA J2242.8+5301 역시 최근 다른 은하단과의 충돌 및 합체 과정에 있는데, 이 과정에서 거대한 충격파가 발생한다. 연구팀은 이 충격파가 은하들에 어떤 영향을 미치는지 생생하게 관측했다. 본래 오래된 은하들은 활발하게 별을 생성하지 않는다. 나이가 들면 성장을 멈추는 것과 같이 은하 역시 시간이 지나면 노쇠하기 마련이다. 하지만 이런 대규모 충돌은 은하들에 새로운 활력을 부여한다. 지구의 쓰나미가 많은 생명을 앗아가는 것과는 반대로 거대한 우주 쓰나미는 성간 가스의 농도를 높여 새로운 별이 탄생하게 한다. 천문학자들은 망원경을 통해서 이 은하단에 있는 콤마 모양 은하(comatose galaxies)가 새롭게 회춘해서 수많은 별을 탄생시키는 모습을 관측할 수 있었다. 이 별 가운데는 태양의 수십 배가 넘는 많은 질량을 가져서 짧은 시간 이내로 초신성 폭발을 일으켜 이미 사라진 것들도 존재한다. 그 빈자리에는 블랙홀과 중성자별이 남는다. 우주에서 발생하는 은하나 은하단의 충돌은 수많은 새로운 별을 탄생시킨다. 그리고 이 별 가운데는 태양 같은 별과 지구 같은 행성이 수없이 존재할 것이다. 지구에서 봤을 때는 한 장의 사진에 불과하지만 어쩌면 그 안에는 다른 세상이 들어있을지 모른다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

유럽우주기구(ESA)는 영화 '어벤져스: 에이지 오브 울트론'의 팬? 최근 ESA측이 '토르의 헬멧'(Thor‘s Helmet) 이라는 별칭이 붙어있는 발광성운 'NGC 2359'의 모습을 공개해 관심을 끌고있다. 겨울철 남쪽하늘에 보이는 큰개자리에 위치한 NGC 2359는 마치 북유럽 신화 속 토르가 쓰고 나오는 헬멧의 날개를 닮았다고 해서 이같은 재미있는 별칭이 붙었다. 지구에서 1만 5000광년 떨어져 있는 NGC 2359는 그 길이가 30광년에 달해 인간의 상상으로는 짐작하기도 힘든 크기다. 특히 이 성운 중심에는 '울프-레이에별'(Wolf-Rayet Star)인 HD 56925이 있다. 울프-레이에별은 우리 태양 질량의 20배 이상 되는 극대거성으로 자체 ‘연료’를 빠르게 소모하는 탓에 결국 초신성 폭발을 일으키면서 찬란한 최후를 맞는다. ESA가 공개한 이 사진은 한 장이지만 사실 두 장의 이미지가 합성된 것이다. 파란색으로 보이는 X선 방출은 ESA의 XMM-뉴턴(XMM-Newton)망원경이 촬영한 것이며 산소와 질소로 표현된 빨간색과 녹색 모습은 칠레에 위치한 세로토로로 범미주천문대(CTIO)가 포착한 것이다. ESA 측은 "성운 중심부에 위치한 거주민 HD 56925가 강력한 힘으로 마치 토르 헬멧의 날개같은 모습을 만들어 낸다" 면서 "중심 온도가 너무 뜨거워 아마 토르도 살기 힘들 것" 이라고 밝혔다. 　　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

한자로 성좌(星座)라고 하는 별자리는 한마디로 하늘의 번지수다. 이 하늘의 번지수는 88번지까지 있다. 별자리 수가 남북반구를 통틀어 88개 있다는 말이다. 이 88개 별자리로 하늘은 빈틈없이 경계지어져 있다. 예로부터 별자리는 여행자와 항해자의 길잡이였고, 야외생활을 하는 사람들에게는 밤하늘의 거대한 시계였다. 지금도 이 별자리로 인공위성이나 혜성을 추적한다. 예전엔 천체관측에 나서려면 별자리 공부부터 해야 했지만, 요즘에는 별자리 앱을 깐 스마트폰을 밤하늘에 겨누면 별자리와 유명 별 이름까지 가르쳐주니 별자리 공부 부담은 덜게 되었다. 그럼 별자리는 누가 최초로 만들었을까? 옛날 사람들 중 틀림없이 밤잠을 잘 안 잤던 사람들이었을 것이다. 그렇다. 밤에 잠 안 자고 보초 서던 목동들이 그 주인공이다. 별자리의 원조는 옛날 중근동 아시아에서 양 치던 사람들이다. 저 근동의 티그리스 강과 유프라테스 강 유역에서 양떼를 기르던 유목민 칼데아 인이 바로 그 주인공이다. 한 5000년 전 옛날, 양떼를 지키기 위해 드넓은 벌판 한가운데서 밤샘하던 사람들이 무슨 할 일이 있었겠나. 캄캄한 밤중에 마을 처녀 생각하는 것도 하루 이틀이지, 만고에 할 일 없이 심심하던 차에 눈에 들어오는 거라곤 밤하늘의 별들뿐이었던 게다. -그래서 별자리 이름이 염소니, 황소니, 양이니 하는 짐승... 그렇게 별밭에서 노닐다 보니 특별히 밝게 반짝이는 별들이 눈에 띄었을 게고, 그 별들을 따라 죽죽 선분으로 잇다 보니 눈에 익은 꼴이 더러 나올 게 아닌가. 그래서 별자리 이름을 보면 염소니, 황소니, 양이니 하는 짐승 이름들이 대세인 것이다. 처녀자리는 예외지만. 어쨌든 이 유목민들은 매일 밤 이런 놀이를 하다 보니 뜻하지 않게 천문학 개론을 독학하는 결과를 가져왔다. 저녁 무렵 동녘에 오리온자리가 떠오르면 곧 겨울이 오리란 걸 알게 되었다. 이렇게 천문학은 아마추어에서 시작되었던 것이다. 그들이야말로 최초의 진정한 별지기였고 아마추어 천문가의 원조였다. 기원전 3000년경에 만들어진 이 지역의 표석에는 양, 황소, 쌍둥이 등 태양과 행성이 지나는 길목인 황도를 따라 배치된 12개의 별자리, 즉 황도 12궁을 포함한 20여 개의 별자리가 기록되어 있다. 그들은 또 1년이 365일 하고도 4분의 1일쯤 길다는 것도 알고 있었다. 초야에 고수가 있다고, 독학으로 쌓은 유목민들의 천문학 내공은 이처럼 상당한 수준에까지 이르렀던 것이다. 고대 천문학에서 보이는 이집트인들의 내공도 만만찮았다. 역시 기원전 3000년경 이미 43개의 별자리가 있었다. 그후 바빌로니아-이집트의 천문학은 그리스로 전해졌다. 칼데아 유목민이 짐승을 좋아한 데 비해 그리스인들은 신화를 무척 좋아했던 모양이다. 그래서 별자리 이름에도 신화 속의 신과 영웅, 동물들의 이름이 붙여졌다. 세페우스, 카시오페이아, 안드로메다, 큰곰 등의 별자리가 그러한 예들이다. 여기까지는 대체로 민초들이 쌓아올린 천문학이고, 서기 2세기경 비로소 본격 천문학이 이를 이어받았는데, 바로 프톨레마이오스란 사람이 그리스 천문학을 몽땅 수집해 천동설을 기반으로 하여 체계를 세운 '알마게스트'가 등장하게 된 것이다. 여기에는 북반구의 별자리를 중심으로 48개의 별자리가 실려 있고, 이 별자리들은 그후 15세기까지 유럽에서 널리 알려졌다. -우리 삼국시대 천문학도 세계최고 수준 15세기 이후에는 원양항해의 발달에 따라 남반구 별들도 많이 관찰되어 새로운 별자리들이 보태졌다. 공작새 · 날치자리 등 남위 50도 이남의 대부분 별자리가 이때 만들어졌다. 동양 별자리의 역사도 유구하다. 중국과 인도 등 동양의 고대 별자리는 서양 것과는 족보부터가 다르다. 중국에서는 기원전 5세기경 적도를 12등분하여 12차(次) 또는 12궁(宮)이라 하고, 적도 부근에 28개의 별자리를 만들어 28수(宿)라 했다. 이러한 중국의 별자리들은 그 크기가 서양 것보다 대체로 작다. 서기 3세기경 진탁(陳卓)이 만든 성도에는 283궁(궁이란 별자리를 뜻한다), 1,464개의 별이 실려 있었다고 한다. 한국의 옛 별자리는 중국에서 전래된 것이지만, 삼국시대 우리나라의 천문학 수준은 일식을 예견하는 등 세계 최고의 수준이었다. 지금처럼 88개의 별자리로 온 하늘을 빈틈없이 구획정리한 것은 비교적 최근이라 할 수 있는 1930년의 일이다. 그때까지 별자리 이름이 곳에 따라 다르게 사용되고, 그 경계도 통일되지 않아 불편함이 많았다. 그래서 국제천문연맹(IAU) 총회에서 온 하늘을 88개의 별자리로 나누고, 황도를 따라 12개, 북반구 하늘에 28개, 남반구 하늘에 48개의 별자리를 각각 정하고, 종래 알려진 별자리의 주요 별이 바뀌지 않는 범위에서 천구상의 적경·적위에 평행한 선으로 경계를 정했다. 이것이 현재 쓰이고 있는 별자리로, 이중 우리나라에서 볼 수 있는 별자리는 67개다. -별자리는 우주 안내의 첫 길라잡이 별자리로 묶인 별들은 사실 서로 별 연고가 없는 사이다. 거리도 다 다른 3차원 공간에 있는 별들이지만, 지구에서 보아 2차원 평면에 있는 것으로 간주해 억지 춘향으로 묶어놓은 데에 지나지 않은 것이다. 또한 별의 밝기를 정한 등급도 절대등급이 아니라 겉보기등급이다. 별의 밝기를 처음으로 수치를 이용해 나타낸 사람은 기원전 2세기 그리스의 천문학자 히파르코스였다. 그는 눈에 보이는 별 중 가장 밝은 별들을 1등급, 즉 1등성으로 하고, 가장 어두운 별을 6등성으로 정했다. 그리고 그 중간 밝기에 속하는 별들을 밝기 순서에 따라 2등성, 3등성으로 나누었다. 별들은 지구의 자전과 공전에 의해 일주운동과 연주운동을 한다. 따라서 별자리들은 일주운동으로 한 시간에 약 15도 동에서 서로 이동하며, 연주운동으로 하루에 약 1도씩 서쪽으로 이동한다. 다음날 같은 시각에 보는 같은 별자리도 어제보다 1도 서쪽으로 이동해 있다는 뜻이다. 때문에 계절에 따라 보이는 별자리 또한 다르다. 우리가 흔히 계절별 별자리라 부르는 것은 그 계절의 저녁 9시경에 잘 보이는 별자리들을 말한다. 별자리를 이루는 별들에게도 번호가 있다. 가장 밝은 별로 시작해서 알파(α)별, 베타(β)별, 감마(γ)별 등으로 붙여나간다. -별자리도 계급...1등성은 21개 근세에 와서는 눈에 보이지 않는 6등성 미만의 별들과 태양과 같이 엄청 밝은 천체들에게도 그 적용이 확장되었다. 즉 1등급에 2.512배 차이를 두어, 1등성보다 2.512배 밝으면 0등성으로, 6등성보다 2.512배 어두우면 7등성으로 정해진다. 이런 식으로 표현하면 보름달은 -12등급, 태양은 -27등급으로 표시된다. 그리고 1등성은 6등성에 비해 100배 밝은 별이 된다. 하지만 실제 별 관측에서는 1등성보다 밝은 별들도 모두 1등성에 포함시켜, -1.47등성인 큰개자리의 시리우스도 1등성으로 친다. 시리우스는 사실 온 하늘에서 가장 밝은 별이다. 고대 이집트에서는 해가 뜨기 전 이 별이 뜨면 곧 나일 강의 범람이 시작된다는 것을 알았다고 한다. 1등성은 북반구, 남반구 하늘을 모두 합쳐 21개가 있다. 우리나라에서 볼 수 있는 1등성 이상 밝은 별로는 15개가 있으며, 1등성을 품고 있는 별자리는 모두 18개다. 그중 북반구에서는 오리온자리만이 1등성 2개를 품고 있는데, 바로 리겔과 베텔게우스다. -북극성, 1만2000년 후엔 직녀성에 쫓겨나 그런데 베텔게우스는 지금 인류가 가장 주목하는 별이 되어 있다. 태양의 900배인 초거성 베텔게우스가 곧 수명이 다해 초신성으로 폭발하는 광경이 지구에서 최소한 1~2주간 관측될 가능성이 있는 것으로 예상되고 있기 때문이다. 마지막으로, 만고에 변함없이 보이는 별자리도 사실 오랜 시간이 지나면 그 모습을 바꾼다. 별자리를 이루는 별들은 저마다 거리가 다를 뿐만 아니라, 1초에도 수십~수백km의 빠른 속도로 제각기 움직이고 있다. 다만 별들이 너무 멀리 있기 때문에 그 움직임이 눈에 띄지 않을 뿐이다. 그래서 고대 그리스에서 별자리가 정해진 이후 거의 별자리의 모습은 변하지 않았다. 별의 위치는 2000년 정도의 세월에도 거의 변화가 없었다는 것을 말해준다. 하지만 더 오랜 세월, 한 20만 년 정도가 흐르면 하늘의 모든 별자리들이 완전히 달라지게 된다. 북두칠성은 더 이상 아무것도 퍼담을 수 없을 정도로 찌그러진 됫박 모양이 되며, 북극성은 서기 1만4000년, 그러니까 1만2000년이 지나면 거문고자리의 알파별 직녀성(베가)에게 북극성 이름을 물려주게 된다. 그렇다고 별자리마저 덧없다고 여기지는 말자. 기껏 해야 백년을 못 사는 인간에겐 그래도 별자리는 만고불변의 하늘 지도이고, 당신을 우주로 안내해줄 첫 길라잡이니까. 이광식 통신원 joand999@naver.com　

유럽우주기구(ESA)가 개봉 예정인 영화 '어벤져스: 에이지 오브 울트론'의 팬인 것 같다. 최근 ESA측이 '토르의 헬멧'(Thor‘s Helmet) 이라는 별칭이 붙어있는 발광성운 'NGC 2359'의 모습을 공개해 관심을 끌고있다. 겨울철 남쪽하늘에 보이는 큰개자리에 위치한 NGC 2359는 마치 북유럽 신화 속 토르가 쓰고 나오는 헬멧의 날개를 닮았다고 해서 이같은 재미있는 별칭이 붙었다. 지구에서 1만 5000광년 떨어져 있는 NGC 2359는 그 길이가 30광년에 달해 인간의 상상으로는 짐작하기도 힘든 크기다. 특히 이 성운 중심에는 '울프-레이에별'(Wolf-Rayet Star)인 HD 56925이 있다. 울프-레이에별은 우리 태양 질량의 20배 이상 되는 극대거성으로 자체 ‘연료’를 빠르게 소모하는 탓에 결국 초신성 폭발을 일으키면서 찬란한 최후를 맞는다. ESA가 공개한 이 사진은 한 장이지만 사실 두 장의 이미지가 합성된 것이다. 파란색으로 보이는 X선 방출은 ESA의 XMM-뉴턴(XMM-Newton)망원경이 촬영한 것이며 산소와 질소로 표현된 빨간색과 녹색 모습은 칠레에 위치한 세로토로로 범미주천문대(CTIO)가 포착한 것이다. ESA 측은 "성운 중심부에 위치한 거주민 HD 56925가 강력한 힘으로 마치 토르 헬멧의 날개같은 모습을 만들어 낸다" 면서 "중심 온도가 너무 뜨거워 아마 토르도 살기 힘들 것" 이라고 밝혔다. 　　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

-"암흑 에너지, 생각보다 많지 않다" 대다수의 물리학자들은 우리 우주가 수수께끼와 같은 암흑 에너지로 인해 팽창속도가 가속되고 있다고 믿고 있다. 그러나 그 가속 정도가 생각보다 크지 않을지도 모른다는 주장이 제기되었다. 그 계기는 어떤 유형의 초신성 발견이었다. 이 초신성에 대한 연구 결과는 우주론적인 중요한 문제에 대한 답이 될 수도 있을 것으로 보여지는데, 이른바 빅뱅 이후 우주는 얼마나 빠른 속도로 팽창을 계속해왔는가에 대한 해답이다. 천문학자들이 2014년 1월 22일 M82 은하에서 발견한 초신성은 이전 연구들이 밝힌 우주의 팽창속도가 상당히 하향 조정되어야 한다는 증거를 보여주고 있어 학계의 비상한 관심을 끌고 있다. 미국 애리조나 대학의 연구진은 안시관측과 자외선 관측 이미지를 비교분석한 끝에 오랜 과거에 폭발한 초신성과 근래에 발견된 초신성의 행동 양태는 상당히 다르다는 사실을 발견해냈다. 과거의 초신성은 우리가 알고 있던 것만큼 먼 거리에 있었던 것은 아니며, 따라서 우주의 팽창 속도도 그렇게 빠르지 않았음을 뜻한다. 초신성 폭발은 일정한 유형을 가지고 있어, 우주론자들은 이것으로 우주의 깊이를 재는 추로 사용해왔다. -작년 M82 은하서 발견한 초신성이 증거 "두 집단의 초신성들이 보여주는 차이는 우연한 것이 아니며, 따라서 우리는 1a형 초신성을 두 개의 그룹으로 분류할 수밖에 없었다"고 밝히는 천문학자 피터 밀른 박사는 "하나는 우리에게 가까운 소수의 초신성 그룹, 또 하나는 먼 거리에 있는, 그러니까 우주가 더 젊었을 때 폭발한 다수의 초신성 그룹"이라고 설명한다. 일정한 광도로 빛나는 1a형 초신성들의 거리를 측정함으로써 우주의 팽창이 가속되고 있다는 사실을 밝혀낸 브라이언 P. 슈미트 등 세 사람의 과학자들이 2011년 노벨 물리학상을 받았다. 이들은 독자적으로 초신성들의 광도를 측정한 결과, 그 광도들이 예상치보다 훨씬 낮다는 것을 발견하고, 이것은 우주가 일정 속도로 팽창되는 게 아니라 가속 팽창되고 있는 때문이라는 결론을 내렸다. 이에 따르면, 어떤 알 수 없는 힘이 점점 빠른 속도로 은하들을 떼어놓고 있다는 뜻이다. "이 결론은 모든 1a형 초신성은 같은 광도를 갖고 있다는 전제가 깔려 있다. 그 초신성들이 폭발할 때는 거의 같은 광도로 빛난다"고 밀른 박사는 설명한다. 그의 연구진은 허블 우주망원경의 관측과 미항공우주국(NASA)의 스위프트위성이 수집한 데이터를 이번 연구에 사용했다. 스위프트 위성의 데이터들은 안시측정으로는 판별하기 어려운 미약한 초신성의 적색편이와 청색편이를 분석하는 데 결정적인 역할을 했다. "가까운 초신성 10개의 적색편이는 먼 초신성 10개에 비해 더 큰 값을 보여준다"고 밀른 교수는 설명한다. 과학자들은 이것이 알려진 것보다 우주 팽창의 가속도가 그리 크지 않다는 것을 뜻하는 것이라고 생각한다. 따라서 암흑 에너지가 지금 계산서에 나와 있는 것보다 크지 않다는 뜻이기도 하다. "여기서 분명히 밝혀둘 것은 우주팽창이 가속되고 있지 않다는 것은 아니다. 다만 그 가속 정도가 생각보다 빠르지 않다는 뜻"이라고 밀른 교수는 강조한다. "우리의 제안은 우주에 암흑 에너지가 이제까지의 연구에서 밝혀진 만큼 많지 않다는 것이지만, 그 값을 결정하지는 못하고 있다" 이광식 통신원 joand999@naver.com　

허블 우주망원경이 이달 25번째 생일을 맞이한다. 영국 일간 가디언은 그간 천체물리학 분야에서 혁명을 일으키고 과학자와 대중 모두를 사로잡은 허블 우주망원경이 이달 25주년을 맞이한다고 12일(현지시간) 보도했다. 미국항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)이 주축이 돼 개발한 허블 망원경은 1990년 4월25일(한국 시간) 우주왕복선 디스커버리호에 실려 지구 궤도에 안착했다. 현재 지구 상공 550km쯤에서 지구 공전 속도에 맞춰 시속 2만 8000km 정도로 이동하고 있는 허블 망원경은 지난 25년간 100만건이 넘는 관측 활동을 벌였고, 천문학자들은 이를 통해 1만2000건 이상의 논문을 발표했다. 허블 망원경은 1929년 당시 세계 최대였던 윌슨산 천문대 2.5m 망원경을 이용해 '우주가 팽창하고 있음'을 최초로 발견한 미국의 천문학자 에드윈 허블을 기념하기 위해 그의 이름이 붙여졌다. 허블의 발견은 과학자들에게 우주가 확장하고 있음을 보여줬고 결국 우주 탄생의 계기인 ‘빅뱅’(대폭발) 이론을 이끌어냈다. 허블 망원경은 지구로부터 거리가 134억 광년 거리에 있는 아주 먼 은하까지 관측해낼 만큼 뛰어난 성능을 갖추고 있다. 하지만 허블 망원경이 지구에 보냈던 첫 번째 이미지는 실망스러운 것이었다. 초점이 맞지 않아 뿌옇게 나왔던 것. 천문학자들은 오랜 기간 조사를 통해 허블의 눈이라고 할 수 있는 2.4m짜리 주 거울의 ‘구면 수차’가 허용 범위를 넘었다는 것을 밝혀냈다. 쉽게 말해 중력이 있는 지상에서 조립한 망원경이 중력의 지배에서 벗어난 우주에서 제대로 작동하지 않았다는 것이다. 이 문제를 해결하기 위해 1993년 12월 NASA의 우주 비행사들이 허블 망원경에 추가 보정 광학계인 코스타(COSTAR)를 장착해 비로소 기대했던 수준의 이미지를 받을 수 있었다. 이후 허블 망원경은 발사부터 교체 수리 등의 과정에서 총 100억 달러의 비용이 들어갔지만, 지금까지 기대했던 것보다 훨씬 더 많은 업적을 남겼다. 허블 망원경은 갓 태어난 별이나 죽어가는 별까지 별의 일생에 대해 우리가 더 잘 알 수 있도록 도와줬고 우리 은하와 비슷한 거대 나선 은하나 최근 은하 합병의 결과로 중단된 불규칙 은하를 발견하기도 했다. 지금으로부터 20년 전인 1994년 7월, 허블 망원경은 목성에 슈메이커-레비9 혜성이 충돌하는 역사적인 천문 사건을 관측하기도 했다. 또 허블 망원경은 태양을 공전하는 지구처럼 외계에도 행성이 항성을 공전하는 것을 처음으로 발견했고 이런 외계 행성에도 생명체의 기원이 될 수 있는 물질이 존재하는 것도 밝혀냈다. 아주 멀리 있지만 밝은 빛을 내는 천체인 퀘이사가 실제로 거대질량 블랙홀을 중심에 품고 있는 은하라는 것이나 초신성이 우주학자들의 이론보다 실제로 더 크다는 것도 보여줬다. 1998년에는 반중력 물질인 암흑 에너지 이론이 나오는데도 일조했다. 이 밖에도 허블 망원경은 우주의 나이가 지구의 약 3배인 138억 년임을 밝히는 것도 도왔다. 천문학자들은 1995년 12월 특별한 크리스마스 선물을 받기도 했다. 선물은 바로 허블 딥 필드. 이는 허블 망원경이 딥 필드 기법을 사용해 10일간 중첩 관측으로 3000개에 달하는 원시 은하를 발견해낸 것. 하지만 이런 허블 망원경도 노후화로 인해 후계자에 그 자리를 물려줄 준비를 하고 있다. 그 주인공은 '제임스웹' 우주망원경으로 현재 건조 중이며 오는 2018년에 발사될 예정이다. 이는 앞으로 천문학자들이 두꺼운 먼지 구름 너머 숨겨진 천체들을 살펴볼 수 있도록 도울 것이다. 그때까지 허블은 앞으로 남은 수년간 임무를 수행하며 우리를 즐겁게 할 것이다. 한편 NASA는 허블 망원경 25주년을 맞아 오는 23일부터 다양한 행사를 준비 중이다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

허블 우주망원경이 이달 25번째 생일을 맞이한다. 영국 일간 가디언은 그간 천체물리학 분야에서 혁명을 일으키고 과학자와 대중 모두를 사로잡은 허블 우주망원경이 이달 25주년을 맞이한다고 12일(현지시간) 보도했다. 미국항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)이 주축이 돼 개발한 허블 망원경은 1990년 4월25일(한국 시간) 우주왕복선 디스커버리호에 실려 지구 궤도에 안착했다. 현재 지구 상공 550km쯤에서 지구 공전 속도에 맞춰 시속 2만 8000km 정도로 이동하고 있는 허블 망원경은 지난 25년간 100만건이 넘는 관측 활동을 벌였고, 천문학자들은 이를 통해 1만2000건 이상의 논문을 발표했다. 허블 망원경은 1929년 당시 세계 최대였던 윌슨산 천문대 2.5m 망원경을 이용해 '우주가 팽창하고 있음'을 최초로 발견한 미국의 천문학자 에드윈 허블을 기념하기 위해 그의 이름이 붙여졌다. 허블의 발견은 과학자들에게 우주가 확장하고 있음을 보여줬고 결국 우주 탄생의 계기인 ‘빅뱅’(대폭발) 이론을 이끌어냈다. 허블 망원경은 지구로부터 거리가 134억 광년 거리에 있는 아주 먼 은하까지 관측해낼 만큼 뛰어난 성능을 갖추고 있다. 하지만 허블 망원경이 지구에 보냈던 첫 번째 이미지는 실망스러운 것이었다. 초점이 맞지 않아 뿌옇게 나왔던 것. 천문학자들은 오랜 기간 조사를 통해 허블의 눈이라고 할 수 있는 2.4m짜리 주 거울의 ‘구면 수차’가 허용 범위를 넘었다는 것을 밝혀냈다. 쉽게 말해 중력이 있는 지상에서 조립한 망원경이 중력의 지배에서 벗어난 우주에서 제대로 작동하지 않았다는 것이다. 이 문제를 해결하기 위해 1993년 12월 NASA의 우주 비행사들이 허블 망원경에 추가 보정 광학계인 코스타(COSTAR)를 장착해 비로소 기대했던 수준의 이미지를 받을 수 있었다. 이후 허블 망원경은 발사부터 교체 수리 등의 과정에서 총 100억 달러의 비용이 들어갔지만, 지금까지 기대했던 것보다 훨씬 더 많은 업적을 남겼다. 허블 망원경은 갓 태어난 별이나 죽어가는 별까지 별의 일생에 대해 우리가 더 잘 알 수 있도록 도와줬고 우리 은하와 비슷한 거대 나선 은하나 최근 은하 합병의 결과로 중단된 불규칙 은하를 발견하기도 했다. 지금으로부터 20년 전인 1994년 7월, 허블 망원경은 목성에 슈메이커-레비9 혜성이 충돌하는 역사적인 천문 사건을 관측하기도 했다. 또 허블 망원경은 태양을 공전하는 지구처럼 외계에도 행성이 항성을 공전하는 것을 처음으로 발견했고 이런 외계 행성에도 생명체의 기원이 될 수 있는 물질이 존재하는 것도 밝혀냈다. 아주 멀리 있지만 밝은 빛을 내는 천체인 퀘이사가 실제로 거대질량 블랙홀을 중심에 품고 있는 은하라는 것이나 초신성이 우주학자들의 이론보다 실제로 더 크다는 것도 보여줬다. 1998년에는 반중력 물질인 암흑 에너지 이론이 나오는데도 일조했다. 이 밖에도 허블 망원경은 우주의 나이가 지구의 약 3배인 138억 년임을 밝히는 것도 도왔다. 천문학자들은 1995년 12월 특별한 크리스마스 선물을 받기도 했다. 선물은 바로 허블 딥 필드. 이는 허블 망원경이 딥 필드 기법을 사용해 10일간 중첩 관측으로 3000개에 달하는 원시 은하를 발견해낸 것. 하지만 이런 허블 망원경도 노후화로 인해 후계자에 그 자리를 물려줄 준비를 하고 있다. 그 주인공은 '제임스웹' 우주망원경으로 현재 건조 중이며 오는 2018년에 발사될 예정이다. 이는 앞으로 천문학자들이 두꺼운 먼지 구름 너머 숨겨진 천체들을 살펴볼 수 있도록 도울 것이다. 그때까지 허블은 앞으로 남은 수년간 임무를 수행하며 우리를 즐겁게 할 것이다. 한편 NASA는 허블 망원경 25주년을 맞아 오는 23일부터 다양한 행사를 준비 중이다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

이른바 우주를 떠다니는 '우주 먼지'는 지구와 같은 행성을 만드는데 있어서 가장 기초가 되는 재료다. 그러나 가스로 이루어진 초기 우리 은하에 어떻게 '우주 먼지'가 생겨 지구같은 행성이 생겼는지는 여전히 가설만 있었을 뿐 미스터리로 남아있었다. 최근 미국 코넬대학등 국제공동연구팀은 우주 먼지의 기원을 밝혀낸 '증거'를 사상 최초로 찾아내 유명 과학저널 사이언스(Science)에 발표했다. 일반적으로 우주 먼지는 초신성 폭발로 생겨난 것으로 학계에서는 추측해왔다. 그러나 여기에도 한가지 의문은 남는다. 초신성 폭발이라는 어마어마한 열이 발생하는 지옥같은 환경에서 어떻게 우주 먼지가 살아남을 수 있느냐는 것. 미 항공우주국(NASA)이 자랑하는 SOFIA(Stospheric Observatory for Infrared Astronomy·원적외선관측용 2.5m 반사망원경을 탑재한 보잉 747 항공기)가 동원된 이번 연구결과는 '궁수자리 A동쪽 영역'(Sagittarius A East)의 관측을 통해 얻어졌다. 코넬 대학 연구팀은 이곳 초신성의 잔여물로 이루어진 궁수자리 A동쪽 영역에서 1만년 된 성간 먼지 구름의 '속살'을 들여다보는데 성공했다. 연구를 이끈 라이언 라우 박사는 "1만 년 전 지구 7000개를 만들기에 충분한 초신성 폭발로 생성된 성간 구름 먼지를 발견했다" 면서 "초신성 폭발 후 대략 7-20%의 우주 먼지가 살아남은 것으로 보인다"고 설명했다. 이어 "초신성 폭발에도 일부 우주 먼지가 살아남는 것은 밀도높은 가스가 일부 먼지를 식히기 때문인 것으로 풀이된다"고 덧붙였다. 이번 연구결과는 과학저널 사이언스지 19일자에 게재됐다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

이른바 우주를 떠다니는 '우주 먼지'는 지구와 같은 행성을 만드는데 있어서 가장 기초가 되는 재료다. 그러나 가스로 이루어진 초기 우리 은하에 어떻게 '우주 먼지'가 생겨 지구같은 행성이 생겼는지는 여전히 가설만 있었을 뿐 미스터리로 남아있었다. 최근 미국 코넬대학등 국제공동연구팀은 우주 먼지의 기원을 밝혀낸 '증거'를 사상 최초로 찾아내 유명 과학저널 사이언스(Science)에 발표했다. 일반적으로 우주 먼지는 초신성 폭발로 생겨난 것으로 학계에서는 추측해왔다. 그러나 여기에도 한가지 의문은 남는다. 초신성 폭발이라는 어마어마한 열이 발생하는 지옥같은 환경에서 어떻게 우주 먼지가 살아남을 수 있느냐는 것. 미 항공우주국(NASA)이 자랑하는 SOFIA(Stospheric Observatory for Infrared Astronomy·원적외선관측용 2.5m 반사망원경을 탑재한 보잉 747 항공기)가 동원된 이번 연구결과는 '궁수자리 A동쪽 영역'(Sagittarius A East)의 관측을 통해 얻어졌다. 코넬 대학 연구팀은 이곳 초신성의 잔여물로 이루어진 궁수자리 A동쪽 영역에서 1만년 된 성간 먼지 구름의 '속살'을 들여다보는데 성공했다. 연구를 이끈 라이언 라우 박사는 "1만 년 전 지구 7000개를 만들기에 충분한 초신성 폭발로 생성된 성간 구름 먼지를 발견했다" 면서 "초신성 폭발 후 대략 7-20%의 우주 먼지가 살아남은 것으로 보인다"고 설명했다. 이어 "초신성 폭발에도 일부 우주 먼지가 살아남는 것은 밀도높은 가스가 일부 먼지를 식히기 때문인 것으로 풀이된다"고 덧붙였다. 이번 연구결과는 과학저널 사이언스지 19일자에 게재됐다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

아인슈타인의 일반 상대성 이론은 천체의 중력장에 의해 빛이 경로가 변할 것으로 예측했고, 에딩턴은 개기 일식 때 실제로 태양 주변을 지나는 별빛의 경로가 변하는 것을 관측했다. 이후 과학자들은 빛의 경로가 중력장에 의해 휘어지는 것을 수없이 관측했다. 그런데 이렇게 빛의 경로가 변하는 것은 마치 렌즈에 의해 빛의 경로가 변하는 것과 유사한 현상을 일으킬 수 있다. 이는 중력 렌즈 효과라 불리며, 실제 천문학에서 매우 중요한 역할을 한다. 예를 들어 아주 멀리 떨어진 천체를 관측할 경우, 보통은 관측이 어려울 만큼 멀리 떨어진 경우라도 중력 렌즈에 의해 본래 밝기보다 훨씬 밝아져 관측이 가능한 경우가 생기는 것이다. 보통 렌즈의 역할을 하는 천체는 막대한 질량을 가진 은하나 은하단이며, 렌즈에 의해 확대되는 물체는 아주 멀리 떨어진 은하이거나 혹은 퀘이사이다. 중력 렌즈에 의해 확대된 천체들은 고리 모양으로 보일 수 있는데 이는 아인슈타인 링(Einstein Ring)이라고 부른다. 물체가 4개로 복사되어 보이는 경우도 생기는 데 이는 아인슈타인 십자가(Einstein Cross)라고 불린다. 최근 캘리포니아 대학의 과학자들은 허블 우주 망원경의 이미지를 분석해서 지구에서 93억 광년 정도 떨어진 초신성의 아인슈타인 십자가를 발견했다. 연구에 참여한 캘리포니아 대학의 알렉스 필리펜코 교수에 의하면 지금까지 발견된 아인슈타인 십자가는 대부분 퀘이사였다. 초신성의 아인슈타인 십자가는 처음 발견되는 것이다. 초신성의 이름은 'SN Refsdal' 이며, 이 초신성을 확대한 렌즈는 거대한 은하단인 MACS J1149.6+2223이다. 실제 공개된 사진을 보면 배경의 은하는 크지만, 초신성의 크기는 작아서 십자가 보다는 네 개의 점이 박힌 은하처럼 보인다. 아무튼, 중력과 빛이 만든 신기한 사진임이 틀림없다. 연구팀에 의하면 중력 렌즈의 또 다른 재미있는 기능이 재생(replay) 기능이라고 한다. 즉, 초신성이 폭발하고 난 후 지구에 도달했을 때, 우리가 이를 관측하지 못하더라도 더 먼 경로를 거쳐서 온 초신성이 빛이 시차를 두고 지구에서 관측된다. 빛의 속도는 일정한 데, 이동 경로는 더 길어서 나타나는 현상이다. 중력 렌즈의 효과를 이용해서 과학자들은 멀리 떨어진 천체를 더 밝게 볼 뿐 아니라 이전에 미처 보지 못했던 천체까지 확인할 수 있다. 이를 연구하는 과학자들에게는 빛과 중력이 만드는 예술 작품이자 선물이라고 할 수 있을 것이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

‘은하계 가장 빠른 별’ 은하계 가장 빠른 별이 발견돼 관심을 모으고 있다. 이 별은 무려 1초에 1200km를 이동하는 것으로 나타났다. 이는 지구에서 달까지 5분 만에 주파할 수 있는 속도다. 이런 속도라면 2500만년 후에는 이 별이 은하계에서 벗어나게 될 것이라고 연구진은 분석했다. 5일(현지시간) 뉴욕타임즈에 따르면 ‘유럽 남부관측소’ 천문학자 슈테판 가이어 등 연구진은 사이언스지에 발표한 논문에서 ‘US 708’로 명명된 초당 1200km 속도로 이동하는 별을 발견했다. 이처럼 빠른 속도로 이동하는 별이 US 708이 처음은 아니다. 다만 그 동안 발견된 초고속도 별은 은하수 중심부인 블랙홀에 가까이 다가갔다가 발생한 추동력으로 속도가 빨라진 반면 US 708은 짝꿍 별의 폭발로 추동력을 갖게 됐다는 점에서 차이가 있다. 연구진은 이 별의 속도, 궤도, 회전 양상을 분석한 결과 US 708이 서로의 궤도를 도는 한 쌍의 별 중 하나였다는 것을 알게 됐다고 설명했다. US 708은 적색 거성이고 짝꿍 별은 백색 왜성이었다. 두 행성의 궤도가 매우 가까워지자 US 708의 헬륨 성분이 짝꿍 별로 옮겨갔고 옮겨간 헬륨이 응축되면서 짝꿍 별이 폭발하게 된 것이다. 결국 이때 발생한 폭발력에 의해 US 708은 우주를 돌진하게 됐다. 이번 연구 결과는 별이 수명을 다해 폭발하는 초신성 폭발 발생 원인에 대해 더 많은 단서를 제공할 것으로 기대된다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

“인간은 별의 자녀들이다” 인류가 처음 지구 상에 출현하여 밤하늘에서 가장 먼저 본 것은 별이었을 것이다. 때로는 달도 같이 떠 있었겠지만, 달이 없는 밤도 많으니까 주로 별과 함께 상상의 나래를 펼쳐갔을 것이다. 이처럼 인류가 지구 상에 나타난 이래 밤하늘에서 반짝이는 별들을 수십만 년 보아왔지만, 그 별이 반짝이는 이유를 알아낸 것은 아직 한 세기도 채 안된다. 별이 빛나는 이유를 처음으로 알아낸 사람은 독일 출신의 미국 물리학자 한스 베테였다. 2차대전 발발 직전인 1938년, 베테는 과학계가 풀지 못한 대표적 숙제였던 항성의 에너지 방출 메커니즘을 규명해 천체물리학의 토대를 놓았다. 여기에는 재미있는 일화가 있다. 젊은 베테가 이 사실을 논문으로 발표하기 전, 애인과 바닷가에서 데이트했는데, 그녀가 서녘 하늘을 가리키며 말했다. “어머, 저 별 좀 봐. 정말 예쁘지?” 그러자 베테는 으스대면서 이렇게 말했다. “흠, 그런데 저 별이 왜 빛나는지 아는 사람은 이 세상에서 나뿐이지.” 베테가 32살 때 일이다. 물론 나중에 이걸로 논문을 써서 노벨 물리학상을 받았다. 20세기 물리학계에서 '최후의 거인'으로 불리던 베테는 몇 년 전 향년 99세로 타계했다. 만년의 그는 성자(세인트)의 풍모를 보였다고 전한다. 별들의 생로병사 새로 태어난 별들은 크기와 색이 제각각이다. 고온의 푸른색에서부터 저온의 붉은색까지 걸쳐 있다. 항성의 밝기와 색은 표면 온도에 달려 있으며, 근본적인 요인은 질량이다. 질량은 보통 최소 태양의 0.085배에서 최대 20배 이상까지 다양하다. 큰 것은 태양의 수백 배에 이르는 초거성도 있다. 지름 수백만 광년에 이르는 수소 구름이 곳곳에서 이런 별들을 만들고 하나의 중력권 내에 묶어둔 것이 바로 은하이다. 지금도 우리 은하의 나선팔을 이루고 있는 수소 구름 속에서는 아기 별들이 태어나고 있다. 말하자면 수소 구름은 별들의 자궁인 셈이다. 이렇게 태어난 별들은 맨 처음 수소를, 그다음으로는 헬륨, 네온, 마그네슘 등등, 원소번호 순서대로 원소들을 태우는 핵융합으로 에너지를 만들면서 짧게는 몇백만 년에서, 길게는 몇백억 년까지 산다. 그리고 별의 내부에는 무거운 원소 층들이 양파껍질처럼 켜켜이 쌓인다. 핵융합 반응은 마지막으로 별의 중심에 철을 남기고 끝난다. 철보다 더 무거운 원소를 만들어낼 수는 없기 때문이다. 별의 종말을 결정하는 것은 단 하나인데, 바로 그 별의 질량이다. 작은 별들은 조용한 임종을 맞지만, 태양보다 2,3배 이상 무거운 별들에게는 매우 다른 운명이 기다리고 있다. 이러한 별들은 속에서 핵 융합이 단계별로 진행되다가 이윽고 규소가 연소해서 철이 될 때 중력붕괴가 일어난다. 이 최후의 붕괴는 참상을 빚어낸다. 초고밀도의 핵이 중력붕괴로 급격히 수축했다가 다시 강력히 반발하면서 장렬한 폭발로 그 일생을 마감하는 것이다. 이것이 이른바 바로 수퍼노바(Supernova), 곧 초신성 폭발이다. 거대한 별이 한순간에 폭발로 자신을 이루고 있던 온 물질을 우주공간으로 폭풍처럼 내뿜어버린다. 수축의 시작에서 대폭발까지의 시간은 겨우 몇 분에 지나지 않는다. 수천만 년 동안 빛나던 대천체의 임종으로서는 지극히 짧은 셈이다. 이때 태양 밝기의 수십억 배나 되는 광휘로 우주공간을 밝힌다. 빛의 강도는 수천억 개의 별을 가진 온 은하가 내놓는 빛보다 더 밝다. 우리은하 부근이라면 대낮에도 맨눈으로 볼 수 있을 정도로, 초신성 폭발은 우주의 최대 드라마다. 그러나 사실은 신성이 아니라 늙은 별의 임종인 셈이다. 어쨌든 장대하고 찬란한 별의 여정은 대개 이쯤에서 끝나지만, 그 뒷담화가 어쩌면 우리에게 더욱 중요할지도 모른다. 삼라만상을 이루고 있는 92개의 자연 원소 중 수소와 헬륨 외에는 모두 별 속에서 만들어진 것이다. 이처럼 별은 우주의 주방이라 할 수 있다. 금이 철보다 비싼 이유 그럼 철 이외의 중원소들은 어떻게 만들어졌나? 바로 초신성 폭발 때 엄청난 고온과 고압으로 순식간에 만들어진 것이다. 이것이 바로 초신성의 연금술이다. 연금술사들이 그토록 염원하던 연금술은 초신성 같은 대폭발이 없이는 불가능한 것이다. 지구상에서는 이루어질 수 없는 일을 가지고 그들은 숱한 고생을 한 셈이다. 그중에는 인류 최고의 천재 뉴턴도 끼어 있다. 사실 뉴턴은 수학이나 물리보다 연금술에 더 많은 시간과 정력을 쏟아부었다고 한다. 초신성 폭발 때 순간적으로 만들어지는 만큼 중원소들은 많이 만들어지지는 않는다. 바로 이것이 금이 철보다 비싼 이유다. 당신의 손가락에 끼어져 있는 금은 두말할 것도 없이 초신성 폭발에서 나온 것으로, 지구가 만들어질 때 섞여들어 금맥을 이루고, 그것을 광부가 캐어내 가공된 후 금은방을 거쳐 당신 손가락에 끼어진 것이다. 이처럼 적색거성이나 초신성이 최후를 장식하면서 우주공간으로 뿜어낸 별의 잔해들은 성간물질이 되어 떠돌다가 다시 같은 경로를 밟아 별로 환생하기를 거듭한다. 말하자면 별의 윤회다. 별과 당신의 관계 그런데 이보다 더 중요한 것은, 인간의 몸을 구성하는 모든 원소들, 곧 피 속의 철, 이빨 속의 칼슘, DNA의 질소, 갑상선의 요드 등 원자 알갱이 하나하나는 모두 별 속에서 만들어졌다는 사실이다. 수십억 년 전 초신성 폭발로 우주를 떠돌던 별의 물질들이 뭉쳐져 지구를 만들고, 이것을 재료삼아 모든 생명체들과 인간을 만든 것이다. 우리 몸의 피 속에 있는 요드, 철, 칼슘 등은 모두 별에서 온 것들이다. 이건 무슨 비유가 아니라, 과학이고 사실 그 자체다. 그러므로 우리는 알고 보면 어버이 별에게서 몸을 받아 태어난 별의 자녀들인 것이다. 말하자면 우리는 별먼지로 만들어진 ‘메이드 인 스타(made in stars)'인 셈이다. 이게 바로 별과 인간의 관계, 우주와 나의 관계인 것이다. 이처럼 우리는 우주의 일부분이다. 그래서 우리은하의 크기를 최초로 잰 미국의 천문학자 할로 섀플리(1885~1972)는 이렇게 말했다. ‘우리는 뒹구는 돌들의 형제요 떠도는 구름의 사촌이다’. 우리 선조들이 말한 물아일체(物我一體)이다. 인간의 몸을 구성하는 원자의 2/3가 수소이며, 나머지는 별 속에서 만들어져 초신성이 폭발하면서 우주에 뿌려진 것이다. 이것이 수십억 년 우주를 떠돌다 지구에 흘러들었고, 마침내 나와 새의 몸속으로 흡수되었다. 그리고 그 새의 지저귀는 소리를 별이 빛나는 밤하늘 아래서 내가 듣는 것이다. 별의 죽음이 없었다면 당신과 나 그리고 새는 존재하지 못했을 것이다. ​우주공간을 떠도는 수소 원자 하나, 우리 몸속의 산소 원자 하나에도 백억 년 우주의 역사가 숨 쉬고 있는 것이다. 따지고 보면, 우리 인간은 138억 년에 이르는 우주적 경로를 거쳐 지금 이 자리에 존재하게 된 셈이다. 이처럼 우주가 태어난 이래 오랜 여정을 거쳐 당신과 우리 인류는 지금 여기 서 있는 것이다. 생각해보면, 우주의 오랜 시간과 사랑이 우리를 키워온 것이라 할 수 있다. 이런 마음으로 오늘 밤 바깥에 나가 하늘의 별을 보라. 저 아득한 높이에서 반짝이는 별들에 그리움과 사랑스러움을 느낄 수 있다면, 당신은 진정 우주적인 사랑을 가슴에 품은 사람이라 할 수 있다. 평생 같이 별을 관측하다가 나란히 묻힌 어느 두 아마추어 천문가의 묘비에 이런 글이 적혀 있다 한다. “우리는 별들을 무척이나 사랑한 나머지 이제는 밤을 두려워하지 않게 되었다” 이광식 통신원 joand999@naver.com

지난번 밤하늘의 '유명 스타'들을 소개한 후 밤하늘에 원성이 자자하다는 소식이 들려왔다. 다른 '스타'들이 벌떼처럼 들고일어나, 도대체 '유명 스타' 선정 기준이 무엇이냐는 항의가 별빛처럼 빛발쳤다는 것이다. 그도 그럴 것이, 이들 다른 유명 스타들의 기라성 같은 면면을 보면 충분히 납득이 가는 일이라, 부득이 '유명 스타' 제2탄을 내보낸다. 북두칠성(Big Dipper) 하늘에서 두 번째 가라면 서러워할 유명 스타 군단이 바로 북두칠성이다. 아무리 별자리에 무심한 사람이라도 북두칠성은 다 알 것이다. 북쪽 하늘에 자루 달린 큼직한 국자 모양의 별자리를 어찌 모르랴. 하지만, 사실 북두칠성은 그 자체로 하나의 별자리가 아니다. 큰곰자리의 꼬리 부분에 해당하는 국자 모양의 7개의 별을 가리키는 것이다. '북두(北斗)'는 북쪽 됫박이란 뜻이고, 서양에서는 '큰 국자'라는 뜻으로 빅 디퍼(Big Dipper)라고 한다. 한국과 중국에서는 예로부터 인간의 수명을 관장하는 별자리로 여겼다. 사람이 죽으면 칠성판 위에 누이는 것도 같은 맥락이다. 또, 우리 조상들은 북두칠성을 신성하게 여겨 신앙의 대상으로 삼기도 했다. ‘칠성단을 쌓고 칠성님께 비나이다‘의 그 '칠성'은 북두칠성을 일컫는 것이다. 특히 고구려인들은 자신들이 북두칠성의 자손, 곧 천손(天孫)으로 여기는 칠성신앙을 갖고 있었다. 그래서 왕릉이나 옛무덤 속 천장벽화에 북두칠성을 즐겨 그렸다. 북두칠성을 이루는 ​7개의 별은 모두 2등 내외의 밝은 별로, 예로부터 항해할 때 길잡이 별로 인류에게는 친근한 별들이다. 또한 됫박 끝의 두 별을 잇는 선분을 5배 연장하면 바로 북극성에 닿으므로, 두 별을 지극성(指極星)이라고 한다. 그런데 사실 북두칠성은 7개 별이 아니라 8개 별로, 북두팔성이라 불러야 마땅하다. 위 사진에서 자루 끝에서 두 번째 별을 자세히 보라. 미자르라는 이름의 별인데, 그 옆에 알코르라는 작은 별 하나가 더 붙어 있어 이중성을 이루고 있다. 그러나 두 별은 시선방향에서 붙어 보일 뿐, 사실은 1.1광년 이상 떨어져 있다. 이를 안시쌍성이라 한다. 알코르는 4등성이지만, 2등성 미자르에 딱 붙어 있는 이것을 보려면 시력이 1.5 이상 되어야 한다. 1.0의 경우에는 어렴풋이 보이고, 0.7 이하는 아예 볼 수 없다. 그래서 옛날 로마의 모병관들이 식민지 젊은이들에게 급료와 로마 시민권을 미끼로 군인을 뽑을 때 이 별을 시력 측정용으로 이용했다. 오늘밤에라도 바깥에 나가 북두칠성을 한번 바라보라. 미자르와 알코르가 떨어져 보이지 않고 하나로 보인다면 로마군 모병관은 당신을 바로 귀가조치시킬 것이다. 아르크투르스(Arcturus) 북두칠성의 손잡이 곡선을 한참 따라가다 보면 밝은 오렌지색 별 하나가 마중나온다. 그게 바로 목자자리의 알파 별 아르크투루스로, 하늘에서 세 번째로 밝은 별이다. 아르크투루스란 말은 '곰을 지키는 사람'이라는 뜻의 그리스 어다. 북두칠성을 꼬리로 달고 있는 큰 곰 뒤를 따라다니는 것처럼 보여 붙인 이름일 것이다. 아르크투르스는 정확히 -0.1등성으로 거리도 36광년이어서 태양과 비교적 가깝다. 하지만 크기는 태양 지름의 27배나 되고, 밝기는 태양의 약 100배나 된다. 이렇게 큰 항성을 '거성'이라 한다. 봄철 밤하늘에서 가장 찾기 쉬운 별자리인 목자자리의 아르크투루스, 처녀자리의 스피카, 사자자리의 데네볼라를 이어 만들어지는 삼각형을 ‘봄철의 대삼각형’이라 하고, 북두칠성 손잡이에서 아르크투루스, 스피카로 이어지는 곡선을 '봄의 대곡선'이라 한다. 이 정도만 알고 있어도 봄의 밤하늘을 자녀들에게 설명하는 데 어려움이 없을 것이다. 스피카(Spica) 봄철 대삼각형의 한 꼭지점을 이루는 1등성 스피카는 처녀자리의 알파 별이다. 스피카는 '곡물의 이삭'이라는 라틴 어인데, 여신이 손에 든 빛나는 보리 이삭이 스피카다. 이 별이 나타나면 파종 때가 가까워진 것이므로 농사와 매우 밀접한 관계가 있다. ​밤하늘에서 15번째로 밝은 별인 스피카는 한 별이 아니라 동반성을 가진 쌍성이다. 서로의 둘레를 4일마다 한 바퀴씩 공전하며, 주성과 동반성의 질량은 각각 태양의 9.4배와 6배이고, 거리는 260광년이다. 이 별이 유명한 것은 청초한 처녀처럼 맑고 푸른빛을 내는 이유도 있지만, 지구의 세차운동을 가르쳐준 것이 가장 큰 이유다. 별의 등급을 최초로 정했던 히파르코스가 지구의 세차운동을 이 별로 인해 알게 되었고, 지동설의 코페르니쿠스도 세차운동에 관한 연구를 위해 스피카를 많이 관찰했다. 스피카는 초신성으로 일생을 마칠 것으로 예상하는 후보들 중 지구에서 가장 가까운 별이기도 하다. 또 하나 기억해야 할 것은 스피카가 알파 별인 처녀자리는 머리털자리와 함께 은하나 은하단이 많이 발견되는 곳이라는 점이다. 처녀자리 은하단은 200개 정도 은하가 한 무리가 된 거대한 은하단으로, 거리는 약 6,000만 광년이며, 초속 1,200km의 속도로 멀어져가고 있다. 센타우루스자리 알파별(Alpha Centauri) 센타우루스자리에서 가장 밝은 별인 -0.01등성으로, 밤하늘에서는 네 번째로 밝은 별이다. 맨눈으로는 하나로 보이지만 사실은 쌍성계로, 태양과 매우 비슷한 센타우루스자리 알파 A별, 태양보다 좀 가볍고 차가운 오렌지색 왜성인 센타우루스자리 알파 B별로 이루어져 있다. 2012년에 센타우루스자리 알파 B별 주위에서 지구 크기의 행성을 발견했지만, 너무 뜨거워 생명이 살 수 없다. 밤하늘에서 이들과 조금 떨어진 곳에 적색왜성 센타우루스자리 프록시마란 별이 있는데, 이 별이 태양에서 가장 가까운 별로 유명하다. 거리는 4.22광년이지만, 가장 빠른 우주선으로 달려도 약 8만 년 걸린다. 하지만 상대적으로 가까운 거리 때문에 이 별은 성간여행을 소재로 한 과학소설이나 비디오 게임들의 소재로 잘 쓰인다. 어쨌든 센타우루스자리 알파별은 인류가 성간여행을 현실화할 경우 가장 먼저 방문할 후보들 중 하나이다. 안타레스(Antares) 전갈자리의 알파 별로, 겉보기 등급으로 16번째로 밝은 별이다. 황도 근처에 있는 안타레스는 화성처럼 붉은빛을 띠기 때문에 전쟁의 신 이름이 붙은 '화성(아레스)의 경쟁자'라는 뜻을 갖고 있다. 적색 초거성인 안타레스는 스스로 변광하는 변광성으로, 밝을 때는 0.9등, 가장 어두울 때는 1.8등이며, 지름은 무려 태양의 700배에 이른다. 만약 안타레스를 태양 자리에다 끌어다 놓는다면 화성 궤도까지 집어삼킬 것이다. 다행히 안타레스는 지구에서 약 600광년이나 멀리 떨어져 있다. 안타레스는 한 개의 단독성이 아니라, 청백색의 안타레스 B를 동반성으로 거느리고 있다. 두 별 사이의 거리는 550AU(1AU는 태양-지구 간 거리)에 이른다. 안타레스를 가장 잘 관찰할 수 있는 시기는 안타레스가 태양의 반대편에 오는 5월 31일 전후다. 이 무렵의 안타레스는 저물녘에 떠서 새벽에 지므로 밤새 볼 수 있다. 태양으로 인해 이 별을 못 보는 시기는 북반구가 남반구보다 긴데, 그 이유는 안타레스의 위치가 천구적도의 아래에 있기 때문이다. 리겔(Rigel) 겨을철 마당에 나가 남녘 밤하늘을 보면 장구처럼 생긴 별자리가 금방 눈에 들어온다. 별자리의 왕자인 오리온자리다. 혼자서 그 귀한 1등성 2개를 차지하고 있기 때문이다. 오리온은 그리스 신화에 나오는 미남 사냥꾼 이름이란다. 이 사냥꾼의 허리띠를 이루고 있는 등간격의 삼성도 눈에 잘 띈다. 바로 그 아래에는 유명한 오리온 대성운이 있다. 리겔은 오리온자리의 베타 별로, 오리온자리 사변형의 우하(右下) 꼭짓점에 있다. 안시등급 0.08등, 거리 770광년, 푸른색 초거성이다. 아주 젊은 별로 나이가 1천만 년밖에 안된다. 크기는 태양 지름의 60배, 절대광도는 6만 배에 달하지만, 평균밀도는 물의 수천분의 1에 지나지 않는다. 이중성(二重星)으로, 6.8등성인 동반성이 있다. 리겔이란 아랍 어로 '거인의 왼발'이란 뜻이다. 리겔은 밝고 지구 어느 대양에서나 잘 보였기 때문에, 예로부터 중요한 항해별 중 하나였다. 카노푸스(Canopus) 용골자리의 알파 별인 카노푸스는 -0.7등으로 시리우스 다음으로 밝은 별이다. 거리는 310광년, 크기는 태양의 65배, 밝기는 태양의 13,600배다. 우리나라와 중국에서는 노인성, 수성으로 불리며, 인간을 수명을 관장하는 별로 여겨지고 있다. 옛 기록에 따르면, 남부 지역에서 이 별을 보았을 경우 나라에 고하도록 했으며, 매우 경사스러운 징조로 여겼다. 한국에서는 남쪽의 수평선 근처에서 매우 드물게 볼 수 있다. 서울에서는 지평선에서 약 1도 정도로, 거의 지평선에 걸쳐 있다. 원래는 붉은 별이 아니지만, 지평선 방향의 두꺼운 대기층에 의해 푸른 빛이 흡수되어 붉게 보인다. 이 별은 약 1만 2000년 뒤에는 남극성이 될 것이다. 우주선이 우주공간에서 항로를 잡을 때 기준으로 이용하는 이정표 별이기도 하다. 무엇보다 카노푸스를 보게 되면 오래 산다는 말도 있으므로, 제주도나 호주 같은 남녘으로 여행한다면 꼭 이 별을 놓치지 말고 보기 바란다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

은막이나 브라운관을 누비는 유명 스타라면 두루루 꿰는 사람이라도 정작 밤하늘의 ‘유명 스타’ 이름을 대보라면 답하기가 그리 녹록치 않을 것 같다. 대체로 견우, 직녀성, 북극성 정도가 아닐까 싶다. 금성이나 화성 같은 것은 엄밀히 말하면 별, 곧 항성이 아니라 행성이니까 제쳐둬야 한다. 또 태양의 아예 급이 다르니까 역시 한쪽으로 따로 모시자. 우리은하에 있는 별들의 수만도 3000억 개에 이르지만, 지구 밤하늘에서 맨눈으로 볼 수 있는 별의 개수는 그리 많지 않다. 보통 우리가 맨눈으로 볼 수 있는 별의 밝기는 6.5등성 정도로(물론 빛 공해가 심한 도시 등은 제외하고), 약 6000개 정도 된다. 남-북반구 다 해서 별자리 수는 88개이고, 1등성의 개수는 21개 밖에 안된다. 우리나라에서는 1등성이 15개만 보이는데, 그중 절반이 넘는 8개가 겨울철에 뜬다. 그러니까 우리 머리 위 밤하늘의 ‘유명 스타’는 정말 한 줌밖에 안되는 셈이다. 하지만 그 면면을 살펴보면 우리가 관심 기울일 만한 사연과 내용, 자격을 갖춘, 그야말로 ‘유명 스타’들이다. 모르고 살면 억울할 그 별들의 세계로 들어가 보자. 북극성(Polaris) 태양 다음으로 인류에게 가장 친숙한 별이 바로 북극성(Pole Star)이다. 지구 자전축을 연장했을 때 천구의 북극에서 만나는 별이다. 작은곰자리의 알파별인 북극성은 비록 2등성이지만, 지난 2000년 동안 북극에 가장 가까운 휘성으로, 오랜 옛날부터 항해자와 육로 여행자에게는 방향과 위도를 알려주는 길잡이 별이었다. 폴라리스(Polaris)라는 영어 이름을 가진 북극성은 길잡이 별이 되기에 여러 가지 좋은 조건을 갖추고 있다. 첫째, 천구북극에서 불과 1도 떨어져 작은 반지름을 그리며 일주운동을 하고 있다는 점, 2.5등성으로 비교적 밝은 별이라는 점을 들 수 있고, 또 무엇보다 엄청난 하늘의 화살표, 북두칠성이 북극성을 가리키고 있어 찾기 쉽다는 점이다. 북두칠성에서 북극성을 찾는 방법은, 국자 모양의 끝부분 두 별의 선분을 5배 연장하면 바로 북극성에 닿게 된다. 북극성을 찾을 수만 있다면 지구상 어디에 있든 자신의 위치를 가늠할 수 있다. 북극성을 올려본 각이 바로 그 자리의 위도인 것이다. 예컨대 강화도에서 북쪽 하늘의 북극성을 바라본다면 약 38도쯤 된다. 따라서 강화도의 위도는 북위 38도이고, 동서남북을 알 수 있게 되는 것이다. 인류 역사상 수많은 항해자와 조난자들이 이 북극성을 보고서 자신의 활로를 찾아갔다. 북극성이 인류에게 베푼 은덕은 이 뿐이 아니다. 고대인들은 이 북극성으로 인해 자신들이 살고 있는 지구가 공처럼 둥글다는 것을 알았다. 북쪽으로 올라갈수록 북극성의 올려본각이 커지는 것을 보고는, 이 평평하게 보이는 지구가 기실은 공처럼 둥글다는 사실을 깨쳤던 것이다. 북극성이란 사실 일반명사이고, 영어로는 폴라리스(Polaris), 우리 옛이름은 구진대성(句陳大星)이라 한다. 지금부터 5천 년 전에는 용자리 알파별인 투반이 북극성이었다. 지구의 세차운동 탓에 지구 자전축이 조금씩 이동한 때문이다. 북극성의 진면목을 좀 살펴본다면, 놀라지 마시라, 크기는 태양의 30배, 밝기는 태양의 2000배인 초거성이자 동반별 두 개를 거느리고 있는 세페이드 변광성이다. 그러니 세 별이 하나처럼 보이는 것이다. 북극성까지의 거리는 약 430광년이다. 오늘밤 당신이 보는 북극성의 별빛은 조선의 임진왜란 때쯤 출발한 빛인 셈이다. 시리우스(Sirius) 전천에서 태양 다음으로 가장 밝은 별로 -1.5등성이다. 큰개자리의 알파별인 시리우스는 서양에서는 개별(Dog Star)이라 하고, 동양에서는 늑대별(天狼星)이라 불렀다. 큰개나 늑대나 그게 그거다. 동서양을 막론하고 사람 느낌은 크게 다르지 않은 모양이다. 또, 복더위를 뜻하는 ‘개의 날'(dog days)이라는 표현에 그 이름이 남아 있는 것으로 보아, 고대 로마 인들은 태양과 함께 출몰하는 시리우스 별을 1년 중 가장 더운 시기와 연관시켰던 모양이다. 우리가 복날 개고기를 먹는 것도 혹시 이런 관점에 연유하는 것이 아닐까? 늑대 눈처럼 시퍼렇게 보이는 시리우스는 사실 쌍성으로, 그 중 밝은 별은 태양보다 23배 더 밝다. 별은 생각보다 사교적이다. 하늘에 떠 있는 별의 1/2 가량이 다중성이다. 고대 이집트에서는 이 별이 일출 직전에 동쪽에서 떠오르는 무렵 어머니 나일 강의 범람이 시작되었기 때문에, 이로써 일년의 시작으로 삼았으며, 이시스 신전은 시리우스의 출몰 방향에 맞추어서 지어졌다. 겨울철에 이 별을 찾기는 아주 쉽다. 오리온별자리의 동쪽에 떠오르는 가장 눈부신 별이 바로 시리우스다. 크기는 태양의 약 2배이고, 거리도 가까워 8.6광년밖에 안된다. 태양에서 5번째로 가까운 별이다. 1862년에는 동반성 시리우스 B가 발견되었는데, 처음으로 발견된 백색왜성이다. 백색왜성은 반지름이 작은 고밀도의 별로, 표면중력은 놀랄 만큼 큰데, 그 표면중력은 지구의 5만 배나 된다. 직녀성(Vega) 흔히 베가라고 부르는 직녀성은 거문고자리의 알파별로, 광도는 0.0등, 겉보기 등급 순에서 5번째로 밝은 별이다. 북반구 하늘만을 한정할 경우 큰개자리의 시리우스, 목자자리의 아르크투루스에 이어 세 번째로 밝은 별이다. 지름은 태양의 약 3배, 질량은 태양의 약 2배, 밝기는 태양의 약 37배이다. 청백색으로 매우 밝게 빛나 ‘하늘의 아크등’이라는 별명을 가지고 있다. 독수리자리의 알타이르(견우성), 백조자리의 데네브와 함께 여름의 대삼각형을 이룬다. 지구의 세차운동으로 베가는 기원전 1만 2000년까지 북극성이었으며, 다시 서기 1만 4000년경에 북극성으로 등극한다. 거리도 24.7광년으로 가까워진다. 참고로, 베가라는 이름은 아랍 어로 ‘하강하는 독수리’라는 뜻이다. 좀생이별(Pleiades) 흔히 플레이아데스라고 불리는 좀생이별은 하나의 별이 아니라 성단이다. 비교적 젊은 수백 개의 청백색 별들로 구성된 대표적인 산개성단이다. 황소자리에 있는 플레이아데스는 성단 전체를 둘러싼 엷은 성간 가스가 별빛을 반사해 신비스럽게 보이는 탓으로 천체 사진가들의 인기 '품목'이다. 맨눈으로도 3∼5등의 별을 7개쯤 볼 수 있는데, 이 7개의 별을 7자매별이라고 부르기도 한다. 지구로부터 410광년 떨어져 있다. 한국과 중국에서는 예로부터 이십팔수(二十八宿)의 여덟 번째인 묘성(昴星)으로 알려져 있다. 좀생이별을 찾기는 아주 쉽다. 구글 스카이 앱을 스마트폰에 깔았다면 그걸 밤하늘에 겨눠 황소자리를 찾은 다음, 그 근처를 둘러보면 별들이 오종종 모여 있는 빛뭉치가 금방 눈에 띈다. 그게 바로 좀생이별이다. 쌍안경으로 보면 그 환상적인 아름다움에 빠져들어 결코 잊혀지지 않을 것이다. 베텔게우스(Betelgeuse) 지구촌 밤하늘에서 현재 가장 문제적 별이다. 무슨 사연인고 하면, 이 별이 임종이 가까운데, ‘조만간’ 초신성으로 폭발할 거라는 천문학자들이 예고가 나왔기 때문이다. 물론 조만간이란 오늘 내일일 수도 있지만, 우주 스케일에서는 수천, 수만 년이 될 수도 있다. 베텔게우스는 오리온자리의 알파 별로, 좌상 꼭짓점에 있다. 엄청난 적색 초거성으로 지름이 태양 크기의 900배나 된다. 만약 베텔게우스를 태양 자리에 끌어다놓는다면 목성 궤도까지 잡아먹을 것이다. 밝기는 태양의 50만 배, 거리는 640광년이다. 초거성인 베텔게우스가 수명을 다해 초신성으로 폭발한다면 지구에서 최소한 1~2주간 관측될 가능성이 있는 것으로 예상되고 있다. 정확한 폭발시점은 알 수 없으나, 2016년이 오기 전에 일어날 가능성도 있다고 한다. 물론 그런 일이 실제로 일어난다면 그것은 현장에선 이미 640년 전에 일어났던 일일 것이다. 그러면 여러분은 400년 만에 지구 행성인으로서 초신성 폭발을 보는 행운을 누리게 되는 셈이다. 베텔게우스가 폭발한다면 지구에는 어떤 영향을 미칠까? 나이가 850만 년인 이 늙은 거성은 중심에서 연료가 소진되면 내부로부터 붕괴돼 엄청난 폭발과 함께 마지막 빛을 발하게 된다. 이때 우리는 약 1~2주간 밤하늘에서 믿기 어려울 정도의 밝은 빛을 목격하게 될 것이다. 곧, 초신성 폭발하면서 발하는 빛은 몇 주일에 걸쳐 밤을 낮처럼 만들고 마치 하늘에 2개의 태양이 떠 있는 것과 같은 장면을 연출한다. 이후 몇 달간 서서히 빛이 사그라져 결국에는 성운이 될 것이다. 지구에서 워낙 멀리 떨어져 있어 지구가 직접 그 영향을 받을 가능성은 거의 없다고 한다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

-NASA의 발렌타인 데이 선물 '초신성 G299' 발렌타인 데이를 하루 앞둔 12일(현지시간) 미국항공우주국(이하 NASA)이 전 세계의 우주 마니아들에게 화려한 슈퍼노바 꽃 한 송이를 선물했다. NASA의 찬드라 X-선 우주망원경이 잡은 G299.2-2.9 잔해의 이미지를 공개한 것인데, 그 현란한 색깔과 아름다운 모습이 마치 우주에 핀 꽃을 방불케 하는 것으로 화제가 되고 있다. 흔히 초신성으로 불리는 이 슈퍼노바의 잔해는 지구로부터 1만 6000 광년 떨어진 거리에 있는 것으로, 그 다채로운 색깔은 각기 다른 X-선 파장이 만들어내는 것이다. ​ 초신성이란 태양보다 무거운 별이 그 생애의 마지막에 대폭발을 일으키면서 나타나는 현상으로, 하늘에 없던 별이 보이는 데서 붙은 이름이다. 따라서 사실은 새 별의 탄생이 아니라 늙은 별을 임종인 셈이다. ​ NASA 전문가는 "이 새로운 찬드라 이미지에서 보이는 적색, 녹색, 청색은 각각 X-선 에너지의 세기를 나타낸다. 가장 에너지가 높은 X-선은 청색, 그 다음이 녹색, 적색으로 보이는 것"이라면서 "중간 세기 에너지의 X-선은 철에서 나오는 것이고, 가장 센 에너지의 X-선은 실리콘과 황에서 방출된 것이다"라고 설명했다. G299 초신성 잔해는 1a 형 초신성이 만든 것이다. 고밀도의 백색왜성이 태양과 같은 동반성으로부터 엄청난 물질을 끌어당겨 임계점에 이르면 별의 안정성이 일시에 무너져 대폭발이 일어나는데, 이를 1a형 초신성이라 한다. 별들은 대체로 동반성들을 가지고 있는 것이 보통이며, 태양과 같이 홀로 있는 항성은 오히려 예외에 속한다. 이 1a형 초신성은 천문학에서 아주 중요한 현상으로 다루어지고 있는데, 별이 일정한 질량에서 폭발하기 때문에 광도가 같아 거리 측정을 하는 데 '표준 촛불'로 쓰이기 때문이다. 우주가 가속 팽창을 하고 있다는 최근의 발견도 이 1a형 초신성을 측정함으로써 알아낸 사실이다. ​ 일반적으로 초신성 잔해의 형태는 높은 수준의 대칭성을 띠는 것으로 알려져 있지만, 위의 G299 잔해는 대칭성이 상당히 무너져 있는 것이 특징이다. NASA의 전문가느 "이 찬드라 데이터가 보여주는 패턴은 이 1a형 초신성 폭발이 상당히 불균형한 폭발을 일으켰거나, 아니면 주변의 영향으로 대칭성이 깨어졌을 수도 있음을 뜻한다"라며 "이 초신성 잔해가 앞으로 어떤 형태로 변할는지는 예측하기 어렵지만, 어쨌든 G299와 같은 초신성이 폭발하면 대체로 이렇게 현란한 색깔과 모양을 한 아름다운 우주의 꽃을 피운다"고 덧붙였다. 찬드라 X-선 망원경이 관측한 G299.2-2.9 초신성에 대한 연구 결과는 지난해 9월 천체물리학 저널에 발표됐다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

2개의 태양이 합쳐져 결국에는 '죽음의 순간'을 맞게되는 희귀한 순간이 카메라에 포착됐다. 최근 유럽남방천문대(European Southern Observatory·이하 ESO)등 국제 천문학 공동연구팀은 칠레 VLT (Very Large Telescope) 망원경으로 촬영한 쌍으로 뭉친 2개의 백색왜성 사진을 공개했다. 지구에서 약 4500광년 떨어진 성운 'Henize 2-428' 중심에 위치한 이 백색왜성들은 놀랍게도 함께 춤을 추듯 맞돌고 있다. 다소 생소한 단어인 백색왜성(white dwarf)은 우리의 태양같은 항성이 진화 끝에 나타나는 종착지를 말한다. 이번에 관측된 마치 쌍둥이 같은 2개의 백색왜성은 서로가 서로를 빨아들이며 합쳐지는 단계로, 결국 하나가 된 별들은 'Ia형 초신성'(supernovae Type Ia)이 돼 폭발할 것으로 보고있다. 'Ia형 초신성'은 항성의 '시체'인 백색왜성이 특이하게도 다시한번 빛을 발하며 ‘부활’하는 현상을 말한다. 이같은 이유에 대해 천문학자들은 백색왜성이 주위 별의 에너지를 흡수해 핵융합을 일으켜 다시 빛을 발하는 것으로 추측해 왔다. 결과적으로 이번에 확인된 2개의 백색왜성은 이같은 추측에 대한 강력한 증거가 되는 셈이다. 연구에 참여한 데이비드 존스 박사는 "지금까지 학자들은 2개의 백색왜성이 합쳐져 'Ia형 초신성'이 된다고 주장했는데 이는 순전히 이론이었을 뿐" 이라면서 "이를 뒷받침 하는 강력한 증거가 바로 이번에 확인된 셈" 이라고 의미를 부여했다. 이어 "두 백색왜성이 서로를 4.2시간 안에 돌만큼 매우 가깝다" 면서 "결국 둘은 우리 태양의 1.8배 정도되는 질량으로 합쳐져 7억 년 내에 폭발할 것"이라고 덧붙였다. 이번 연구결과는 유명 학술지 네이처(Nature) 최신호에 게재됐다. 　 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr