우리 몸을 이루는 원소들을 비롯해 삼라만상을 이루는 94개의 자연원소들은 대체 어디서 온 것일까? 지난 수십 년 동안 과학 대중화에 앞장선 사람들이 사용한 가장 강력한 도구는 '사람은 별먼지로 만들어졌다'는 구호였다. 말하자면 거의 모든 원소들은 별이 만들어냈다는 얘기다. 물론 빅뱅의 우주공간에 나타난 원소도 있었다. 바로 수소였다. 이것이 우주에 최초로 나타난 ‘물질’로, 예로부터 철학자, 과학자들이 그토록 알고자 했던 만물의 근원, 바로 아르케(Arche)였다. 그 수소 일부가 뜨거운 빅뱅 우주공간에서 핵융합을 일으켜 만들어진 것이 헬륨이다. 이 두 원소 외의 모든 원소들은 별이 만들어냈는데, 그 레시피는 다양하다. 말하자면 원소라고 다 같은 곳, 같은 과정으로 만들어진 것이 아니라 족보가 다르다는 뜻이다. 미 항공우주국(NASA)이 운영하는 ‘오늘의 천체사진'(APOD) 8일자에 모든 원소들의 족보를 한눈에 볼 수 있게 만든 이색적인 도표가 게시되어 독자들의 눈길을 끌고 있다. 도표에서 보이듯이 죽어가는 별 중에서도 가벼운 질량의 별이 만든 원소, 무거운 별이 초신성 폭발을 일으켜 만든 원소, 중성자 별의 충돌로 만들어진 원소, 백색왜성의 폭발로 만들어진 원소 등 갖가지 다른 기원을 가지고 있다. 별을 이루는 원소의 비율은 그 별이 은하의 어느 영역에 있는가에 따라 달라진다. 예컨대 태양은 우리 은하의 나선팔 가장자리에 위치하고 있어 은하 중심부에 비해 산소 등 생명체의 기본 요소들인 중원소 비율이 비교적 적은 편이다. 우리 몸의 수소는 138억 년 묵은 원소 우리 몸을 이루는 원소들은 그 중 어떤 족보를 가진 것일까? 우리 몸의 98.5%는 겨우 6가지의 원소로 이루어져 있다. 바로 산소(O), 탄소(C), 수소(H), 질소(N), 칼륨(K), 인(P)이다. 우리 몸 속의 아미노산, 단백질, DNA, 지방 등은 대부분 이 6가지 원소로 이루어져 있다. 이밖에도 구리(Cu), 철(F) 등 인체의 생체반응에 없어서는 안될 12가지 필수 원소들도 있다.우리 몸의 3분의 2를 차지하는 물 분자에 존재하는 수소는 138억 년 전에 있었던 빅뱅 우주공간에서 왔다. 그밖에 우주에는 다른 눈에 띄는 수소 공급원이 없다. 그러니까 우리 몸에는 알고 보면 138억 년 묵은 물질도 포함하고 있다는 얘기다. 기본적으로 원소의 생명은 거의 무한이다. 우리 몸의 탄소는 산소와 마찬가지로 별 내부에서 핵융합에 의해 만들어졌다. 우리 몸에 있는 철의 대부분은 오래 전 먼 별의 초신성 폭발 중에 만들어졌다. 사람들이 애호하는 금과 은은 중성자별들의 충돌에서 나오는 감마선 폭발로 만들어졌을 가능성이 높다. 이처럼 우리 몸을 이루는 대부분의 원소들이 다 별에서 온 것이라 해도, 그 원소의 비율은 별과 아주 다르다. 예컨대, 인체의 질량 중 65%는 산소가 차지하지만, 우주의 별이나 성운 중에 산소가 차지하는 비율은 1%에 못 미친다. 온 우주의 물질 중 수소와 헬륨이 차지하는 비율은 약 98%에 달한다. 위의 주기율표는 알려진 모든 원소의 기원에 대한 인류의 최선의 추측을 나타내기 위해 색상으로 구분되어 있다. 구리와 같은 일부 원소의 핵 생성 위치는 실제로 잘 알려져 있지 않으며, 관찰 및 컴퓨터 연구의 지속적인 주제다. 

축구선수 조규성(24)의 보그 코리아 화보가 공개된 가운데 동료 이강인(21)이 재치 있는 반응을 보였다. 조규성은 19일 보그 코리아가 공개한 화보 2장을 자신의 인스타그램에도 공유했다. 보그 코리아는 조규성 화보에 대해 “2023년의 스포츠를 정의하는 보그 코리아 초신성. 지금 가장 치열한 그리고 가장 아름다운 남자, 조규성”이라는 설명을 달았으나, 조규성은 별도의 언급 없이 화보 사진만 공유했다. 공개된 화보 속 조규성은 축구공을 소품으로 활용해 다양한 포즈를 지었다. 흑백 사진에서는 상의를 벗고 탄탄한 복근 등 근육을 드러낸 채 강렬한 눈빛으로 카메라를 응시했고, 월드컵 붉은 악마를 연상시키는 빨강색 티셔츠를 입은 사진에서는 전문 모델을 방불케 하는 표정과 포즈를 지어 보였다.이강인은 조규성이 올린 게시물에 “내가 아는 형 아닌데??? 왜 사람이 바뀌었지?”라는 댓글을 달았다. 이강인의 댓글에는 2만 7000명 넘는 사람들이 ‘좋아요’로 공감을 표했다. 한편 2022 시즌 K리그 득점왕 출신인 조규성은 카타르 월드컵 국가대표로 출전해 가나와의 조별리그 2차전에서 멀티골을 기록하는 등 맹활약했다. 축구대표팀 막내 이강인 역시 눈에 띄는 활약을 펼치며 국내외 축구팬들의 주목을 받았다. 이강인은 특히 가나전에서 후반전 투입 1분 만에 조규성의 헤딩골 어시스트하며 팀에 활력을 불어넣은 바 있다.

축구선수 조규성(24)이 보그 코리아 1월호를 장식했다. 19일 보그 코리아는 공식 인스타그램을 통해 1월호 주인공 조규성의 화보를 공개하며 “2023년의 스포츠를 정의하는 보그 코리아 초신성. 지금 가장 치열한 그리고 가장 아름다운 남자, 조규성”이라는 글로 그를 설명했다. 공개된 화보 속 조규성은 축구공을 소품으로 활용해 다양한 포즈를 짓고 있다. 흑백 사진에서는 상의를 벗고 탄탄한 복근 등 근육을 드러낸 채 강렬한 눈빛으로 카메라를 응시하고 있다.월드컵 붉은 악마를 연상시키는 빨강색 티셔츠를 입은 사진에서는 운동으로 다져진 팔뚝과 전문 모델을 방불케 하는 표정이 어우러져 새로운 매력을 선사한다. 조규성의 화보를 본 네티즌들은 “내가 감히 이런 걸 봐도 되나”, “당장 소장하러 간다. 절판 나는 거 아닌가”, “남자가 봐도 반하겠다”, “복근까지 잘생겼네” 등 반응을 보였다. 한편 2022 시즌 K리그 득점왕 출신인 조규성은 카타르 월드컵 국가대표로 출전해 가나와의 조별리그 2차전에서 멀티골을 기록하는 등 맹활약했다. 조규성은 우루과이와의 조별리그 1차전에서 후반 29분 교체 투입됨과 동시에 잘생긴 외모로 전 세계 축구 팬들의 관심을 모았고, 2만명대이던 인스타그램 팔로워 수는 현재 287만명까지 급증했다. 월드컵 일정을 마치고 지난 7일 귀국한 조규성은 MBC ‘나 혼자 산다’, tvN ‘유 퀴즈 온 더 블럭’ 등 인기 예능 프로그램 출연을 확정 지으며 대세 행보를 이어가고 있다.

블랙홀은 빛도 빠져나올 수 없는 강력한 중력을 지니고 있다. 그런 만큼 흡수하는 물질도 거의 없고 주변에 동반성도 없는 블랙홀을 관측하는 일은 불가능에 가깝다. 이름 그대로 우주의 검은 구멍이나 마찬가지이기 때문이다. 이런 블랙홀 가운데 과학자들이 특히 찾기 어려운 블랙홀이 바로 중간 질량 블랙홀이다. 일반적으로 블랙홀은 태양보다 훨씬 무거운 별이 초신성 폭발을 일으킨 후 남은 항성 질량 블랙홀과 은하계 중심부에 있는 거대 질량 블랙홀로 나뉜다. 전자의 질량이 태양의 5~100배 사이라면 후자는 태양의 수백만 배에서 수십억 배에 달한다. 중간 질량 블랙홀은 이 중간에 위치한 블랙홀로 태양의 수천 배에서 수십만 배에 달하는 질량을 지니고 있다. 과학자들은 우리은하보다 작은 왜소 은하 중심에 이런 중간 질량 블랙홀들이 숨어 있을 것으로 보고 있다. 문제는 물질이 많은 우리은하와 달리 왜소 은하는 물질의 양이 매우 적어 중심 블랙홀도 활동성이 낮다는 것이다. 블랙홀 자체는 빛이나 에너지를 방출하지 않지만 막대한 물질을 흡수하는 과정에서 강력한 에너지를 방출하면 먼 거리에서도 관측이 가능하다. 비교적 가까운 거리에 있는 항성 질량 블랙홀도 동반성에서 물질을 흡수하면 관측할 수 있다. 그러나 흡수하는 물질이 적은 중간 질량 블랙홀은 미지의 영역일 수밖에 없다. 코펜하겐 대학 닐스 보어 연구소 과학자들은 허블우주망원경과 켁 망원경 같은 지상 대형 천체 망원경 데이터를 분석해 우연한 기회에 지구에서 8억 5000만 광년 떨어진 중간 질량 블랙홀의 존재를 포착했다. 사실 이 정도 거리에서는 활발하게 에너지를 방출하는 대형 은하의 중심 블랙홀이 아니라면 관측이 쉽지 않다. 하지만 연구팀은 블랙홀 주변을 지나가던 운 없는 별 하나가 중력에 의해 흡수되는 장면을 포착했다. 중간 질량 블랙홀도 별보다 수천 배 이상 큰 질량을 갖고 있기 때문에 강력한 중력으로 지나가던 별을 잡아당길 수 있다. 이 경우 별은 스파게티 면발처럼 길게 늘어나 블랙홀에 흡수된다. TDE라고 불리는 블랙홀의 별 흡수 과정은 특징적인 형태를 지니고 있어 먼 거리에서도 관측할 수 있다. 왜소 은하 SDSS J152120.07+140410.5에서 포착된 이 TDE는 AT 2020neh로 명명됐다. (사진 참조) 연구팀은 이 방법으로 왜소 은하 중심부의 중간 질량 블랙홀을 지금보다 더 많이 관측할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 과학자들은 거대 질량 블랙홀이 왜소 은하를 흡수하는 과정에서 중간 질량 블랙홀들이 합체되면서 형성된 것일 가능성에 무게를 두고 있다. 이번 관측 결과와 관측 기술은 앞으로 이 가설을 검증하는 데 도움을 줄 것으로 기대된다. 

성간공간에 뜬 절묘한 '우주 박쥐'가 10월 31일 NASA가 운영하는 '오늘의 천체사진'(APOD)에 게재되었다. 이 유령처럼 으스스한 박쥐성운(The Cosmic Bat Nebula)은 날개는 물론, 입, 눈, 코, 귀, 꼬리까지 갖추어 완벽한 박쥐 형상을 만들고 있다. 성운이 조각해낸 이 박쥐성운 'LDN 43'은 은하계에서 가장 으스스한 성운 중 하나로, 어둠 속을 날아다니는 거대한 박쥐와 놀랍도록 닮았다. 박쥐성운은 베일 성운의 동쪽에 위치하는데, 베일 성운 자체는 무거운 별이 폭발로 삶을 마감하면서 남긴 거대한 초신성 잔해다. 뱀주인자리 방향으로 약 1400광년 떨어진 곳에 위치한 이 분자 구름은 배경 별 뿐만 아니라 근처에 있는 반사성운 LBN 7이 비추는 가스의 빛을 차단할 만큼 밀도가 높다. 그래서 빛이 잘 투과하지 못하는 암흑성운으로 색깔도 박쥐처럼 시커멓다. 그러나 빛깔처럼 내용이 음산하지는 않다. 무려 12광년 길이의 가스와 먼지 필라멘트로 이루어진 이 거대한 성운은 초신성 폭발이 남긴 잔해로, 목하 아기별들이 떼지어 태어나는 별의 산란장이기 때문이다. 보기에는 섬뜩하게 느껴지는 박쥐성운의 현재 상황은 막 태어나는 어린 별들이 빽빽한 가스 필라멘트 사이로 빛을 발하는 새로운 별들의 마을이 만들어지는 우주공간이다. 

허수영 작가가 그린 버섯, 곤충, 식물, 정원을 보고 있노라면 마치 두꺼운 과학도감을 쫙 펼쳐 놓은 듯하다. ‘미알못’(미술을 알지 못하는 사람)이라도 평소 과학과 자연에 관심만 있다면 그림에 쉽게 몰입할 수 있다. 사실 그의 작품 속 생물체들은 절대 한곳에 모일 수 없는 것들이다. 작가가 캔버스라는 하나의 공간 속에 시간이나 장소성을 달리하는 생물체들을 불러들인 것이다. 국립현대미술관 미술은행, OCI 미술관 등이 작품을 소장하는 등 주목받는 그의 개인전이 6년 만에 서울 종로구 학고재 스페이스1에서 열렸다. 이번 개인전에서는 지난 7월 청년작가전 ‘살갗들’에서 선보인 신작을 포함해 23점이 전시되고 있다.다양한 이미지를 나열하고 중첩해 새로운 세계를 만들어 내는 작가의 재능을 이번에 내놓은 ‘우주’ 연작에서 다시 한번 느낄 수 있다. 허 작가는 지난해 말 미국 항공우주국(NASA)에서 발사한 제임스웹 우주망원경이 관측해 지구로 전송한 모든 이미지를 한 폭의 캔버스에 담아 존재하지 않는 새로운 우주를 창조해 냈다. 높이 162.1㎝, 가로 227.3㎝ 크기의 ‘우주 03’에는 성간 구름, 초신성 폭발의 순간, 블랙홀에서 뿜어져 나오는 제트, 블랙홀의 경계면인 사건의 지평선(이벤트 호라이즌) 등 다양한 우주 현상이 곳곳에 담겨 있다. 그 많은 이미지를 어떻게 다 집어넣을 수 있었을까 경탄이 나온다. ‘모래알처럼 많은 별들’이란 말을 모티브로 행성과 별(항성), 은하를 해변의 모래알처럼 표현해 낸 작품인 ‘우주 02’와 ‘무제 20’ 앞에 서면 기발한 아이디어에 입이 저절로 벌어진다. 허 작가는 “우주 시리즈는 우주의 다양한 이미지를 나열하고 중첩시킨 새로운 우주”라며 “수많은 색을 겹치는 방식으로 오랜 시간의 누적을 갖고 있는 우주를 표현했다”고 설명했다.그는 버섯이나 곤충을 그릴 때 식물도감과 곤충도감을 활용했다. 단순히 도감 속 사진을 사용하는 데 그친 것이 아니라 하나같이 자신의 시간을 갈아넣어 만든 노동 집약적 작품들이다. 높이 162㎝, 가로 390㎝의 거대한 크기의 ‘버섯’이라는 작품도 몇 번이고 덧그렸다. 처음에는 버섯도감에 나오는 모든 버섯을 그려 넣었다가 몇 년 뒤 숲과 폭포 같은 풍경을 그려 넣고 다시 나비와 나방이 날아들고 곤충이 기어 다니는 모습을 그렸다. 허 작가 스스로 밝히고 있지만 한 작업이 보통은 몇 년, 길게는 10년 가까이 이어진다. ‘이제 끝났다, 더이상 못 그리겠다’며 손을 놓은 그림도 나중에 다시 덧그리게 되는 경우도 적지 않다. 이 때문에 그의 작품은 오래 묵은 장맛이 난다. 잘 숙성시킨 반죽으로 만들어 씹을수록 고소한 맛이 나는 빵 같은 느낌이 든다. 그래서 허 작가의 그림은 적당히 거리를 두고 전체를 조망하면서 오랜 시간을 두고 꼼꼼히 봐야 비로소 의미를 이해할 수 있게 된다. 전시는 오는 11월 19일까지.

태양에게 ‘잃어버린 형제별’이 있다? 대부분의 별은 단독으로 존재하지 않고, 두 개 이상 여러 개가 무리지어 존재하는 경우가 많다. 태양처럼 홀로 있는 별이 오히려 드문 편이다. 별들의 산란실이라 할 수 있는 성운이 대개 수백, 수천 개의 별들을 산란시킬 수 있는 엄청난 양의 물질을 가지고 있기 때문이다. 그런 분자구름이 맨 처음 중력으로 말미암아 수축을 시작할 때, 여러 곳에서 동시에 수축이 진행되어 결국 별 가족이 생겨난다. 따라서 그런 별들은 같은 지역에서 탄생해 함께 움직이지만, 결국 혼란스러운 상황에서 서로 다른 속도를 가지고 은하 전체로 흩어진다. 태양이 생성될 당시 함께 생겨난 수많은 별들이 성단(무리별)의 형태로 수백만 년 동안 존재해왔지만, 시간이 지남에 따라 별들이 폭발하거나 자리를 이동함으로써 태양의 짝별들은 종적을 감추었다. 우리 태양의 나이는 약 46억 살이다. 그 오랜 세월이 흐른 후에 형제를 찾는다는 것은 사막에서 바늘 찾기일 것이다. 그러나 집념을 가지고 태양의 형제별 찾기에 나선 천문학자들이 있다. 그들은 태양도 생성 당시에는 여러 개의 별들과 함께 태어났다고 보고, 은하수 곳곳에 흩어져 있는 태양 형제별들의 행방을 오랫동안 추적해왔다. 헤르쿨레스자리의 ‘HD 162826’ 항성 그 결과 현재 태양과 매우 유사한 ‘형제별’로 추정되는 별 하나가 발견되었는데, 헤르쿨레스자리의 ‘HD 162826’이라는 이름의 이 별이 그 주인공이다. 이 별은 태양에서 110광년 떨어진 곳에 있으며, 태양보다 15% 더 크지만 어두워서 맨눈으로는 보이지 않는다. 미국의 천문학자 바단 애디베키언은 2014년에 이 별이 지구와 같은 성분의 가스 구름에서부터 형성된 것으로 보여, 약 46억 년 전에 같은 항성 보육원에서 출현한 수천 명의 태양의 형제 중 하나일 가능성이 “거의 확실하다”고 발표했다. 이 결론은 그것이 바륨과 이트륨과 같은 희귀 원소를 포함하여 태양과 동일한 화학적 조성을 가지고 있으며, 그 궤도를 결정하고 은하 중심에 대한 공전을 반전시켜본 결과 확인되었다. 이 별이 아마도 가장 가까운 태양 형제일 것으로 연구자들이 추정하는 이유는 만약 태양의 형제별이 더 가까이 있었다면 먼저 확인되었을 것이기 때문이다. 연구자들은 이렇게 가까운 거리에 태양 형제별이 하나 있을 거라고는 예상하지 못했다. 천문학 용어로 ‘솔라 시블링'(solar sibling)이라고 불리는 태양 형제별 찾기에는 두 가지에 초점이 맞추어진다. 첫째는 태양과 나이가 같아야 한다는 점이고, 둘째는 태양과 화학적 성분이 같아야한다는 점이다. 별은 그것이 태어난 성운과 마찬가지로 거의 수소와 헬륨으로 이루어져 있지만, 약간의 다른 원소들도 포함하고 있는데, 그 비율이 성운마다 다르다. 따라서 같은 성운에서 태어난 별들은 서로 성분이 비슷하다.그런데 이런 두 가지 요건을 갖춘 HD 162826은 당시 태양과 함께 형성된 것으로 보이며, 천문학자들은 이것이 ‘오래 전 잃어버린 태양의 형제별’로 보고 흥분을 감추지 못하고 있다. 나이도 태양과 같을 뿐 아니라, 질량, 온도, 밝기, 크기가 거의 같아 숫제 태양의 쌍둥이별처럼 보이기까지 한다. HD 162826과 태양이 형성된 성단은 시간이 지남에 따라 별들이 넓게 흩어지게 하는 산개성단이었던 것으로 믿어진다. 이 성단의 별들은 형성되는 동안 행성 원반의 발달을 방해할 정도로 너무 빽빽하게 밀집되어 있지는 않았지만, 가까운 초신성에서 생성된 방사성 원소가 행성에 뿌려지는 것을 방지할 만큼 멀리 떨어져 있지는 않았다. ‘우리가 어디서 태어났는지 알고 싶다’ 한편, 천문학자들은 이 별에 외계 생명체가 거주할 만한 가능성을 찾기 위해 노력하고 있다. 태양의 형제들이 있는 영역은 생명체가 서식할 수 있는 외계행성을 수색하는 데 좋은 후보지가 될 수 있다. HD 162826에는 알려진 행성이 없다. 현재의 지식 상태는 뜨거운 목성 외에도 지구형 행성은 가능하다고 제안한다. 또한 생명체가 서식할 확률이 아주 낮더라도 0은 아닐 것으로 추정한다. 그러나 이러한 거주 가능성 요소를 확인하기 위해서는 이 별에 대한 더 많은 연구가 필요하다. 연구팀은 ‘태양의 형제별’의 세세한 화학물질을 분석하는 것이 다음 목표이며, 이를 통해 태양과 지구의 기원 및 외계 생명체를 찾을 수 있을 것으로 기대하고 있다. 연구를 이끈 텍사스 대학교의 이반 라미레스 수석 연구원은 태양 형제별을 찾는 것의 중요성을 다음과 같이 설명했다. “우리는 여전히 우리(지구 및 지구 생명체)가 어디서 왔는지 알지 못한다. 태양이 은하의 어느 부분에서 형성되었는지, 기원이 되는 환경을 찾아낼 수 있다면 초기 태양계의 조건을 제한할 수 있다. 그렇게 하면 우리가 왜 지금 여기에 있는지 이해하는 데 도움이 될 수 있을 것이다.” 

“우리는 어디에서 왔는가? 우리는 누구인가? 우리는 어디로 가는가?” 폴 고갱이 1898년 타이티섬에서 그린 작품에 붙인 제목이다. 그중 첫 번째 질문에 대해 우리는 분명한 답을 알고 있다. 우리는 모두 별의 자식들이다. 상징적인 의미에서가 아니라 과학적으로 볼 때 그렇다. 인체의 70%를 차지하는 물은 산소와 수소로 이뤄져 있다. 그다음으로 많은 단백질과 지방은 탄소, 산소, 수소, 질소, 황으로 구성된 화합물이다. 그 외에 철과 마그네슘, 나트륨, 칼슘, 칼륨, 인 등이 조금씩 들어 있다. 이들 원소의 기원은 우주에 있다. 수소는 138억년 전 우주를 탄생시킨 빅뱅으로부터 38만년 후쯤 생겼다. 이때 소량의 헬륨과 극미량의 리튬도 생겨났다. 이 수소 구름이 뭉쳐져 별이 되고 별의 중심에서 차례로 다른 원소를 만들어 내는 핵융합이 시작됐다. 그 결과 헬륨을 거쳐 산소와 탄소, 네온, 규소, 철 등이 생겼다. 이보다 무거운 금, 납, 우라늄은 매우 무거운 별이 마지막에 초신성을 이루며 폭발할 때 만들어졌다. 태양계는 약 45억 6000만년 전 이런 초신성의 잔해가 모인 성운(별구름)에서 태어났다. 주로 수소로 구성된 이 성운의 지름은 빛이 1년 동안 가는 거리, 즉 1광년에 이르렀을 것이다. 이 별구름 주위에서 또 초신성이 폭발해 그 충격파가 흩어져 있던 별구름을 흔들어 뭉쳐지게 만들었다. 그 결과 태양계 전체 질량의 99% 이상을 차지하는 태양과 그 주변을 도는 아주 작은 행성들이 생성됐다. 지구는 그중 안쪽에서 세 번째 궤도 주변에 있던 미행성들이 합쳐진 것이다. 우리 몸을 이루는 원소들도 그때 지구에 자리잡게 됐다. 우리 은하, 즉 은하수에 있는 별들에서 오는 빛을 조사한 결과 인체의 구성 성분과 별 내부의 성분은 97% 일치하는 것으로 나타났다. 2017년 미국 뉴멕시코주에 있는 천체망원경으로 15만개의 별을 분석해 발표한 결과에 따르면 그렇다. 인류가 떨치지 못하는 질문은 이것이다. 우리는 우주에서 혼자인가? 인류가 엄청난 비용을 들여 우주선과 망원경을 계속 만들고 쏘아 올리는 것은 우주에서 스스로의 위치를 알기 위한 탐구심 때문이다. 미국, 유럽, 캐나다가 100억 달러를 들여 지난 연말 발사한 최첨단 적외선 우주망원경인 ‘제임스 웹’의 주된 사명 중 하나이기도 하다. 지구에서 150만㎞ 떨어진 곳에 위치한 웹은 기존의 허블망원경보다 6배 크며 관측 능력은 100배 강력하다. 135억년이 넘는 과거의 빛, 다시 말해 빅뱅 후 1억~2억 5000만년 후의 빛까지 볼 수 있다. 초기 우주의 어둠 속에서 최초로 별과 은하가 만들어지는 모습을 볼 수 있다는 말이다. 아주 멀리 있는 물체는 가시광선 영역에서는 매우 희미하거나 보이지 않게 된다. 우리에게 도달하는 빛은 지금도 팽창 중인 우주 공간을 통과하는 동안 파장이 길어져 적외선으로 변했기 때문이다. 웹이 근적외선, 중적외선 관측용으로 설계된 이유다. 글 머리의 두 번째 질문으로 돌아가 보자. 우리는 누구인가? 지구 생태계 먹이사슬의 최상위를 차지하고 있는 종이다. 생물 역사상 여섯 번째의 대멸종을 일으키고 있다는 의심을 받고 있다. 지금을 ‘인류세(世)’라는 지질시대로 명명할 정도로 환경을 파괴하고 기후를 변화시키고 있는 종이다. 우리가 알아 두어야 할 사실은 지구가 우주에서 특별한 위치에 있지 않다는 점이다. 우주의 은하는 2000억개가 넘으며 그중 하나인 우리 은하에 있는 별은 4000억개가 넘는다. 우리는 은하 중심에서 3분의1 거리에 있는 노란색 난쟁이별의 세 번째 행성에 살고 있다. 이 행성은 “태양 빛을 받으며 떠 있는 먼지의 티끌”, 즉 “창백한 푸른 점”(칼 세이건)에 불과하다.

우리은하에 있는 별 가운데 80%는 태양보다 작고 어두운 적색왜성이다. 사실 태양보다 크고 무거운 별은 생각보다 흔하지 않다. 생성되는데 많은 가스가 필요할 뿐 아니라 핵융합 반응이 훨씬 강하게 일어나 수명이 짧기 때문이다. 태양 질량의 100배가 넘은 초대형 별은 극단적으로 수명이 짧아 수백만 년 이내로 초신성 폭발을 일으키면서 사라진다. 당연히 은하계에도 이런 별은 손에 꼽을 정도로 적다. 이런 초대형 별 가운데서도 가장 큰 별의 후보가 바로 R136a1이다. R136a1은 우리은하가 아니라 대마젤란은하에 있는 별로 16만 광년이나 떨어져 있다. 하지만 밝기가 태양의 수백만 배에 달해 이미 오래전부터 많은 관측이 이뤄졌다. 과학자들은 이 별의 질량이 태양의 250~320배일 것으로 추정했다.  최근 천문학자들은 칠레에 있는 8.1m 구경 제미니 사우스 망원경을 이용해 R136a1을 상세히 관측했다. 사실 제미니 사우스 망원경 자체는 이전에 R136a1을 관측하는 데 사용했던 허블 우주 망원경보다 성능이 우수하다고 보기는 어렵다. 주경의 지름은 몇 배 크지만, 대신 지구 대기의 간섭이 관측을 방해해 사진이 흐려지기 때문이다.  하지만 과학자들은 제미니 사우스 망원경에 새로 설치된 조로(Zorro) 장치를 이용해 이 문제를 극복했다. 조로는 60밀리초 단위로 수천 장의 사진을 찍은 후 이 이미지를 보정해 허블 우주 망원경보다 더 선명한 이미지를 얻을 수 있다. 새로운 이미지 처리 기술 덕분에 과학자들은 R136a1의 실제 질량이 이전 관측치 보다 낮은 태양의 170-230배 정도라는 사실을 알아냈다. 먼 거리와 별 주변의 가스로 인해 관측 시 이미지가 흐려지기 때문에 사실 허블 우주 망원경도 정확한 관측에 한계가 있었다. 따라서 허블 우주 망원경으로도 주변이 번져 보였지만, 이번에 관측한 이미지는 훨씬 선명한 별의 모습을 보여준다. (사진)  처음 생각보다 조금 작아졌다고 해도 R136a1은 우주에 극히 드문 초거대 별이다. 이런 거대 괴물별의 정확한 질량과 밝기, 크기는 여전히 미스터리이다. 과학자들은 새로운 최신 관측 기술과 망원경으로 그 비밀을 하나씩 풀어낼 것이다.

‘크기’에 대한 우리의 우주적인 감각을 한번 가다듬어보는 것도 재미있고 뜻깊은 일이겠다. 먼저 우리 주변에서 가장 큰 물건을 든다면, 단연 태양이다. 80억 인구가 모여 사는 지구에 비해 109배나 큰 지름을 갖고 있으며, 부피는 130만 배에 이른다. 태양이 태양계를 지배한다는 표현이 어색할 정도로 태양계에서 태양은 절대적인 존재다. 전체 태양계 천체들의 질량 중 무려 99.86%나 차지하니 말이다. 이런 태양도 은하와 우주로 데리고 나가면 난쟁이에 지나지 않는다. 그만큼 우주에는 엄청나게 큰 별들이 수두룩하다. 이런 엄청난 크기의 별들을 초거성이라고 하는데, 우리에게 친숙한 오리온자리의 초거성 베텔게우스만 하더라도 지름이 태양의 1000배를 훌쩍 넘는다. 만약 이 별을 태양 자리에다 끌어다 놓는다면 크기가 거의 목성 궤도에 육박한다. 그런데 베텔게우스를 조무래기 취급할 만한 별들도 드물지 않다. 큰개자리에서 발견된 큰개자리 VY(VY Canis Majoris)는 2020년 관측 결과 태양의 2069배로 확인되었다. 이는 토성의 궤도를 넘어서는 크기다. 관측사상 가장 큰 별로 알려진 적도 있으나, 더 정교한 관측 결과 반지름은 예전 측정치보다 많이 줄어들었다. 지구로부터 약 3900광년 떨어져 있다. 이 큰개자리 VY 별을 확실히 제치고 최대의 별로 등극한 극대거성이 나타났는데, 1990년 미국의 천문학자 찰스 브루스 스티븐슨이 발견한 스티븐슨 2-18이란 별이다.산개성단 스티븐슨 2에 존재하는 40개의 적색 초거성 중 하나로, 지구에서 약 2만 광년 떨어진 방패자리에 위치한 별이다. 지구가 속한 나선팔인 오리온자리 팔에 속하지 않고 전혀 다른 나선팔인 방패-남십자자리 팔에 속한다. 그러면 이 별은 대체 얼마나 클까? 지름이 약 29억㎞로 태양의 2150배다. 이 별의 둘레를 빛의 속도로 돈다면 8시간 이상 걸리며, 시속 900㎞의 항공기로 돈다면 무려 1100년이 걸린다. 고려조와 조선조를 합친 기간을 훌쩍 뛰어넘는다. 이 별을 태양의 자리에다 끌어다 놓는다면 토성의 고리와 위성들까지 삼켜버릴 것이다. 한 물건이 그렇게 클 수 있다는 게 상상이 가는가? 물론 이 별은 우리은하에 속한 별이지만, 천문학자들은 대체로 우주의 등방성과 균일성을 굳게 믿는 만큼 우주의 최대 별이라 보아도 큰 무리가 없다는 뜻이다. 우주 최대의 별인 스티븐슨 2-18의 나이는 성단에 있는 다른 별들과 비슷한 약 1400만~2000만 년인데, 이것은 보통 별에 비해 무척 젊은 나이에 속한다. 별은 덩치 크기에 따라 수명이 기하급속도로 줄어든다. 별이 클수록 핵융합이 빠르게 진행되어 엄청난 양의 핵연료를 소진시키기 때문이다. 스티븐슨 2-18은 대체로 수백만 년이 지나면 초신성 폭발로 소멸하고 이후에는 블랙홀이 될 것으로 예측되고 있다.   

우주에는 태양처럼 혼자 있는 별보다 두 개의 별이 서로의 중력에 의해 공전하는 쌍성계가 흔하다. 대부분의 쌍성계는 서로 사이좋게 오랜 시간 함께하지만, 세상에 영원한 것은 없는 법이다. 결국 쌍성계 중 질량이 무거운 쪽이 먼저 최후를 맞이하는데, 이때 먼저 가는 쪽이 어떻게 되느냐에 따라 동반성의 운명이 결정된다. 조용히 물질을 날려 보내고 백색왜성만 남기는 태양 질량 별은 죽은 이후에도 안정적으로 쌍성계를 유지할 수 있다. 하지만 초신성 폭발과 함께 최후를 맞이하는 무거운 별은 동반성을 파괴하거나 잡아먹을 수 있다. 후자의 경우 초신성 폭발 후 남은 중성자별이나 블랙홀이 그 원인이다. 과학자들은 매우 빠르게 회전하는 중성자별인 펄서 가운데 동반성을 잡아먹으면서 커지는 경우가 있다는 사실을 확인했다. 블랙 위도우 펄서 (black widow pulsar)는 대부분 자전 주기가 1초 이하인 밀리세컨드 펄서로 동반성에 매우 가까이 다가가 강한 중력으로 표면 물질을 흡수한다. 이 과정에서 중성자별은 자꾸 커지고 동반성은 점점 작아진다.  스탠퍼드 대학의 로저 로마니 교수가 이끄는 연구팀은 지구에서 3000광년 떨어진 거리에서 역대 가장 큰 질량을 지닌 중성자별인 PSR J0952-0607를 하와이에 있는 10m 구경 대형 천체 망원경인 켁 망원경으로 4년간 관측했다. 연구팀에 따르면 PSR J0952-0607는 블랙 위도우 펄서로 질량은 태양의 2.35배에 달한다. 1초에 707회로 자전하는데, 이렇게 빠른 속도로 자전해도 강한 중력 덕분에 형태를 유지할 수 있다.  하지만 더 놀라운 것은 먹히고 있는 동반성이다. 이 동반성은 본래는 태양처럼 정상적인 별이었으나 현재 질량은 태양의 50분의 1 혹은 목성의 20배 수준으로 줄어든 상태다. 너무 많은 물질을 잃어버린 나머지 이제는 별의 지위도 잃어버리고 그보다 작은 갈색왜성급 천체가 된 것이다. 결국 어느 순간에는 행성급으로 작아진 후 완전히 사라질 것으로 예상된다.  연구팀은 PSR J0952-0607이 결국 동반성을 잃어버리고 혼자서 빠르게 자전하는 밀리세컨드 펄서가 될 것으로 예상했다. 일반적인 밀리세컨드 펄서는 동반성에서 물질을 흡수하면서 자전 속도가 점점 빨라지면서 형성되는 것으로 보고 있다. 하지만 이렇게 물질을 대부분 흡수해 동반성이 사라진 후에는 혼자서 빠르게 회전하는 밀리세컨드 펄서가 되는 것이다.  이 연구에서 또 다른 중요한 결과는 질량이 태양의 2.35배라는 점이다. 중성자별은 작은 천체에 태양보다 많은 물질이 모여 있다. 따라서 표면 중력이 매우 강해 빛 정도만 가까스로 탈출할 수 있다. 그리고 여기서 조금 더 질량이 커지면 결국 빛조차도 탈출할 수 없는 상태인 블랙홀이 된다. PSR J0952-0607이 태양 질량의 2.35배에도 중성자별 형태를 유지하는 것으로 봐서 블랙홀과 중성자별의 경계는 이보다 더 높다고 판단할 수 있다.  중성자별은 블랙홀만큼 대중에게 인지도가 높은 천체는 아니지만, 사실 우주에 더 흔하고 흥미로운 이야기를 많이 간직한 천체다. 중성자별은 단순히 블랙홀 전 단계의 천체가 아니라 블랙홀만큼이나 그 자체로 재미있는 이야깃거리를 간직한 존재다.

용골자리 성운 속에서 치열한 전쟁이 벌어지고 있다. 이른바 '별과 먼지' 대결이 한창인데, 이 싸움에서 놀랍게도 별들이 승리의 함성을 지르고 있다.  보다 정확하게 표현하자면, 새로 탄생한 거대한 별에서 나오는 에너지 넘치는 빛과 바람이 우주공간으로 흩뿌려지고 있으며, 그들 자신이 태어난 산란장인 먼지의 산을 사방으로 방출하고 있는 장면을 허블 우주망원경이 잡아내 '오늘의 천체사진'(APOD) 8월 1일자에 게재했다.  용골자리 성운 내에 위치하고 있는 신비의 산으로 알려진 이 거대한 기둥들은 대부분 깨끗한 수소 가스로 이루어져 있음에도 불구하고 검은 먼지 기둥의 형상을 하고 있다. 이 같은 먼지 기둥은 실제로 지구의 공기보다 훨씬 밀도가 낮으며, 상대적으로 적은 양의 불투명한 성간 먼지 때문에 산처럼 보이는 것이다.  지구로부터 약 7,500광년 떨어진 이 용골자리 성운 사진은 허블 우주망원경으로 촬영되었으며, 그 너비는 약 3광년에 걸쳐 있다. 수백만 년 안에 성운의 먼지가 별을 만드는 재료로 다 탕진되고 나면 먼지 산 전체가 사라질 것이다.  미 항공우주국(NASA)의 제임스웹 우주망원경이 과학관측에 나서 최초의 과학품질 이미지를 내놓은 것도 이 용골자리 대성운으로, 우리은하에서 가장 밝은 곳 중 하나일 뿐더러 가장 이상한 일이 벌어지고 있는 성운이다.  성운 속 가장 강력한 별 용골자리 에타는 1830년 하늘에서 볼 수 있었던 가장 밝은 별 중 하나였지만, 최근 극적으로 어두워짐으로써 천문학자들을 놀라게 만들었다. 이 별은 머지않아 초신성 폭발을 일으키게 될 것으로 보이는데, 에타별뿐 아니라 성운 속의 수많은 별들이 초신성으로 진화할 것으로 보여, 용골자리 대성운은 그야말로 초신성 공장임을 보여주고 있다.

우리은하 밖에서 ‘잠자는 블랙홀’이 처음 발견됐다. 성간물질을 적극 흡수하지 않는 휴면 상태의 블랙홀로, 빛이나 복사선을 방출하지 않아 찾기가 매우 어렵다. 18일(현지시간) 시넷 등에 따르면, 국제 천문학 연구팀은 우리은하와 인접한 위성은하인 대마젤란은하에서 휴면 블랙홀을 발견했다. 우리은하 밖에서 휴면 블랙홀이 발견된 사례는 이번이 처음이다.휴면 블랙홀은 질량이 태양의 최소 9배에 달하는 항성질량 블랙홀로, 태양 질량의 25배에 달하는 뜨겁고 푸른 별과 쌍성을 이룬다. VFTS 243으로 알려진 이 쌍성계에서 휴면 블랙홀은 동반성과 서로를 공전한다.VFTS 243 쌍성계는 지구에서 16만 광년 떨어진 황새치자리의 타란툴라 성운 안에 있다.연구팀은 유럽우주국(ESA) 초대형망원경(VLT)의 관측장비인 플레임스(FLAMES)로 수집한 6년간의 데이터를 사용해 휴면 블랙홀을 발견했다. 휴면 블랙홀은 주변 환경과 상호작용이 매우 적다. 따라서 이번 발견은 건초더미에서 바늘을 찾은 것으로 비유되고 있다. 연구 공동저자인 벨기에 루뱅가톨릭대의 파블러 마르샹 박사는 “휴면 블랙홀에 대해 거의 알지 못해 이번 발견이 믿기지 않았다”고 말했다. 연구팀은 또 휴면 블랙홀이 어떻게 죽어가는 별 중심에서 생성됐는지를 조명했다. VFTS 243 쌍성계를 탄생시킨 별은 강력한 초신성 폭발을 일으켰을 때 흔적을 남기지 않고 완전히 붕괴한 것으로 여겨진다. 연구 주저자인 암스테르담대학의 토머 셰나르 박사는 “이 완전 붕괴 시나리오에 대한 증거가 최근 나타나고 있으나 우리 연구는 의심할 여지 없이 가장 직접적인 증거 중 하나를 제시한다”면서 “우주 블랙홀 병합의 비밀을 밝히는 데 중대한 영향을 줄 것”이라고 말했다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 네이처 천문학 최신호(7월 18일자)에 실렸다.

미 항공우주국(NASA)이 6일(이하 현지시간) 제임스 웹 우주망원경(JWST·이하 웹 망원경)이 촬영할 최초의 과학 품질 이미지 관측 리스트를 공개했다. 리스트에는 성운에서 외계행성까지 포함되어 있다. 웹 망원경의 눈을 통해 볼 우주의 첫 이미지는 용골자리 대성운으로, 우리은하에서 가장 밝은 곳 중 하나일 뿐더러 가장 이상한 일이 벌어지고 있는 성운이다. 위 사진에 담긴 대성운은 용골자리 방향으로 7600광년 거리에 있으며, 그 너비는 300광년 넘게 펼쳐져 있다. NGC 3372로 알려진 이 대성운은 무거운 별들과 격렬하게 변화하는 성운들이 살고 있는 영역이다. 위 사진 가운데 아래 밝은 구조인 열쇠구멍 성운(NGC 3324)는 무거운 별들 몇 개를 품고 있다. 성운 속 가장 강력한 별 용골자리 에타는 1830년 하늘에서 볼 수 있었던 가장 밝은 별 중 하나였지만, 최근 극적으로 어두워지면서 천문학자들을 놀라게 만들었다. 이 별은 머지않아 초신성 폭발을 일으키게 될 것으로 보이는데, 에타별뿐 아니라 성운 속의 수많은 별들이 초신성으로 진화할 것으로 보여, 용공자리 대성운은 그야말로 초신성 공장임을 보여주고 있다. 한편, 웹망원경은 첫 이미지 촬영에 앞서 최근 네 가지 과학장비 중 세 번째인 근적외선 분광기(NIRSpec)에 대한 보정 및 테스트를 완료했다. 다른 장비인 근적외선 카메라(NIRCAM)는 초기 별과 은하의 빛을 감지하기 위한 망원경의 기본 도구다. 카메라에는 별 주변의 천체를 잘 보기 위해 별에서 나오는 강한 빛을 차단할 수 있는 도구인 코로노그래프(coronograph)를 장착하고 있다. MIRI(Mid-Infrared Instrument)는 전자기 스펙트럼의 중적외선 부분을 조사하는 카메라와 분광기의 조합이다. 미세 유도 센서/근적외선 이미저 및 슬릿리스 분광기(FGS/NIRISS)는 먼 초기 광원을 감지하고 외계행성을 식별-분석하는 데 도움이 되는 장치다. 이 4가지 장비를 조합하여 웹 망원경은 모두 17가지 다른 모드에서 관찰을 수행할 수 있다. NASA는 첫 과학 품질 이미지를 발표하기에 앞서 몇 장의 테스트 이미지를 공개했는데, 6일 예고편 격의 ‘맛보기’ 이미지를 내놓았다. NASA에 따르면, 별과 은하를 담은 이 이미지는 웹 망원경의 ‘정밀유도센서’(FGS)가 포착한 것으로 전혀 기대하지 않았던 결과물이라고 한다.FGS는 망원경의 정밀 과학장비나 이미지 장치가 특정 목표물을 정확히 잡을 수 있게 해주는 것이 본래 역할이지만 이 과정에서 이미지도 생성한다. 다만 웹 망원경이 배치된 150만㎞ 밖 ‘라그랑주 2포인트'(L2)와의 통신 대역폭이 제한된 이유로 과학관측 자료를 전송하는 데도 벅차 그동안 대개 FGS 이미지는 지구로 전송하지 않고 사장돼왔다. 하지만 지난 5월 중순 이뤄진 열 안정성 시험 기간에 생성된 이 이미지는 통신 대역폭에 여유가 생기면서 전송할 수 있었으며, 웹 망원경의 성능을 미리 보여주는 이미지로 공개됐다. 망원경이 은하계나 별 같은 먼 거리의 물체를 얼마나 고정 촬영할 수 있는지 사전 점검하는 차원에서 촬영한 것들이다. 그럼에도 불구하고 이미지들은 너무도 선명하고 아름다워 일부 과학자들은 눈물을 글썽이기도 했다고 했다.미리 공개된 사진들은 웹 망원경을 관측 목표물에 얼마나 잘 조준할 수 있게 해주는지 파악하는 과정에서 얻은 기술시험 이미지라 정밀 과학장비로 잡은 것에는 못 미치지만, 그 자체만으로도 '가장 깊은 우주 이미지' 중 하나로 평가됐다. 밝은 별에서 뻗어 나오는 여섯 가닥의 길고 뚜렷한 ‘회절 스파이크’(diffraction spike)는 웹 망원경이 과학탐사를 준비하면서 공개한 이미지의 특징이 돼왔는데, FGS 이미지에도 그대로 들어 있다. 이런 특징은 웹 망원경의 주경을 구성하는 6각형 거울에서 비롯된 것이다. 별 뒤로 배경을 채우고 있는 빛은 은하가 포착된 것이다. 희미한 천체를 잡아내도록 최적화하지 않았음에도 극도로 희미한 천체까지 포함돼 가장 깊은 적외선 이미지 중 하나가 됐다. 이 이미지는 지난 5월 초 8일 간 32시간에 걸친 노출로 흑백 이미지를 생성했으며, 밝기에 따라 흰색과 황색, 오렌지색, 적색 등의 색깔을 입혔다. 이 이미지들은 빅뱅 직후 우주와 별과 은하의 생성·소멸 과정 등 우주를 가장 멀리, 가장 깊이 들여다볼 수 있게 설계된 웹 망원경의 장점을 보여주는 것들이 될 것으로 기대되고 있다. NASA가 8일 발표한 목표물은 NASA, 유럽 우주국(ESA), 캐나다 우주국(CSA) 등으로 구성된 국제위원회에 의해 선정되었다. 웹 우주망원경의 첫 번째 과학관측 목표는 다음과 같다. 용골자리 대성운: 하늘에서 가장 밝은 성운 중 하나인 용골자리 성운은 가스와 먼지 구름으로 이루어진 대성운으로, 지구에서 남반구 별자리인 용골자리 방향으로 약 7600광년 떨어져 있다. 용골성운은 우주 가스와 먼지로 된 긴 손가락 모양 구조로 유명한 ‘파괴의 기둥'(Pillars of Destruction)의 고향이다. WASP-96 b: 거대하고 극도로 뜨거운 외계행성으로, 완전히 구름이 없는 대기를 가진 최초의 행성으로 알려졌다. WASP-96 b는 과학자들이 발견한 강력한 나트륨 신호를 가진 최초의 행성이기도 하다. 행성의 질량은 토성과 아주 비슷하여 연구자들이 세계를 ‘뜨거운 토성’으로 분류한다.팔렬성운(Eight-Burst Nebula): 남쪽 고리성운(Southern Ring Nebula)이라고도 한다. 망원경으로 볼 때 8자 모양으로 보이기 때문에 ‘여덟 개의 폭발’ 성운으로도 알려진 팔렬성운은 남반구에서 볼 수 있는 돛자리의 행성상 성운(NGC 3132)이다. 성운은 지름이 거의 반 광년이고 지구에서 약 2000광년 떨어져 있다. 가스는 중심에 있는 죽어가는 별에서 초당 15㎞의 속도로 밀려나고 있다. 스테판 5중주(Stephan‘s Quintet): 이 조밀한 은하군은 페가수스 별자리에 위치하며, 5개의 은하로 구성되어 있는데, 그 중 4개는 밀접하게 그룹화되어 있으며 서로 병합될 것으로 예상된다. SMACS J0723.3-7327: 웹 망원경은 중력렌즈 현상으로 알려진 현상을 사용해 관측하기도 하는데, 이 중력렌즈를 이용하면 관측 목표 앞에 위치한 은하의 중력이 빛을 휘게 하여 그 뒤의 대상을 확대시킨다. 돋보기는 빛을 한 점에 모을 수 있지만, 중력장에 의한 빛의 굴절은 초점이 없으므로 한 곳에 모이지 않고 여러 개의 상을 만든다. 빛을 내는 천체와 빛을 굴절시키는 천체 및 관측자가 일직선을 이룰 때 생기는 고리 모양의 상을 특별히 '아인슈타인 링'이라고 부른다. 아인슈타인이 상대성이론에서 예측한 현상이기 때문이다. 제임스 웹 우주망원경은 지난해 성탄절 발사된 NASA의 차세대 우주망원경으로 135억 광년 너머 빅뱅 직후에 나타난 초기 은하들과 외계행성의 생명체 증후들을 탐색하는 것을 미션으로 하고 있다.  

한국 과학자들이 포함된 국제 연구팀이 중성자로만 만들어진 핵을 발견해 ‘원자번호 0번’의 가능성을 확인했다. 양성자 수가 원자번호와 성질을 결정하고 양성자 수와 중성자 수의 합이 원소 질량을 결정한다. 양성자가 없으면 사실상 원자번호가 0이 된다는 것이다. 독일 다름슈타트 공과대, 일본 이화학연구소(리켄), 기초과학연구원(IBS)을 중심으로 전 세계 25개 연구기관, 92명의 과학자들이 참여한 국제 공동 연구팀이 중성자 4개로만 이뤄진 ‘테트라 중성자’ 핵을 발견했다고 6일 밝혔다. 이번 연구 결과는 과학저널 ‘네이처’에 실렸다. 물질을 구성하는 최소 단위인 원자는 중성자와 양성자로 이뤄진 원자핵과 전자로 이뤄져 있는데 현재까지는 중성자만으로 이뤄진 원자핵은 관찰되지 않았다. 중성자로만 결합된 자연현상은 질량이 큰 별이 초신성 폭발을 일으킨 뒤 중심부가 중성자로만 이뤄져 있는 중성자별이 유일했다. 이 때문에 양성자가 없는 원자핵의 존재는 이론적으로는 가능하지만 실험적으로는 명확히 관측된 적이 없어 60년 동안 핵물리 연구 분야의 난제로 남아있었다. 연구팀은 일본 리켄에 있는 중이온 가속기(RIBF)의 다중입자측정 실험장치인 ‘사무라이 스펙트로미터’를 이용해 4개 중성자만으로 만들어진 원자핵을 관측에 성공해 테트라 중성자 핵이 존재할 수 있음을 실험적으로 확인했다. 연구팀은 가속기로 만든 무거운 빔을 상대적으로 가벼운 표적에 충돌시켜 원자핵에서 일부를 제거하는 방식으로 중성자 핵을 만들었다. 우선 산소-18로 만든 ‘1차 빔’을 가속시켜 금속인 베릴륨에 충돌시켜 양성자 2개, 중성자 6개를 가진 무거운 빔인 헬륨-8을 만들었다. 그 다음 초전도 희귀동위원소 빔 생성 분리 장치로 양성자 1개를 가진 액체 수소표적에 조사하면 양성자 2개, 중성자 2개를 가진 헬륨-4가 튀어나오고 중성자 4개 짜리 핵이 남는 것이 관찰됐다. 이번 연구는 양성자를 1개도 포함하지 않는 ‘원자번호 0’ 상태의 기묘한 원자핵을 관측한 것이다. 한인식 IBS 희귀핵연구단 단장(이화여대 초빙석좌교수)은 “이번 연구 결과는 지난 60년 동안 확인하지 못했던 테트라 중성자 상태를 알려주는 공명구조를 실험으로 정확히 관측한 것에 의미가 크다”며 “중성자 사이 상호작용과 핵력 이해에 중요한 열쇠가 될 뿐만 아니라 중성자별 같은 미지 영역 탐구가 활발해질 것으로 기대한다”고 말했다.

그룹 방탄소년단(BTS) 멤버 뷔와 블랙핑크의 제니가 제주도에서 목격됐다는 열애설에 휩싸이고 양측 소속사가 묵묵부답인 가운데 제니가 속한 4인조 걸그룹 블랙핑크가 미국의 유명 음악 매체 롤링스톤 표지를 장식했다.롤링스톤은 23일(현지시간) 블랙핑크를 “블랙핑크는 한국이 배출한 가장 인기 있는 아티스트 중 한 팀”이라며 6월호 표지 모델로 선정했다. 롤링스톤은 ‘팝의 초신성’(Pop Supernova)이라고 표현하며 “그들의 엄청난 성공은 한국 문화 산업의 세계적인 인기를 가리키는 한류의 일부”라고 보도했다. 멤버 제니는 롤링스톤과의 인터뷰에서 “블랙핑크의 힙합은 전 세계가 이전에 보지 못했던 것”이라며 “우리의 힙합은 반항적이지는 않다. 하지만 우리는 멋진 음악을 하고 있다고 생각한다”고 밝혔다. 이어 멤버 지수는 “엄마와 아빠는 나를 자랑스러워하지만, 내가 월드 스타라는 느낌이 들지 않는다”며 “내 위치가 달라졌을지 모르지만, 난 역시 (이전의) 나일 뿐”이라고 말했다.한편 외신들은 롤링스톤의 6월 표지모델 선정이 발표되기 전날 보도된 ‘BTS와 제니의 열애설’을 잇따라 전했다. 앞서 22일 온라인 커뮤니티와 SNS을 중심으로 지드래곤과 제니의 결별설이 불거졌다. 한 네티즌은 지드래곤의 것으로 추정되는 비공개 인스타그램 계정이 제니를 언팔(언팔로우)한 것이 그 증거라며 주장했다. 해당 계정은 블랙핑크의 또 다른 멤버인 지수, 로제, 리사의 팔로우는 유지하고 있다. 비슷한 시기 제니는 뷔와 열애설에 휘말렸다. 뷔와 제니가 함께 있는 장면을 목격했다는 글과 함께 사진이 공개됐다. 제주도에서 드라이브를 즐기는 사진 속 남녀가 각각 뷔와 제니라는 의혹을 받고 있다. 선글라스를 착용한 두 사람의 옆모습이 실제 뷔와 제니를 닮아있는데 특히 여성이 쓴 선글라스가 제니가 모델을 맡고 있는 브랜드의 제품으로 알려지며 열애설이 힘을 얻었다고 인도신문 힌두스탄 타임즈 등 외신들이 이날 전했다.

K-POP의 세계적 위상이 높아지고 있는 가운데, 걸그룹 블랙핑크가 미국의 유명 음악 매체 롤링스톤 표지를 장식했다. 롤링스톤은 23일(현지시간) 블랙핑크를 6월호 표지 모델로 선정했다. 롤링스톤은 블랙핑크를 ‘팝의 초신성’(Pop Supernova)이라고 극찬하며 “한국이 배출한 가장 인기 있는 아티스트 중 한 팀”이라고 설명했다. 그러면서 “블랙핑크의 음악은 폭발력과 중독성을 가지고 있다”면서 “힙합 비트에 하우스, 일렉트로닉댄스뮤직(EDM) 등을 믹싱해 불꽃을 만들어낸다”고 평가했다. 앞서 지난 2020년 롤링스톤은 블랙핑크가 셀레나 고메즈와 협업한 ‘Ice Cream’을 ‘2020 베스트 팝 컬래버레이션’(The Best Pop Collaborations of 2020)’에 선정한 바 있다. 엄선된 18곡 가운데 K팝은 블랙핑크 노래가 유일했다. 이날 롤링스톤의 보도에서 확인되진 않았지만, 한 연예 전문 외신은 블랙핑크가 영국 스파이스 걸스, 미국 데스티니스 차일드에 이어 세 번째로 롤링스톤 표지에 오른 걸그룹이라고 전했다. 아시아계 걸그룹 중에서는 최초라고도 덧붙였다. 멤버 제니는 롤링스톤과의 인터뷰에서 “블랙핑크의 힙합은 전 세계가 이전에 보지 못했던 것”이라며 “우리의 힙합은 반항적이지는 않지만 멋진 음악을 하고 있다고 생각한다”고 밝혔다. 멤버 지수는 “내가 월드 스타라는 느낌이 들지 않는다”며 “내 위치가 달라졌을지 모르지만, 난 역시 (이전의) 나일 뿐”이라고 말했다.

과학자들은 허블 우주망원경이 지난 수십 년간 수집한 데이터 덕에 우주 팽창에 대해 보다 정확한 측정값을 얻을 수 있었다. 32년 된 허블 우주망원경의 데이터에 대한 새로운 분석으로 인해 우주가 얼마나 빨리 팽창하고 있으며, 팽창이 얼마나 가속하고 있는지에 대한 오랜 탐구가 아직도 계속되고 있다. 천문학자들이 우주 팽창을 측정하는 데 사용하는 숫자를 허블 상수라고 한다. 여기서 '허블'은 허블 망원경을 뜻하는 것이 아니라, 1929년 우주 팽창 지수를 처음 측정한 천문학자 에드윈 허블을 뜻한다. 하지만 허블 상수는 우주의 다른 영역을 관찰하는 여러 천문대에서 내놓은 다른 값들을 고려한다면 허블 상숫값을 확실히 결정하기가 어렵다. 새로운 연구는 허블의 최근 노력이 비록 다른 천문대와 여전히 차이가 있긴 하지만, 현재 우주가 보이는 팽창에 대한 정확한 측정이라는 확신을 나타내고 있다. 새로운 연구는 메가파섹당 약 73㎞의 팽창을 보여주는 허블 관측을 기반으로 한 이전의 팽창률 추정치를 확인한다. 메가파섹은 100만 파섹 또는 326만 광년에 해당하는 거리 측정값이다. ​미 항공우주국(NASA)은 지난 19일(현지시간) 성명을 통해, 노벨상 수상자이자 연구 주저자인 애덤 리스의 말을 그대로 인용해 “허블 표본 크기가 크다는 점을 고려할 때 천문학자들이 불운한 추첨으로 인해 틀릴 확률은 100만분의 1에 불과하다”고 밝혔다. 리스는 허블을 관리하는 우주망원경 과학연구소(STScI)와 메릴랜드주 볼티모어에 있는 존스홉킨스대학에 소속돼 있다. 리스와 그의 동료들은 허블과 다른 관측소에서 우주가 가속 팽창하고 있다는 것을 확인한 후 2011년에 노벨상을 받았다. 리스는 이 최근의 허블 연구를 ‘대작’이라고 불렀다. 왜냐하면 그것이 실제로 허블 망원경의 전체 역사, 즉 32년에 걸친 우주 연구를 바탕으로 답을 제시했기 때문이다. 허블의 데이터는 슈즈(SH0ES·Supernova, H0, for the Equation of the State of Dark Energy)라는 프로그램에 따라 관측된 팽창률을 정확히 기록했다. 이 데이터 세트는 이전 측정 샘플의 2배이며 1000개 이상의 허블 궤도도 포함한다고 NASA는 밝혔다. 새로운 측정은 또한 허블의 성능에 대한 기대치보다 8배 더 정확하다. 우주가 얼마나 빨리 팽창하는지 측정하려는 노력은 일반적으로 2개의 거리 표시물에 초점을 맞춘다. 그중 하나는 일정한 속도로 밝아지고 흐려지는 변광성인 세페이드 별이다. 1912년 청각 장애 천문학자 헨리에타 스완 리빗이 발견해 그 중요성을 밝혀낸 이후로 그 유용성이 알려졌다. 세페이드는 우리은하 내부와 근처 은하의 거리를 측정하는 데 유용하다. 더 먼 거리의 측정에는 1a형 초신성을 이용한다. 이 초신성은 일정한 광도(고유 밝기)를 가지므로 망원경에서 보이는 겉보기 광도로 계산하면 해당 천체까지의 거리를 정확하게 추정할 수 있다. ​새로운 연구에서 NASA는 “팀은 허블을 사용해 초신성 이정표 중 42개를 측정했다. 그것들은 연간 약 1개의 비율로 폭발하는 것으로 보이므로 허블은 우주의 팽창을 측정하기 위해 가능한 한 많은 초신성을 기록했다”고 밝혔다.  그러나 이같은 다양한 노력에도 불구하고 여전히 우주의 팽창 속도는 완전히 일치하지 않고 있다. 새로운 연구에 따르면, 앞에서도 언급했듯이 허블의 측정치는 메가파섹당 약 73㎞이지만, 심우주를 관찰해보면은 메가파섹당 약 67.5㎞로 느려진다. 심우주 관측은 우리 우주를 형성한 빅뱅의 ‘메아리’, 곧 우주 마이크로파 배경복사를 관찰한 플랑크 탐사선의 측정에 주로 의존한다. NASA는 천문학자들이 왜 2가지 다른 값이 있는지 알아내지 못하고 있지만, 일부에서는 기본 물리학을 재고해야 할 수도 있다는 제안이 나오기도 한다. ​우주의 팽창률을 그 당시의 정확한 값이라고 보기보다 그 의미에 대해 생각하는 게 가장 좋다고 말하는 리스는 NASA 성명에서 “팽창 값이 구체적으로 무엇인지 중요하게 생각지 않지만, 우주를 이해하는 데 그것을 사용하고 싶다”라고 덧붙였다. 제임스웹 우주망원경은 앞으로 20년 동안 더 많은 측정을 할 것으로 예상된다. NASA에 따르면 제임스웹은 세페이드와 1a형 초신성을 “허블이 볼 수 있는 것보다 더 먼 거리, 더 선명한 해상도로 볼 것”이라고 밝혔다. 그것은 허블 망원경이 관측한 우주 팽창 값을 더욱 정확히 개선할 수 있을 것이다. 연구를 기반으로 한 논문은 ‘천체물리학 저널’에 게재될 예정이다. 사전 인쇄 버전은 아카이브(arXiv.org)에서 사용할 수 있다.

짝짓기 후 수컷을 잡아먹는 검은과부거미(black widow spider)처럼 배우자를 잡아먹는 곤충을 블랙 위도우라고 부른다. 이 단어에 그런 의미가 담겨 있기 때문이다. 천문학자들도 일부 중성자별에 블랙 위도우라는 명칭을 붙였다. 초신성 폭발 잔해에서 남은 물질이 모여 만들어진 중성자별은 표면 중력이 매우 강해 거리만 가깝다면 다른 별의 가스도 흡수할 수 있는데, 이 가운데 특별히 동반성과 밀착해서 상대방을 잡아먹듯이 흡수하는 경우가 있기 때문이다.  최근 MIT의 과학자들은 역대 가장 짧은 공전주기를 지닌 블랙 위도우 펄서 (중성자별)을 발견했다. 이 중성자별은 공전 주기가 지구 저궤도 인공위성과 비슷한 62분에 불과하다. 사실상 별의 표면을 스쳐 지나가는 수준으로 밀착한 상태에서 강한 중력으로 진공청소기처럼 물질을 흡수하는 셈이다.  본래 연구팀은 캘리포니아 팔로마 관측소에 설치된 ZTF (Zwicky Transient Facility)를 이용해 주기적인 에너지를 방출하는 중성자별인 펄서를 관측하던 중이었다. 펄서는 매우 빠른 속도로 자전하는 중성자별로 공전 주기가 1초 이하인 경우도 흔하다. 그래도 강한 표면 중력 때문에 별이 부서지지 않는다.  지구에서 3000광년 떨어진 거리에서 발견한 J1406+1222 역시 그런 경우로 자전 주기가 1초 미만인 밀리 세컨드 펄서에 속한다. 그런데 연구팀은 놀랍게도 이 중성자별과 아직 수명이 남아 있는 동반성의 밝기가 62분 간격으로 변한다는 사실을 확인했다. 역대 가장 공전 주기가 짧은 블랙 위도우 중성자별을 발견한 것이다.  하지만 놀라움은 여기서 끝이 아니었다. 연구팀은 추가 데이터 분석을 통해 두 쌍성계와 멀리 떨어진 곳에서 1만 년 주기로 공전하는 세 번째 동반성을 발견했다. 62분 주기로 공전하는 중성자별과 동반성이 하나의 별처럼 중력을 행사해 1만 년 주기로 공전하는 세 번째 동반성을 잡고 있던 것이다.  물론 이 삼중성계는 영구적으로 존속할 수 없다. 결국 너무 가까이 다가간 중성자별이 임계 질량을 넘으면 블랙홀로 진화할 수도 있고 동반성이 그 전에 폭발해 중성자별 쌍성계로 진화할 수 있기 때문이다. 후자의 경우라도 결국 두 중성자별이 너무 가까워 하나의 블랙홀로 합쳐질 가능성이 높다. 이 과정에서 멀리 떨어진 세 번째 별의 궤도 역시 불안정해질 것이다. 결국 천문학자들은 매우 짧은 기간 존재할 수 있는 독특한 삼중성계를 우연히 관측한 셈이다. J1406+1222는 넓고 넓은 우주에 별의별 일이 다 일어날 수 있다는 점을 다시 한번 보여준 사례로 볼 수 있다.

프랑스 에콜 폴리테크니크, 독일 베를린자유대, 러시아 국립원자력연구대, 영국 옥스퍼드대, 일본 오사카대 국제 공동연구팀은 고출력 레이저와 거품 공으로 우주 공간에 있는 분자구름이 외부 자극을 받아 새로운 별을 만드는 과정을 실험실에서 그대로 재현해 냈다고 17일 밝혔다. 이번 연구 결과는 물리학 분야 국제 학술지 ‘극한 물질과 방사선’(Matter and Radiation at Extremes) 4월 13일자에 실렸다. 우주에는 가스, 플라스마, 우주먼지가 모인 성간운이 있다. 이 중 분자 상태로 모여 있는 것을 분자구름(분자운)이라고 한다. 분자운은 초신성 폭발 같은 외부 자극으로 새로운 별을 만드는데 지금껏 관찰된 적이 없었다. 이번 연구에서는 거품 공(분자운)에 고출력 레이저(초신성 폭발)를 쏴 새로운 덩어리(새로운 별)가 형성되는 것을 관찰할 수 있었다.