우리 태양보다 작고 어두운 한 ‘난쟁이 별’에 예상보다 훨씬 강력한 자기장이 생성된 것을 천문학자들이 세계 최대 알마(ALMA) 전파망원경을 사용한 관측으로 밝혀냈다. 질량이 작고 어두운 적색의 빛을 내 ‘적색왜성’으로 분류되는 이 별은 천문학계에서는 잘 알려진 ‘TVLM 513-46546’으로 불리며, 지구로부터 목동자리 방향으로 약 35광년 거리에 있다. 이 항성은 거의 2시간마다 한 바퀴를 회전(자전)할 정도로 빠르게 돌고 있다. 참고로 우리 태양의 자전 주기는 약 25일이다. 특히 이 별의 질량은 우리 태양의 10분 1 정도밖에 안 될 정도로 작고 덜 뜨거운데 내부의 수소를 핵융합 반응으로 헬륨으로 바꿈으로써 빛을 발하지만 중수소가 아닌 경수소를 태워 질량이 더 작은 갈색왜성과 구분된다. 그런데 천문학자들이 알마 망원경으로 관측한 적색왜성 ‘TVLM 513-46546’에는 우리 태양의 가장 강력한 자기장 영역에서 나오는 자기장만큼 강력한 자기장을 생성하는 것으로 나타났다. 이런 기이한 자기장은 우리 태양의 플레어와 같은 폭발이 지속해서 일어난다고 천문학자들은 예상한다. 특히 이 난쟁이 별의 플레어에는 우리 태양처럼 활동하는 자기력선이 조밀하게 있어, 그로부터 나온 전자의 경로를 바꿔 그 전파신호를 알마 망원경으로 감지할 수 있었다고 한다. 또한 이런 강력한 플레어의 활동은 별에서 가까운 행성에 하전 입자를 퍼부었을 것이라고 천문학자들은 말한다. 이번 연구를 이끈 피터 윌리엄스 하버드-스미스소니언 천문학센터(CfA) 박사는 “만일 이런 별이 우리 주위에 있었다면, 우리는 어떠한 위성 통신도 할 수 없었을 것”이라면서 “사실, 이런 폭풍치는 듯한 환경에서 생명체가 진화하기에는 극단적으로 어려울 것”이라고 말했다. 천문학자들은 미국 뉴멕시코주(州) 소코로에 있는 국립전파천문대(NRAO) 소속 ‘젠스키 전파 망원경망’(VLA)에서 나온 이전 자료에서 이 난쟁이 별이 태양의 가장 극단적인 자기 영역에서 나오는 자기장과 비슷하며 태양의 평균 자기장보다 수백 배 더 강력한 장기장을 방출한다는 것을 알아냈다. 그런데 태양이 자기장을 생성하는 물리적 과정을 봤을 때 그처럼 작은 별에서는 강력한 자기장이 일어나는 것이 불가능하다고 여겼었다. 이 연구에 참여한 CfA 천문학자인 에도 베르게르 하버드대 교수는 “이 별을 자기적으로만 봤을 때 우리 태양과 매우 다른 것”이라고 말했다. 연구진은 알마 망원경으로 이 별을 관측했을 때 특히 높은 주파수(95GHz)가 방출되는 것을 발견했다. 이런 무선 신호는 전자들이 더 강력한 자기력선 근처를 돌아다니는 과정인 ‘싱크로트론 방출’(synchrotron emission)에 의해 만들어진다고 한다. 그런데 이런 고주파를 가진 플레어 같은 것이 방출되는 것이 적색왜성에서 감지된 사례는 이번이 처음이다. 또 이 별이 밀리미터(mm) 파장에서 감지된 사례도 처음이어서 알마 망원경을 사용한 연구에 새로운 길을 개척했다고 연구진은 생각하고 있다. 우리 태양에서도 태양 플레어가 발생할 때 비슷한 방출을 생성하지만 이는 간헐적이다. 무엇보다, 이 별의 강력한 자기장 방출은 태양이 생산하는 것보다 1만 배나 더 밝다. 질량은 태양의 10%밖에 안 되는 것이 말이다. 천문학자들은 알마 망원경을 사용해 4시간 연속 관측에서 이 별이 지속해서 활성화돼 있는 것을 목격했다. 이는 외계행성 중 거주 가능한 곳을 찾는데 중요한 의미가 있다. 적색왜성은 우리 은하에서 가장 흔한 별로, 행성 탐색에서 주 표적이 된다. 하지만 이런 적색왜성은 태양만큼 뜨겁지 않아서 그 별에 가까운 행성에만 생명이 사는 데 필수적인 액체 상태의 물이 존재할 수 있다는 것이다. 그런데 이런 근거리라는 이점이 이 적색왜성에서만큼은 행성의 대기를 날려버리거나 표면의 복잡한 분자를 파괴할 수 있는 방사선 중심에 놓일 수 있다고 천문학자들은 추측하고 있다. 이들은 이제 이 별만이 이상한 것인지 아니면 같은 유형의 다른 별에도 이런 현상이 일어나고 있는지 연구할 계획이다. 한편 이번 연구결과는 국제학술지인 ‘천체물리학회지’(The Astrophysical Journal) 최신호에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

행성 탄생 순간을 촬영한 최초의 선명한 사진이 공개됐다. 미국 애리조나대(UA) 등이 참여한 국제 연구진은 지구로부터 약 450광년 거리에 있는 젊은 별 ‘LkCa15’을 대상으로 한 관측 연구에서 행성 탄생 순간을 담은 실물 사진을 얻어낼 수 있었다고 밝혔다. 항성 ‘LkCa15’에는 행성 형성에 필요한 물질이 중력에 의해 원반 형태로 회전하고 있다. 이 원반은 지구로부터 먼 거리에 있고 가스와 먼지 대기가 끼어 있어 관측에 어려움이 있지만, UA 연구진은 그 모습을 촬영한 첫 사진을 공개했다. 지금까지 우리 인류에게 알려진 항성을 공전하는 외계행성은 약 2000개로, 이중 10개 정도만이 촬영됐으며, 행성 탄생 순간이 포착된 사례는 없었다. 이번 연구에 참여한 UA 대학원생인 스테프 살룸 연구원은 “이 사진은 아직 형성 중이라고 말할 수 있는 하나의 행성을 처음으로 촬영한 것”이라고 말한다. 살룸 연구원은 같은 학교 대학원생 출신으로 이 연구를 이끌고 있는 케이트 폴레트 스탠퍼드대 박사후연구원과 공동 연구 중이다. 불과 몇 달 전, 살룸 연구원과 폴레트 박사후연구원은 각각 독립적으로 박사과정을 밟고 있었다. 그런데 이들은 우연히 같은 별을 대상으로 연구하고 있다는 것을 알게 됐다. 두 사람이 관측하고 있는 항성 ‘LkCa15’은 특별한 유형의 원시행성계원반(protoplanetary disk)에 둘러싸여 있다. 이 원반에는 내부에 간극으로도 불리는 빈 공간이 있었다. 원시행성계원반은 젊은 별이 형성되고 남은 파편으로 형성된다. 그런 원반 안에서 행성이 형성되는 과정에서 간극이라는 공간이 관측된다. 살룸 연구원은 "애리조나대 연구진이 개발한 첨단장비와 기술로 이번 사례처럼 별보다 훨씬 희미한 원반과 같은 천체를 볼 수 있게 됐다"고 말한다. 이들이 연구에 사용한 관측 장비는 애리조나주(州) 그레이엄산에 있는 ‘거대 쌍안 망원경’(Large Binocular Telescope, LBT)과 칠레에 있는 ‘마젤란 망원경과 적응광학 시스템’(Magellan Telescope and its Adaptive Optics System, MagAO)이다. 연구진에 따르면, 먼 거리에 있는 천체를 선명하게 촬영하는 것은 뜨겁고 찬 공기가 섞여 있는 지구의 대기 난류 때문(atmospheric turbulence)에 어려운 일이다. 폴레트 박사후연구원의 조언자 역할을 한 레어드 클로스 UA 천문학 교수는 “당신이 지구의 대기를 통해 볼 때 당신이 보고 있는 별이 반짝이는 것은 이런 대기 난류의 영향 때문”이라면서 “거대 망원경에서 이는 매우 큰 영향”이라고 말했다. 살룸 연구원의 조언자인 조쉬 아이즈너 UA 천문학과 교수 역시 “거대 망원경들은 항상 이런 문제를 겪는다”고 말한다. 하지만 아이즈너 교수와 살룸 연구원은 LBT 적응광학 시스템과 새로운 영상 기술을 사용함으로써 항성 LkCa15의 선명한 적외선 이미지를 얻는데 성공했다. 반면, 클로스 교수와 폴레트 박사후연구원은 앞서 두 사람이 시행한 행성 연구결과를 독립적으로 확증하기 위해 ‘마젤란의 적응광학 시스템’(MagAO)을 사용했고 마침내 원하는 결과물을 얻을 수 있었다. 이 연구에 참여한 피터 터트힐 호주 시드니대 교수는 “이런 결과는 매우 진보한 많은 신 기술과 별을 촬영하는 사업적 분야에도 응용될 수 있다”고 말했다. 이 연구결과는 세계적인 학술지 ‘네이처’(Nature) 최신호(11월 19일자)에 실렸다. 사진=애리조나대 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

과연 SF영화처럼 휴머노이드(humanoid·인간의 신체와 유사한 모습을 한 로봇)가 행성을 탐사하는 일은 언제쯤 펼쳐질 수 있을까? 최근 미 항공우주국(NASA)은 인간 우주비행사를 대신하거나 도와줄 휴머노이드 개발을 향후 2년 간 MIT와 노스웨스턴 대학과 공동으로 진행한다고 발표했다. 로봇과 관련된 고급 기술을 가진 두 대학과 협업해 개발할 예정인 이 휴머노이드의 정식 명칭은 R5로 발키리(Valkyrie)라고도 불린다. 신장 189cm, 무게 125kg의 이 로봇은 영화 속에 등장해도 손색이 없을만큼 그럴듯한 외모를 자랑한다. 인간처럼 수많은 관절로 이루어진 이 로봇은 균형을 잡으며 두발로 슬슬 걸어다니는 수준이지만 생각보다 자연스럽게 팔과 손가락을 움직일 수 있다. 또한 머리와 팔, 다리 등에 여러 대의 카메라와 음파 탐지 센서도 장착돼 있어 탐사에 필요한 기본적인 기능은 갖추고 있다. NASA 우주 기술 미션부 스티브 주르치크 박사는 "휴머노이드를 비롯한 로봇 기술의 진보는 화성 탐사에 요구되는 중요한 부분" 이라면서 "2년 간 NASA의 자금을 투여해 이 로봇을 업데이트하는 연구가 진행될 것" 이라고 밝혔다. NASA가 휴머노이드에 관심을 기울이는 것은 주르치크 박사의 언급처럼 화성 등 탐사용으로 로봇이 유용하기 때문이다. 아직은 R5가 화성과 같은 극한 조건에서 살아남아 인간만큼의 능력을 발휘할 수는 없으나 개발이 진전되면 멀지 않은 미래에 실제로 미션에 투입되는 것도 상상만이 아닌 현실이 될 수 있다.　 향후 NASA 측은 '쓸만한' 휴머노이드가 개발되면 국제우주정거장(ISS)에서의 우주유영, 달 탐사, 화성 탐사등에 인간대신 로봇을 투입할 계획을 잡고있다. 특히 NASA측은 화성 탐사의 경우 R5를 먼저 보내 사전 답사를 하거나 인간과 함께 미션에 투입해 보다 안전하고 원활한 임무 수행을 도울 수 있을 것으로 기대하고 있다. 한편 얼마 전 중국도 우주탐사용 휴머노이드를 공개한 바 있다. 중국의 우주산업을 담당하고 있는 국유기업 ‘항천과기집단공사’(CASC)가 공개한 이 로봇의 이름은 ‘작은 하늘’ 이라는 의미를 지닌 ‘샤오티안’(Xiaotian). 이 로봇은 혹독한 우주 환경에 적응하며 여러 종류의 복잡한 작업을 수행하기 위해 설계됐으나 2020년경 이루어질 중국의 화성 탐사 임무에 포함시키지는 않을 것으로 알려졌다. 이외에 우주 개발에는 뒤쳐져 있으나 휴머노이드 기술에 있어서는 우리나라도 세계 최강국이다. 카이스트가 만든 국내 최초의 인간형 로봇 ‘휴보’(HUBO)가 그 주인공으로 지난 5월 미국 캘리포니아에서 열린 ‘DARPA 로보틱스 챌린지'(DRC)에 출전해 미국과 일본의 유수한 로봇을 제치고 최종 우승한 바 있다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

우리 지구와 가장 비슷해 ‘쌍둥이 지구’로도 불리고 있는 케플러-438b가 사실 생명체가 살기 어려운 곳일 가능성이 크다는 분석결과가 나와 과학자들을 비롯한 많은 사람을 실망케 하고 있다. 영국 워릭대 연구진은 미국항공우주국(NASA, 나사)의 케플러 우주망원경에 의해 수집된 데이터를 분석해 이 지구형 외계행성의 대기가 모성인 적색왜성 케플러-438로부터 나온 강력한 ‘슈퍼 플레어’의 영향으로 파괴되고 있어 생명체가 살 수 없는 곳일 가능성이 크다는 것을 발견했다. 케플러-438로부터 나온 슈퍼 플레어는 우리 태양에서 관측됐던 가장 강력한 플레어보다 10배 이상 강하며, 그 파괴력은 TNT 폭탄 1000억 메가톤에 해당한다고 연구진은 설명했다. 또한 이런 초강력 플레어가 불과 수백일마다 빈번하게 발생한다고 한다. 하지만 이런 슈퍼 플레어만이 케플러-438b의 대기를 파괴하는 것은 아니라고 연구를 이끈 데이비드 암스트롱 박사는 말했다. 암스트롱 박사가 설명하는 진짜 문제는 그보다 더 격렬한 현상인 ‘코로나 물질 방출’(Coronal Mass Ejection·CME)에 있다. 박사는 “CME는 일반적으로 가스와 플라즈마와 같은 물질이 행성의 대기를 벗겨낼 만큼 강하게 충돌하는 것”이라면서 “케플러-438b가 지구와 같은 자기장을 갖고 있다면 일부 영향을 막겠지만 자기장이 그보다 약하거나 플레어가 강력하면 대기를 잃어 치명적인 방사선에 너무 많이 노출돼 생명이 살 수 없는 곳이 될 수 있다”고 설명했다. 또한 그는 “우리는 지금까지 이 행성의 자기장에 대해 아무것도 모른다”면서 “우선 이 행성이 어떻게 형성됐는지 아는 것이 중요하다”고 말했다. 케플러-438b는 거문고자리 방향으로 약 470광년 거리에 있으며, 행성 반지름과 밀도, 탈출속도, 표면 온도 등을 나타내는 ‘지구유사도’(Earth Similarity Index·ESI)가 0.88로 가장 높다. 지구유사도는 1에 가까울수록 지구와 비슷하게 나타나는데 화성은 0.70에 해당한다. 하지만 이 외계행성과 모성인 적색왜성까지의 거리는 우리 지구와 태양까지의 거리보다 훨씬 가깝다. 케플러-438b는 올해 초 NASA가 발표한 생명체가 살 가능성이 큰 지구형 행성 후보 8개 목록 중에서도 가장 가능성이 큰 곳으로 점쳐졌다. 하지만 이번 발견으로 이 목록은 수정될 가능성이 있다. 이에 대해 클로에 푸 워릭대 융합·우주·천체물리학센터 박사과정 연구원은 “대기의 존재는 생명체 성장을 위해 꼭 필요하다”면서 “대기가 적은 이 행성은 하전 입자 방사와 함께 슈퍼 플레어로부터 나온 거친 자외(UV)선과 엑스(X)선 등에 비춰 생명이 살 수 없을 것”이라고 말했다. 이어 암스트롱 박사는 “다행히 우리에게는 아직 7개의 다른 행성이 남아 있다”고 덧붙였다. 연구진은 앞으로 7개의 다른 행성에 관한 데이터도 확인해 거주 가능 여부를 파악하는 추가 연구를 진행할 것이라고 밝혔다. 사진=마크 갈릭/워릭대(위), 나사 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

경기 가평의 작은 프랑스 마을 ‘쁘띠프랑스’가 21일부터 내년 2월 말까지 ‘제2회 어린왕자 별빛축제’를 개최한다. 프랑스에서 직접 구입한 조명들로 공원 안을 밝혀 겨울 밤의 낭만을 더한다. 축제의 최대 볼거리는 프랑스 남부 몽펠리에(Montpellier)를 모티브로 한 거리와 옹기종기 모여있는 파스텔 톤 건물들, 그리고 건물 사이사이를 밝히는 조명이 한데 어우러진 동화 같은 모습이다. 어린 왕자가 살던 소행성을 본 뜬 둥근 구조물에 30m 빛 터널이 설치되고, 야외원형극장 공중에는 대형 그물조명이 걸린다. 프랑스 알자스 지방 양식으로 신축한 멀티전시관의 이국적인 외관과 정겨운 골목길, 조그마한 분수광장 등이 프랑스 거리 문화의 낭만을 더한다. 별이 쏟아지는 밤하늘과 어우러진 쁘띠프랑스의 야경을 감상하는 전망대는 빼놓을 수 없는 명소다. 　거리 악사가 아코디언과 클래식 기타로 올드 팝과 영화 및 드라마 OST를 들려주고, 마리오네트 인형의 댄스, 오르골 시연, 기뇰 인형극, 마술 쇼가 곳곳에서 펼쳐진다. 축제기간 동안 매일 밤 9시까지 야간 개장한다. 홈페이지(www.pfcamp.com) 참조. (031)584-8200. 손원천 기자 angler@seoul.co.kr

제목만 보면 SF 영화 팬들을 위한 어벤저스를 만드는 것 같지만, 사실은 영화 제작사가 아니라 나사의 제트 추진 연구소에서 명왕성의 위성 카론에 임시로 붙인 지명들 이야기다. 명왕성 자체는 지구 지름의 5분의 1에 불과한 작은 천체지만, 그 위성인 카론은 상대적으로 매우 커서 명왕성 지름의 2분의 1에 해당한다. 명왕성이 생각보다 복잡한 지형으로 과학자들을 놀라게 한 것처럼 명왕성의 위성인 카론 역시 아주 복잡한 지형을 가지고 있다. 평원, 산과 저지대, 구릉지형, 협곡 등 지름 1,200km 정도에 불과한 천체에 왜 이렇게 복잡한 지형이 형성되었는지는 앞으로 연구 과제지만, 본격적인 연구에 앞서 이 지형들에 대한 이름을 붙이는 작업이 필요하다. 보통 이런 명칭들은 발견자가 임시로 붙인 후 국제 천문 연맹(IAU)의 승인을 거쳐 정식 이름으로 자리 잡는다. 일반적으로는 최초 발견자에 명명권이 있지만, 적당한 이름이 아니라고 생각되는 경우 다른 명칭이 붙을 수도 있다. 이번에 카론의 지형에 붙인 명칭들은 이전과 비교했을 때 다소 파격적인 것들이 많아서 과연 국제 천문 연맹의 승인을 받을 수 있을지 주목된다. - SF 영화 주인공들의 이름을 딴 크레이터 일단 북반구에서 가장 눈에 확 들어오는 이름은 스타워즈에 등장하는 다스 베이더와 레아, 루크의 두 남매의 이름을 딴 크레이터다. 가장 북쪽에 있는 검은 색 크레이터는 베이더 크레이터(Vader crater)라고 명명되었다. 그 왼쪽 아래에는 레아 오르가나 공주의 이름을 딴 오르가나 크레이터(Organa crater)와 루크 스카이워커의 이름 딴 스카이워커 크레이터(Skywalker crater)가 있다. 스카이워커 가문의 비극적인 사연을 상징하듯 이들은 한가족임에도 불구하고 모두 성이 다르다. 카론의 표면에서나마 이들이 모두 모일 수 있었으니 다행인 셈이다. 스타워즈 주인공들 옆에는 영화 에일리언의 주인공 리플리 크레이터(Ripley Crater)가 있다. 인상적인 캐릭터가 여럿 등장하는 스타워즈와는 달리 리플리는 에일리언 시리즈에 꾸준히 나오는 유일한 주인공답게 혼자만 이름이 사용됐다. 한 가지 재미있는 것은 리플리 크레이터를 가로지르는 주름 같은 구릉 지형인 노스트로모 카즈마(Nostromo Chasma)은 영화에 등장하는 거대 수송선의 이름을 빌렸다는 점이다. 결국 리플리가 이 우주선의 유일한 생존자인 점을 고려하면 적절한 명칭이다. - 스타트랙의 주인공들이 등장하는 남반구 한편 남반구에 거대 평원지역인 벌컨(Vulcan) 평원 (이 명칭은 스타트랙에 나오는 가상의 행성의 이름을 딴 것이다)에는 스타트랙의 주요 인물들이 포진되어 있다. 여기에는 커크 선장의 이름을 딴 커크 크레이터(Kirk crater)를 비롯해 스팍 크레이터(Spock crater), 술루 크레이터(Sulu crater) 등이 존재한다. 다만 모두 SF 영화의 주인공들만 등장하는 것은 아니다. 벌컨 평원의 아래에는 일본 설화에서 등장하는 카구야 히메의 이름을 딴 카구야 히메 크레이터(Kaguya Hime crater)가 있으며 평원 위에는 이상한 나라의 앨리스에 등장하는 앨리스 리들의 이름을 딴 앨리스 크레이터(Alice crater)가 있다. 그리고 벌컨 평원의 왼쪽으로는 해저 2만 리에 등장하는 네모 선장의 이름을 딴 네모 크레이터(Nemo crater)도 존재한다. - 우주선이나 배의 이름을 붙인 지형 주름처럼 보이는 지형인 카즈마(Chasma)에는 배나 우주선의 이름이 붙었는데, 여기에는 그리스 신화의 아르고호(Argo), 영화 에일리언의 노스트로모(Nostromo), 파이어 플라이의 세레니티(Serenity), 닥터 후의 타르디스(TARDIS) 등이 있다. 그런데 이 중에 아주 의외인 이름이 하나 있는데, 바로 마크로스(Macross)이다. 다른 명칭은 신화나 SF 영화에서 빌려온 것인데 비해 이 명칭은 1980년대를 풍미한 만화 시리즈인 마크로스/로보텍에서 나왔다는 특징이 있다. 과연 이 명칭이 국제 천문 연맹의 승인을 받을 수 있을지 주목된다. - 그 외의 명칭들 카론 북극의 검은 색의 지형에는 반지의 제왕 시리즈에 나오는 어둠의 땅인 모르도르(Mordor)라는 명칭이 붙었다. 산에는 SF 작가의 이름을 빌려 클라크 산(Clarke Mons)과 버틀러 산(Butler Mons), 그리고 SF 영화의 거장인 스탠리 큐브릭의 이름을 딴 큐브릭 산(Kubrick Mons) 등이 존재한다. 물론 이런 명칭들은 아직 공식적인 것이 아니다. 최종적으로는 국제 천문 연맹에서 천문학자들이 승인해야 명칭이 확정된다. 따라서 아직 정해진 이름은 아니지만, 나사의 과학자들이 붙였다고 생각하기에는 매우 파격적이고 재미있는 이름들이 많은 점이 흥미롭다. 과연 얼마나 정식으로 승인될지 앞으로 결과가 주목된다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

우주에서 천체끼리의 충돌은 흔하게 발생하는 일이다. 행성에 운석이나 소행성이 충돌하는 일은 매우 흔하다. 은하라고 해서 예외는 아니다. 사실 현재의 대형 은하들은 작은 은하들의 충돌과 합체를 통해서 커졌다고 보고 있다. 우리 은하는 수십 억 년 후에는 안드로메다은하와 충돌해 밤하늘에 장관을 연출할 것이다. 하지만 우주의 충돌 가운데 가장 격렬한 충돌은 바로 블랙홀끼리의 충돌이다. 두 블랙홀의 충돌은 엄청난 에너지를 발생시키는 거대한 사건이지만, 특히 충돌 당사자가 거대 질량 블랙홀이라면, 충돌 시 내놓는 에너지는 상상을 초월한다. 그런데 이런 일이 발생할 수 있을까? 대답은 ‘그렇다’이다. 보통 은하 중심에는 태양 질량의 수백만 배 이상의 거대 질량 블랙홀이 존재한다. 은하가 충돌할 때 사실 대부분 별은 멀리 떨어져 있어 서로 충돌하는 경우는 거의 없다. 문제는 중심부에 있는 블랙홀이 근접하는 경우다. 은하에서 가장 큰 질량을 가진 천체끼리는 결국 강한 중력 때문에 서로 가까워져 충돌하는 운명에 놓이게 된다. 천문학자들은 지구에서 35억 광년 떨어진 위치에서 퀘이사 PKS 1302-102를 발견했다. 이 퀘이사를 연구한 캘리포니아 공과대학의 매튜 그라함(Matthew Graham)에 의하면 이 퀘이사의 정체는 사실 두 개의 거대 질량 블랙홀이며 이제 충돌의 마지막 과정에 들어선 상태다. 과학자들은 퀘이사의 정체가 은하 중심의 거대 블랙홀이라는 것을 알고 있다. 그런데 이 퀘이사 가운데서 주기적으로 밝기가 변하는 것이 있다. 이런 현상이 일어나는 이유는 사실은 거대 블랙홀이 하나 대신 두 개이기 때문이다. 이들이 서로의 주위를 공전하면서 블랙홀이 방출하는 강력한 물질의 흐름인 제트(jet)의 방향이 바뀌면 공전 주기에 따라 밝기가 변하는 현상이 발생한다. 연구팀은 이 블랙홀이 1억 년 이내로 하나로 합쳐지면서 아인슈타인이 예언한 중력파를 포함해서 강력한 에너지를 방출할 것으로 예상했다. 왜냐하면, 지난 20년간의 관측 결과를 종합한 결과 5년 주기로 밝기가 변했기 때문이다. 짧은 공전주기는 두 블랙홀이 거대한 질량에 비해 매우 가까운 거리에서 서로 공전하고 있다는 것을 의미한다. 사실 빛이 지구까지 오는 거리를 생각할 때 이 두 블랙홀은 이미 하나로 합쳐졌을 것이다. 두 개의 블랙홀이 합쳐지면 남는 것은 더 거대한 질량을 지닌 블랙홀이다. 블랙홀끼리의 충돌과 합체는 은하 중심부에 왜 그렇게 거대한 블랙홀이 존재하는지 설명해준다. 주변에서 물질을 흡수하는 것은 물론이고 블랙홀 간의 합체를 거듭할수록 더 거대한 블랙홀이 되기 때문이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

-원시지구, 토성처럼 '고리' 가져 지구가 달의 물을 빼앗았을지도 모른다는 내용의 새로운 연구 결과가 발표되었다고 우주전문 웹사이트인 스페이스닷컴이 14일(현지시간) 보도했다. 원시 태양계의 대충돌 시기에 지구와 달이 형성되었을 때 지구가 달로부터 물을 포함한 휘발성 물질들을 가로챘을 가능성이 많다는 학설이다. 막 생성된 달이 지구로부터 멀어져갈 때 미처 달에 합류하지 못한 물질들을 지구가 우세한 중력으로 가로채왔다고 연구자들은 생각하고 있다. "이 같은 추론은 이미 몇십 년 전부터 나온 것인데, 지금 달에 휘발성 물질이 거의 없다는 것이 지구에 그런 물질을 빼앗겼다는 증거로 보고 있다"고 콜로라도 사우스웨스트 연구소의 로빈 캐넙 박사가 미국천문학회 행성과학부의 연례회의에서 밝혔다. 태양계가 형성되던 초기에 휘발성 물질들을 풍부하게 함유한 원시행성 하나가 지금의 지구 궤도 근처에 있었다. 여기에 테이아라 불리는 큰 천체가 들이받아 곤죽이 된 두 천체의 물질이 지구와 달이 생성되기 시작했다. 이것이 이른바 거대충돌설이다. 달에서 발견되는 암석은 놀랍도록 지구의 암석과 비슷한 성분을 가지고 있지만, 물이나 아연, 나트륨, 칼슘 같은 휘발성 물질들이 없다는 점이 특이하다. 근년에 과학자들은 테이아와의 충돌에 의한 고열로 휘발성 물질들이 지구-달 시스템 바깥으로 깡그리 날아가버렸을 거라는 가설을 내놓았다. 그러나 캐넙과 그 연구진은 그런 물질들이 지구 중력으로 인해 시스템 바깥으로 거의 탈출하지 못했을 거라고 주장한다. 따라서 지구와 달이 결국 그 물질들을 함께 회수했을 거라고 보는 것이다. -'가까이하기에 너무 먼 당신' ...지금도 지구로부터 떠나가는 중 거대충돌 후 몇 년 가지 않아 지구와 달은 다시 핵을 만들었다. 그리고 휘발성 물질을 포함한 나머지 물질들은 토성의 고리 같은 커다란 고리를 만들어 지구 궤도를 돌았을 것으로 추정된다. 얼마 가지 않아 달은 보다 가벼운 물질을 모아들였는데, 그 과정에서 휘발 물질이 풍부한 핵을 가지게 되었다. 그와 같은 시각에 덩치가 좀더 큰 지구는 달보다 많은 양의 휘발성 물질을 끌어들였다. "그러나 달이 휘발성 물질을 수집해들이는 과정은 그리 오래 지속되지 않고 중단되었다"고 캐넙은 밝혔다. 달은 생성되기 시작한 이래 지구로부터 점점 더 먼 궤도로 이동해갔다. 오늘날에도 달은 매년 3.8cm씩 지구로부터 멀어져가가고 있다. 달의 생애에 있어 초기 몇십 년 지나지 않아 물과 가벼운 물질을 지구 고리로부터 끌어오는 힘을 잃어버렸고, 고리의 먼지와 가스 성분들은 달의 인력에서 벗어나 지구로 되돌아갔다. 달은 아마도 지구를 형성하는 원반의 안쪽 물질들을 받아들인 것으로 보이는데, 그것이 달 질량의 반을 차지하고 있다. 원반 안쪽 물질은 너무나 뜨거워 물이나 다른 휘발성 물질을 함유할 수 없는 것이었다고 캐넙 박사는 설명한다. 그 결과 달은 두께가 100~500km에 이르는 암석 지각을 갖게 되었다. 그 아래 층에는 아마 지각에서 사라진 물질들이 포함되어 있을 것으로 연구자들은 생각하고 있다. 이 새로운 연구결과는 열-화학 모델이 첨부되어 '네이처 지구과학'에 발표되었다. 이 모델은 이번 작업을 위해 특별히 개발된 것으로, 지구를 둘러싼 산소 원반을 시뮬레이션해 만든 것이다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

-원시지구에는 고리가 있었다 지구가 달의 물을 빼앗았을지도 모른다는 내용의 새로운 연구 결과가 발표되었다고 우주전문 웹사이트인 스페이스닷컴이 14일(현지시간) 보도했다. 원시 태양계의 대충돌 시기에 지구와 달이 형성되었을 때 지구가 달로부터 물을 포함한 휘발성 물질들을 가로챘을 가능성이 많다는 학설이다. 막 생성된 달이 지구로부터 멀어져갈 때 미처 달에 합류하지 못한 물질들을 지구가 우세한 중력으로 가로채왔다고 연구자들은 생각하고 있다. 이 같은 추론은 이미 몇십 년 전부터 나온 것인데, 지금 달에 휘발성 물질이 거의 없다는 것이 지구에 그런 물질을 빼앗겼다는 증거로 보고 있습니다." 하고 콜로라도 사우스웨스트 연구소의 로빈 캐넙 박사가 미국천문학회 행성과학부의 연례회의에서 밝혔다. 태양계가 형성되던 초기에 휘발성 물질들을 풍부하게 함유한 원시행성 하나가 지금의 지구 궤도 근처에 있었다. 여기에 테이아라 불리는 큰 천체가 들이받아 곤죽이 된 두 천체의 물질이 지구와 달이 생성되기 시작했다. 이것이 이른바 거대충돌설이다. 달에서 발견되는 암석은 놀랍도록 지구의 암석과 비슷한 성분을 가지고 있지만, 물이나 아연, 나트륨, 칼슘 같은 휘발성 물질들이 없다는 점이 특이하다. 근년에 과학자들은 테이아와의 충돌에 의한 고열로 휘발성 물질들이 지구-달 시스템 바깥으로 깡그리 날아가버렸을 거라는 가설을 내놓았다. 그러나 캐넙과 그 연구진은 그런 물질들이 지구 중력으로 인해 시스템 바깥으로 거의 탈출하지 못했을 거라고 주장한다. 따라서 지구와 달이 결국 그 물질들을 함께 회수했을 거라고 보는 것이다. 거대충돌 후 몇 년 가지 않아 지구와 달은 다시 핵을 만들었다. 그리고 휘발성 물질을 포함한 나머지 물질들은 토성의 고리 같은 커다란 고리를 만들어 지구 궤도를 돌았을 것으로 추정된다. 얼마 가지 않아 달은 보다 가벼운 물질을 모아들였는데, 그 과정에서 휘발 물질이 풍부한 핵을 가지게 되었다. 그와 같은 시각에 덩치가 좀더 큰 지구는 달보다 많은 양의 휘발성 물질을 끌어들였다. "그러나 달이 휘발성 물질을 수집해들이는 과정은 그리 오래 지속되지 않고 중단되었다"고 캐넙은 밝혔다. 달은 생성되기 시작한 이래 지구로부터 점점 더 먼 궤도로 이동해갔다. 오늘날에도 달은 매년 3.8cm씩 지구로부터 멀어져가가고 있다. 달의 생애에 있어 초기 몇십 년 지나지 않아 물과 가벼운 물질을 지구 고리로부터 끌어오는 힘을 잃어버렸고, 고리의 먼지와 가스 성분들은 달의 인력에서 벗어나 지구로 되돌아갔다. 달은 아마도 지구를 형성하는 원반의 안쪽 물질들을 받아들인 것으로 보이는데, 그것이 달 질량의 반을 차지하고 있다. 원반 안쪽 물질은 너무나 뜨거워 물이나 다른 휘발성 물질을 함유할 수 없는 것이었다고 캐넙 박사는 설명한다. 그 결과 달은 두께가 100~500km에 이르는 암석 지각을 갖게 되었다. 그 아래 층에는 아마 지각에서 사라진 물질들이 포함되어 있을 것으로 연구자들은 생각하고 있다. 이 새로운 연구결과는 열-화학 모델이 첨부되어 '네이저 지구과학'에 발표되었다. 이 모델은 이번 작업을 위해 특별히 개발된 것으로, 지구를 둘러싼 산소 원반을 시뮬레이션해 만든 것이다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

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

지구의 일명 ‘푸른별’이라고 부른다. 실제 우주에서 바라보면 푸른빛과 잿빛이 어우러진 색깔을 가지고 있다. 하지만 초기 지구의 색은 푸른색이나 잿빛이 아닌 오렌지 빛이었다는 주장이 나와 학계의 관심이 쏠리고 있다. 미국 워싱턴대학 가상행성연구소(VPL)가 컴퓨터시뮬레이션을 통해 연구한 자료에 따르면 25억 년 전, 지구의 대기는 아지랑이나 안개 등으로 엷게 뒤덮여 있었는데, 이러한 대기는 달아오른 지구의 표면 온도를 시원하게 유지해주고 동시에 고대 박테리아 등의 생명체가 진화할 수 있는 역할을 담당했다. 때문에 워싱턴대학 연구진은 오렌지 빛을 띠는 이 안개가 외계 생명체를 찾는 단서가 될 수 있을 것으로 기대한다고 밝혔다. 시생대 시기, 우리 지구를 뒤덮었던 비교적 두껍고 오렌지 빛을 띠는 안개는 자외선이 메탄 분자를 분해하면서 발생한 것으로, 일명 ‘탄화수소 안개’라고 부르기도 한다. 당시 지구에는 순수한 산소가 매우 희박했기 때문에 생명체들은 메탄을 생존에 이용했을 것으로 추정된다. 또 당시 지구의 표면 온도는 매우 높았다. 산소로부터 만들어지는 오존층이 없었기 때문에 자외선을 직접적으로 흡수했다. 당시 지구상의 생명체가 살아남기 위해서는 물이나 미네랄 등을 자외선 가림막으로 활용해야 했다. 이때 오렌지 빛 대기 즉 ‘탄화수소 안개’가 바로 그 자외선 가림막 역할을 한 것으로 추정된다. 이 같은 가설로 미루어봤을 때 ‘탄화수소 안개’는 초기 지구 생명체의 징후일 뿐만 아니라 훗날 복잡한 박테리아와 초기 동식물의 진화를 도운 중요한 역할을 담당했으며, 이후 지구 대기의 구성성분이 점차 변화하면서 오렌지 빛의 안개가 걷히고 '푸른별'이 된 것으로 추측된다. 연구진이 이러한 가설과 가장 유사한 행성으로 꼽은 것은 토성의 위성인 타이탄이다. 타이탄은 시생대 지구를 뒤덮었던 안개와 유사한 형태의 대기로 뒤덮여 있다. 타이탄은 다양한 연구를 통해 물이 존재할 가능성이 높으며, 태양계에서 메탄과 에탄으로 이뤄진 바다를 가진 유일한 천체인 것이 입증된 바 있다. 연구진은 “이러한 것들을 연구함으로서 산소가 결핍된 초기 지구의 기후나 당시 지구 표면의 특징, 대기 성분 등을 더 깊게 이해할 수 있다”면서 “더 나아가 지구와 유사한 행성 및 외계생명체를 찾는데에도 도움이 될 것”이라고 밝혔다. 이번 연구결과는 현지시간으로 11일 미국 메릴랜드에서 열린 미국천문학회(the american astronomical society)의 행성학 컨퍼런스에서 발표됐다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

미쳤거나 천재거나/체자레 롬브로조 지음/김은영 옮김/책읽는 귀족/568쪽/2만 5000원 “미쳤거나 천재거나.” 미 공화당 대선 후보 도널드 트럼프가 지난 8월 라디오방송에 출연, 북한 김정은 국방위원회 제1위원장을 겨냥해 던진 화제의 언사다. ‘미치광이 아니면 천재’라는 그 말은 천재보다는 ‘미친 사람’ 쪽에 둔 비아냥으로 들린다. 그런데 트럼프의 극단적인 김정은 평가와 달리 천재들은 대체로 병적이고 퇴행적인 특징들을 공통적으로 갖는다고 한다. 그 ‘천재들의 광기’를 알아보고 일갈한 문헌은 숱하다. ‘미치광이가 현자를 가르친다’ ‘아이와 바보는 진실을 말한다’ 같은 속담이 있는가 하면 아리스토텔레스는 이렇게 피력했다. “많은 이들이 머리에 생긴 울혈로 인해 시인이 되고, 예언자가 되고, 무당이 된다. 광기에 사로잡혀 훌륭한 시를 낸 이들이 치료받고 나면 더이상 아무것도 써내지 못한다.” 가까운 예로는 지난 5월 타계한 영화 ‘뷰티풀 마인드’의 실제 주인공 존 내시를 들 수 있다. 노벨경제학상을 거머쥔 이 천재 수학자는 평생 정신분열증으로 고통받았다 ‘미쳤거나 천재거나’는 역사 속 유명한 천재들의 광기를 스토리텔링으로 들춰내 흥미롭다. 법의학과 범죄인류학 창시자로 평가받는 이탈리아 정신의학자가 실증적 조사를 통해 천재의 특징과 그 능력 뒤에 숨겨진 광기를 자세히 분석한다. 니체, 뉴턴, 쇼펜하우어, 루소 등 우리에게 친숙한 천재들의 기행을 소설처럼 풀어 천재성과 광기의 비밀스러운 메커니즘을 폭로하는 구성이 독특하다. 책에 드러난 천재들의 정신병적 기행과 퇴행의 양상은 대체로 이렇게 모아진다. 매우 대비되는 성격이 극단적인 양상으로 오락가락하며 자의식과 자부심이 강하면서 매우 이른 나이에 기괴한 방식으로 천재성을 드러낸다. 많은 경우 마약류나 흥분제와 각성제를 남용했고 호젓하게 한곳에 몰두하지 못한 채 계속 떠돌아다닌다. 제 아무리 어려운 일이 있어도 열정을 접지 않는다. 로베르트 슈만은 극심한 우울증으로 라인강에 몸을 던져 자살을 시도했다 구조되기도 했다. 어릴 적부터 극단적 감정에 시달린 보들레르는 유리 깨지는 소리를 듣고 싶어 상점 유리창에 화분을 던질 만큼 충동적이었다. 쇼펜하우어는 여자들을 경멸하면서도 성적 대상인 여성들에겐 열렬한 구애를 한 것으로 유명하다. 루소는 모든 사람이 자신을 상대로 모략을 꾸민다고 의심해 모든 요소들을 자신에게 적대적인 범주에 넣었다. 심지어 ‘서간문 2집’에선 이렇게 고백한다. “무엇이든 실행을 겁내는 나태한 영혼과 조금의 불편도 참지 못하는 괴퍅한 기질이 한 성격 안에 결합되기는 힘들어 보인다. 하지만 그런 성격을 기반으로 ‘나’라는 존재가 생겨났다.” 그런가 하면 파스칼은 열살 때 접시에 나이프가 부딪히는 소리에 영감을 얻어 음향이론 정립에 나서 열다섯 살에 원뿔곡선에 관한 걸출한 논문을 썼다. 중국의 독보적 시인 이백은 술과 더불어 영감을 얻고 결국 술 때문에 죽었다. 그렇다면 천재들의 광기는 무엇일까. 저자의 주장은 일단 ‘한쪽이 극도로 발전해 한쪽이 모자라게 된다’는 이론에 편승한 듯하다. 그렇지만 뇌의학적 근거와 통계적 뒷받침이 허술해 그대로 받아들이기는 쉽지 않을 수 있다. ‘인종과 유전이 천재성과 광기에 영향을 미친다’는 주장처럼 오해를 살 수 있는 대목도 적지 않다. 하지만 “역사학자들은 영웅과 제왕의 모험적이고 화려한 역사를 전달하는 데 진력하고 많은 사람들의 눈에 중요하게 보이는 전쟁에 대해선 시시콜콜히 기록하며 열심이었지만 심리학적 측면에 대해선 전혀 도외시하고 있었다”는 주장은 곱씹어볼 만하다. 저자에 따르면 광기란 어느 시대에 발현되는가에 따라 양상이 달라진다. 먼 옛날 야만과 미개의 시대에 광기의 폭발이 만연했던 게 대표적 예이다. 천재의 광기가 시대적 분위기와 맞아떨어지면 역사 속에 편입되는 운명을 맞고, 아니면 정신병원 신세가 된다는 것이다. “천재와 정신이상의 현상은 유사하며 또 일치하기도 한다. 이를 보면 자연이 가르침을 주는 것 같다. 최고의 불운이라고 할 광기에 대해선 존중하는 마음을, 동시에 천재의 걸출함에 지나치게 현혹되는 것엔 경계하는 마음을 갖도록 하는 것이다. 천재는 정해진 궤도를 지키며 도는 행성이 아니라, 궤도를 잃고 지구 표면에서 산산이 흩어지는 유성과 같은 존재이다.” 김성호 선임기자 겸 논설위원 kimus@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

지구의 일명 ‘푸른별’이라고 부른다. 실제 우주에서 바라보면 푸른빛과 잿빛이 어우러진 색깔을 가지고 있다. 하지만 초기 지구의 색은 푸른색이나 잿빛이 아닌 오렌지 빛이었다는 주장이 나와 학계의 관심이 쏠리고 있다. 미국 워싱턴대학 가상행성연구소(VPL)가 컴퓨터시뮬레이션을 통해 연구한 자료에 따르면 25억 년 전, 지구의 대기는 아지랑이나 안개 등으로 엷게 뒤덮여 있었는데, 이러한 대기는 달아오른 지구의 표면 온도를 시원하게 유지해주고 동시에 고대 박테리아 등의 생명체가 진화할 수 있는 역할을 담당했다. 때문에 워싱턴대학 연구진은 오렌지 빛을 띠는 이 안개가 외계 생명체를 찾는 단서가 될 수 있을 것으로 기대한다고 밝혔다. 시생대 시기, 우리 지구를 뒤덮었던 비교적 두껍고 오렌지 빛을 띠는 안개는 자외선이 메탄 분자를 분해하면서 발생한 것으로, 일명 ‘탄화수소 안개’라고 부르기도 한다. 당시 지구에는 순수한 산소가 매우 희박했기 때문에 생명체들은 메탄을 생존에 이용했을 것으로 추정된다. 또 당시 지구의 표면 온도는 매우 높았다. 산소로부터 만들어지는 오존층이 없었기 때문에 자외선을 직접적으로 흡수했다. 당시 지구상의 생명체가 살아남기 위해서는 물이나 미네랄 등을 자외선 가림막으로 활용해야 했다. 이때 오렌지 빛 대기 즉 ‘탄화수소 안개’가 바로 그 자외선 가림막 역할을 한 것으로 추정된다. 이 같은 가설로 미루어봤을 때 ‘탄화수소 안개’는 초기 지구 생명체의 징후일 뿐만 아니라 훗날 복잡한 박테리아와 초기 동식물의 진화를 도운 중요한 역할을 담당했으며, 이후 지구 대기의 구성성분이 점차 변화하면서 오렌지 빛의 안개가 걷히고 '푸른별'이 된 것으로 추측된다. 연구진이 이러한 가설과 가장 유사한 행성으로 꼽은 것은 토성의 위성인 타이탄이다. 타이탄은 시생대 지구를 뒤덮었던 안개와 유사한 형태의 대기로 뒤덮여 있다. 타이탄은 다양한 연구를 통해 물이 존재할 가능성이 높으며, 태양계에서 메탄과 에탄으로 이뤄진 바다를 가진 유일한 천체인 것이 입증된 바 있다. 연구진은 “이러한 것들을 연구함으로서 산소가 결핍된 초기 지구의 기후나 당시 지구 표면의 특징, 대기 성분 등을 더 깊게 이해할 수 있다”면서 “더 나아가 지구와 유사한 행성 및 외계생명체를 찾는데에도 도움이 될 것”이라고 밝혔다. 이번 연구결과는 현지시간으로 11일 미국 메릴랜드에서 열린 미국천문학회(the american astronomical society)의 행성학 컨퍼런스에서 발표됐다. 송혜민 기자 huimin0217@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 크기의 외계행성(태양계 밖 행성)이 발견됐다. 지름은 지구와 유사하지만 온도가 훨씬 높은 점은 금성을 닮았다. AP는 11일(현지시간) 재커리 버타 톰슨 미국 매사추세츠 공과대학(MIT) 연구팀이 새로운 외계행성을 발견해 학술지 네이처에 발표했다고 보도했다. 연구팀은 지난 5월 칠레 천문관측소에서 허블 우주 망원경으로 이 외계행성을 찾아냈다. 지구에서 39광년(약 370조㎞) 떨어진 태양계 밖 우주에서 발견된 이 행성의 이름은 ‘GJ1132b’이다. 지름은 1만 4806㎞로 지구(1만 2756㎞)보다 16%가량 크고 질량은 60% 크다. ‘GJ1132b’는 모성(母星)인 적색왜성 ‘GJ1132’를 1.6일에 한 바퀴씩 돈다. 적색왜성 ‘GJ1132’는 크기가 태양의 5분의1에 불과하다. 바위와 철로 이뤄진 이 행성은 모성과의 거리가 225만㎞로 가까워 온도가 섭씨 232도에 달할 정도로 매우 뜨겁다. 연구팀은 금성 온도가 470도인 점을 들어 ‘금성의 쌍둥이’라고 불렀다. ‘GJ1132b’의 표면이 뜨거운 만큼 물이 존재할 가능성은 희박하다. 연구팀은 대기는 존재할 수 있다고 예측했다. 연구팀은 “지금까지 발견된 외계행성 중 가장 중요한 행성”이라면서 “태양계 밖 행성의 대기 상태에 대해 연구할 수 있다”고 말했다. 천문학자들은 2018년 제임스 웹 우주망원경이 도입되면 더 자세히, 빛의 방해를 최소화한 상태에서 연구할 수 있으리라 기대하고 있다. 연구팀에 속한 하버드 스미스소니언 천체물리학센터의 천문학자 데이비드 샤르보노는 “우리의 최종 목표는 지구의 쌍둥이를 찾는 것”이라면서 “그 과정에서 금성 쌍둥이를 찾았다”고 말했다. 이민영 기자 min@seoul.co.kr

어깨에 무거운 짐이라도 짊어지고 다니는 듯 매일 같이 어깨가 묵직하더니, 어느 순간 어깨가 움직이지 않는다. 내 의지와 상관없이 팔을 들어올릴 수도 없고, 어깨에서는 찢어져 나갈 듯한 통증이 느껴진다. 평소 어깨 관절이 내지르는 작은 비명을 무시한 채 통증을 방치하다가 그만 어깨 관절의 사용 한계치를 넘어서고 만 것이다. 통증을 밤잠을 설치고, 어깨를 내 마음대로 사용할 수 없는 지경에 이르러서야 병원을 방문하면 대부분의 환자들은 오십견 또는 동결견이라 불리는 유착성 관절낭염(adhesive capsulitis)이나 회전근개파열(Rotator Cuff)이란 진단을 받게 된다. 오십견은 극심한 어깨통증과 함께 관절운동 범위 축소, 관절염증 등의 증상을 동반한다. 일반적으로 어깨통증이 발생하면 일단 오십견으로 생각하기 쉽지만, 회전근개파열 역시 대표적인 어깨통증의 원인질환 중 하나이다. 회전근개파열은 어깨에 분포하는 근육들에 이상이 생긴 경우다. 오십견과 같이 어깨통증을 호소하며 근력약화, 어깨결림, 삐걱거리는 소리 등이 동반하는 것이 특징이다. 화인마취통증의학과 노원점 김달용 원장은 “어깨 통증을 호소하는 환자들 가운데 대부분은 오십견과 회전근개파열을 혼동하는 경우가 많다”며 “오십견과 회전근개파열은 능동운동이 제한된다는 공통점이 있지만, 오십견의 경우 수동운동도 제한되는 반면 회전근개파열은 수동운동은 가능한 경우가 많다. 또한 오십견은 팔을 돌리거나 올릴 때 통증이 심해지지만, 회전근개파열은 팔을 위로 들 때 더욱 심한 통증이 느껴지는 것이 특징”이라고 전했다. 일반적으로 오십견은 정확한 발병 원인이 확인되지 않았으며, 견관절 내의 연부 조직의 점진적인 구축이나 외상, 기타 질병 등이 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 반면 회전근개파열은 스포츠 외상이나 퇴행성 변화, 지나친 어깨 사용 등이 직접적인 원인으로 작용해 발생한다. 최근에는 스포츠인구가 증가하면서 회전근개파열로 인한 어깨통증 환자가 증가하는 추세다. 오십견과 회전근개파열 같은 어깨통증 관련 질환은 초기에 적절한 치료만으로 충분한 개선이 가능하다. 최근에는 비수술적 통증치료법이 발달하면서 ‘DNA주사’, ‘도수치료’, ‘운동치료’ 등을 통해 보다 신속하고 정확한 통증 및 기능 개선이 가능해졌다. DNA주사는 손상 부위에 직접 증식제를 주입하는 치료법으로, 손상된 힘줄, 근육, 인대, 연골의 세포재생단계부터 관여해 더욱 신속하고 확실한 재생효과를 기대할 수 있다. 이와 함께 도수치료, 운동치료를 병행하면 통증개선 및 재발방지 효과를 더욱 높일 수 있다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

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

게걸스럽게 부스러기를 흘리며 소행성을 ‘점심’으로 먹고 있는 ‘좀비별’을 과학자들의 12년간의 추적 관측 조사로 밝혀냈다. ‘좀비별’은 별의 마지막 단계인 백색왜성이 행성이나 소행성, 혹은 다른 별의 에너지를 흡수해 다시 소생한 상태를 말한다. 우주과학 전문 매체 스페이스닷컴에 따르면, 과학자들이 헤일로처럼 빛나는 가스 고리를 가진 좀비 별을 발견했다. 아름답게 빛나는 이 가스 고리는 ‘좀비별’ 주위에서 한쪽에 치우쳐 있는데 하나의 거대한 소행성이 해당 별에 너무 접근해 강력한 중력에 의해 부서져 형성된 것으로 과학자들은 추정하고 있다. 영국 워릭대 등이 참여한 국제 연구진은 칠레 파라날 천문대에 있는 유럽남방천문대(ESO) 소속 초거대망원경(VLT)을 사용해 태양계에서 약 450광년 거리에 있는 백색왜성 ‘SDSS J122859.93+104032.9’(이하 J1228+1040)를 12년간 관측했다. 이를 통해 얻은 VLT 데이터를 연구진은 다른 여러 천문대의 데이터와 조합해 여러 시점에서 백색왜성 주위를 공전하고 있는 먼지 원반의 이미지를 상세하게 만들었다. 이 연구를 주도한 주저자 크리스토퍼 맨서 워릭대 박사과정 연구원은 “우리가 처리한 데이터로 얻은 이미지는 이런 백색왜성 시스템이 실제로 원반과 비슷하다는 것을 보여줬고 단일 이미지에서 볼 수 없었던 많은 구조를 밝혀냈다”고 말했다. 죽음에 가까워진 작은 별은 에너지를 소진하기 전에 거대하게 부풀어 적색거성이 된다. 이후 적색거성은 남은 가스를 배출하고 작아져 밀도 높은 핵으로 이뤄진 백색왜성으로 남게 된다. 이런 과정에서 원래 별에 묶여 있던 여러 행성과 소행성은 중력으로 끌려가다가 파괴돼 가스 고리를 가진 백색왜성만 남게 된다. 천문학자들은 지금까지 이런 가스 고리를 가진 백색왜성을 7차례 발견했다. ESO 관계자들은 이런 백색왜성 시스템에 관한 자세한 관측은 천체에 너무 가깝게 다가가게 되면 어떤 일이 일어나는지를 자세히 보여준다고 말했다. 연구진은 이런 가스 고리의 형태를 정확하게 알아내기 위해 ‘도플러 단층촬영법’을 사용했다. 이는 병원에서 흔히 쓰이는 컴퓨터 단층촬영과 매우 비슷한데 여러 각도에서 촬영해 하나의 이미지로 통합하는 것이다. 이를 통해 왜곡 없이 측정한 데이터로 고리의 정확한 속도와 가스의 특정 성분을 밝혀낸다고 한다. ‘WD 1226+110’이라는 다른 명칭으로도 불리는 이 백색왜성에서 연구진은 그 주위에 있는 가스 고리가 우리 태양계의 토성 고리가 형성된 방식과 매우 비슷하다는 것을 밝혀냈다. 심지어 백색왜성은 토성보다 7배 작고 질량은 2500배 더 크며 고리는 훨씬 멀리 떨어져 있을 만큼 매우 다름에도 말이다. 이는 우리 태양이 언젠가 적색거성으로 커지고 다시 백색왜성으로 줄어드는 같은 과정을 거칠 때 궁극적으로 어떤 운명의 길을 걷게 될지 그 내용을 자세히 알려주는 것이다. 사실 이 백색왜성의 주위에 형성돼 있는 고리는 이미 2006년에 그 존재가 확인됐었다. 하지만 이 고리가 정확히 어떤 형태를 이루고 있는지는 과학자들도 알 수 없었다. 이 연구에 참여한 공동저자 보리스 건시케 워릭대 교수는 “우리는 12년 만에 이 백색왜성을 공전하고 있는 먼지 원반이 어떻게 생겼는지 정확히 볼 수 있게 됐다”고 말했다. 한편 이번 연구성과는 미국 코넬대 도서관이 운영하는 물리학 분야의 권위 있는 온라인논문저장 사이트인 아카이브(arXiv.org)에 게시됐으며, 조만간 ‘영국 왕립천문학회 월간보고’(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)에 게재될 예정이다. 사진=ESO 윤태희 기자 th20022@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