기원후 1181년, 중국인과 일본의 천체 관측가에 의해 별이 없던 곳에서 토성만큼 밝은 별이 발견되었는데, 이 별은 6개월 남짓 동안 밤하늘에서 최대 -1등급 밝기로 빛나다가 사라진 것으로 기록되었다. 고대의 기록에서 이 같은 별은 손님별, 곧 ‘객성(客星)’으로 일컬어졌다. 그로부터 900년이 흐른 후, 천문학자들은 마침내 미스터리로 남아 있었던 그 신비한 별의 정체를 밝혀냈다. 1054년 유명한 게 성운을 만들어냈던 초신성 폭발과 같은 현상인 이 사건은 역사적 기록으로 남겨진 된 몇 안 되는 사례 중 하나이지만, 게 성운과는 달리 1181년의 사건은 정확히 파악하기 어려운 미스터리로 남아 있었다. 그러나 역사적 기록은 현대 천문학자들에게 유용한 몇 가지 단서를 남겨주었다. 첫 단서는 시기이다. 이 ‘손님별’은 1181년 8월 6일부터 1182년 2월 6일까지 185일 동안 밤하늘에서 빛을 발했다. 두번째는 하늘에서의 위치이다. 손님별은 중국 별자리 화가이(華盖), 현대의 카시오페이아자리 부근에서 나타났다. 이 '우주 퍼즐 조각'은 연구팀을 고대 섬광의 정체가 무엇인지를 가리켜주었다. 대항성의 폭발이 남긴 이 초신성의 잔해는 바로 Pa30이라고 불리는 성운을 남겼다. 지구와의 거리 약 8500광년이다. 900년 전에 팽창을 시작한 이 성운은 지금도 빠른 팽창을 멈추지 않고 있는데, 새로운 연구에서 홍콩, 영국, 스페인, 헝가리, 프랑스 과학자들은 그 속도를 측정한 결과, Pa30의 먼지와 가스가 지구에서 달까지의 거리(약 38만㎞)를 5분 만에 주파한다는 것을 발견했다. 무려 초속 1270㎞이다. 연구팀은 그 속도를 역산함으로써 성운이 1181년경에 폭발한 초신성의 잔해임이 거의 확실시된다는 결론을 내렸다.연구팀은 Pa30이 희귀한 유형의 초신성으로부터 형성되었음을 발견했다. 이 유형은 초신성의 하위 범주인 Iax형 초신성으로 분류되는데, 이는 중간 밑의 질량을 가진 항성이 핵융합을 끝마치고 마지막으로 도달하는 백석왜성이 폭발한 결과물이다. 영국 맨체스터 대학의 천체 물리학자 앨버트 지욜스트라는 “초신성의 약 10%만이 이러한 유형으로, 아직까지 그 메커니즘이 확실히 밝혀지지 않은 대상”이라면서 “SN1181이 희미했지만 매우 천천히 밝기가 떨어졌다는 점이 이 유형임을 시사한다”고 말했다. 과학자들은 또한 우리은하에서 가장 뜨거운 별 중 하나인 파커 별이 1181년 초신성 폭발을 일으킨 별이 남긴 것으로, 백색왜성으로 알려진 두 별 잔해의 대규모 충돌과 합병의 결과물로 생각하고 있다. 지욜스트라 교수는 “이것은 별과 성운에 대한 자세한 연구가 가능한 유일한 Iax 유형 초신성”이라면서 “역사적 미스터리와 천문학적 미스터리를 모두 풀 수 있는 훌륭한 사례”라고 밝혔다. 이 연구는 ‘아스트로피지컬 저널 레터스’ 9월 15일자(현지시간)에 게재되었다.　

깨달음에 다다른 종교인이 아닌 이상 많은 사람들이 죽음을 두려워한다. 영국 철학자이자 사회학자 허버트 스펜서가 “인간이 종교를 만든 이유는 죽음이 두렵기 때문”이라고 말한 것도 그 떄문이다. 그런데 인간 뿐만 아니라 별들도 늙어서 죽음에 가까워지는 것을 늦추려고 한다는 연구결과가 나왔다. 이탈리아 볼로냐대 물리천문학과, 볼로냐 천체물리학·우주과학 천문대, 영국 리버풀 존 무어대 천체물리학연구소, 아르헨티나 라플라타국립대 천문·지구물리학부, 라플라타 과학기술연구센터 공동연구팀은 별의 마지막 단계라고 하는 백색왜성이 표면에서 수소를 연소시키면서 노화속도를 늦춘다는 사실을 확인했다. 이 같은 연구결과는 천문학 분야 국제학술지 ‘네이처 천문학’ 9월 7일자에 실렸다. 백색왜성은 별(항성)을 구성하는 핵융합 연료가 소진돼 열압력이 약해져 중력 수축이 진행되면서 질량은 태양 정도이지만 크기는 지구정도로 밀도가 매우 높은 천체를 말한다. 백색왜성이 주변 물질을 흡수해 질량이 일정 수준 이상 커지면 다시 핵융합이 시작돼 초신성이 되는 경우도 있지만 태양을 비롯해 별의 98%는 백색왜성이 돼 소멸되는 운명을 피할 수 없다. 백색왜성은 별의 진화 마지막 단계로 점점 식어 결국에는 더 이상 빛을 내지 못하게 된다는 것이다. 백색왜성의 냉각단계 연구는 백색왜성 자체는 물론 별 생성 초기단계를 이해하는데 도움이 된다. 이에 연구팀은 허블 우주망원경을 이용해 사냥개자리에 있는 3만 9000광년 떨어져 있는 구상성단 M3와 헤라클레스자리에 있는 2만 5100광년 떨어진 구상성단 M13의 백색왜성을 관찰했다. 두 구상성단의 나이나 구성성분 등은 비슷하지만 백색왜성을 형성하는 개별 별들의 특성은 다르기 때문에 700여개의 백색왜성들을 허블망원경에 장착된 광시야 카메라로 근자외선 파장에서 관측했다. 연구팀은 관측 결과와 별의 진화에 관한 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 비교분석했다. 그 결과 M13의 백색왜성 70% 정도가 별 표면에 얇은 수소 외피를 형성해 열핵폭발을 유지함으로써 서서히 냉각되도록 하고 있다는 것을 발견했다. 이는 기존 백색왜성의 진화와 노화에 관한 개념과 전혀 다른 것이다. 특히 이 같은 얇은 수소외피를 갖고 노화를 늦추는 백색왜성에 대한 나이추정은 최대 10억년까지 부정확하게 만들 수 있다고 연구팀은 밝혔다. 연구를 이끈 볼로냐대 물리천문학과 프란시스코 페라로 교수는 “이번 발견은 별이 늙어가는 방식에 대한 새로운 관점을 제시한 것”이라며 “M13과 유사한 다른 성단을 조사해 항성들을 서서히 늙게 만드는 얇은 수소 외피에 대해 추가 연구 중”이라고 설명했다.

우주의 안정된 원소들을 화학적 특성에 따라 아주 잘 정리한 것이 주기율표다. 주기율표의 의미를 잘 이해하고 배치된 원소 이름만 잘 외워도 화학에 대한 이해가 매우 커진다. 필자도 고등학교 때 주기율표를 제대로 외운 뒤에는 대학 1학년 때까지 화학시험 문제를 거의 틀린 적이 없었다. 그런데 그때 전혀 외우지 않은 부분이 있었다. 58번 세륨부터 71번 루테튬까지의 원소들이다. 여기에 21번 스칸듐, 39번 이트륨, 57번 란타늄을 포함해 17종의 원소를 희토류 원소라 부른다. 이름과는 달리 그다지 희귀하지 않고 다만 농축된 덩어리로 발견되지 않고 다른 것들에 섞여 지각에 많이 분포하고 있다. 26번 철보다 무거운 이 원소들은 모두 초신성의 폭발을 통해 생성된 것들이다. 물리, 화학에서 별로 중요하지 않던 희토류 원소들이 최근 들어 관심을 끌고 있다. 희토류를 조금만 섞어도 전기, 자기, 광학적 성질이 크게 좋아지기 때문이다. 이들이 첨단산업의 비타민이라 불리는 이유이기도 하다. 최근 자석, 태양광 전지, 광자기 메모리 장치 등에 폭넓게 쓰이면서 그 수요가 폭발적으로 늘었다. 예를 들어 탄소배출을 줄이려는 노력의 일환으로 전기자동차, 풍력발전기가 늘고 있는데 이들에 들어 있는 전기모터, 발전기의 부품에 있는 영구자석에는 희토류 원소가 들어 있다.1980년대까지는 미국이 최대 생산국이었으나 1990년대 이후 중국이 최대 생산국이 됐다. 세계적 수요에도 불구하고 미국이나 호주 등 기존 생산국에서는 생산을 중단하거나 생산시설을 제3국에 만들었다. 그 이유는 추출 과정에서 엄청난 환경오염이 발생하고 나아가 우라늄이나 토륨 등 방사선을 오랫동안 방출하는 물질들의 배출이 있기 때문이다. 희토류 금속의 채굴 정제과정에서는 엄청난 양의 먼지가 발생하고 카드뮴, 납 등의 중금속과 방사성물질들이 나오게 되고 이런 물질이 섞여 있는 독성 폐수가 지하수를 오염시킨다. 일본이 말레이시아에서 운영하던 희토류 제련소 인근 주민 중에 수천 명의 피해자가 발생하고 기형아가 출생했던 사건은 유명하다. 호주가 말레이시아에 만들어 놓은 공장에는 매년 수십t의 방사성 폐기물이 쌓여 가고 있다. 중국 광산 인근의 흙 속에서는 방사성 토륨이 검출된다고 한다. 중국이 최대 생산국이 될 수 있었던 것은 환경 문제를 무시하고 생산할 수 있었기 때문이다. 태양광 발전 역시 희토류에서 자유롭지 않다. 깨끗한 햇빛을 받아 전기를 생산하는 것 같은 태양광 패널 속에도 희토류 원소가 들어 있다는 사실을 주지할 필요가 있다. 새똥에 의해 발전효율이 떨어지는지의 여부를 넘어 태생적인 문제가 있는 것이다. 전기자동차 모터도 마찬가지이다. 20세기 후반 과학발전으로 놀라운 물리, 화학적 성질을 가지고 있는 희토류 금속에 인류 문명사회는 이미 중독돼 있다고 할 정도로 구석구석 너무도 많은 곳에서 쓰이고 있다. 희토류 원소들이 이토록 어두운 면을 가지고 있는 원소들이라는 것을 명심해 여기에서 자유로워지기 위한 과학연구에 보다 많은 노력이 경주돼야 할 것이다. 다행히 국내 많은 연구자들이 희토류 없는 자석 등 대체물질 연구에 열심이라는 소식이 간간이 들려온다. 올여름 그린란드 산 정상에 기상 관측 사상 최초로 눈이 아닌 비가 내렸다고 한다. 기후위기는 바로 우리 턱밑까지 와 있다. 이 문제를 제대로 해결하기 위한 깨끗한 에너지 해결책이 무엇인지 정말로 머리를 맞대고 고민할 필요가 있다.

거대한 별 하나가 죽음을 맞이하는 초신성 폭발의 초기 단계를 호주 천문학자가 사상 처음으로 자세하게 포착해냈다. 호주국립대(ANU) 등 국제연구진은 2017년 미국항공우주국(NASA)의 케플러 우주망원경에서 수집한 관측 자료를 사용해 죽어가는 별에서 첫 번째 빛이 뿜어져 나오는 초신성 폭발의 초기 단계를 기록했다. 이에 대해 연구를 주도하고 논문 제1저자로 참여한 패트릭 암스트롱 ANU 박사과정연구원은 “초신성 폭발 전에 뿜어져 나오는 빛의 밝기가 시간에 따라 어떻게 변하는지는 연구자들이 특히 관심을 갖는 부분”이라면서 “이 사건은 어떤 종류의 별이 폭발을 일으켰는지에 관한 단서를 제시한다”고 밝혔다. 암스트롱 연구원은 또 “초신성의 초기 단계가 완전히 관측된 사례는 없다”면서 “이 단계는 너무 빨리 일어나므로 하루 한 차례 관측하는 대부분의 망원경으로는 이런 현상을 기록하기가 매우 어렵다”고 설명했다. ‘SN2017jgh’로 명명된 이 초신성 폭발은 지구에서 10억 광년 이상 떨어진 곳에서 발생했다. 이는 연구진이 관측한 빛이 사실 10억여 년 전 그 별에서 떠났다는 것을 의미한다. 연구진은 연구 모델을 바탕으로 초신성 폭발을 일으킨 별이 태양보다 100배 이상 큰 황색 초거성일 가능성이 크다고 판단했다. 초신성은 빠르게 폭발하지만, 밝게 빛나다가 결국 어두워지는 데는 몇 주나 몇 달이 걸린다. 폭발의 초기 단계는 불과 며칠 동안만 볼 수 있어 일반적인 망원경으로는 관측하기가 어렵다. 반면 이번 연구 자료를 제공한 케플러 우주망원경은 30분마다 한 번씩 이미지를 촬영해 더욱더 정확한 정보를 얻을 수 있다. 하지만 이 망원경의 관측 임무는 지난 2018년 공식 종료됐다. 자세한 연구 결과는 ‘영국 왕립천문학회 월간보고’(MNRAS) 최신호에 실렸다.

거대한 유령 같은 손이 심우주에서 발견되어 눈길을 끌고 있다. 이 거대한 ‘우주의 손’은 길다란 손가락으로 뜨겁게 빛나는 구름을 막 움켜잡으려 하고 있다. SF소설처럼 들리지만 이건 현실이다. 미 항공우주국(NASA)의 찬드라 X-선 망원경이 심우주에서 건져올린 현실 그대로의 이미지이다. 찬드라 팀의 설명에 의하면, ‘우주의 손’은 거대한 별의 죽음인 초신성 폭발로 생겨났으며, 이 폭발로 인해 별의 중심부에 ‘펄서’라는 빠르게 회전하는 초밀도의 별 시체가 남았다. 펄서는 주위에 고에너지 입자로 이루어진 거품들을 날려버렸고, 이것이 초신성 폭발에 의해 뿜어져나오는 별의 잔해와 결합되어 무려 150광년 길이의 손 같은 구조를 만든 것이다. ‘우주의 손’이 움켜쥐려는 빛나는 구름은 RCW 89로 알려진 거대한 성운이다. 손의 중심부에 남아 있는 초신성 MSH 15-52는 지구에서 약 1만7000광년 거리에 있다. 천문학자들은 폭발로 인한 빛이 약 1700년 전에 우리에게 도달했으며, MSH 15-52를 우리 은하계에서 알려진 가장 젊은 초신성 잔해 중 하나로 만들었다고 밝혔다. 찬드라 망원경은 과거에도 이와 유사한 ‘우주의 손’ 이미지를 포착한 바 있으며 이를 통한 연구가 진행되어 왔다. 지난해 6월 ‘아스트로노미컬 저널 레터’에 게재된 연구에 따르면 손끝에 있는 초신성 폭발의 파가 시속 1450만㎞로 이동하며, 손바닥에 가까운 물질은 그보다 빠른 시속 1770만㎞로 움직이고 있음을 밝혀냈다. 한편 20년 이상 X선으로 우주를 관측해온 찬드라 X선 우주망원경은 1999년 7월 우주 왕복선 컬럼비아를 타고 지구 궤도로 발사되었으며, 1990년과 2003년 사이에 발사된 NASA의 ‘위대한 천문대’ 4개 중 하나이다. 다른 셋은 지금도 여전히 활약하는 허블 우주망원경, 1991년에 발사되어 2000년에 임무를 종료한 콤프턴 감마선 천문대(CGRO)가 있으며, 적외선에 최적화된 스피처 우주망원경은 2003년에 발사되어 작년에 퇴역했다.　

미 항공우주국(NASA)에서 운영하는 ‘오늘의 천체사진'(APOD)에 최근 기이한 형태의 성운 사진이 게시되어 우주 마니아들의 눈길을 모으고 있다. NGC 2736으로 불리는 초신성 잔해의 이미지로, 협대역 카메라로 잡은 이미지는 놀라울 정도로 현란한 색상을 보여주고 있다. 최초의 이 초신성 충격파는 시간당 50만㎞가 넘는 속도로 성간 공간을 주파하면서 이 성운을 남겼다. 시선 방향에서 거의 모서리 쪽으로 보이는 이 현란한 색상의 성운 중간 부분에 밝게 빛나는 필라멘트는 위쪽으로 이동하고 있는데, 이것의 정체는 실제로 얇고 뒤틀린 가스가 잔물결처럼 뻗어나가면서 만든 우주 시트이다. NGC 2736으로 불리는 이 초신성 잔해는 특이하게도 길쭉한 형태를 하고 있어 유명세를 얻었는데, 이름도 그 모양에 걸맞게 '연필성운'으로 불린다. 하지만 이 연필은 약 5광년에 이르는 어마무시한 길이를 가지고 있지만, 815광년 떨어진 돛자리 초신성 잔해의 일부에 지나지 않는다. 지름이 약 100광년에 이르는 돛자리 초신성 잔해는 약 1만1000년 전에 폭발한 것으로 보이는 별의 먼지 구름으로, 지금도 엄청난 속도로 팽창을 거듭하고 있는 중이다. 초신성 폭발 초기에는 충격파가 시속 수백만㎞로 우주 공간을 주파하면서 주변 성간 물질을 휩쓸었지만, 시간이 지남에 따라 속도가 점차 떨어져 현재는 시속 6만4000㎞로 움직이고 있다. 협대역 광시야 이미지에서 잡은 강렬한 빨간색과 파란색은 주로 이온화된 수소와 산소 원자가 내는 빛이다. 이 성운은 1835년 3월 1일, 천왕성을 발견한 영국 천문학자 윌리엄 허셜의 아들 존 허셜이 희망봉에서 발견했는데, 그는 이 성운의 위치와 형태를 정확하게 표시했다. 그중 하나는 밝은 별의 묘사였는데, 사진 아래쪽에 밝게 빛나는 별은 NGC 2736의 안쪽에서 성운을 빛나게 하는 역할을 맡고 있다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

심연의 우주를 마치 다양한 색채의 실로 엮어놓은 듯한 환상적인 성운의 모습이 공개됐다. 최근 미 항공우주국(NASA)은 허블우주망원경이 촬영한 ‘베일 성운’(Veil Nebula)의 모습을 사진으로 공개했다. '망상 성운' 혹은 '면사포 성운'으로 불리는 베일 성운은 스카프를 연상시키는 아름다운 천 조각이 우주 속에서 너풀거리듯 환상적인 자태를 자랑한다. 그러나 베일 성운은 사실 별이 죽으면서 남긴 흔적이다. 지금으로부터 약 1만 년 전 태양 질량의 약 20배 되는 별이 초신성(超新星) 폭발하면서 남긴 잔해가 지금 우리가 보는 바로 이 모습이다. 초신성은 이름만 놓고보면 새로 태어난 별 같지만 사실 종말하는 마지막 순간의 별이다. 일반적으로 별은 생의 마지막 순간 남은 ‘연료’를 모두 태우며 순간적으로 대폭발을 일으킨다. 이를 초신성 폭발이라고 부르며 이 때 자신의 물질을 폭풍처럼 우주공간으로 방출한다. 현재도 베일 성운은 시속 150만㎞ 속도로 팽창 중이다. 지구에서 약 2100광년 떨어진 백조 자리에 위치한 베일 성운은 지름이 약 110광년에 달하며 공개된 이 사진은 그 일부다. 이번에 공개된 이 사진은 지난 2015년 허블우주망원경이 촬영한 사진을 발달된 기술로 재가공한 것으로 푸른색으로 보이는 부분은 이온화된 산소, 붉은 부분은 이온화된 수소와 질소다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

우리은하 중심부에는 태양 질량의 400만 배에 달하는 거대 질량 블랙홀이 존재한다. 그 주변으로는 블랙홀의 중력에 이끌려온 많은 별과 가스가 존재한다. 하지만 과학자들은 은하 중심부 근방에서 새로운 별이 생성되기는 어려울 것으로 생각해왔다. 별의 재료가 될 가스는 풍부하지만, 블랙홀에서 나오는 강력한 에너지와 빈번한 초신성 폭발, 그리고 강한 자기장 등 여러 가지 방해 요소가 많기 때문이다. 그러나 최근 일본국립천문대 싱 루가 이끄는 국제 천문학자 팀은 강력한 전파 망원경인 ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)를 이용해 과거 생각했던 것보다 많은 별이 은하 중심부에서 생성된다는 증거를 발견했다. 연구팀은 과거 새로 생성되는 별이 거의 없는 것으로 알려진 중심 분자 지대(Central Molecular Zone)를 관측하던 도중 이런 사실을 확인했다. 중심 분자 지대는 천문학적 관점에서 은하 중심 거대 질량 블랙홀 인근인 1000광년 이내에 위치한 거대한 분자 구름으로, 만약 블랙홀에서 충분히 떨어진 위치에 있었다면 내부의 가스가 뭉쳐 수많은 아기 별이 탄생할 조건을 갖추고 있다. 연구팀은 분자 구름 내부에서 생성되는 별이 매우 드물 것으로 예상했다가 800개에 달하는 가스 핵(gas core)를 발견하고 깜짝 놀랐다. 국소적으로 밀도가 높아진 가스가 뭉쳐 가스 핵을 만드는데, 이는 새로운 별이 생성되는 초기 단계이기 때문이다. 더 나아가 연구팀은 두꺼운 가스와 먼지를 뚫고 내부를 관찰할 수 있는 ALMA의 강력한 성능으로 43개의 가스 핵에서 에너지와 물질이 방출되는 확인했다.(사진) 이는 가스 핵이 더 뭉치면서 내부 온도가 상승해 나타나는 현상으로 아기별이 아기 새처럼 껍질을 뚫고 나오는 것에 비유할 수 있다. 다시 말해 새로운 별이 탄생하는 장면을 여럿 목격한 것이다. 연구팀은 이 데이터를 근거로 중심 분자 지대에서 새로운 별이 생성되는 속도가 기존 이론처럼 은하 다른 지역의 10% 수준이 아니라 사실상 비슷하다는 연구 결과를 천체물리학 저널(Astrophysical Journal) 최신호에 발표했다. 이론과 다른 결과가 나온 이유는 모르지만, 여러 가지 악조건 속에서도 아기 별은 꿋꿋하게 태어난다는 이야기다. 그리고 이론적으로 그럴 듯하고 초기 관측 역시 이론과 부합되는 결과가 나와도 과학자는 끊임없는 이론을 검증해야 한다는 교훈을 남기는 이야기이기도 하다. 참고로 ALMA는 칠레의 고산 지대에 설치된 여러 개의 거대 전파 망원경 집합으로 광학 망원경이나 일반 전파 망원경보다 더 긴 파장인 밀리미터/서브밀리미터 파장에서 우주를 관측하고 있다. 파장이 길수록 가스나 먼지를 뚫고 관측하는데 용이하기 때문에 ALMA의 진가는 두꺼운 가스에 가린 천체를 연구할 때 드러난다. 앞으로 비슷한 천체를 연구하는 데 있어 ALMA의 활약을 계속해서 기대할 수 있는 대목이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

은하 중심에는 거대 질량 블랙홀이 존재한다. 우리은하 중심에는 태양 질량의 400만 배에 달하는 거대한 블랙홀이 있으며 심지어 태양 질량의 수십억 배에 달하는 초거대 질량 블랙홀도 존재한다. 이런 거대 질량 블랙홀은 단순히 은하에서 가장 큰 블랙홀이 아니라 은하의 진화에 결정적인 영향을 미치는 중요한 존재다. 특히 과학자들에게는 은하는 물론 우주의 진화를 이해하는 데 매우 중요한 천체라고 할 수 있다. 그런데 거대 질량 블랙홀이 생성 과정은 여전히 베일에 가려 있다. 은하 중심이 은하에서 가장 물질 밀도가 높은 곳이기 때문에 여기에 있는 블랙홀은 쉽게 질량을 모아 금세 초거대 질량 블랙홀로 성장할 수 있을 것 같지만, 태양 질량의 수백 배에 달하는 별이 죽어서 남기는 항성 질량 블랙홀은 의외로 물질을 흡수할 수 있는 범위가 넓지 않다. 많아 봐야 태양 질량의 수십 배 수준인 항성 질량 블랙홀이 서서히 커져 지금 우리가 보는 거대 질량 블랙홀이 되려면 상당한 시간이 필요하다. 그러나 과학자들은 허블 우주망원경을 통해 우주 초기부터 엄청난 속도로 성장하는 거대 질량 블랙홀을 관측했다. 이 모순된 결과를 설명하기 위해 대만 중앙 연구원 산하의 천체 물리학 연구소인 ASIAA(Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics)와 일본 국립 천문대의 과학자들은 새로운 가설을 제시했다. 연구팀이 제시한 대안은 간단하다. 기존 이론으로는 설명할 수 없는 초거대 질량 별이 있었다고 가정하는 것이다. 현재 우주에서 가장 무거운 별이라도 태양 질량의 수백 배는 넘지 않는다. 별의 질량이 커질수록 별이 생성하는 에너지가 기하급수적으로 커지면서 주변으로 물질을 방출하기 때문이다. 그러나 연구팀은 우주 초기에 물질 밀도가 지금보다 훨씬 높았던 시기에 태양 질량의 1만~10만 배에 달하는 초거대 질량 별이 존재할 수 있다고 주장했다. 물론 이런 별은 순식간에 초신성 폭발과 함께 최후를 맞이하게 된다. 그리고 그 후에는 항성 질량 블랙홀보다 훨씬 무겁고 강한 중력을 지닌 블랙홀을 남긴다. 이 가설이 옳다면 우주 초기 은하 중심에 생각보다 더 크고 강력한 블랙홀이 존재하는 이유를 쉽게 설명할 수 있다. 연구팀의 가설이 옳다면 우주 극초반에 지금까지 관측하지 못했던 매우 강력한 초신성 폭발이 존재했을 것이다. 연구팀은 시뮬레이션을 통해 이런 초신성이 지니는 특징을 연구했다. 하지만 이론적으로 예측된 거대 초신성 폭발은 현재 존재하는 망원경으로는 관측할 수 없다. 우주의 먼 과거를 관측하기 위해서는 더 먼 거리를 볼 수 있는 강력한 망원경이 필요하다. 연구팀은 올해 발사 예정인 제임스 웹 우주 망원경(JWST)이 이 가설을 검증할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

지난해 초신성 폭발 임박설로 관심을 모았던 오리온자리 알파별 베텔게우스의 밝기가 갑자기 줄어들었던 이유는 이 별에서 방출한 대량의 먼지구름 탓으로 실제 폭발까지는 10만 년 이상 남았다는 연구 결과가 나왔다. 호주국립대 메리디스 조이스 박사가 주도한 국제연구진은 항성 진화와 맥동의 유체역학(베텔게우스는 크기와 밝기가 변하는 맥동변광성) 그리고 별의 지진(성진)의 이론적 계산을 사용해 베텔게우스의 밝기 변화 여부를 분석했다.그 결과 현재 베텔게우스는 수소의 핵융합이 마무리되고 있으며 그 핵융합의 생성물로서 중심핵에 쌓인 헬륨을 통한 2단계 핵융합이 시작되고 있는 것으로 나타났다. 이는 이 별의 핵이 약 1억℃에 도달했을 때 일어나는 것으로 3개의 헬륨 핵이 충돌하고 융합해 탄소 핵을 형성한다. 이 연소 과정이 끝나는 언젠가 중심핵은 붕괴, 초신성 폭발을 일으켜 성간 공간에 먼지와 가스가 있는 영역인 성운을 생성하는 것이다. 하지만 이런 초신성 폭발이 일어나기까지의 시간은 아직 10만 년 이상 남아있다고 연구진은 결론지었다.138억년에 걸친 우주의 시간 규모로 따지면 10만 년 뒤는 내일 같은 것이지만, 안타깝게도 지금 사람들은 목격할 수 없다. 또 베텔게우스의 맥동 구조는 ‘카파 메커니즘’(kappa-mechanism)이라는 현상에 의해 작동해 185(±13.5)일과 400여일이라는 2가지 주기로 밝게 빛나거나 어두워지는 것으로 확인됐다. 게다가 지난해 초 대폭적인 밝기 감소는 별이 맥동하는 움직임과 함께 별에서 방출된 대량의 먼지구름이 관계하고 있는 것도 시사됐다. 베텔게우스의 크기는 지금까지 태양계에 둘 경우 목성 궤도까지의 거리보다 더 큰 반지름으로 여겨졌다. 태양과 목성까지의 평균 거리는 약 7억8000만㎞다. 하지만 이번 연구에서는 베텔게우스의 반지름이 태양 반지름(약 69만㎞)의 약 750배(약 5억2000만㎞)로 기존 연구에서 추정되던 반지름의 3분의 2 정도 크기인 것으로 나타났다. 이처럼 별의 물리적 크기를 알면 지구로부터의 거리도 정할 수 있다. 지금까지는 약 640~700광년으로 추정해왔지만 태양 반지름의 약 750배임을 고려하면 530광년으로 이는 기존에 알려진 것보다 100광년 이상(약 20~25%) 가까운 것이다. 이에 따라 100광년이나 가까운 경우라면 10만년 뒤라고 해도 실제로 베텔게우스가 초신성 폭발을 일으켰을 때 지구가 위험에 노출될 확률이 높아진다는 우려가 나오지만, 먼 미래 폭발한다고 해도 지구에는 큰 영향이 없다고 연구진은 말했다.베텔게우스는 초신성 폭발을 일으킬 것으로 여겨지는 후보들 가운데 지구와 가장 가까운 거리에 있어 앞으로도 얼마 동안은 매우 중요한 연구 대상이 될 것이다. 폭발 전 어떤 일이 일어나는지 연구할 중요한 기회를 줄 것이라고 연구진은 덧붙였다. 자세한 연구 결과는 세계적인 학술지 ‘천체물리학저널’(ApJ·Astrophysical Journal) 최신호에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

우리은하는 수많은 외계 문명의 발상지일 수 있지만, 그중 대다수는 과학과 기술의 지나친 발전 탓에 이미 오래 전 멸망했을 가능성이 매우 크다는 이론이 나왔다. 미국항공우주국(NASA) 제트추진연구소(JPL)와 캘리포니아공과대 등 연구진은 우리은하에서 외계 문명의 출현과 멸망을 지도화하기 위해 현대 천문학 이론과 통계적 모형을 사용했다. 연구진은 1961년 미국의 천체물리학자 프랭크 드레이크 박사가 인간과 교신할 수 있는 외계 지적생명체의 수를 계산하기 위해 만든 유명 방정식인 ‘드레이크 방정식’을 개선해 위와 같은 결론에 이르렀다. 연구진이 논문을 통해 밝힌 방정식은 기존 것보다 훨씬 더 실용적이다. 이는 우리은하에서 생명체가 언제 어디서 출현할 가능성이 가장 높은지를 말해주고 문명 발전에 영향을 미치는 가장 중요한 요소인 지적생명체의 ‘자기 멸각’(self-annihilation·스스로를 멸망에 이르게 하는 것) 경향을 알아낼 수 있기 때문이다. 연구진은 지구와 같은 행성을 지닌 태양과 같은 별의 확산과 치명적인 방사선을 내뿜는 초신성의 빈도, 조건이 맞으면 지적생명체가 진화하는 데 필요한 확률과 시간 그리고 자기 멸각과 같이 지적생명체의 발전에 영향을 미치는 다양한 요소를 살폈다.이런 요소를 고려해 시간이 지남에 따라 우리은하의 진화를 모형화한 결과, 은하 중심에서 약 1만3000광년, 은하가 형성한지 약 80억 년 뒤 생명체가 출현할 확률이 정점에 달한 것으로 나타났다. 반면 지구는 은하 중심에서 약 2만5000광년 떨어져 있고 인류 문명은 우리은하가 형성한지 약 135억 년 뒤에 출현했다. 이는 인류가 우리은하의 지리학적인 면에서 개척 문명이며, 상대적으로 후발주자일 가능성이 높다는 것이다.하지만 생명체가 합리적으로 자주 발생한다고 가정하면 다른 문명들도 있을 것이다. 대부분 은하 중심에서 1만3000광년 거리의 띠 주위에 모여 있을 가능성이 있는 데 그 영역에는 태양과 같은 별이 널리 퍼져 있기 때문이다. 오늘날에도 우리은하에 여전히 존재하는 다른 문명들은 대부분 젊을 가능성이 높다. 지적생명체는 오랜 시간이 지나면 스스로를 멸망에 이르게 할 가능성이 상당히 높기 때문이다. 비록 우리은하가 50억여 년 전에 문명의 정점에 도달했더라도 그 무렵에 있던 대부분의 문명은 자멸했을 가능성이 있다는 것을 발견했다고 연구진은 밝혔다. 자세한 연구 논문은 미국 코넬대에서 운영하는 출판 전 논문공개 사이트인 아카이브(arXiv.org) 제출돼 14일자로 공개됐으며 동료 검토 저널에도 실릴 예정이다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

미 항공우주국(NASA)의 쌍둥이 우주 탐사선 보이저호가 성간공간에서 계속 새로운 발견들을 알려오고 있다. 보이저호는 새로운 유형의 ‘전자 폭발'(electron burst)을 감지했는데, 이는 별이 플레어를 일으키는 메커니즘을 규명하는 데 하나의 통찰을 줄 것으로 보인다고 새로운 연구가 보고했다. 전자 폭발은 태양계를 가로질러 빠른 속도로 움직이는 입자인 우주선(宇宙線)이 태양면 폭발로 야기된 충격파에 의해 밀렸을 때 일어난다. 그럴 경우 전자는 성간공간의 자기장선을 따라 믿을 수 없을 정도의 속도로 가속된다고 연구팀의 한 과학자가 밝혔다. “충격파가 입자를 가속시킨다는 것은 새로운 아이디어는 아니다”라고 전제한 논문 교신저자 돈 거넷 미국 아이오와 대학 천체물리학 명예교수는 “그러나 그 같은 현상을 새로운 영역, 곧 유사한 과정이 관찰된 태양계의 태양풍과는 전혀 다른 성간 매체 속에서 발견했다는 점이 특기할 만하다”고 설명했다.두 보이저 우주선은 43년 동안 우주를 항해하고 있는 중이지만 여전히 건강한 체력을 유지하고 있으며, 탑재된 과학장비들도 정상적으로 작동하면서 각종 과학 데이터들을 지구로 전송하고 있다. 단, 보이저 2호는 지구의 수신 시설 업그레이드로 인해 올해 몇 달 간 교신하지 못했지만, 지난 11월 다시 통신이 재개되었다. 전자 폭발을 일으키는 첫 번째 단계는 태양의 코로나 질량 방출에서 촉발된다. 이러한 태양 폭발은 엄청난 양의 초고온 플라스마를 우주공간으로 방출하고, 이것은 태양계를 가로질러 퍼져나가는 충격파를 만든다. 이러한 충격파는 빠르게 움직이는 우주선 전자, 즉 먼 초신성으로부터 오는 하전 입자를 가속한다. 이러한 우주선은 성간 매질 속에서 별 사이로 이어지는 자기장선을 따라 더욱 가속된다. 그리하여 자기장선은 결국 우주선을 거의 광속에 가깝게 가속시킨다. 이는 처음 우주선을 가속시킨 태양 충격파보다 670배나 빠른 속도다. 연구진은 충격파의 속도가 시속 160만㎞에 이른다고 밝혔다. 아이오와 대학 연구팀은 “물리학자들은 성간 매질에 있는 이러한 전자가 충격파의 첨단에 있는 강화된 자기장에서 반사된 후 충격파의 움직임에 의해 가속되는 것으로 믿고 있다"면서 "반사된 전자는 성간 자기장선을 따라 나선형으로 진행하며, 전자와 충격점 사이의 거리가 멀어짐에 따라 속도는 더욱 빨라진다”고 밝혔다. 보이저 1,2호는 충격파로 인한 전자 가속이 발생한 후 며칠 내로 이를 감지했다. 그리고 얼마 후 두 탐사선은 모두 전자 폭발에 의해 생성된 성간 매체를 통해 느리고 낮은 에너지의 플라스마 파 진동을 발견했다. 보이저 1, 2호는 모두 전자 폭발이 발생한 후 최대 1년이 지난 후에야 태양 충격파를 감지했다. 이는 우주선이 태양으로부터 멀리 떨어져 있었기 때문에 걸린 대기 시간이다. 보이저 1호는 태양에서 약 227억㎞ 떨어져 있고, 보이저 2호는 약 188억㎞ 거리에 있다. 지구와 태양의 평균 거리는 1억 5000만㎞(1AU)이므로 두 우주선은 각각 151AU, 125AU 거리에 있는 셈이다. 천문학자들은 충격파와 우주선이 어떻게 태양 폭발에서 발생하는지 더욱 잘 이해하기를 희망한다. 태양 폭발은 국제우주정거장(ISS)이나 NASA가 2024년에 착륙하기를 희망하는 달과 같은 곳의 우주비행사에게 위험한 방사선을 생성할 수 있다. 특히 격렬한 폭발은 지구 궤도를 도는 위성이나 전력선과 같은 기반 시설에 치명적인 손상을 끼칠 수도 있기 때문에 이에 대한 연구의 중요성은 우리 생존에도 직격된 문제다. 새로운 연구는 ‘천문학 저널’ 12월 3일자에 발표되었다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　　

​무거운 별일수록 수명은 짧아진다 별이 영원의 상징처럼 보이는 것은 그 장대한 수명 때문이다. 인간은 기껏 살아야 100년을 못 넘지만, 태양 같은 별은 100억 년을 거뜬히 산다. 별은 질량이 작을수록 오래 살 수 있다. 무거운 별은 중심핵의 압력이 매우 커서 수소를 작은 별보다 훨씬 빨리 태우기 때문에 질량이 큰 별일수록 수명은 기하급수적으로 짧다. 대략 질량이 태양의 5배, 10배 정도인 별은 수명이 길어야 1억 년, 짧으면 3000만 년이다. 하지만 질량이 태양의 반이면 500억 년 이상, 10분의 1 정도이면 5000억 년이나 빛날 수 있다. 적색왜성처럼 질량이 작은 별은 연료를 매우 느리게 태우므로 수백억 년에서 수천억 년까지 산다. 인간의 척도로 보면 거의 영원이라 할 만하다. 우리은하 내 별들의 나이는 대부분 1억 살에서 100억 살 사이이다. 일부 별은 우주의 나이와 비슷한 137억 살에 근접하기도 한다. 현재까지 우주에서 가장 나이 많은 별로 밝혀진 것은 136억 살이 넘는 7.2등급 므두셀라(Methuselah)라는 별이다. 공식 명칭이 HD 140283으로 불리는 이 별은 처녀자리와 전갈자리 사이에 자리잡은 황도 제7자리인 천칭자리 방향으로 약 190광년 거리에 있다. 표면온도가 약 5500℃로 태양과 거의 비슷한 이 별은 현재 초속 169㎞의 속도로 지구 쪽으로 가까워지고 있으며, 동시에 우리은하 속을 초속 361㎞의 속도로 이동하고 있다. 이 별을 항성에 포함된 금속의 양과 표면온도 수치로 계산한 결과, 미국항공우주국(NASA)은 우주 초창기에 형성된 최고령의 이 별에 성경에서 가장 장수한 인물로 나오는 므두셀라를 가져와 ‘므두셀라 별'(Methuselah star)이라는 별명을 붙였다. 별의 색깔과 구성 원소비 분석으로 나이 측정그렇다면 천문학자들은 이 같은 별의 나이를 대체 어떻게 알아내는 걸까? 과학적으로 별의 나이를 측정하는 방법은 크게 두 가지가 있다. 별의 색을 분석하는 방법과 별빛의 스펙트럼을 분석하는 방법이 그것이다. 별의 색은 붉은색을 띠는 것일수록 온도가 낮으며, 무거운 원소를 많이 포함하고, 나이가 많은 것으로 해석된다. 푸른색은 그 반대다. 별은 태어난 처음에는 청색 계열의 색상을 지니고 있지만, 늙어감에 따라 점차 흰색, 황색, 주황색, 붉은색 순으로 바뀐다. 항성이 태어날 때의 구성비는 대체로 70%의 수소, 28%의 헬륨, 그리고 나머지 2%는 헬륨 이후의 중원소로 되어 있다. 무거운 원소의 비율은 통상적으로 항성 상층부 대기 내에 포함된 철의 함유율로 표시하는데, 이는 철이 상대적으로 흔한 원소이자 스펙트럼상의 흡수선이 강하게 나타나서 측정하기 쉽기 때문이다. ​별의 분류에는 매우 뜨거운 O형부터 상층 대기에 분자가 생성될 수 있을 정도로 차가운 M형까지 스펙트럼에 따라 항성을 나누는 여러 기준이 있다. 가장 많이 쓰이는 분류 기호는 O, B, A, F, G, K, M으로, 표면 온도가 뜨거운 것에서 차가운 순서에 따라 7개로 구별한 것이다. 우리 태양은 G2형의 노란색 별이다. 스펙트럼 분석법은 별의 구성성분을 통해 나이를 분별하는 방법이다. 생성된 후 얼마 지나지 않은 별에는 수소(H) 성분이 많고, 시간이 흐르면 헬륨 성분이 많아진다는 점을 고려한 것이다. 특히 산소나 철, 칼슘, 규소 등 산소보다 무거운 원소들의 존재가 다량 확인된다면 이는 사실상 생명이 거의 다해가는 별이라고 할 수 있다. 별의 최후는 그 질량에 따라 나누어지는데, 태양처럼 작은 별은 백색왜성으로 짜부라드는 반면, 태양보다 10배 이상 무거운 별은 장대한 초신성 폭발로 생을 마감한다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

경찰이 아이돌 그룹 ‘초신성’ 멤버들이 연루된 불법 도박 사건과 관련해 또 다른 연예인 등을 적발해 수사를 벌이고 있다. 인천지방경찰청 광역수사대는 도박 혐의로 연예인 A씨 등을 비롯해 총 100여명을 적발했다고 26일 밝혔다. 이들은 지난 2016년부터 2018년까지 필리핀에서 판돈 5000만원을 걸고 ‘바카라’ 도박을 1~2차례 한 혐의를 받고 있다. 앞서 경찰은 지난 9월 초신성 멤버 윤학, 성제를 도박 혐의로 입건한 뒤 도박장 운영 조직과 도박 행위자 등을 상대로 수사를 이어왔다. 이들 중 1명은 도박장 운영 조직이 국내에서 운영한 온라인 도박 사이트를 이용한 혐의도 받고 있다. 해당 사이트는 해외 현지 카지노가 생중계로 도박장을 보여주고 국내 참여자들이 현장에 있는 사람을 이른바 ‘아바타’로 지정한 후 베팅 여부를 지시하는 방식으로 운영되는 경우도 있는 것으로 파악됐다. 윤학, 성제가 소속된 그룹 초신성은 2007년에 데뷔 후 2018년 그룹명을 슈퍼노바로 바꾸고 일본에서 활동을 이어가고 있다. 경찰은 해당 도박 사이트 참여자 가운데 고액을 베팅한 경우만 추렸는데도 수사 대상이 100여명에 달했다고 설명했다. 경찰은 윤학, 성제가 연루된 해외불법도박 수사를 확대해 또 다른 탤런트 A씨를 비롯해 도박을 하거나 도박장을 운영한 100여명을 적발했다. 도박 행위자 중에는 조직폭력배도 포함된 것으로 전해졌다. 경찰 관계자는 “아직 수사가 마무리되지 않아 구체적인 사건 내용은 밝힐 수 없다”고 말했다. 신진호 기자 sayho@seoul.co.kr

경찰, 불법 온라인 도박 혐의 수사 중아이돌 그룹 ‘초신성’ 멤버들도 포함고액 베팅만 추렸는데도 100여명 달해 아이돌 그룹 ‘초신성’ 멤버들이 연루된 불법도박 사건을 수사하는 경찰이 수사를 확대해 도박 행위자 100여명을 적발했다. 인천지방경찰청 광역수사대는 불법 온라인 도박 혐의로 초신성 멤버들을 포함해 100여명을 수사하고 있다고 25일 밝혔다. 앞서 경찰은 올해 중순 30대 A씨 등 초신성 멤버 2명을 도박 혐의로 입건한 뒤 도박장 운영 조직과 도박 행위자 등을 상대로 수사를 이어왔다. 초신성 멤버들은 2016년부터 2018년까지 필리핀에서 판돈 700만~5000만원을 걸고 ‘바카라’ 도박을 1~2차례 한 혐의로 입건됐다. 초신성 멤버 중 1명은 도박장 운영 조직이 국내에서 운영한 온라인 도박 사이트를 이용한 혐의도 받는다. 해당 사이트는 해외 현지 카지노가 생중계로 도박장을 보여주고 국내 참여자들이 현장에 있는 사람을 이른바 ‘아바타’로 지정한 후 베팅 여부를 지시하는 방식으로 운영되는 경우도 있는 것으로 파악됐다. 경찰은 해당 도박 사이트 참여자 가운데 고액을 베팅한 경우만 추렸는데도 수사 대상이 100여명에 달했다고 설명했다. 수사 과정에서 도박 행위자로 탤런트나 조직폭력배도 적발된 것으로 알려졌다. 경찰 관계자는 “아직 수사가 마무리되지 않아 구체적인 사건 내용은 밝힐 수 없다”고 말했다. 최선을 기자 csunell@seoul.co.kr

별은 무거울수록 짧고 굵은 인생을 산다. 별의 질량이 늘어날수록 핵연료를 태우는 속도도 급격히 빨라지기 때문이다. 거대한 질량을 지닌 별은 짧은 일생 동안 밝게 빛난 후 마지막 순간에 초신성으로 폭발하면서 최후를 맞이한다. 이 순간에는 수천억 개의 별이 모인 은하보다 더 밝을 수도 있다. 초신성 폭발은 우주에서 가장 극적이고 화려한 폭발이다. 그런데 만약 지구 근방에서 초신성 폭발이 일어나는 경우 밤하늘에 새로운 별이 새로 나타나는 수준에서 그치지 않고 지구 생태계에 심각한 영향을 줄 수 있다. 강력한 고에너지 입자와 방사선이 지구를 강타해 오존층을 파괴하고 지구 생명체에 심각한 타격을 입힐 수 있기 때문이다. 일부 과학자들은 원인을 알 수 없는 일부 대멸종 사건의 원인이 사실은 초신성 폭발이라고 주장한 적도 있다. 하지만 지구 근방에서 얼마나 많은 초신성이 폭발했는지, 그리고 그로 인한 영향은 어느 정도인지는 사실 모르는 부분이 많다. 미국 콜로라도 대학 과학자들은 전혀 의외의 장소에서 지구 근방 초신성 폭발의 증거를 찾아냈다. 연구팀은 나무의 나이테 속에 초신성 폭발의 증거가 숨어 있을지 모른다고 생각했다. 지구 근방 수백 광년 이내에서 초신성이 폭발할 경우 지구 대기 상층부의 오존층이 약해지고 강력한 우주선(cosmic ray·우주에서 지구로 쏟아지는 고에너지 입자)이 지구 대기로 유입되어 정상적인 탄소 원자가 탄소 동위원소인 탄소 14로 바뀌게 된다. 이 탄소는 식물에 흡수된 후 나이테에 저장된다. 탄소 14 동위원소는 다른 이유로는 거의 생기지 않고 일반적으로 지구 대기 중 일정한 농도를 유지하기 때문에 나이테 속의 탄소 14 동위원소를 측정하면 지구 대기 중 우주선이 갑자기 많이 쏟아진 시기를 추정할 수 있다. 연구팀은 4만 년 이내의 나무 화석 및 나무 표본을 수집해 이 비율을 조사했다. 그 결과 지난 4만 년 간 몇 차례의 큰 탄소 14 농도 증가를 확인할 수 있었다. 이 가운데 가장 의미 있는 변화는 1만3000년 전 있었던 이벤트로 이 시기에는 탄소 14 농도가 30%나 증가했다. 이 시기에 돗자리 성운 방향으로 지구에서 815광년 떨어진 위치에서 초신성이 폭발했기 때문에 연구팀은 이 탄소 14 농도 증가가 초신성 폭발과 연관 있다고 추정했다. 연구팀에 따르면 이 시기를 포함 총 4번에 걸쳐 탄소 14 농도가 9~30% 정도 증가했다. 이번 연구는 나이테를 통해 오래전 초신성 폭발을 알아낼 수 있다는 것을 보여주긴 했지만, 이 폭발이 지구 생태계에 미친 영향은 알아내지 못했다. 하지만 적어도 이 시기에는 대규모 멸종 사건이 일어나지 않았기 때문에 가까운 초신성 폭발이 지구 생태계에 미치는 영향은 제한적이라고 볼 수 있다. 현재 지구에서 가까운 초신성 후보로는 초거성인 베텔게우스가 거론되고 있는데, 과학자들은 실제로 가까운 미래에 초신성으로 폭발해도 지구에 미치는 영향은 크지 않을 것으로 보고 있다. 이번 연구는 이 주장을 뒷받침하는 결과로 생각된다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com　

한 쪽에서는 출산율 저하를 걱정하고 있지만 지구 전체로 본다면 인구는 점점 늘어나고 있는 상황이다. 인간의 욕심으로 지구 생태계와 환경은 점점 망가지고 있어 SF영화 ‘인터스텔라’처럼 인류가 이주가능한 외계천체가 필요한 시기가 오는 것 아니냐는 목소리가 높아지고 있다. 과학자들도 ‘호기심 반, 실현가능성 반’으로 외계 이주 가능 행성을 찾고 있다. 그런데 최근 우주과학자들이 우리 은하계 내에 인간이 잠재적으로 거주가능한 행성이 상당히 많다는 연구결과를 내놔 주목받고 있다. 미국 항공우주국(NASA) 에임스연구센터, 고다드우주비행센터, 외계지적생명체탐사(SETI) 연구소, 캐나다 브리티시컬럼비아대 물리천문학부를 중심으로 미국, 캐나다, 덴마크, 영국, 브라질 5개국 44개 연구기관 연구자로 구성된 국제공동연구팀은 나사에서 운용하고 있는 케플러 우주망원경에서 수집한 데이터를 분석한 결과 우리 은하 내에 인간이 잠재적으로 거주할 수 있는 행성이 약 3억개에 이르며 일부는 태양계에서 30광년 이내에도 있다고 31일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 미국 코넬대에서 운영하는 출판 전 논문공개 사이트인 아카이브(arXiv.org) 29일자에 실렸으며 곧 천문학 분야 국제학술지 ‘천문학 저널’에 실릴 예정이다. 케플러 우주망원경은 지구와 유사한 환경을 가진 외계행성을 찾기 위해 2009년 발사돼 2018년 11월 15일 임무를 종료했다. 케플러 우주망원경은 9년 동안 2662개의 행성을 발견했고 항성(별) 53만 506개, 초신성 61개를 찾아냈다. 케플러 우주망원경으로 탐사한 행성들은 아직도 분석 중에 있다.연구팀은 합리적 추정을 위해 우선 지구와 비슷한 크기이면서 암석 행성일 가능성이 높은 것들을 골라냈다. 그 다음 태양과 비슷한 생성시기를 갖고, 비슷한 온도를 갖고 있는 것들을 추려냈다. 사람이 살기 위해 중요한 조건 중 하나인 액체 상태의 물이 존재하기 위해서는 태양과 지구와 관계처럼 항성과 적당한 거리를 두고 암석형태의 행성이어야 하기 때문이다. 이를 근거로 추정한 결과 우리 은하 내에 생명체가 생존가능한 행성은 약 3억개 정도이며 태양으로부터 30광년 떨어져 있는 가까운 곳에도 10개 이내의 거주 가능한 행성이 존재한다고 연구팀은 주장했다. 이번 연구에 공동저자로 참여한 제프리 코린 SETI 연구소 외계행성연구원 겸 나사 케플러 과학국장은 “은하계에 잠재적으로 거주할 수 있는 행성의 숫자를 신뢰성 있게 측정하기 위해 그동안 연구됐던 모든 조각들을 찾아 합친 것”이라며 “거주 가능성 뿐만 아니라 의사소통이 가능한 우주 외계문명의 숫자를 추정하는데도 도움을 줄 수 있을 것으로 기대하고 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

태양보다 훨씬 무거운 별은 짧고 굵은 인생을 살다 간다. 이들은 상대적으로 짧은 시간 동안 엄청난 에너지를 방출하면서 뜨겁고 밝은 별로 살다가 마지막 순간에 초신성 폭발로 생을 마감한다. 그때의 밝기는 은하계 전체와 맞먹을 정도다. 만약 지구에서 매우 가까운 거리에서 초신성 폭발이 발생하면 초신성에서 나오는 엄청난 방사선에 지구 생명체가 대량 사멸할 수도 있다. 일부 과학자들은 원인이 확실치 않은 대량 멸종 사건 중 일부가 초신성 폭발과 연관이 있을지 모른다고 생각한다. 예를 들어 260만 년 전 플라이오세(선신세) 말에 생성된 지층에는 철-60(60Fe) 동위원소가 풍부한데, 초신성 폭발이 원인일 가능성이 커 과학자들의 주목을 받았다.독일 뮌헨공대(TUM)의 과학자들은 추가적인 증거를 확인하기 위해 깊은 바다 밑에 있는 망간각(manganese crust)을 조사했다. 망간각은 심해저에 있는 광물 덩어리인 망간단괴와 비슷한 해저 광물 덩어리이지만, 생성 과정은 전혀 다르다. 망간각은 암석 위에 직접 광물이 붙어 자라난 덩어리로 단면을 보면 마치 나이테처럼 시간에 따른 성장 흔적이 남아 있다. 당연히 더 안쪽에 있는 부분이 더 오래된 것으로 과학자들은 위치를 통해 나이를 알아낼 수 있다. 뮌헨공대의 귄터 코쉬네크 박사는 250만 년 전 생성된 망간각에서 극소량이지만, 망간-53(53Mn) 동위원소의 존재를 확인했다. 망간-53은 지구에는 거의 존재하지 않는 희귀한 동위원소이므로 지구 밖에서 망간-53이 유입된 것으로 의심할 수 있다. 연구팀은 초신성 폭발로 인해 생성된 철-60이나 망간-53이 소행성과 운석을 통해 지구로 유입된 것으로 보고 있다. 연구팀에 의하면 이 초신성 폭발을 일으킨 별의 질량은 태양의 11배에서 25배 사이로 추정된다. 이전 연구에 의하면 폭발 거리는 대략 130광년 정도다. 상당히 가까운 거리이긴 하지만 지구 생명체가 완전히 파괴될 정도로 가까운 거리는 아니다. 그래도 당시 지구 기후와 생태계에 상당한 영향을 미쳤을 가능성이 있다. 일부 과학자들은 초신성 폭발이 오존층 파괴를 일으켜 생태계에 큰 피해를 주었거나 구름 생성을 촉진해 지구 기온을 낮췄을 가능성을 생각하고 있다. 하지만 초신성 폭발 때문에 생물이 대량으로 멸종하고 새로운 지질 시대가 시작됐다는 가설은 아직은 좀 더 검증이 필요하다. 가까운 거리에서 초신성이 폭발했다고 해도 그냥 하늘에 밝게 빛나는 별 이상의 의미가 없었을 수도 있기 때문이다. 아직은 지구 생태계에 미친 영향에 대해서 자신 있게 말하기 힘들다. 과학자들의 다음 과제는 이 시기 초신성 폭발이 지구에 미친 영향을 알아내는 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

죽어가는 별의 마지막 순간이 허블우주망원경에 포착됐다. 지난 1일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)은 초신성 SN2018gv의 마지막 순간을 담은 타임랩스 영상을 홈페이지에 공개했다. 지구에서 약 7000만 광년 떨어진 막대나선은하 NGC 2525의 왼쪽 귀퉁이에 자리잡은 SN2018gv는 지난 2018년 1월 처음 존재가 확인됐다. 이후 허블우주망원경은 SN 2018gv를 지난해까지 관측해왔으며 이번에 공개된 영상은 2018~2019년까지의 이미지를 합쳐 만든 것이다. 공개된 영상을 보면 은하 속의 한 점은 결국 푸른빛과 함께 마치 윙크하듯 갑자기 십자 모양으로 밝게 빛나는 것이 확인된다. NASA에 따르면 SN2018gv는 지난해 초신성 폭발했으며 최고조에 달했을 때 무려 50억개의 태양 만큼이나 밝게 빛났다.초신성(超新星·supernova)은 이름만 놓고보면 새로 태어난 별 같지만, 사실 종말하는 마지막 순간 이번 영상처럼 일시적으로 매우 밝게 빛나는 별을 말한다. 일반적으로 별은 생의 마지막 순간 남은 ‘연료’를 모두 태우며 순간적으로 대폭발을 일으킨다. 이를 초신성 폭발이라고 부르며 이때 자신의 물질을 폭풍처럼 우주공간으로 방출한다. 이 과정에서 거품처럼 생기는 물질이 초신성 폭발이 남긴 잔해로 이 물질을 통해 또다시 별이 만들어지고 또 지구와 같은 행성이 생성된다. 곧 별의 죽음은 새로운 천체의 탄생을 의미하기도 한다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

물은 우주에 아주 흔한 물질이다. 물론 지구처럼 표면에 액체 상태의 물이 풍부한 행성은 태양계에 하나 뿐이지만, 얼음 형태의 물은 태양계에 매우 흔하다. 과학자들은 망원경을 이용해 물이 태양계 이외의 장소에서도 매우 흔한 원소라는 사실을 확인했다. 우주에 비교적 흔한 원자인 산소 하나와 우주에서 가장 흔한 원소인 수소 두 개로 이뤄진 분자이니 당연한 일이다. 하지만 지구에는 흔해도 우주에서는 쉽게 검출되지 않는 분자도 있다. 염화나트륨(NaCl) 혹은 소금은 지구에서는 쉽게 구할 수 있는 물질이지만, 망원경으로는 쉽게 검출되지 않는다. 상대적으로 미량 원소일 뿐 아니라 망원경으로 쉽게 검출될 수 있는 형태로 존재하지 않기 때문이다. 그런데 일본 국립 천문대(National Astronomical Observatory of Japan, NAOJ)의 과학자들은 뜻밖의 천체에서 소금의 존재를 확인했다. 타나카 케이가 이끄는 천문학 팀은 칠레에 있는 거대 전파 망원경인 아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터파 집합체(ALMA, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)를 이용해 지구에서 9500광년 떨어진 아기별인 IRAS 16547-4247을 관측했다. 이 아기별은 태양 질량의 25배에 달하는 아기별로 사실은 두 개의 별로 이뤄진 쌍성계다.이렇게 무거운 거대 아기별도 드물지만, 쌍성계는 더 드물기 때문에 이 아기별은 이전부터 과학자들의 관심을 끌었다. 하지만 이렇게 큰 아기별은 중력도 강해 주변에서 많은 가스와 먼지를 흡수하면서 커지는 특징이 있다. 따라서 두꺼운 먼지와 가스를 뚫고 내부를 관측하기가 쉽지 않다. 그러나 ALMA의 강력한 분해능 덕분에 연구팀은 두 아기별의 거대 가스 디스크를 확인하는데 성공했다. 그리고 여기서 의외의 물질인 소금의 존재를 확인했다. 소금이 이런 장소에서 왜 관측되는지 알아내기 위해 연구팀은 아기별과 아기별 주변의 물질이 모인 원반인 디스크의 구조를 조사했다. 그 결과 두 별의 디스크가 서로 반대 방향으로 회전한다는 사실을 확인했다. 이렇게 반대 방향으로 회전하는 디스크는 사실 두 별이 같은 장소에서 태어난 형제가 아니라 다른 장소에서 태어났다가 중력에 의해 결합한 쌍성계라는 점을 시사한다. 연구팀은 두 별의 디스크가 서로 접근하면서 디스크에 있던 작은 입자들이 가열되고 증발했다고 보고 있다. 그러면서 본래는 잘 검출되지 않는 소금과 다른 분자들이 검출된 것이다. 연구팀은 뜨거운 물 분자와 유기물인 시안화메틸(methyl cyanide, CH3CN)의 존재도 확인했는데, 같은 가설로 설명이 가능하다. 거대 질량 쌍성계는 초신성 폭발이나 중성자별, 블랙홀 생성에 중요한 역할을 담당한다. 과학자들은 뜻밖의 관측 결과를 통해 거대 질량 쌍성계의 생성 미스터리를 풀 단서를 얻었다. 과학자들은 하나씩 단서를 찾아가면서 퍼즐의 조각을 완성해 나갈 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com