지난 2005년 여우자리 방면으로 63광년 떨어진 곳에서 태양계의 ‘큰형님’ 목성보다 조금 더 큰 외계행성이 발견됐다. 이 행성의 이름은 HD 189733b로 특히 이 천체가 화제가 된 것은 마치 지구처럼 푸른색 모습을 가지고 있으며 대기권에서는 생명체에 필수적인 메탄 성분이 확인됐기 때문이다. 그러나 지난 2013년 영국 옥스퍼드 대학의 연구결과 지구와 유사한 점은 푸른색깔 뿐이라는 사실이 추가로 드러났다. 연구팀에 따르면 HD 189733b는 항성(태양)과 너무 가까워 대기가 뜨거운 탓에 생명체가 존재할 수 없다. 최근 영국 워릭대학교 연구팀은 사상 처음으로 이 행성에 부는 바람의 속도를 측정하는데 성공했다. 칠레에 위치한 라 실라 천문대 행성탐색 망원경(High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher)의 데이터를 바탕으로 측정한 바람의 속도는 무려 8,690km/h. 사실 이 정도 속도면 '바람'이라는 단어 자체가 무색하다. 지구에 부는 태풍보다도 20배 이상은 빠른 속도이기 때문. 지구에 불었던 역대 최대 강풍은 지난 2006년 기록된 사이클론 '올리비아'로 속도는 시속 408km 정도였다. 연구를 이끈 톰 로든은 "태양계 밖 행성의 기상 지도를 만들어낸 것은 이번이 처음" 이라면서 "먼 행성의 대기조건을 밝혀낼 수 있는 기술은 그 행성의 특징을 이해하는데 큰 도움을 준다"고 밝혔다. 한편 지난 4월 스위스 제네바 대학 역시 HD 189733b에 대한 새로운 연구결과를 발표한 바 있다. 제네바 대학 연구팀은 소듐(sodium) 방출 측정을 통해 분석한 결과 이 행성의 대기온도가 당초 예상보다 높은 무려 3,000°C에 달하는 것으로 나타났다. 　　 　 　 이같은 이유는 항성과의 거리 때문이다. HD 189733b와 항성과의 거리는 태양과 수성과의 거리(약 5700만 km)와 비교하면 무려 13배나 가깝다. 연구를 이끈 케빈 헝 박사는 “우주에서 지구형 행성을 찾는 과정에서 이루어진 연구” 라면서 “지구형 행성은 크기가 작아 항성에 의해 가려지는 반면 HD 189733b는 커다란 크기 때문에 관측이 매우 쉽다” 고 설명했다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

지난 2005년 여우자리 방면으로 63광년 떨어진 곳에서 태양계의 ‘큰형님’ 목성보다 조금 더 큰 외계행성이 발견됐다. 이 행성의 이름은 HD 189733b로 특히 이 천체가 화제가 된 것은 마치 지구처럼 푸른색 모습을 가지고 있으며 대기권에서는 생명체에 필수적인 메탄 성분이 확인됐기 때문이다. 그러나 지난 2013년 영국 옥스퍼드 대학의 연구결과 지구와 유사한 점은 푸른색깔 뿐이라는 사실이 추가로 드러났다. 연구팀에 따르면 HD 189733b는 항성(태양)과 너무 가까워 대기가 뜨거운 탓에 생명체가 존재할 수 없다. 최근 영국 워릭대학교 연구팀은 사상 처음으로 이 행성에 부는 바람의 속도를 측정하는데 성공했다. 칠레에 위치한 라 실라 천문대 행성탐색 망원경(High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher)의 데이터를 바탕으로 측정한 바람의 속도는 무려 8,690km/h. 사실 이 정도 속도면 '바람'이라는 단어 자체가 무색하다. 지구에 부는 태풍보다도 20배 이상은 빠른 속도이기 때문. 지구에 불었던 역대 최대 강풍은 지난 2006년 기록된 사이클론 '올리비아'로 속도는 시속 408km 정도였다. 연구를 이끈 톰 로든은 "태양계 밖 행성의 기상 지도를 만들어낸 것은 이번이 처음" 이라면서 "먼 행성의 대기조건을 밝혀낼 수 있는 기술은 그 행성의 특징을 이해하는데 큰 도움을 준다"고 밝혔다. 한편 지난 4월 스위스 제네바 대학 역시 HD 189733b에 대한 새로운 연구결과를 발표한 바 있다. 제네바 대학 연구팀은 소듐(sodium) 방출 측정을 통해 분석한 결과 이 행성의 대기온도가 당초 예상보다 높은 무려 3,000°C에 달하는 것으로 나타났다. 　　 　 　 이같은 이유는 항성과의 거리 때문이다. HD 189733b와 항성과의 거리는 태양과 수성과의 거리(약 5700만 km)와 비교하면 무려 13배나 가깝다. 연구를 이끈 케빈 헝 박사는 “우주에서 지구형 행성을 찾는 과정에서 이루어진 연구” 라면서 “지구형 행성은 크기가 작아 항성에 의해 가려지는 반면 HD 189733b는 커다란 크기 때문에 관측이 매우 쉽다” 고 설명했다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

-'천문학자' 칸트의 태양계 형성설 '순수이성비판'을 쓴 철학자 임마누엘 칸트의 박사학위 논문이 철학이 아니라 천문학 이론임을 아는 사람은 그리 많지 않은 것 같다. 1755년에 발표된 칸트의 학위논문은 그 제목부터가 '일반 자연사와 천체 이론'이었다. 하긴 그 시대는 철학과 천문학 사이에 명확한 선이 없던 때이기는 했다. 하지만 칸트의 논문은 명확히 천문학에 관한 내용이었다. 그것도 우리 태양계의 생성에 관한 학설로, 흔히 성운설'이라고 불리는 것이다. 현대 천문학 교과서에도 ‘칸트의 성운설'(Kant’s Nebula Hypothesis)로 당당하게 자리잡고 있다. 일찍이 뉴턴 역학에 매료되어 대학에서 철학과 함께 물리학과 수학을 공부했던 칸트는 ​틈틈이 망원경으로 우주를 관측하며 천문학을 연구한 천문학자이기도 했다. 그는 대선배인 아리스토텔레스 세계관이 뉴턴에 의해 붕괴되는 것을 보고 새로운 시대의 우주론에 깊이 빠져들었다. 아리스토텔레스 체계는 세계를 달을 기준삼아 천상계와 지상계 둘로 쪼개고, 그 소통을 금지시켰다. 따라서 기왕의 천문학에서는 천상은 불변 완전한 세계이고 천체들은 올림포스 신들처럼 신성한 존재였다. 그러나 천상이든 지상이든 중력의 법칙이 온 우주를 관통한다는 것을 증명한 뉴턴의 역학 앞에 아리스토텔레스가 더 이상 버틸 수 없었던 것은 당연한 일이었다. 뉴턴 물리학의 등장으로 천문학은 새로운 전기를 맞이하게 된다. 천상의 천체들 역시 지구처럼 질량을 가지고 중력으로 빈틈없이 묶여 있는 물체임이 밝혀지게 되었다. 즉, 지상의 물리학은 천상에서도 적용되며, 지상의 물리학을 통해 우주의 상황을 알 수 있다는 믿음을 갖게 된 것이다. 인간의 몸은 비록 지상에 매여 있지만, 우리의 지성은 온 우주로 확장될 수 있다는 믿음이었다. 이제까지 항성천구에 붙어 있는 점으로 간주되었던 하늘의 천체들이 질량을 가진 물체라는 사실이 알려지면서 하나의 흥미로운 문제가 제기되었다. 천체들의 내력, 곧 우주의 역사라는 문제에 인류가 눈을 뜨게 된 것이다. 이전에는 사실 태양계라는 개념조차 없었다. 태양계라는 개념이 생긴 것은 17세기 말에 이르러서였다. 그럼 이 태양계는 언제 어떻게 형성되었나? 세계의 탄생과 멸망에 관한 이론들은 고래로부터 각 문명권마다 있었지만, 오랜 시간 동안 인류는 이러한 생멸 이론을 태양계에 접목할 생각을 하지 못하다가, 뉴턴 이후에야 비로소 천체 형성에 관한 이론들이 나타나기 시작했다. 뉴턴 사후 22년이 지난 1749년, 프랑스의 철학자이자 박물학자인 조르주 드 뷔퐁이 태양계 형성에 대한 주목할 만한 이론을 발표했다. 뉴턴에 깊이 영향 받은 뷔퐁은 태양계는 공통의 기원을 가지고 있으며, 그 기원은 혜성이 태양에 충돌해 거기서 물질들이 빠져나옴으로써 비롯되었다는 주장을 펼쳤다. 물질들은 중력으로 인해 뭉쳐져 둥근 형태를 이루었으며, 서서히 식어 행성이 되었고, 더 작은 덩어리들은 위성이 되었다는 것이다. 실제로 두 개의 천체가 충돌하는 것은 우주에서 다반사로 일어나는 일이다. 심지어 은하들도 충돌하고 있다. 우리은하도 37억 년 후에 안드로메다 은하와 충돌할 것으로 예상되고 있다. 뷔퐁의 혜성 충돌설은 최초의 본격적인 태양계 형성설로, 이로써 그는 ‘우주 파국 이론’의 창시자가 되었다. -​칸트의 성운설과 섬 우주론 이 뷔퐁의 뒤를 이어 태양계 형성설을 들고나온 사람이 바로 철학자 임마누엘 칸트였다. 31살인 1755년에 발표한 '일반자연사와 천체 이론'에서 칸트는 뉴턴 역학의 모든 원리를 확대 적용하여 우주의 발생을 역학적으로 해명하려 했다. 이것이 바로 뒷날 유명한 ‘칸트-라플라스 성운설’로 알려진 우주 발생 이론이다. ​ 뉴턴이 생성 운동의 기원을 신의 '최초의 일격'으로 돌린 데 반해, 칸트는 우주의 생성과 진화에 사용되는 힘들을 물질에 내재하는 중력과 척력(반발 작용), 그리고 그 안에서 대립되는 힘이라고 생각했다. 이 설에 따르면, 원시 태양계는 지름이 몇 광년이나 되는 거대한 원시 구름인 가스 성운이 그 기원이다. 천천히 자전하던 이 원시 구름은 점점 식어가면서 중력에 의해 중심 쪽으로 낙하하는 현상이 일어남으로써 수축이 이루어져 회전이 빨라지고, 마침내 그 중심부에 태양이 탄생되고 주변부에는 여러 행성들이 만들어졌다는 것이다. 행성들이 자전하면서 거기에서 떨어져나온 것들이 바로 위성이다. 칸트는 이러한 방식으로 진화론적 생각을 역학 법칙에 따르는 천제 운동의 과학적인 설명과 결합시켰다. 엥겔스는 바로 이 점에서 칸트가 형이상학적 세계상을 극복하는 데 큰 기여를 한 것이라고 보고, "현재의 모든 천체가 회전운동을 하는 성운 덩어리로부터 발생했다는 칸트의 이론은 코페르니쿠스 이래 천문학이 이룩한 가장 커다란 진보였다"고 평했다. ​ 칸트의 성운설은 행성들의 동일 평면상에서의 운동, 공전방향과 태양의 자전방향과의 일치 등을 잘 설명할 수 있다는 점에서 최초의 과학적인 태양계 기원설로 널리 받아들여졌다. 칸트의 성운설은 한마디로, 태양을 비롯하여 행성, 위성, 혜성 들이 원초적인 근본물질들에서 분리되어 우주 공간을 채웠으며, 그 안에서 형성된 천체들이 태양계 공간을 운행하게 되었다는 것이다. 칸트의 아래와 같은 추론은 현대 생물학자들의 견해에 접근하는 놀라운 예지의 소산이라 하지 않을 수 없다. “이런 식으로 채워진 공간에서 고요함이 지속되는 것은 일순간일 뿐이다. 원소들은 서로를 움직이게 하는 힘을 가지고 있으며, 그것들 자체가 생명의 근원이다. 물질은 형태를 이루려고 분투한다. 흩어진 원소들 중 밀도가 높은 것은 가벼운 원소들을 주위로 끌어들인다.” '정신과 자연'의 저자인 영국의 생물학자 그레고리 베이트슨이 그의 책 안에서 “원자는 스스로 생명을 지향하는 것처럼 보인다”라고 한 말과 너무나 흡사한 주장이 아닌가! ​ -'외계 생명체'를 예언한 칸트 원시 태양계 형성의 얼개를 만든 칸트는 별들에 대해서도 기왕의 이론들과는 사뭇 다른 주장을 펼쳤다. 직접 망원경으로 우주를 관측하기도 했던 칸트는 별들 역시 태양과 다를 바 없는 존재로, ‘비슷한 체계 안에 들어 있는 중심‘이라고 보았다. 이로써 태양계와 별들 사이의 관계를 정립한 칸트는 한 걸음 더 나아가, 이러한 원리를 은하계로까지 확대했다. 그는 은하계가 거대한 렌즈 모양을 하고 있으며, 별들이 은하 적도 부근에 밀집해 있다고 주장했다. 그리고 우리의 항성계가 다른 우주의 체계들, 성운들과 비슷하다고 보았다. 칸트는 자신의 우주론에 대해 갖고 있는 깊은 믿음을 다음과 같이 표현했다. “나는 어떤 꾸밈도 없이, 운동 법칙대로 잘 정돈된 세계가 생겨나는 것을 보면서 만족한다. 그것은 우리 눈앞에 펼쳐져 있는 우주와 아주 비슷해 보이므로, 나는 그것을 진실로 간주하지 않을 수 없다." 망원경으로 밤하늘에서 빛나는 나선 형태의 성운을 관측하기도 했던 칸트는 당시 성운으로 알려졌던 드로메다자리의 M31이 수많은 별들로 구성된 또 하나의 은하일 것이라는 구체적인 제안을 했을 뿐만 아니라, 이러한 나선형 성운에 ’섬 우주'(island universe)라는 멋진 이름을 붙여주기까지 했다. 지금이야 이런 성운들이 외부 은하임이 밝혀졌지만, 당시만 해도 우리 은하 내부의 성간운이라는 주장이 널리 퍼져 있었다. 외계 생명체에 대한 칸트의 추론 역시 주목할 만한 것이었다. 생명은 천체들이 진화한 결과 생겨난 것이지, 신의 창조 행위로 생겨난 것은 아니라고 생각한 칸트는 19세기의 진화론자처럼 ‘생명체는 특정한 외적인 조건들과 연계되어 있다’라고 인식했다. “나는 모든 행성들에 다 생명체가 살고 있다고 주장할 필요는 없다고 본다. 또한 이것을 굳이 부정하는 것도 불합리하다. 태양의 티끌에 불과할 정도로 황량하여 생명체가 없는 지역들도 있을 것이다. 어쩌면 모든 천체들이 미처 완전한 형태를 다 갖추지 못했을지도 모른다. 어떤 거대한 천체가 확실한 물질상태에 도달하기까지는 수천 년에 또 수천 년이 더 걸릴지도 모른다.” 요컨대 외계 생명체가 있을 수도 있다는 말이다. 망원경을 통해서 우주가 점점 넓어져가고 새로운 별들이 계속 발견됨에 따라 다른 천체에도 생명체가 존재할 것이라는 믿음이 18세기 중반 이후로 점차 넓게 퍼져갔다. -"별이 빛나는 하늘과 내 속에 있는 도덕률" 칸트의 이러한 우주 진화론은 창조자로서 신을 중심으로 한 목적론적 질서와 조화라는 견해와 모순되는 것이라고는 할 수 없었다. 오히려 칸트는 이러한 자신의 시도가 우주의 기계적 완벽성을 순수하게 역학적으로 설명한 것인만큼 신의 완전성과 합목적성의 증거가 된다고 믿었다. 그러나 칸트의 우주 진화론이 당시에 널리 받아들여지지 않았던 것은 어쩌면 당연한 일이기도 했다. 학자들은 수학적으로 계산할 수 있는 것 외에는 잘 인정하려 하지 않았기 때문이다. ‘더 나은 시대를 위해 유보되었던’ 칸트의 진화론은 그들이 보기엔 너무 직관적이고 모호하게 비쳤던 것이다. 그러나 뒤이어 나타난 아마추어 천문학자 허셜이 놀라운 발견들을 거듭하면서 칸트의 진화론을 뒷받침했다. 150센티밖에 안되는 조그만 키에, 80평생 고향 쾨니히스베르크(오늘날 러시아 칼리닌그라드)에서 백 마일 이상을 나가본 적이 없으면서도 우주를 누구보다 멀리 내다보았던 사람, 하루도 빠짐없이 매일 오후 우주의 시계추처럼 일정한 시간에 산책을 다녔던 사람, 노년에 이르도록 깊이 우주를 사색했던 철학자- 이런 것들이 '천문학자 칸트'를 규정할 수 있는 몇 가지 요소들이다. 여담이지만, 평생을 독신으로 살았던 칸트에게도 한번은 결혼할 뻔한 적이 있었다. 마을 처녀에게 청혼을 하여 승락까지 받았는데, 머리속엔 늘 생각으로 가득하고, 망설여지기도 하고, 또 깜박하기도 하여 세월을 죽이다가, 어느 날 갑자기 그 처녀와 결혼해야겠다는 생각이 들어 한껏 차려입고 처녀의 집엘 갔으나, 아뿔싸! 벌써 20년 전에 이사를 갔다는 것이다. 이것이 칸트 생애에 있었던 로멘스의 총량이다. ​1804년 2월 12일 새벽, 칸트는 늙은 하인이 건넨 포도주 한 잔을 마시고는 "그것으로 좋다”(Es ist gut.)는 말을 마지막으로 남기고 삶을 마감했다. 향년 80세. 끝으로, 놀라운 직관과 예지로 그 시대의 어느 누구보다 우주의 진면목에 다가갔던 칸트의 묘비명은 우주와 인간을 아우르는 아름다운 내용으로 다음과 같다. “생각하면 할수록 내 마음을 늘 새로운 놀라움과 경외심으로 가득 채우는 것이 두 가지 있다. 하나는 내 위에 있는 별이 빛나는 하늘이요, 다른 하나는 내 속에 있는 도덕률이다.” 이광식 통신원 joand999@naver.com

지구와 비슷한 크기 및 중력을, 금성과 유사한 대기환경을 가진 행성이 태양계 밖에서 발견돼 학계의 관심이 쏠리고 있다. 영국 일간지 데일리메일의 11일자 보도에 따르면 GJ1132b라 명명된 이 행성은 지구 지름(1만 2700㎞)보다 약 16% 더 큰 1만 4800㎞로 매우 유사한 몸집을 가졌으며, 지면은 암석과 철 등으로 구성돼 있다. 질량은 지구보다 60% 더 크며 지구에서 약 39광년 떨어진 곳에 있다. 이 행성은 모항성인 백색왜성 Gliese 1132의 궤도를 돌고 있으며, 모항성과 GJ1132b와의 거리는 지구-태양보다 더 가깝다. GJ1132b의 표면 온도는 137~307℃로 생명체가 살기에 부적합하지만 중력의 힘은 지구와 상당히 유사하고, 태양계 내에서는 금성의 환경과 꽤 유사해 ‘쌍둥이 금성’이라고도 불린다. 이 행성의 대기는 대부분 헬륨과 수소로 이뤄져 있을 가능성이 높은데, 과거에 이 행성에 물이 존재했었다면 분명 산소와 이산화탄소도 존재할 것으로 과학자들은 기대하고 있다. 이를 발견한 미국 매사추세츠공과대학교(MIT)의 천문학자 자코리 베르타-톰슨(Zachory Berta-Thompson)은 오는 2018년 미국항공우주국(NASA)가 발사할 제임스 웹 우주망원경(James Webb Space Telescope)으로 이 행성의 대기 성분 및 지질학적 특성을 자세히 연구할 수 있을 것으로 보인다고 밝혔다. 이 우주망원경은 현재 외계행성탐사에 활용되는 허블 우주망원경을 대신해 새롭게 투입될 고성능 장비로, 허블우주망원경과 마찬가지로 생명체가 존재 가능한 우주 행성을 찾는 임무를 수행할 예정이다. 자코리 베르타-톰슨 박사는 “GJ1132b는 지구나 금성의 표면온도보다 훨씬 더 뜨겁고 모항성과의 거리도 매우 가깝다. 하지만 지구와 질량과 중력이 유사하기 때문에 천문학자들에게는 매우 흥미로운 행성”이라고 소개했다. 이어 “수 년 뒤 제임스 웹 우주망원경을 이용한다면 이 행성의 정확한 색깔과 대기에 부는 바람의 속도까지 측정하는 것이 가능할 것”이라면서 “표면에서 물의 흔적을 발견하지 못했기 때문에 사람이 살기에 적합한 행성은 아니지만 우리가 알고 있는 다른 바위 행성에 비해 비교적 온도가 낮은 편”이라고 덧붙였다. 실제로 지금까지 발견된 지구 밖 행성 중에서는 표면 온도가 1000℃가 넘는 것도 있었다. 천문학자들은 “지구보다 불과 16%밖에 더 크지 않은 이 행성은 태양계 밖에서 발견한 행성 중 가장 중요한 행성임이 틀림없다”면서 “‘쌍둥이 금성’이라고 불러도 될 정도로 금성과 매우 유사한 이 행성은 우주의 새로운 정보를 제공해줄 것”이라고 밝혔다. 한편 이번 연구결과는 세계적인 과학저널인 ‘네이처’ 최신호에 실렸다. 송혜민 기자 huimin0217@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

지구에서 4.3광년 거리 ‘센타우루스자리 α별 Bb’ 분석 결과, 실제 존재하지 않는 별 가능성 커 영화 ‘아바타’와 ‘트랜스포머’ 캐릭터들의 고향 과학자들이 하나의 유명한 외계행성을 소멸시켜버렸다. 최신 연구에 따르면, 태양계에서 가장 가까운 외계행성으로도 알려진 ‘센타우루스자리 α별 Bb’가 사실 관측 데이터에 나타났던 실제로는 존재하지 않는 ‘유령’에 지나지 않았다. 2012년 세계적인 학술지 ‘네이처’(Nature)에 발표됐던 이 행성은 추정 질량이 지구와 비슷해서 획기적인 발견으로 평가됐었다. 특히 이 별의 항성계인 ‘센타우루스자리 α별’ 계는 지구로부터의 거리가 불과 4.3광년으로, 영화 ‘아바타’와 ‘트랜스포머’ 등의 공상과학(SF) 작품에 등장하는 캐릭터들의 고향으로 설정되기도 했다. 이처럼 가까운 거리에 생명체가 살고 있을지도 모르는 행성이 발견됐다는 소식에 많은 사람이 흥분을 감추지 못했었다. 하지만 이 행성은 생명체가 살 수 있는 적합한 곳이 아니었다. 주별(모성)과의 거리가 태양에서 수성까지의 거리의 불과 10분의 1 정도밖에 안 돼 행성 표면은 매우 뜨거워 암석이 걸쭉하게 녹아 덮여 있는 상태로 예상됐기 때문이다. 그런 ‘센타우루스자리 α별 Bb’는 이제 지구 크기의 행성을 찾는 게 얼마나 어려운지 행성 사냥꾼들에게 다시 한 번 되새겨주고 있다. 최근 미 코넬대 도서관이 운영하는 물리학 분야의 권위있는 온라인논문저장 사이트인 아카이브(arXiv.org)에 게시됐으며, 조만간 ‘영국 왕립천문학회 월간보고’(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)에 게재될 새로운 연구논문은 지구에서 가장 가까운 외계행성이 사실 존재하지 않는다고 밝히면서도 그 행성의 배경으로 찍힌 노이즈(잡신호)가 실제 행성에 관한 희미한 단서인지 구별하는 것은 매우 어려운 것이라고 설명하고 있다. 외계행성 ‘센타우루스자리 α별 Bb’를 처음 발견했던 연구진도 현재 같은 의견을 나타냈다. 미 하버드-스미스소니언 천체물리학센터 소속 사비에르 두무스크 박사는 “이는 정말 괜찮은 연구”라고 평가하면서도 “100% 확신하는 것은 아니지만 아마 그 행성은 존재하지 않았던 것 같다”고 인정했다. ■ 그렇다면 행성은 어떻게 사라지게 됐는가 이처럼 외계행성이 뒤늦게 없다고 판명된 사례는 이번이 처음은 아니다. 2005년 폴란드 천문학자 마치에이 코나츠키는 서로 강하게 연결된 삼중성계 HD 188753에 목성을 닮은 거대한 가스 행성이 있다는 증거를 발견했다고 발표해 천문학계에 파란을 일으켰다. 행성 형성 이론에 따르면, 삼중성계의 중력장은 그런 거대한 행성의 형성을 방해하기 때문이다. 하지만 2년 뒤, 다른 연구진이 문제의 행성을 관측하려고 했지만 결국 확인하지 못해 코나츠키의 발견은 착각이었던 것으로 밝혀졌다. 두무스크 박사가 센타우루스자리 α별 Bb를 발견했을 때 사용한 방법은 도플러 분광법이다. 별의 주위에 행성이 있다면 항성이 중력에 끌려 약간 흔들리는 운동을 보여 이는 항성의 빛 변화로 파악된다. 경찰차가 다가올 때 사이렌 소리가 높아지고 멀어질 때 낮아지는 것처럼 별이 지구에 가깝도록 움직일 때 파장이 청색으로 어긋나고 멀어지도록 움직일 때는 빨간색으로 어긋난다. 두무스크 박사가 센타우루스자리 α별 B를 관찰한 결과, 스펙스럼이 일정하게 붉은색이나 파란색으로 어긋나 있었던 것이다. 이런 변화는 항성이 작은 행성에 끌려 약 3일 주기로 비틀거리고 있다고 생각하면 잘 설명할 수 있다고 한다. 당시 별의 흔들림을 이용해 존재가 추정된 행성은 수백 개였지만 모두 센타우루스자리 α별 Bb보다 큰 행성이었다. 따라서 일부 연구자는 두무스크 박사의 발견에 회의적이었고 외계행성을 찾는 선구자인 미국 예일대의 천문학자 아티 하체스 박사도 부정적인 분석 결과를 발표했었다. 그런데 이번 최신 연구로 당시 발견됐던 외계행성은 산발적으로 모은 자료 탓에 실제로 존재하지 않는 것이 나타났던 것으로 밝혀졌다. 피아노 협주곡을 들으려 할 때 10가지 소리 중 1가지 소리만도 귀에 들리지 않으면, 전문가들도 바흐를 베토벤으로 착각할 수 있다고 한다. 이와 마찬가지로 센타우루스자리 α별 Bb를 발견했던 망원경은 1주일에 몇 번밖에 별을 관측하지 않았으므로, 산발적인 데이터를 본 천문학자들이 아무것도 없는 곳에 행성이 있다고 착각했다는 것이다. 영국 옥스퍼드대에서 천체물리학을 전공하고 있는 대학원생 비네시 라즈팔 연구원은 별의 흑점을 관측하는 장비의 ‘전자 노이즈’나 또 다른 별에 의한 ‘중력’ 등 행성과 무관한 원인이 항성 표면에 희미한 빛 패턴을 만들어 그것이 행성으로 착각될 수 있다고 밝혔다. ■ 가짜 행성을 만들다 이런 주장을 증명하기 위해 라즈팔 연구원은 컴퓨터 시뮬레이션에서 행성이 없는 별을 만들고 산발적으로 관측했다. 이후 관측 데이터를 합성한 결과, 갑자기 존재하지 않는 행성이 출현한 것이다. 라즈팔 연구원에 따르면 지금까지 5600개 이상의 외계행성 후보가 발견되고 있지만 그 대부분은 훨씬 크기 때문에 문제는 없다. 케플러 우주망원경은 지구보다 작은 외계행성을 발견했지만 이쪽도 문제는 없다. 케플러 망원경은 하늘의 한 획을 연속적으로 관측하는 다른 방법을 사용하고 있는데 두무스크 박사가 사용한 도플러 분광법은 다른 행성이 별 앞을 통과할 때 별의 밝기가 약간 어두워지는 현상을 이용해 행성을 찾고 있기 때문이다. 외계행성을 찾는 어려움을 잘 아는 두무스크 박사는 최근 동료 전문가들을 대상으로 작은 행성을 발견하는 대회를 주최했다. 그는 크고 작은 행성을 가진 항성이나 행성이 없는 별을 시뮬레이션으로 만들고 행성을 찾도록 했다. 그 결과, 별의 흔들림 때문에 큰 행성을 찾은 전문가팀의 정답률은 90%였다. 작은 행성의 경우, 가장 성적이 좋았던 팀도 정답률은 불과 10%로 많은 오차가 있는 것으로 나타났다. 사진=ESO 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

-우주탄생에서 불과 6억년 후의 모습 허블 우주망원경이 우주가 태어난 지 얼마 되지 않은 '우주의 새벽'을 촬영하는 데 성공했다. 이 놀라운 이미지는 미 항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)이 중력 렌즈를 사용해 잡아낸 초창기 원시은하들의 모습을 보여주고 있다. 이들 원시 은하는 빅뱅 이후 6억년밖에 지나지 않았을 때 태어난 것으로, 허블 망원경이 이제껏 잡아낸 어떤 은하보다도 먼 거리에 있는 은하들이다. 우주에서는 시간이 곧 공간이므로 이 은하들의 나이는 130억년이 넘는다는 뜻이다. 연구진은 이 작은 은하들이 지금의 우주를 만든 데에 결정적인 역할을 한 것으로 보고 있다. 스위스 로잔 공과대학의 하킴 아텍 교수가 이끄는 국제적인 연구진은 빅뱅 이후 6억년에서 9억년 사이의 공간에서 이같은 작은 은하들을 250개 이상 발견했다. 지금까지 발견된 은하들 중 가장 오랜 은하들이다. 이들 은하에서 출발한 빛은 적어도 120억년 이상의 시간을 날아서 망원경에 포착된 셈인데, 이는 곧 천문학자들이 120억년 이전의 과거에 존재했던 아기 우주의 모습을 보고 있다는 뜻이다. "허블 망원경이 잡은 심우주의 은하들 중에서 이보다 더 오랜 은하들은 없습니다." 하고 프랑스 리옹 천문대의 요한 리차드가 밝혔다. 이들 은하에서 온 빛을 모아 분석해본 결과, 연구진은 이 원시 은하의 빛이 초창기 우주의 역사에서 미스터리에 싸인 기간, 곧 재이온화 시기에 중요한 역할을 했다는 사실을 발견했다. 초기 원시우주에서 탄생한 최초의 별(항성)과 은하가 우주 공간에 강력한 자외선을 방출하면서 우주 온도가 높아지면, 우주는 다시 이온화의 과정을 겪게 되는데, 이를 ‘재이온화’라고 부른다. 재이온화가 진행되면 수소의 양성자에서 분리된 전자로 인해 우주는 다시 빛이 직진할 수 없는 불투명한 상태가 된다. 이번 연구에서 관측된 원시은하의 자외선을 조사하면 이 은하들이 진화의 과정에 있는지 알 수 있게 된다. 연구진은 상당한 확신을 가지고, 이들 원시은하들이 초창기 우주를 투명하게 하는 데 중요한 역할을 했으며, 재이온화 시기는 빅뱅 이후 7억년 시점에서 끝났다는 결론을 내렸다. 이 같은 발견의 뒤에는 연구진이 활용한 중력 렌즈의 역할이 컸던 것으로 알려졌다. 허블 심우주 관측 프로젝트의 일환으로 연구진은 심우주에 있는 3개의 은하단을 중력 렌즈로 활용했다. 은하단의 무거운 질량으로 인해 빛이 휘어지는 현상이 일어나는데, 이것이 확대 렌즈의 역할을 하게 되는 것을 일컬어 중력 렌즈라 한다. 중력 렌즈를 최초로 예측한 사람은 상대성이론을 완성한 아인슈타인이었다. 연구진은 이 중력 렌즈를 이용해 해상도 높은 원시은하 이미지를 얻을 수 있었다. 제1세대 은하를 관측, 연구하려면 이 중력 렌즈의 역할이 필수적이다. "심우주의 은하단은 강력한 천연 망원경이다. 이들의 도움이 없으면 초창기 우주의 모습을 볼 수가 없다"고 스위스 로잔 공과대학의 얀-폴 크나이브 박사가 밝혔다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

영화 스타워즈에는 행성도 파괴할 수 있는 강력한 파괴력을 지닌 무기인 '죽음의 별'(Death Star)이 등장한다. 물론 이는 가공의 존재지만, 실제로 우주에는 행성을 파괴할 수 있는 별이 존재한다. 예를 들어 과학자들은 별이 타고 남은 잔해가 뭉친 백색왜성이 그런 역할을 할 수 있다고 생각해왔다. 태양 같은 별이 최후를 맞이하면 나머지 물질들이 모여 백색왜성이라는 작은 천체를 형성한다. 대개 크기는 지구보다 약간 큰 정도지만, 항성 급의 중량을 지니고 있으므로 그 표면 중력은 엄청나다. 그런데 과학자들은 이 백색 왜성이 '금속' 같은 물질로 표면이 오염되어 있다는 사실을 발견했다. 과학자들은 그 이유가 백색왜성이 행성을 파괴해 흡수했기 때문이라고 생각해 왔지만, 확실한 증거는 없었다. 하버드 스미스소니언 천체 물리학 센터의 앤드류 밴더버그(Andrew Vanderburg of the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA))와 그의 동료들은 나사의 케플러 우주 망원경의 K2 임무 데이터를 이용해서 백색 왜성 주변에서 파괴되는 행성의 증거를 처음으로 확인해 이를 저널 네이처에 발표했다. 나사의 케플러 우주 망원경은 K2 임무라는 새로운 관측 임무를 진행 중이다. K2 데이터를 분석한 과학자들은 지구에서 570광년 떨어진 백색왜성 주위를 공전하는 행성이 있다는 사실을 밝혀냈다. 케플러 망원경에서 바라봤을 때 행성이 백색왜성 앞을 지나면서 주기적으로 밝기가 변하는 것을 포착한 것이다. 사실 백색왜성 주변의 행성은 드물지 않다. 먼 미래 우리 태양 역시 백색왜성이 되면 그 주변에 행성이 공전하고 있을 것이다. 하지만 이번에 발견된 행성은 공전 주기가 4.5시간에 불과했다. 그리고 거리는 지구-달거리의 대략 두 배인 87만km 정도에 불과했다. 이와 같은 사실은 켁 망원경을 비롯한 지상 망원경의 관측으로 다시 확인되었다. 백색왜성의 밝기 변화를 관측한 과학자들은 더 놀랄만한 사실을 밝혀냈는데, 이 행성이 현재 파괴되고 있다는 증거가 발견되었기 때문이다. 만약 온전한 행성이 백색 왜성 주변을 공전하면 밝기 변화는 그 앞을 지나는 짧은 순간만 발생할 것이다. 반면 행성이 중력에 의해 파괴되어 파편이 주변에 있다면 밝기 변화가 순간적이 아니라 더 긴 시간에 걸쳐 나타날 것이다. 주변의 파편들에 의해 가려지는 부분도 있기 때문이다. 과학자들이 관측한 것은 후자였다. (아래 그래프) 백색왜성이 형성되는 과정에서 철이나 실리콘 같은 무거운 원소들은 중심부로 가라앉고 수소나 헬륨처럼 가벼운 원소들은 표면으로 이동하게 된다. 따라서 본래 백색왜성 표면에는 무거운 금속 원소는 존재하지 않아야 한다. 하지만 앞서 설명했듯이 실제로는 무거운 원소들이 표면에 존재한다는 것이 스펙트럼 분석결과 알려졌었다. 이번 연구 결과는 이것이 예상했던 것처럼 백색왜성이 행성을 갈아서 흡수했기 때문이라는 것을 확인시켰다. 현재 우리가 관측한 이 행성의 모습은 어쩌면 아주 먼 미래의 지구의 모습일 수도 있다. 그런 일이 발생하기 위해서는 앞으로 60억 년이라는 시간이 더 필요하겠지만, 태양도 지구도 영원할 수는 없다. 고든 정 통신원jjy0501@naver.com

몇 년 전부터 심심찮게 ‘생명체가 살 수 있을 것으로 예상되는 외계 행성을 찾았다’는 뉴스가 전해지고 있다. 소설이나 영화 등에서는 지구와 똑같은 환경의 외계 행성을 찾는 이유가 지구에서 얻을 수 없는 희귀원소 확보하거나 먼 미래에 사람이 살 수 있는 거주지 개척으로 그려진다. 그렇지만 과학자들이 외계 생명체와 지구형 행성을 찾는 이유는 ‘이 광활한 우주에 과연 우리밖에 없을까’라는 근본적인 질문에 답하기 위한 것이다. 명저 ‘코스모스’를 쓴 칼 세이건 박사는 행성 탐사에 대한 이유를 “이 우주에 인간만 있다면 엄청난 공간 낭비다”는 한 문장으로 압축했다. 실제로 세계 각국은 최첨단 관측 장비를 이용해 외계 행성 찾기에 열을 올리고 있다. 우주 선진국들은 지구 대기의 영향을 피해 천체를 관측하기 위해 우주에 망원경을 쏘아 올리고 있다. 대기는 빛을 완전히 통과시키지 않아 천체의 모습을 왜곡시킬 가능성이 크고 가시광선을 제외한 파장은 대부분 지구 대기를 통과하지 못하기 때문이다. 우주에서는 지상에서는 관측할 수 없는 여러 파장을 볼 수 있을 뿐 아니라 날씨나 시간에도 구애받지 않는다. 최초의 우주망원경은 1990년 4월 24일 발사된 ‘허블’이다. 허블 망원경은 25년 동안 100만 건이 넘는 관측활동을 했고 지금도 끊임없이 우주의 비밀을 알려주고 있지만, 외계 행성 발견이 목표는 아니다. 외계 행성 탐색을 목표로 하는 우주망원경은 ‘케플러’다. 케플러 우주망원경은 지구에서 보는 달의 면적보다 600배 넓은 영역을 관측해 한번에 15만개가량의 별을 관측한다. 이를 통해 케플러는 지금까지 2000개 이상의 행성 후보를 찾아냈다. 한국은 아직 우주망원경을 발사하는 수준에는 못 미치고 있다. 대신 지상에서 최고 수준의 장비를 이용해 외계 행성을 찾아나서고 있다. 외계 행성 탐사연구를 주도하고 있는 한국천문연구원은 남반구 밤하늘을 24시간 관측할 수 있는 ‘외계 행성 탐색시스템’(KMTNet)을 개발해 시험 관측을 마치고 이달 1일부터 본격적인 ‘제2의 지구 탐색’에 돌입했다. KMTNet은 직경 1.6m 광시야 망원경과 3.4억 화소 모자이크 카메라로 구성된 관측시스템이다. 비가 거의 내리지 않고 날씨가 맑아 1년 중 300일 가까이 천체 관측이 가능한 칠레 세로톨로로 범미주 천문대, 남아프리카공화국 케이프타운 천문대, 호주 사이딩스피링 천문대 등 남반구 주요 지역 3곳에 설치돼 각각 8시간씩 24시간 내내 같은 하늘을 쉬지 않고 관찰할 수 있다. 우리나라에서는 천체 관측이 가능한 날씨가 160일 정도에 불과하다. 현재 24시간 외계 행성 탐사를 하고 있는 장비는 케플러 우주망원경이 유일하다. 지상에서 24시간 탐색체제를 갖춘 것은 KMTNet이 처음이다. 망원경에는 4장의 전하결합소자(CCD)를 붙여 만든 CCD 검출기를 장착해 보름달 16개만큼의 밤하늘 시야 면적에서 수천만 개의 별 신호를 한 번에 기록할 수 있다. 이 시스템을 이용해 10분마다 우리 은하에서 별이 가장 많이 관측되는 궁수자리 근처에 있는 수억 개 별을 찍는다. 천문연 관계자는 “지금까지 중력렌즈 효과를 이용한 탐사방법으로 발견된 외계 행성 39개 중 32개를 한국 과학자들이 포함된 연구그룹이 찾아냈다”며 “KMTNet의 본격 가동으로 매년 100개 이상의 행성을 새로 발견할 것으로 기대되는 만큼 지구 크기의 행성도 연간 2개 이상 발견이 가능할 것으로 예상된다”고 설명했다. 그렇다면 외계 행성은 어떻게 찾는 것일까. 외계 행성 탐사방법은 ▲시선속도법 ▲횡단법 ▲중력렌즈측정법등 세 가지다. ‘시선속도법’은 멀어지는 물체에서는 빛의 진동수가 감소하고 가까워지는 물체에서는 증가한다는 ‘도플러 효과’를 응용한 것이다. 항성(별) 주변에 행성이 있다면 항성과 행성은 중력법칙에 따라 서로를 끌어당기기 때문에 별은 미세하게 움직이면서 빛의 파장에 변화를 가져온다. 변화주기를 측정해 행성의 공전주기와 질량을 파악하는 것이다. 현재 가장 많이 활용되는 것은 ‘횡단법’과 ‘중력렌즈 측정법’이다. 횡단법은 케플러 우주망원경이 외계 행성을 찾을 때 쓰는 방법이다. 외계 행성은 스스로 빛을 내지 않기 때문에 중심별인 항성을 찾는다. 외계 행성이 관측자와 항성 앞을 지나는 순간 항성이 가려져 어두워지는데 어두워지는 정도를 바탕으로 행성의 존재 여부와 크기를 파악한다. 중력렌즈 측정법은 KMTNet에서 사용하고 있는 탐색법으로 공전주기가 지구와 비슷한 1년 정도의 지구형 행성을 찾는 데 특화돼 있다. 중력렌즈 효과는 ‘질량은 시공간을 휘게 만들어 빛도 직진하는 것이 아니라 공간을 따라 자연스럽게 휘어서 움직인다’는 알베르트 아인슈타인의 ‘일반 상대성이론’에 근거한 것이다. 관측자가 보는 시점에서 두 항성이 일직선상에 있을 때 앞쪽 별의 중력장 때문에 뒤쪽 별의 빛은 휘어져서 도달하게 된다. 앞쪽이나 뒤쪽 항성 궤도에 외계 행성이 있다면 빛은 더욱 휘어져 들어오기 때문에 빛의 도달시간을 계산해 항성의 이론적 질량과 비교하면 행성의 존재와 크기를 알 수 있게 되는 것이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지구는 화성이나 금성과 비교해 매우 강력한 자기장을 가지고 있다. 그러나 지구의 자기장이 태양계에서 가장 강한 것은 아니다. 목성은 지구와 비교해서 수천 배나 강력한 자기장을 가지고 있기 때문이다. 이 자기장은 우주에서 내리쬐는 강력한 방사선을 막아주고 오로라 같은 아름다운 자연현상을 만들기도 한다. 하지만 사실 태양계에서 가장 강력한 자기장은 태양에서 관측된다. 예를 들어 흑점 현상이나 강력한 태양면 폭발 현상인 플레어는 태양 자기장과 연관이 있다고 알려졌다. 과학자들은 우리 태양만 자기장을 가지고 있는 게 아니라고 생각하고 있다. 다른 별에서도 강력한 폭발 현상이 관측된 바가 있기 때문이다. 하지만 직접 자기장을 측정하기에는 거리가 너무 멀어 얼마나 강력한 자기장이 있는지는 알기 어려웠다. 최근 나사의 찬드라 X선 망원경은 지금까지 발견된 것 가운데 가장 강력한 항성 자기장을 발견했다. 본래 자기장이 아무리 강력하더라도 멀리 떨어진 지구에서 직접 관측이 가능하지는 않다. 대신 과학자들은 아주 강력한 자기장인 경우 간접적인 방법을 통해서 자기장의 세기를 측정할 수 있다. 이번에 자기장이 관측된 별은 NGC 1624-2로 태양보다 2만 배나 강력한 자기장을 지니고 있다. 이 강력한 자기장의 존재를 관측한 비결은 바로 거대한 불의 고리 덕분이다. 태양의 표면에서는 거대한 플라스마(뜨거운 원자가 전자와 분리된 상태)의 고리인 홍염(프로미넌스)가 관측된다. 홍염의 크기는 매우 커서 지구 몇 개가 동시에 들어갈 수 있을 정도다. 하지만 태양보다 훨씬 크고 뜨거운 O형 별인 NGC 1624-2에서는 태양의 홍염이 왜소해 보일 만큼 거대한 불의 고리가 형성된다. 이를 연구한 플로리다 공대의 베로니크 페팃 교수(Florida Institute of Technology Assistant Professor Véronique Petit)는 이 별의 자기장을 따라 거대한 플라스마 고리가 수성과 금성의 공전 궤도 사이에 형성된다고 설명했다. (참고로 수성의 공전 거리는 대략 5,800만 km이며 금성의 경우 1억800만 km 정도이다) 그 온도는 섭씨 1,000만 도에 달해 온도가 낮은 태양의 홍염과는 달리 X선이 방출된다. 이 X선을 찬드라 위성이 관측한 것이다. 이 별의 항성풍은 태양풍과 비교해서 3~5배나 속도가 빠르고 밀도는 10만 배에 달한다. 이 강력한 항성풍과 태양의 2만 배에 달하는 자기장이 만나면 초고온의 불의 고리가 형성되는 것이다. 사실 이런 현상은 거대 별에서도 매우 드물게 관측된다. 과학자들은 왜 이런 현상이 소수의 거대 별에서만 일어나는지 궁금해하고 있다. 연구팀에 의하면 두 개의 별이 충돌한 것이 한 가지 가능한 가설이 될 수 있다고 한다. 앞으로 이 문제에 대한 연구가 계속될 것이다 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

　인도가 천문 위성 발사에 성공한 세계 5번째 나라가 됐다. 　인도우주개발기구(ISRO)는 28일 인도 남동부 안드라프라데시 주(州) 스리하리코타 우주센터에서 자체 제작한 첫 천문 관측위성 ‘애스트로사트’(Astrosat)를 발사하는데 성공했다고 밝혔다. 이로써 인도는 미국과 일본, 러시아와 유럽연합(EU)에 이어 세계 5번째로 자체 제작한 천문 위성을 보유한 국가로서 우주 강국의 면모를 다시 한 번 세계에 드러냈다. 　이날 위성 발사는 인도의 화성궤도 우주선 망갈리안(힌디어로 ‘화성 탐사선’)이 발사 10개월만인 지난해 9월말 화성 궤도에 진입한 지 1년만에 이뤄졌다. 　18억 루피(약 325억원)를 투자해 만든 애스트로사트는 자외선 망원경 등 5가지 우주 관측 장비를 탑재해 앞으로 5년간 지구 상공 650㎞ 궤도를 돌며 블랙홀과 항성, 은하계 등을 관측할 예정이다. 인도 현지 언론은 1.5t으로 소형인 애스트로사트를 미국 항공우주국(NASA)와 유럽항공우주국(ESA)이 개발한 12.2t의 허블우주망원경과 비교해 ‘미니 허블’이라고 부르고 있다. 　인도는 지금까지 40여개 외국 위성을 쏘아 올렸으며, 지난해 말 최대 4t 규모의 위성을 탑재할 수 있는 지구정지궤도 위성발사체 ‘GSLV-마크3’ 발사에 성공하는 등 상업 위성발사 시장에서도 입지를 키우고 있다. 　오세진 기자 5sjin@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

거대질량 블랙홀 ‘궁수자리 A별’…X선 플레어 방출 급증 스쳐 지나간 미스터리 천체 G2 때문 VS 일반적인 현상 우리 은하 중심에 있는 괴물 블랙홀의 ‘식탐’이 급격히 늘어났다고 과학자들이 23일(현지시간) 밝혔다. 미국항공우주국(NASA)에 따르면, 찬드라 등 X선 우주망원경이 잠잠했던 거대질량 블랙홀의 ‘X선 플레어’(입자 대방출)가 급격히 증가한 것을 탐지해냈다. 천문학자들은 이런 현상이 그동안 제한된 관측으로 인해 알아차리지 못했던 일반적인 현상인지, 아니면 스쳐지나간 미스터리한 천체의 영향 때문 인지를 알아내기 위해 노력하고 있다. 이들은 지난 15년간 NASA의 ‘찬드라’와 ‘스위프트’, 그리고 유럽우주국(ESA)의 ‘XMM-뉴턴’ 망원경의 관측 데이터를 조합해 이 블랙홀의 행동을 관찰해왔다. ‘궁수자리 A별’(Sagittarius A* 혹은 Sgr A*)로 알려진 이 거대질량 블랙홀은 우리 태양보다 400만 배 이상 많은 질량을 지닌 것으로 추정되고 있다. 이런 블랙홀은 엄청난 중력으로 주변 물질을 빨아들이는데 이때 뜨겁게 달구어진 가스에서 X선 플레어가 발생한다. 이번 연구로 궁수자리 A별에서 이런 플레어가 열흘쯤마다 나타나는 것이 밝혀졌다.그런데 지난해 미스터리 천체 G2가 이 블랙홀에 가까이 스쳐간 후부터 거의 매일 X선 플레어를 방출하고 밝기가 무려 10배 증가한 것으로 확인됐다. 이에 대해 가브리엘레 폰티 독일 막스플랑크 외계물리연구소 박사는 “수 년간 우리는 궁수자리 A별에서 방출되는 X선을 추적해왔다. 물론 이 먼지로 둘러싸인 천체(G2)의 접근 또한 포함했다”면서 “예전에는 이 천체가 궁수자리 A별에 전혀 영향을 주지 않을 것으로 생각했지만, 우리의 새로운 데이터는 그렇지 않을 수 있음을 제시했다”고 설명했다. 천문학자들은 G2를 처음 발견했을 당시 가스와 먼지로 이뤄진 가스 구름으로 생각했다. 하지만 2013년 하반기 이후 궁수자리 A별에 근접해 지나칠 때 그 모습이 블랙홀의 중력으로 다소 늘어진 것 외에는 그다지 변하지 않는 것을 확인했다. 이는 G2가 단순한 가스 구름이 아니라 사실 외층 대기가 팽창한 거대 별일 수 있다는 새로운 이론을 이끌어냈다. 마크 모리스 미국 캘리포니아대 로스앤젤레스캠퍼스(UCLA) 교수는 “G2가 무엇인지에 대해서 아직 결론은 나자 않았지만, 이 천체가 스쳐가고 오래지 않아 궁수자리 A별이 더 활동적으로 변했다는 사실은 G2에서 나온 물질이 블랙홀의 ‘식탐’을 증가시킨 원인일 수 있다”고 말했다. 하지만 G2가 원인인지에 대해 의문을 품은 학자들은 궁수자리 A별처럼 행동하는 또 다른 블랙홀들을 찾아냈고, 궁수자리 A별에서 증가된 X선 플레어가 일반적인 블랙홀의 특성으로 G2와는 관련성이 없을 수도 있다고 주장한다. 예를 들어, X선 플레어가 급증한 것은 블랙홀에 ‘먹이’(물질)를 제공하는 근처 큰 별들로부터 발생한 항성풍의 강도가 변화해 발생한 것일 수도 있다는 것이다. 바바라 디 마르코 막스플랑크 외계물리연구소 박사는 “앞으로 몇 달간 궁수자리 A별의 X선을 계속 관측할 것”이라면서 “이 관측으로 G2가 원인인지, 일반적인 블랙홀의 행동 양상 인지를 알 수 있게 되기를 바란다”고 말했다.이번 분석은 1999년부터 2014년까지 15년간 우리 은하 중심을 관측한 찬드라와 XMM-뉴턴의 150차례 관측 데이터를 포함한다. 2014년 중반 G2가 궁수자리 A별을 스쳐지나간 후 수개월간 X선 플레어의 방출비율과 밝기가 급증한 것으로 나타났다. 만일 G2의 접근으로 블랙홀의 식탐이 늘어났다는 앞서 설명한 이론이 맞다면 X선 플레어의 급증은 블랙홀로 빨려들어간 물질이 ‘초과 공급’됐다는 첫 번째 징후가 될 것이다. 일부 가스는 G2에서 빼았겨 궁수자리 A별의 중력에 붙들렸을 수도 있다. 이로 인해 궁수자리 A별이 더 많은 가스를 소비하기 위해 빨아들이면서 증가된 온도로 X선 플레어가 늘어났을 것이다. 한편 이번 연구결과는 ‘영국왕립천문학회월간보고’(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) 최신호에 실릴 예정이다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

독일 폴크스바겐 그룹은 22일(현지시간) 전 세계적으로 약 1100만 대의 자사 브랜드 디젤 차량이 '눈속임' 차단장치 소프트웨어를 통해 배출가스 테스트를 조작적으로 통과했을 가능성을 인정했다. 폴크스바겐은 지난 2009년부터 6년간 미국에서 판매한 48만2000대의 디젤차량에 소프트웨어를 장착해 배출가스 검사를 받을 때는 배출가스 저감장치를 정상적으로 작동하게 하고, 실제 도로에서 주행할 때는 꺼지도록 하는 방식으로 미국 환경보호청의 배출가스 검사를 통과한 사실이 드러나 비난을 받고 있다. 폴크스바겐은 내부 조사 결과, 애초 알려진 규모보다 훨씬 많은 차량에 문제의 소프트웨어가 장착된 것으로 확인됐다고 설명했다. 폴크스바겐은 "EA 189 형 차량에서만 정지 테스트와 도로 주행 간의 배출가스 용량이 차이 난다"면서 이 타입의 차량이 1100만 대라는 점을 확인했다. 이날 폴크스바겐 그룹은 이번 조작 의혹 사건에 대한 조사 결과에 맞추어 소요될 비용을 고려해 3분기 기준으로 65억 유로(약 8조6108억원)를 유보해 두고 있다고도 밝혔다고 독일 언론이 보도했다. 이에 따라 마르틴 빈터코른 최고경영자(CEO)는 오는 25일 이사회를 거쳐 물러나고, 후임에 마티아스 뮐러 포르셰 스포츠카 사업부문 대표가 임명될 것으로 보인다고 전했다. 이번 사태 여파로 이날 프랑크푸르트 증시에서 폴크스바겐 주식은 장중 19% 가량 속락하면서 이틀째 크게 하락했으며, 일각에선 폴크스바겐 자체의 명운을 가를수도 있다는 전망도 나오고 있다. - 왜 배출가스 조작했나 세계 1, 2위를 다투는 독일 자동차 제조업체 폴크스바겐이 왜 소비자의 신뢰를 저버리고 배출가스 조작에 나섰을까. 전문가들은 폴크스바겐이 미국의 배출가스 기준에 맞춰 추가적인 장비를 장착하는 비용을 줄이려고 하드웨어보다 더 싼 소프트웨어 장착을 선택했을 것으로 추정했다. 해당 소프트웨어 장착은 차량의 연비 개선에도 도움을 줬을 것이라고 전문가들은 지적했다. 배출가스 저감장치가 꺼지면 연비도 개선되기 때문이다. 더욱 충격적인 것은 '클린디젤'이라는 개념 자체가 허구라는 것은 전문가들 사이에서는 이미 공공연한 사실이었다는 점이다. 영국 일간 텔레그래프는 유럽에서 배출가스 검사를 할 때 관계당국이 차량제조업체들의 부정행위를 눈감아 주는 것은 고질적인 병폐이자 업계의 관행이었다고 지적했다. 이탈리아 소비자단체인 알트로콘수모는 최근 조사에서 자동차제조업체들이 배출가스 차량테스트를 할 때 합법적으로 눈속임하는 9가지 방법을 찾아냈다. 예를 들면 엔진에 부하를 줄이기 위한 발전기 끄기, 주행시 저항을 줄이기 위한 타이어 과잉팽창, 공기저항성을 줄이기 위한 패널 간격 줄이기 등은 모두 허용되는 조치들이다. 이런 조치들은 차량의 공식적인 배출가스를 줄일 뿐 아니라 비현실적인 연비측정을 가능하게 한다. 자동차 제조업체들이 이런 허점을 이용하는 것이 소비자들로부터 비판받을 수 있겠지만, 자동차 제조업체 입장에서는 이를 활용하지 않는다면 경쟁에서 불이익을 받게 된다고 텔레그래프는 지적했다. 당초 유럽 관계당국은 작년까지 더욱 엄격하게 배출가스 차량테스트 체계와 기준을 개선하려 했지만, 2017년까지 연기했다. -독일 정부와 EU 집행위 이미 알고 있었다? 또 독일과 유럽연합 정부는 이번 사건에 대해 모른 척하면서 수습에 나섰지만, 사실은 이미 '속임수 소프트웨어'가 쓰이고 있다는 사실도 알고 있었다는 의혹도 받고 있다. 디벨트는 지난 7월 28일 독일 녹색당이 배출가스 차단 장치의 문제점 등에 대해 독일 교통부에 질의해 받은 답변서에 이같은 사실이 명백하게 나타나 있다고 보도했다. 당시 녹색당은 휘발유와 경유 차량을 특정하지는 않았지만 차량에 장착된 배출가스 차단장치의 문제점을 지적하며 규제하지 않는 이유를 물었다. 이에 교통부는 "유럽연합 집행위원회의 견해는 이 차단장치를 금지할 방안이 아직은 실무적으로 입증되지 않았다는 것"이라며 "연방정부는 이러한 견해를 공유하고 있다"고 답했다. 교통부는 또 "연방정부는 유럽연합 규정을 개선하기 위한 작업, 특히 자동차의 '실제' 배출가스량을 더욱 줄이기 위해 진행하고 있는 규정 개선 작업을 지지한다"고 밝혔다. 디벨트는 이에 대해 독일 교통부가 이미 폭스바겐이 미국에서 사용하다 적발된 차단장치 기술의 존재를 아주 명확하게 알고 있었음을 보여주는 대목이라고 지적했다. -무너지는 '클린 디젤'...업계 판도도 변하나 폴크스바겐 배기가스 조작 파문으로 '친환경 디젤 엔진'의 신화도 붕괴되고 있다. 디젤 엔진 자체에 대한 불신으로 이어질 조짐을 보이고 있는 것. 폴크스바겐 그룹의 명운마저 위태로울 것이라는 극단적인 전망이 나올 정도다. TDI 엔진을 대표적인 ‘친환경 디젤(Clean Disel)’로 자랑했던 점을 감안하면 이번 사태의 후폭풍이 얼마나 커질 지 예상하기 어려울 정도라는 게 전문가들의 진단이다. 일반적으로 배기가스 억제 시스템이 가동되면 엔진 수명이나 연비·출력 등 차량의 성능이 떨어지는 것으로 알려져있다. 폴크스바겐은 ‘연비와 출력이 높으면서 배기가스도 적은 엔진’을 만들기 위해 이처럼 눈속임을 해왔던 것으로 보인다. 배기가스 조작 파문의 당사자인 폴크스바겐은 2009년 미국 자동차 시장 공략을 위해 '클린 디젤'이란 생소한 용어를 빼들었다. 가솔린 엔진 천국인 미국에 안착하기 위해선 '디젤 엔진은 환경을 오염시킨다'는 미국 소비자들의 우려를 불식시켜야 했기 때문이다. 고속도로 연비가 경쟁 가솔린 차량의 1.5배에 이르면서 유해물질 배출량이 비슷한 클린 디젤은 기술적 찬사를 이끌어내며 미국시장의 물꼬를 트는 데 성공했다. 게다가 한국 등 다른 국가에서 폭스바겐을 필두로 한 클린 디젤 마케팅은 엄청난 반향을 일으켰다. 하지만 2010년 이후 디젤의 본고장인 유럽을 중심으로 디젤의 친환경성에 대한 의문이 커지고 있었던 데다 폴크스바겐 사태로 그동안 디젤 엔진이 보여주던 놀라운 수치가 '사기'일 수도 있다는 사실이 밝혀지면서 상황은 급변하고 있다. 유럽산 디젤 엔진이 각국의 엄격한 배기가스 기준을 맞추지 못할 경우 그 빈자리는 일본·미국 자동차업체가 차지할 가능성이 크다. 환경을 중시하는 소비자들의 관심이 연비를 개선한 최신 가솔린 엔진이나 하이브리드, 플러그인하이브리드, 전기차 등으로 돌아갈 것으로 보인다. 먼저 도요타 등 하이브리드 기술에서 가장 앞선 일본 업체의 약진이 예상된다. 현대·기아차 역시 반사이익을 얻을 전망이다. 디젤 기술에 비해 상대적으로 가솔린 엔진 기술이 강한 현대·기아차가 디젤 차량의 대안으로 떠오를 수 있기 때문이다. 방승언 기자

마치 포토샵으로 만든 조잡한 그래픽같지만 사실 이 사진은 외계 행성의 실제 모습을 가장 잘 보여주는 사진이다. 최근 캐나다 토론토 대학 연구팀이 지구에서 약 60광년 떨어진 곳에 위치한 외계행성 ‘베타 픽토리스 b’(Beta Pictoris b / 이하 베타 b)의 움직임을 포착해 공개했다. 지난 2008년 남반구 별자리 화가자리에서 처음 발견된 외계행성 베타 b는 태양 질량의 2배 가까운 모성인 베타별을 공전하고 있다. 흥미로운 사실은 베타 b가 '작은 점' 수준으로 보이지만 우리 태양계의 '큰형님' 목성 질량의 10-12배에 달하는 가스 행성이라는 점. 베타 b는 지구와 토성 정도 거리의 별(모성)을 22년 걸려 공전하고 있으며 얼마 전 명왕성에 도착한 뉴 호라이즌스호가 100만 년 이상은 가야 도달할 수 있는 거리에 있다. 이번에 토론토 대학 연구팀이 공개한 영상과 이미지는 지난 2013년 11월 부터 2015년 4월까지 1.5년 간의 베타 b 움직임을 기록한 것이다. 조잡한 그래픽 같은 이 영상이 가치가 높은 것은 놀라운 관측 기술 때문이다. 베타 b는 모성 베타별보다 최소 100만 배는 희미하다. 행성의 특성상 자체적으로 빛을 내지 않기 때문에 관측이 어려운 것은 물론 모성의 강력한 빛 탓에 더 보이지 않는 셈. 그러나 연구팀은 지난 2014년 말 부터 가동된 칠레에 위치한 제미니 천체망원경(Gemini Planet Imager·GPI)으로 이를 관측하는데 성공했다. 역사상 가장 정밀한 관측기기로 불리는 GPI는 지구 대기로 인한 왜곡을 극복할 수 있는 것은 물론 코로나그래프(coronagraph)로 불리는 필터를 통해 항성이 발하는 빛을 차단해 그 주위의 희미한 행성을 찾아낼 수 있다. 이 때문에 붙은 별명도 '차세대 행성 사냥꾼'으로 밝은 항성 주위를 도는 희미한 행성 가운데 어린 것들을 찾아 그 생성과정을 밝히는 목적으로 제작됐다. 연구를 이끈 맥스웰 밀라-블랑체어 박사는 "베타별은 먼지 디스크와 원시 행성으로 가득해 행성이 형성되는 과정을 볼 수 있다" 면서 "초창기 우리 태양계의 형성 과정을 알 수 있는 우주 실험실 같은 장소" 라고 설명했다. 이어 "GPI는 외계 행성의 이미지를 직접 볼 수 있게 해줄 뿐 아니라 모성을 도는 그 움직임까지 효과적으로 잡아낼 수 있다"고 덧붙였다. 박종익 기자 pji@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

엄마가 될 준비를 하고 있는 별의 모습이 처음으로 관측됐다. 이 별 주위에는 두 가스 원반이 존재하며 그 간극에는 행성이 형성 중이다. 천문학자들은 형성 중인 행성을 둘러싼 두 원반을 두고 ‘별의 양막’이라고 부르고 있다. 별의 양막은 이름대로 별을 우리 인간으로 비유해 태아 대신 행성을 품는 역할을 하는 것을 말한다. 이런 양막을 품고 있는 별 ‘HD 100546’의 나이는 우리 태양(약 45억 년)보다 1000배 더 어린 450만 년 정도이며, 이 별은 앞으로 결국 우리 태양과 비슷하게 진화할 것이라고 연구자들은 예상하고 있다. 천문학자들은 ‘예비 엄마’인 이 별의 주위에 있는 가스 원반 이른바 ‘별의 양막’을 자세히 들여다보면 우리 태양계가 형성되던 약 45억 년 전의 상황을 엿볼 수 있을 것으로 기대하고 있다. 연구를 이끈 이그나시오 멘디구티아 박사(영국 리즈대 물리천문대학원)는 “지금까지 누구도 아직 형성 단계에 있으면서 적어도 하나의 행성을 만들고 있는 별을 상세히 관측하지 못했다”면서 “안쪽 원반에서 에너지 방출 현상이 관측된 것은 이번이 처음”이라고 말했다. 또 “전혀 예상하지 못한 이번 방출은 행성 형성 활동에 어떤 징후도 보여주지 않았던 어린 별들에서 보여왔던 현상과 비슷하다”고 말했다. 이들 천문학자는 지구로부터 약 325광년 거리에 있는 이 항성계를 관측하기 위해 칠레 파라날 천문대에 있는 거대망원경 간섭계(VLTI)를 사용했다. 지름 8.2m짜리 거대망원경(VLT) 4대를 연결한 이 간섭계는 지름 130m짜리 단일 망원경에 필적하는 관측 능력을 갖추고 있다. 이번 연구에 참여한 르네 오드마이어 교수(리즈대 물리천문대학원)는 “지구에서 이 별까지의 거리는 당신 눈에서 약 100km 거리에 떨어져 있는 작은 점을 관측하는 것과 비슷하다”고 말했다. ‘임신’ 상태라고 할 수 있는 이 어린 별(HD 100546)은 ‘원시 행성계 원반’으로 불리는 원반 형태의 가스와 먼지로 둘러싸여 있다. 이런 원반은 어린 별에 흔히 존재하지만 이번에 연구한 별 주위에 있는 것은 매우 독특하다고 연구진은 말하고 있다. 예를 들어, 이 별이 우리 태양계의 중심이라고 한다면 바깥 원반의 외각은 명왕성 궤도보다 10배 더 먼 거리까지 확산한 것만큼 널리 퍼져 있다. 멘디구티아 박사는 “더 흥미로운 점은 이 원반에는 가스와 먼지와 같은 물질이 없는 간극이 존재한다”면서 “이 간극은 지구에서 태양까지의 거리보다 10배 더 먼 거리에 달하는 매우 큰 빈 공간이다”고 설명했다. 또 “안쪽 원반은 중심 별의 영향으로 오랫동안 지속할 수 있지만 어떻게든 물질을 보충받아야 한다”면서 “그런데 아직 형성 중인 행성의 간접적인 영향으로 안쪽 원반의 외각 부분에 물질이 보충되는 것으로 보인다”고 말했다. 이 별처럼 행성과 원시 행성계 원반의 간극을 지닌 항성계는 극히 드물다. 오드마이어 교수는 “우리는 이번 항성계에서 중심부에 가까운 가스 원반을 관측해 태양계와 비슷한 규모의 행성을 지닌 항성의 초기 삶을 이해하기 시작했다”고 결론지었다. 한편 이번 연구결과는 ‘영국왕립천문학회월간보고’(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) 최신호에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

맑은 가을 밤하늘은 별을 관찰하는 데 최적의 조건을 제공한다. 밤하늘을 수놓는 별들은 태양처럼 뜨겁게 타고 있는 항성이다. 몇 백 광년 떨어져 있는 아름다운 별들의 내부에서는 수소 같은 가벼운 원자들이 결합해 무거운 헬륨 원자핵을 만들어 내는 ‘핵융합 반응’이 끊임없이 일어나고 있다. 두 개의 원자가 하나의 원자로 만들어지는 과정에서 질량이 줄어드는 만큼 에너지가 외부로 방출되는데, 이것이 바로 ‘핵융합 에너지’다. 태양도 핵융합 반응을 일으키며 빛과 열을 발산하고 있다. 현재 태양빛의 세기는 초당 약 6억t의 수소가 핵융합 반응을 일으키며 타고 있는 것으로 추정되는데 이런 강도의 빛을 계속 낼 수 있다고 가정할 경우 태양은 앞으로 100억년 이상 우리 곁에 있을 것으로 보인다. ●같은 듯 다른 핵융합과 원자력 우리가 알고 있는 원자력 에너지는 핵분열 반응으로 발생하는 에너지를 이용해 물을 끓여 증기를 만들고, 이 증기로 터빈을 돌려 전기를 얻는다. 물을 끓이기 위한 에너지원 공급 방식이 화력 발전에서는 보일러 내 화석연료의 연소 반응이지만, 원자력 발전에서는 원자로 내에서 방사성 동위원소의 핵분열 반응이다. 핵융합 에너지는 두 종류의 수소 동위원소를 합쳐 새로운 물질을 만들어 낼 때 나오는 에너지를 이용해 물을 끓여 증기를 만들고 발전기를 돌린다는 점에서만 다를 뿐이다. 사실 화력 발전, 원자력 발전, 핵융합 발전 모두 쓰이는 연료만 다를 뿐 전기를 얻는 방식은 같은 ‘이란성 삼둥이’인 셈이다. 지구는 태양처럼 핵융합 반응이 쉽게 일어날 수 있는 초고온·초고압 상태가 아니다. 현재 지구 상에서 핵융합 반응을 일으키기에 적합한 물질은 수소 동위원소인 ‘중수소’와 ‘삼중수소’다. 중수소는 바닷물 1㎥당 30g 정도 추출할 수 있으며, 삼중수소는 자연적으로는 존재하지 않지만 리튬에서 뽑아낼 수 있다. 중수소와 삼중수소 원자를 단지 같은 공간에 넣어 둔다고 해서 저절로 융합 반응이 일어나지는 않는다. 같은 양전기를 띠고 있는 두 물체는 서로 밀어내는 힘이 있는데 외부에서 이 힘을 뛰어넘는 힘을 가해 강제로 융합 반응을 일으켜야 한다. 서로 밀어내는 힘을 넘어서 핵융합을 일으키기 위해서는 1만eV(전자볼트)의 에너지, 온도로 환산하면 1억도 이상이 필요하다. 고온의 상태에서 핵융합 반응이 발생하면 고체나 액체, 기체 상태가 아닌 원자핵 이온(양전자)과 전자(음전자)가 분리된 제4의 물질상태인 플라스마 상태가 된다. 번개나 오로라, 형광등, 네온사인 등의 내부가 바로 플라스마 상태다. ●자기장으로 플라스마를 가둔다 번개를 보더라도 자연 상태에서는 플라스마가 오래 지속될 수 없다. 주위의 다른 물질과 반응해 중성의 기체 상태로 돌아가버리기 때문이다. 핵융합 반응을 통해 에너지를 얻기 위해서는 진공 상태의 용기인 핵융합 장치에 핵융합 연료를 넣고 1억도 이상의 초고온 상태로 만들어야 한다. 이렇게 만들어진 플라스마가 오래 지속될 수 있도록 하는 기술이 핵융합 발전의 핵심이다. 또 높은 온도의 플라스마가 핵융합장치 벽에 닿으면 순식간에 녹아내릴 수 있기 때문에 플라스마가 벽에 닿지 않도록 하는 것도 필요하다. 플라스마 상태에서 원자핵 이온과 전자의 전기적 성질을 이용해 진공용기 속에 촘촘히 자석을 배열해 벽에 닿지 않고 핵융합 반응이 일어나도록 하는 방법이 있다. 이런 방식을 ‘자기 핵융합’이라고 부른다. 또 핵융합 연료인 중수소와 삼중수소를 작은 구슬 속에 압축해 넣은 다음 사방에서 고출력 레이저 빔으로 가열하면 순간적으로 초고온·초고압 상태가 만들어지면서 핵융합 반응이 발생하며 폭발한다. 이 때 나오는 에너지를 얻는 방식이 ‘관성 핵융합’인데, 이는 수소폭탄에서 주로 사용되는 방법으로 발전소처럼 연속적으로 일정한 에너지가 나오도록 조절하기 힘들다는 문제가 있다. ●가장 주목받고 있는 장치는 토카막 현재 지구상에서 인공태양을 만들기 위한 방법 중 가장 실용화에 근접한 방식은 초고온의 플라스마를 자기장을 이용해 가두는 ‘토카막’이란 장치를 이용하는 것이다. 토카막은 ‘토로이드 자기장 구멍’이란 뜻의 러시아어 합성어로 1950년대 초반 당시 소련의 물리학자들이 제안한 방식이다. D자 모양의 초전도 자석으로 자기장을 만들어 플라스마가 도넛 모양의 진공용기 내에서 안정된 상태를 유지하도록 만들어 주는 장치다. 현재 작동 중이거나 새로 짓는 실험용 핵융합로 대부분이 토카막 방식일 정도로 핵융합 분야에서는 일찍이 우수성을 인정받아 온 기술이다. 대전 국가핵융합연구소가 2007년 9월 완공해 2008년 7월부터 가동하고 있는 차세대 초전도핵융합연구장치 ‘KSTAR’도 토카막 방식으로 운용되고 있다. 핵융합 발전을 위한 연구가 계속 진행되고 있지만 상용화를 위해 풀어야 할 숙제도 많다. 대표적인 것이 ▲핵융합 발전 출력을 높이기 위한 고성능 플라스마의 장시간 유지 기술 ▲초고온 플라스마 상태에도 견딜 수 있는 핵융합로 재료 기술 ▲핵융합 반응을 전기에너지로 전환하는 동력 변환 기술 ▲플라스마 제어기술 등 네 가지 정도다. 국제핵융합실험로 공동개발사업을 주관하는 국제기구인 ITER의 이경수 기술총괄 사무차장은 “핵융합 상용화를 위해서는 플라스마 상태를 장시간 유지하도록 만드는 것과 플라스마를 제어하는 기술이 핵심”이라며 “2019년 완공을 목표로 하는 ITER이 본격 가동되기 시작하면 핵융합 발전 상용화를 가로막고 있는 다양한 어려운 문제들을 해결할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

전국 110여개 양봉 농가들로 구성된 ‘토종벌지킴이’는 토종벌 ‘에이즈’로 불리는 낭충봉아부패병의 예방법을 개발했다고 14일 밝혔다. 낭충봉아부패병은 2008년 국내에서 처음 발생한 이후 2010년 기승을 부리며 토종벌의 98%를 폐사시킨 전염병이다. 지킴이가 개발한 예방법은 해충 방지 벌통과 토종벌 생리를 이용하는 두 가지다. 이날 선보인 해충방지벌통은 낭충봉아부패병 바이러스 매개 해충인 명나방 애벌레와 토종벌을 구분시키는 게 핵심이다. 벌통 안쪽 벽에 3.2㎜ 크기의 홈을 만들면 0.7㎜ 이하인 명나방 애벌레들이 벽을 타고 기어올라가다가 홈에 빠져 토종벌에 접근하는 것을 차단하는 원리다. 토종벌은 크기가 3.8㎜ 이상이라 홈에 빠지지 않는다. 이렇게 구분된 명나방 애벌레는 끈끈이 등으로 유인해 죽일 수 있다. 토종벌 생리를 이용하는 방법은 낭충봉아부패병 발생 위험시기에 모든 벌통의 여왕벌을 따로 관리하고 있던 건강한 여왕벌로 교체해주는 것이다. 새 여왕벌이 벌통에 들어가면 7일에서 10일 정도 산란을 하지 않는다. 바이러스 숙주 역할을 할 수 있는 여왕벌의 애벌레 숫자를 줄여 낭충봉아부패병 발생 가능성을 낮추는 방법이다. 또한 건강한 여왕벌이 산란한 애벌레는 저항성도 크다. 이 예방법을 활용한 결과 청주지역 70여농가 가운데 90%에서 낭충봉아부패병이 발생하지 않았다. 이들은 해법을 찾기 위해 2011년 지킴이를 발족한 뒤 제주에 시험농장을 만들고 낭충봉아부패병으로 고통받는 중국과 일본을 오가며 정보를 얻어왔다. 임철환 토종벌지킴이 회장은 “관계 당국이 대책 마련에 나서왔지만 뚜렷한 해법을 찾지 못해왔다”며 “앞으로 세미나 등을 통해 토종벌 농가에 예방법을 전파하는데 노력하겠다”고 말했다. 이만영 농촌진흥청 박사는 “여러 예방법이 개발되는 가운데 농가들이 새 방법을 찾아낸 것 같다”며 “충분히 가능성이 있는 예방법으로 판단된다”고 평가했다. 청주 남인우 기자 niw7263@seoul.co.kr

-하늘 지점과 달의 위상은 함께 간다 당신이 만약 우주 팬이라면, 앞으로 몇 달 동안 '슈퍼문'이라는 말을 여러 차례 듣게 될 것이다. 이 말은 천문학자들이 쓰는 전문 용어는 아니지만, 이것에 관련된 사실들이 어떻게 실제로 일어나는가 알아보기로 하자. 보름달은 태양과 지구, 달이 일직선상에 놓일 때 보인다. 지구가 둘 사이에 끼어 있어야 함은 물론이다. 지구상에서 볼 때, 달이 어느 쪽에도 이지르짐이 없이 원형으로 밝게 빛난다. 달이 태양의 정반대편에 있기 때문이다. 이때 달은 동쪽에서 떠오르고, 태양은 서쪽으로 진다. 일반적으로 보름달이 그날 밤 내내 보름달일 거라고 생각하지만, 엄격히 말하면 완벽한 보름달은 한순간에 지나지 않는다. 지구가 쉼없이 태양 둘레를 돌고, 달이 쉼없이 지구 둘레를 돌기 때문이다. 달이 정확히 태양의 반대편에 위치하는그 순간만이 완벽한 보름달이 되는 셈이다. 이 시각을 기준점으로 그 전의 달은 차는 달이고, 그 후의 달은 이우는 달이 되는 것이다. 이처럼 무상한 달 모양의 변화를 달의 위상 변화라 하는데, 여기에는 재미있는 하나의 규칙이 있다. 월출 시간, 달이 나타나는 하늘의 지점에 따라 달의 모양이 변함없이 같다는 사실이다. 무슨 얘기인고 하면, 반구형 하늘의 정서쪽을 0으로 하고, 정동쪽을 10으로 하여 10등분했을 때, 0지점에 나타나는 달은 항상 그믐달(0/10), 1지점은 초승달(1/10), 5지점, 곧 정남에 나타날 때의 달은 항상 반달(5/10), 정동에 나타날 때의 달은 항상 보름달(10/10)이라는 뜻이다. -달과 삼각형이 지동설을 낳았다 고대 그리스 천문학자 아리스타르코스(BC 310~230년)는 달이 정확하게 반달로 뜰 때 태양-달-지구가 이루는 각도가 직각이라는 사실에 착안하여, 직각삼각형의 나머지 두 각을 재어보니 달과 지구, 태양이 이루는 꼭지점의 각도는 87도로 나왔다. 그 다음은 간단하다. 삼각법을 쓰면 세 변의 상대적인 거리가 금방 나온다. 그 결과, 태양은 달보다 19배(참값은 400배) 먼 거리에 있다는 사실을 밝혀냈다. 그런데 희한하게도 달과 태양은 겉보기 크기가 거의 같다. 이는 곧, 달과 태양의 거리 비례가 바로 크기의 비례가 된다는 뜻이다. 이로써 지구와 태양, 달의 상대적인 크기까지 구해졌고, 태양이 지구보다 7배 크며(참값은 109배), 부피는 지구의 300배에 달한다고 결론지었다. 그의 수학은 정확했지만, 도구가 좀 부실했던 모양이다. 하지만, 본질적인 핵심은 놓치지 않았다. “지구보다 300배나 큰 태양이 지구 둘레를 돈다는 것은 모순이다. 지구가 스스로 자전하며 태양 둘레를 돌 것이다.” 여기에서 지금껏 인간의 감각에만 의존해왔던 오랜 천동설을 젖히고 인류 최초의 지동설이 탄생하게 된 것이다. 달과 직각삼각형이 가르쳐준 지동설의 진실이라고나 할까. -9월 보름달은 개기월식이다 어쨌든 이처럼 달은 지구 둘레를 돌면서 다양한 얼굴로 지구를 굽어보고 있다. 달이 지구 주위를 한 번 공전하는 데 걸리는 시간은 27.3일(항성월)로, 이는 달의 한 번 자전시간과 같은 것이다. 이는 지구와 달이 중력으로 단단히 서로 묶인 결과이다. 그래서 마치 달과 지구는 서로 어깨를 맞잡고 윤무를 추는 형상이다. 보름달에서 다음 보름달이 되는 삭망월은 29.5일이다. 이는 지구의 공전으로 그만큼 지체되기 때문이다. 그런데 지구 둘레를 도는 달의 공전 궤도는 완전한 원이 아니라, 약간 찌그러진 타원이다. 그래서 삭망월 길이도 조금씩 달라지고, 달과 지구 사이의 거리가 일정하지 않게 된다. 달이 지구에 가장 가까운 지점을 근지점, 가장 먼 지점을 원지점이라 한다. 별지기들이 가장 좋아하는 달은 물론 근지점에 올 때의 달이다. 30일 새벽 3시 35분의 이번 달의 보름달이 바로 근지점의 만월이었다. 이는 전 지구상에서 동일하다. 그러니 보름달을 볼 수 있는 지역이 있고, 없는 지역이 있는 셈이다. 지구와 달까지의 평균 거리는 약 38만km이고, 근지점일 때는 36만km 원지점일 때는 40만km쯤 된다. 그러니까 지구를 30개쯤 늘어놓으면 달까지 닿는다는 얘기다. 9월에 정확한 보름달이 되는 시각은 28일 11시 51분이다. 근지점에 올 때는 그보다 51분 빠른 11시이다. 이 근지점은 2015년에서 가장 가까운 지점으로 거리는 356,877km이며, 달이 가장 크게 보인다. 이것이 이른바 슈퍼문이다. 이때 조석 간만의 차이가 최대가 된다. 물론 한국에서는 볼 수가 없지만, 그날 저녁 날이 맑으면 그래도 환한 슈퍼문을 볼 수 있을 것이다. 9월의 보름달은 지구의 그늘 속을 운행할 것이다. 개기월식이 일어난다는 뜻이다. 하지만 유감스럽게도 우리나라에서는 볼 수가 없다. 남북 아메리카 대륙과 유럽, 아프리카 일원에서 볼 수 있을 따름이다. -아이들에게 슈퍼문의 추억을... 어쨌든 이번 슈퍼문은 쌍안경으로 월면 관측을 하기에 최고의 기회이다. 월면에 검게 보이는 부분은 어두운 현무암질의 넓고 편평한 지대로, 갈릴레오가 자작 망원경으로 달을 보았을 때 달의 고요한 바다와 같이 생각되어 바다라고 불렀다고 한다. 달의 북반구에는 지름이 약 1200km나 되는 '비의 바다'가 있으며, 폭풍의 바다, 평온의 바다 등이 있다. 이 세 바다가 지구에서 볼 때 마치 토끼처럼 보여 '옥토끼'라는 이름을 얻었다. 꼭 따낸 수박 꼭지 자국처럼 보이는 이색적인 튀코 크레이터도 놓쳐서는 안될 볼거리이다. 아래쪽 달의 남극 가까이 사방으로 밝은 빛줄기를 퍼뜨리고 있는 이 아름다운 크레이터는 약 1억 년 전 소행성의 충돌로 만들어진 것이다. 이번 슈퍼문 때는 아이들과 함께 달을 관측해보도록 하자. 우주를 알면 아이들의 생각과 마음이 커진다. 분명 아름다운 추억으로 아이들의 가슴속에 오래 남을 것이다. 이광식 통신원 joand999@naver.com