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

태양계 최대 행성인 목성의 극지방에서 볼 수 있는 화려한 자외선 오로라가 생성되는 원인이 밝혀졌다. 미국항공우주국(NASA)과 벨기에 리에주대 공동연구진은 목성 탐사선 주노의 자료를 분석해 목성에서 오로라가 발생하는 원인은 태양풍이 아니라 목성의 위성인 이오의 대기에서 방출되는 하전입자의 영향이라는 점을 알아냈다. 이오는 태양계에서 화산 활동이 가장 활발한 천체로 알려져 있다. ‘새벽 폭풍’으로도 불리는 목성의 오로라는 이름 그대로 이른 새벽 이 거대한 가스 행성의 북극과 남극을 밝게 비춘다. 목성의 오로라는 지구의 극지방 상공을 가로지르는 오로라 부폭풍과 비슷한 방식으로 생성된다. 목성 역시 지구와 마찬가지로 자기장과 반응하는 하전입자를 포획해 빛을 생성하지만, 하전입자는 태양풍 패턴과 일치하지 않아 대부분 이오에서 날아온다는 것을 연구진은 알 수 있었다.1994년 허블 우주망원경에 의해 처음 발견된 목성의 오로라는 일시적이지만 강렬한 빛을 내뿜는다. 주노 탐사선 이전에는 목성의 극지방 위를 똑바로 관측하지 않았기에 목성의 오로라는 측면에서만 볼 수 있었다. 게다가 이전에는 목성의 어두운 쪽인 암흑면에서 무슨 일이 일어나는지 전혀 알 수 없었지만, 주노 탐사선 덕분에 이곳에서 목성의 오로라가 생성되는 것을 알아낼 수 있었다. 이에 대해 연구 주저자인 리에주대의 베르트랑 본폰드 박사는 “이점이 바로 주노 자료가 진정한 판도를 바꾸는 이유다. 따라서 우리는 목성 오로라가 발생하는 암흑면에서 무슨 일이 일어나고 있는지를 잘 이해할 수 있다”고 설명했다.주노 탐사선에 탑재된 자외선 분광기에서 나온 이번 결과는 목성의 극지방 위에 펼쳐진 이 이질적이고 일시적인 오로라의 탄생 과정을 보여준다. 연구진은 또 목성의 오로라가 목성의 암흑면에서 생성되고 나서 목성의 자전에 따라 낮 쪽으로 회전하면서 모습을 드러내는 것을 발견했다. 이때 목성의 오로라에서는 한층 더 빛을 발하며 몇백에서 몇천 기가와트의 자외선을 우주로 방출한다. 이처럼 빛의 광도가 급증하는 것은 목성의 오로라가 목성 대기권 밖으로 적어도 10배의 에너지를 방출하고 있다는 것을 뜻한다.자세한 연구 결과는 미국지구물리학회(AGU)가 발행하는 공개학술지 ‘에이지유 어드밴시스’(AGU Advances) 최신호(3월 16일자)에 실렸다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

우주는 얼마나 어두울까? 새 연구에서 우주의 밝기가 측정되었다. 연구자들이 우주의 밝기를 측정하는 데는 명왕성과 카이퍼 벨트를 탐사하고 현재 태양계 외곽으로 날아가고 있는 미 항공우주국(NASA) 뉴호라이즌스 호의 관측을 이용했다. 이 연구 결과는 제237차 미국 천문학회의 온라인 회의에 발표되었으며, ‘천체물리학 저널‘에 게재되었다. 미국 국립과학재단(NSF)의 광-적외선천문연구실(NOIRLab) 소속 과학자 토드 라우어 박사와 우주망원경 과학연구소의 마크 포스트맨이 이 연구를 이끈 대표 저자로, “우주는 어둡지만 생각한 만큼 그렇게 어둡지는 않다”고 말했다. 우주는 본질적으로 흑암의 공간이다. 별이 빛나는 공간은 우주에서도 극히 일부로, 지구처럼 밝은 곳은 아주 예외적인 경우이다. 상상력을 발휘하여 우리은하를 떠나 심우주로 나아간다면, 우리 눈에 우주는 어떻게 보일까? 시골의 어둠 속에서 반딧불을 본 적이 있을 것이다. 아무리 큰 은하라 할지라도 광대한 우주 속에서는 작은 반딧불로 보일 뿐이다. 그런 희미한 반딧불이 몇 킬로미터 거리에 하나씩 띄엄띄엄 보이는 캄캄한 망망대해, 그것이 우주의 전형적인 풍경이다. 그럼에도 불구하고 우주가 완전히 검은 건 아니다. 우주는 셀 수 없이 많은 은하와 별들로부터 나온 희미한 빛들로 가득 차 있기 때문이다. 연구에서 사용한 NOIRLab의 과학장비들은 지상 기반의 시설들이지만, 과학자들은 천문학에서 가장 원초적인 질문 '우주는 얼마나 어두운가'의 답을 찾아내기 위해 우주망원경의 데이터를 함께 활용했다. NOIRLab 과학자인 토드 라우어가 이끄는 천문학자 연구팀은 뉴호라이즌스 과학연구팀과 우주망원경과학연구소의 마크 포스트맨과 공동으로 우주의 밝기를 측정하는 과제에 착수했다. 이것은 결국 우주배경복사로 알려진 우주 전체의 빛(COB·Cosmic Optical Background)이 얼마나 되는가를 측정하는 일이다. “우주배경복사는 빅뱅 이후 45만 년 지난 우주에 대해 말해주지만, 우주 전체의 빛(COB)은 그후 생성된 모든 별들이 뿜어낸 빛의 총량을 말한다“고 전제한 포스트맨은 ”그 빛의 총량은 우주에 생성된 은하의 총 갯수와 은하들이 존재한 위치에 의해 결정된다”고 덧붙였다.이 팀 접근 방식의 핵심은 허블 우주망원경이나 지구 또는 내부 태양계 주변에서 작동하는 탐사선에 의존하지 않고, 태양계의 변방을 항행하는 뉴호라이즌스의 망원 카메라를 사용하는 것이었다. 2015년에 명왕성을 근접비행한 후 2019년에 카이퍼 벨트 천체인 아로코스를 스쳐간 뉴호라이즌스는 이제 지구에서 70억㎞ 이상 떨어져 있다. 이 거리의 우주공간은 태양계의 빛공해가 비교적 적어 우주 전체의 빛을 측정하기 좋은 영역이다. 우리가 별을 보기 위해 빛공해가 심한 도심에서 멀리 떨어진 근교로 나가는 것과 같은 이치다. 내부 태양계는 분해된 소행성과 혜성에서 나온 작은 먼지 입자들로 가득 차 있다. 이런 작은 먼지 입자들에 의해 산란된 햇빛은 먼 우주에서 오는 희미한 배경 빛을 완전히 압도한다. 햇빛은 이 입자들을 반사시켜 지상의 관찰자들도 관찰할 수 있는 황도광(zodiacal light)이라 불리는 빛을 만들어낸다. 허블 망원경이 강력하지만, 여전히 빛공해를 겪고 있기 때문에 이러한 관측을 하는 데 적합하지 않다.태양계의 변두리 지역에서 뉴호라이즌스는 우주공간의 본원적인 밝기를 측정하고 우주를 채우고 있는 은하의 수를 추정할 수 있었다. 덕분에 허블 망원경이 볼 수 있는 가장 어두운 하늘보다 약 10배 더 어두운 심우주를 경험할 수 있었다. 연구팀은 은하수의 별빛과 성간 먼지의 반사와 같은 여러 잡광 요소들을 샅샅이 제거하고 측정 값을 수정했다. 그 같은 작업을 한 후에도 계산서에 약간의 빛이 남아 있는 것을 발견했다. 이 여분의 빛의 근원은 불분명하다. 가능성 중 하나는 근처에 탐지되지 않은 왜소은하들이 내는 빛일 수 있다는 것이다. 또 다른 가능성으로는 우리은하를 둘러싸고 있는 별들의 헤일로가 예상보다 밝을 수 있다는 것, 우주 전체에 퍼져 있는 떠돌이 별들 때문일 수도 있다는 점, 또는 이론이 제시하는 것보다 더 희미하고 먼 은하계가 더 많을 수도 있다는 점 등을 꼽을 수 있다. 연구 결과 희미해서 셀 수 없던 은하들이 얼마나 많은가에 대한 상한선이 설정됐는데, 그 이전까지는 약 2조 개의 은하가 있을 것으로 추정했지만 이번 연구에서는 그 수가 수천억 개에 불과한 것으로 조사됐다. 마크 포스트맨은 “이것은 우리가 알아야 할 중요한 숫자”라며 “우리는 확실히 2조 개의 은하에서 나오는 빛을 볼 수 없었다”고 밝혔다. 허블 우주망원경의 딥 필드 관측으로부터 도출된 은하 개수에 대한 초기 추정치는 1000억 개였다. 망원경이 더 발전한다면 이 숫자는 2000억 개 정도로 증가할 것으로 예측된다. 이 연구를 진행한 연구팀은 우주의 은하 90%는 가시광선을 관측하는 허블의 능력을 벗어난다는 결론을 내렸다. 반면 뉴호라이즌스 미션의 측정치에 의존했던 이번 연구에서는 훨씬 적은 수의 추정치를 제시했다. 토드 라우어는 “허블 망원경이 볼 수 있는 모든 은하를 두 배로 늘려보라. 그것을 우리가 보는 것이다. 하지만 그 이상은 없다“고 말한다. 우주의 밝기를 만들고 있는 빛의 근원이 무엇인지, 그에 대한 정확한 답은 NASA의 제임스웹 우주망원경을 통해 얻을 수 있을 것으로 과학자들은 기대하고 있다. 제임스웹의 울트라 딥 필드 관측이 이를 탐지해낼 수 있을지도 모른다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　　

피에 젖은 땅(티머시 스나이더 지음, 함규진 옮김, 글항아리 펴냄) 예일대 역사학과 교수인 저자가 2차 세계대전 당시 히틀러와 스탈린이 저지른 대량 학살을 집대성한 연구서. 10개 언어로 된 16개 기록보관소의 자료를 샅샅이 뒤져 폴란드 중부에서 러시아 서부까지 이르는 ‘블러드 랜드’의 살육현장을 고발한다. 832쪽. 4만 4000원.편견의 이유(프라기야 아가왈 지음, 이재경 옮김, 반니 펴냄) 행동과학자로서 우리가 편견을 갖게 되는 원인과 차별과 혐오의 기원을 규명한다. 편견을 없애려면 우리 일상의 언어에서 집단 전체를 지칭해 일반화하는 표현을 자제해야 한다고 강조한다. 460쪽. 2만 2000원.넥스트 프레지던트 뉴코리아 비전과 도전(김택환 지음, 자미산 펴냄) 김택환 경기대 특임교수가 차기 대통령의 요건과 자격을 제시한 책. 대한민국이 새로운 동북아 질서 핵심축이 될 기회를 맞고 있으며, 부자나라가 되려면 개방 경제체제를 공고히 해야 한다고 주장한다. 263쪽. 1만 6000원.누구 먼저 살려야 할까?(제이컵 M 애펠 지음, 김정아 옮김, 한빛비즈 펴냄) 정신과 의사인 저자가 다양한 의학윤리 문제에 맞닥뜨렸을 때 의사와 환자, 보호자로서 생각해 볼 문제들을 일반 독자의 눈높이로 가다듬었다. 중범죄 경력이 있는 사람에게 의사 면허를 줘야 할까, 태아는 누구 소유일까 등의 79개 난제에 답변을 한다. 396쪽. 1만 7800원.미 해병대 이야기(한종수·김상순 지음, 미지북스 펴냄) 전쟁사 연구에 매진해 온 저자들이 세계 최강의 전투 부대로 꼽히는 미 해병대의 살아 있는 역사를 엮은 책. 미국 독립전쟁 시기부터 창설된 미 해병대는 신속 대응군으로서 이슬람 해적, 스페인, 일본군과 전투를 벌여 왔고, 한국에서는 인천상륙작전의 주역이기도 했다. 592쪽. 2만 2000원.우리는 이 별을 떠나기로 했어(천선란 외 4인 지음, 허블 펴냄) 천선란, 박해울, 박문영, 오정연, 이루카 등 여성 SF 작가 5명이 ‘세계 여성의 날’을 맞아 여성과 행성을 주제로 한 앤솔러지를 냈다. 자신만의 행성, 우주 등을 상상하며 다채로운 이야기를 펼친다. 240쪽. 1만 3000원.

영화 ‘그래비티’(2013) 속 과학자들에겐 스릴이 넘친다. 우주 공간에서 허블 망원경을 수리하다 우주 쓰레기에 쫓겨 지구로 탈출해야 하는 위험도 마다하지 않는다. 이 정도는 아니더라도 최소한 ‘천문학자’라면 매일 밤 망원경으로 행성을 관측하며 살아간다고 생각하기 쉽다. 하지만 심채경 한국천문연구원 선임연구원은 천문학자가 천문대에서 망원경으로 행성을 직접 관찰하는 일은 드물다고 말한다. 행성 관측 자료는 컴퓨터로 전송받을 수 있기 때문에 주로 데이터와 씨름을 한다는 것이다. 국제학술지 ‘네이처’가 2019년 미래 달 탐사를 이끌 젊은 연구자 5명 중 1명으로 꼽은 심 연구원은 첫 에세이를 통해 독자를 두 종류의 ‘우주’로 안내한다. 하나는 천체들이 모여 있는 곳이고, 다른 하나는 정규직이 되려고 달려온 ‘워킹맘’ 과학자의 분주한 일상이다. 저자는 생텍쥐페리의 ‘어린 왕자’가 소행성에서 일몰을 연달아 보려면 의자를 어떻게 옮기면 되는지 계산할 정도로 우주를 사랑한다. 달 표면에서 일어나는 우주 풍화의 원인이 태양풍이라는 사실을 세계 최초로 입증했다. 하지만 “누구에게나 각자 인생의 흐름이 있는 것이고, 나는 삶을 따라 흘러다니며 살다 보니 지금 이러고 있다”(145쪽)며 언론의 ‘영웅 만들기’엔 부담감을 내비친다. 우리나라 최초 우주인 이소연에 대한 세상의 편견도 지적했다. “우주인이 고산에서 이소연으로 교체된 사건은 남자의 자리를 여자가 대신한다는 충격으로 퍼져 나갔다”며 “이소연이 기계공학을 전공하고 생명공학 박사 학위를 받은 전문가라는 점은 무시됐다”고 강조한다. 과학 용어를 검색하며 책장을 넘겨야 할 줄 알았는데, 이해하기 어렵지 않아 단숨에 읽게 된다. ‘유니버스’와 ‘코스모스’, ‘스페이스’의 차이를 차근차근 짚어 주며, 인류를 ‘지구라는 멋진 우주선에 올라탄 여행자’로 규정한 저자의 사려 깊은 문장들이 청량하다. 하종훈 기자 artg@seoul.co.kr

여행가이자 그림 그리는 세무사로 잘 알려진 박승규 작가가 2021년 봄의 초입, 의미 있는 전시회를 개최한다. 2월 16일부터 3월 14일까지 강원 춘천시 서면 소재 토이로봇관 갤러리툰에서 펼쳐지는 ‘기어코 봄’전이 바로 그것. 이번 전시회는 지난 1년 동안 우리를 힘들게 했던 ‘코로나19’ 극복에 대한 염원을 듬뿍 담고 있다. 박 작가는 “겨울이 가고 봄이 오는 것처럼, 코로나 위기도 다 지나가고 평안한 날들이 오기를 기원하며 이른 봄 희망을 담은 전시회를 개최하게 되었다”면서 전시전 명칭을 ‘기어코 봄’으로 삼은 이유를 설명했다. 박 작가는 ▲갈라파고스 붉은 게 ▲울룰루와 은하 ▲삼각형자리은하의 성운 ▲블랙홀 등 10여 작품을 선보이며, 동반 작가들의 수작들도 함께 전시된다. 그림의 주제가 되고 있는 일련의 은하 성운과 우주의 별들은 우리 지구로부터 2만 6000 광년 떨어져 있는 은하수의 중심부를 스피처(Spitzer) 우주망원경이 찍은 사진을 그린 것이다. 마치 실제 허블망원경 촬영 사진을 보는 듯 한 착각을 불러일으킬 만큼 정교하게 묘사돼 있다.특히 박 작가가 화폭에 담은 삼각형자리은하(Triangulum Galaxy)는 지구로부터 약 270만 광년 떨어진 외부 은하이다. 지름 5만 광년의 나선은하로서 바람개비 은하(Pinwheel Galaxy)라는 별칭을 지니고 있다. 태양계가 속한 우리은하, 안드로메다은하와 함께 국부은하군에서 세 번째로 큰 은하이다. 박 작가는 “평소 우주만물의 생성과 존재, 소멸에 대해 천착하다보니 그 생각이 화폭에 까지 옮겨지게 되었다”며 “인간과 별들의 생성과 소멸의 이치는 다 똑같다. 그 존재론적 가치를 화두로 삼고 강조하고자 붓을 들었다”고 의미를 설명했다. 이번 전시회 출품작 중 ‘갈라파고스 붉은 게’ ‘갈라파고스 골든 비치’ ‘우유니 소금사막 일몰’ 등도 눈에 띄는 작품이다. 과거 찾았던 곳의 독특한 생태와 생명의 존귀함, 그리고 추억을 캔버스에 담아 낸 것이다.한편 이번 전시회는 각계 전문가 4인의 그룹전으로 치러진다. 소설가로도 활동 중인 장안대 법학과 정승재 교수, 의사 이혜영씨, 미술학도 출신의 디자이너 유영신 씨 등이 함께 작품을 선보인다. 굳이 네 사람이 의기투합 한 것은 코로나 거리두기 실천(5명 이상 집합 금지) 차원이기도 하지만 이들이 작가 이은규 선생에게 동문수학을 한 연유다. 스포츠법학 박사인 정 교수는 동계스포츠종목인 ‘스켈레톤’을 주제로 출품했고, 이혜영-유영신 작가는 꽃, 풍경, 인물 등 다양한 테마를 화폭에 담았다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

여행가이자 그림 그리는 세무사로 잘 알려진 박승규 작가가 2021년 봄의 초입, 의미 있는 전시회를 개최한다. 2월 16일부터 3월 14일까지 강원 춘천시 서면 소재 토이로봇관 갤러리툰에서 펼쳐지는 ‘기어코 봄’전이 바로 그것. 이번 전시회는 지난 1년 동안 우리를 힘들게 했던 ‘코로나19’ 극복에 대한 염원을 듬뿍 담고 있다. 박 작가는 “겨울이 가고 봄이 오는 것처럼, 코로나 위기도 다 지나가고 평안한 날들이 오기를 기원하며 이른 봄 희망을 담은 전시회를 개최하게 되었다”면서 전시전 명칭을 ‘기어코 봄’으로 삼은 이유를 설명했다. 박 작가는 ▲갈라파고스 붉은 게 ▲울룰루와 은하 ▲삼각형자리은하의 성운 ▲블랙홀 등 10여 작품을 선보이며, 동반 작가들의 수작들도 함께 전시된다. 그림의 주제가 되고 있는 일련의 은하 성운과 우주의 별들은 우리 지구로부터 2만 6000 광년 떨어져 있는 은하수의 중심부를 스피처(Spitzer) 우주망원경이 찍은 사진을 그린 것이다. 마치 실제 허블망원경 촬영 사진을 보는 듯 한 착각을 불러일으킬 만큼 정교하게 묘사돼 있다.특히 박 작가가 화폭에 담은 삼각형자리은하(Triangulum Galaxy)는 지구로부터 약 270만 광년 떨어진 외부 은하이다. 지름 5만 광년의 나선은하로서 바람개비 은하(Pinwheel Galaxy)라는 별칭을 지니고 있다. 태양계가 속한 우리은하, 안드로메다은하와 함께 국부은하군에서 세 번째로 큰 은하이다. 박 작가는 “평소 우주만물의 생성과 존재, 소멸에 대해 천착하다보니 그 생각이 화폭에 까지 옮겨지게 되었다”며 “인간과 별들의 생성과 소멸의 이치는 다 똑같다. 그 존재론적 가치를 화두로 삼고 강조하고자 붓을 들었다”고 의미를 설명했다. 이번 전시회 출품작 중 ‘갈라파고스 붉은 게’ ‘갈라파고스 골든 비치’ ‘우유니 소금사막 일몰’ 등도 눈에 띄는 작품이다. 과거 찾았던 곳의 독특한 생태와 생명의 존귀함, 그리고 추억을 캔버스에 담아 낸 것이다.한편 이번 전시회는 각계 전문가 4인의 그룹전으로 치러진다. 소설가로도 활동 중인 장안대 법학과 정승재 교수, 의사 이혜영씨, 미술학도 출신의 디자이너 유영신 씨 등이 함께 작품을 선보인다. 굳이 네 사람이 의기투합 한 것은 코로나 거리두기 실천(5명 이상 집합 금지) 차원이기도 하지만 이들이 작가 이은규 선생에게 동문수학을 한 연유다. 스포츠법학 박사인 정 교수는 동계스포츠종목인 ‘스켈레톤’을 주제로 출품했고, 이혜영-유영신 작가는 꽃, 풍경, 인물 등 다양한 테마를 화폭에 담았다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

우주만큼이나 오래된 별들의 집단인 성단 속에 숨어 있던 어두운 비밀이 들추어졌다. 지구로부터 7800광년 거리에 있는 NGC 6397 성단이 그 중심부에 수많은 작은 블랙홀들을 품고 있다고 한 새로운 연구가 밝혀냈다. 연구자들은 NASA의 허블 우주망원경과 유럽우주국(ESA)의 가이아 위성을 이용해 NGC 6397 소속 별들의 움직임을 분석한 결과, 이 성단의 중심부에 성단 총질량의 0.8~2%에 이르는 '중심 암흑 성분'이 있다는 추정에 도달했다. 이 추정 물질이 보이는 특성은 중간질량 블랙홀과 일치한다. 중간질량 블랙홀이란 크기가 별이 붕괴한 후에 생기는 항성 블랙홀보다는 크고 은하 중심에 있는 초대질량 블랙홀보다는 작은 중간급의 블랙홀을 일컫는다. 그러나 중간질량 블랙홀이 형성되는 과정은 아직까지 명확게 밝혀지지 않은 상태이며, 다만 매우 거대한 항성의 중력붕괴에 의해 형성된 항성 블랙홀의 일종으로 여겨지고 있다. 또한 지금까지 중간질량 블랙홀의 후보들이 몇 개 발견되었을 뿐이며, 이번에 발견된 NGC 6397 속의 암흑성분은 그 후보 명단에 올라 있지 않은 것이다. 프랑스 파리 천체물리학연구소의 저자 에두아르도 비트랄과 가리 마몬은 "확산된 암흑성분의 유효 반경이 작기 때문에 그것이 조밀한 별(백색 왜성과 중성자별)과 항성질량 블랙홀로 구성되어 있음을 시사한다"고 밝혔다. 이어 "항성질량 블랙홀은 성단에서 25% 이상 벗어나지 않는 한도 내에서 확산된 암흑성분의 질량을 지배해야 한다"고 덧붙였다.  비트랄은 중심핵의 밀도가 유달리 높은 성단의 한 유형을 언급하며 "우리 연구는 중심핵 붕괴 구상성단의 중심에 있는 블랙홀 집단의 질량과 범위에 대한 정보를 모두 제공하는 최초의 연구"라고 설명했다.  새로운 연구는 지구에서 가장 가까운 구상성단 중 하나인 NGC 6397을 훨씬 먼 성단의 연구에도 적용될 수 있다. 예를 들어, 밀집된 블랙홀들은 중심핵 붕괴 성단의 일반적인 특징으로, 이러한 별들의 집단은 레이저 간섭계 중력파 관측소에서 감지 된 중력파의 뚜렷한 소스일 수 있다. 자세한 연구결과는 '천문학과 천체물리학' 저널 2월 11일자 온라인판에 게재됐다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

대한민국 건국 이래 가장 큰 기초과학 프로젝트는 한국형 중이온가속기 구축일 것이다. 대전 신동지역에 건설 중인 중이온가속기는 잠실종합운동장보다 큰 시설로 세포보다 훨씬 작은 원자핵을 연구해 자연의 비밀을 탐사하는 초대형 ‘현미경’이라고 할 수 있다. 잠실종합운동장에서 축구뿐만 아니라 다양한 육상경기를 하듯, 중이온가속기는 핵물리는 물론 응집물리, 의생명과학 등 다양한 연구를 할 수 있는 과학계의 종합운동장인 셈이다.이 사업이 예상보다 지연돼 향후 사업 방향에 대한 의견을 수렴하는 공청회가 지난주 열렸다. 토론에 참석한 패널들은 2011년 시작돼 1조 5000억원이 투입된 이 프로젝트의 올해 말 완공 목표를 수정해야 하는 이유와 성공적인 구축을 위한 다양한 의견을 제시했다. 사실 아무리 작은 과학 프로젝트라도 처음 예상한 기한과 예산에 맞춰 성공하는 경우는 많지 않다. 미리 결과를 알고 있다면 연구할 필요가 없기 때문에 우스갯소리로 ‘무엇을 하는지 잘 모르고 하는 것이 연구’라고도 한다. 특히 자연현상을 밝히는 첨단 연구는 성공을 확신할 수 없어 단지 과학적으로 실현 가능한 목표를 잡고 최선을 다할 뿐이다. 앨버트 마이컬슨이라는 미국의 실험물리학자는 빛을 매개한다고 알려졌던 물질 ‘에테르’를 검출하기 위해 거의 평생을 바쳤다. 실험기구와 실험방법을 바꾸어 가며 노력을 했지만 계속 실패하자 더 정밀한 검출기를 개발하기 위해 동료인 에드워드 몰리와 공동연구로 실험을 했다. 하지만 이 또한 실패로 끝났다. 마이컬슨은 실망했고, 빛의 속도는 방향에 상관없이 일정하며 에테르를 찾지 못했다는 결과를 발표했다. 본인조차 실패한 실험이라고 했는데, 이후 아인슈타인의 특수상대성이론과 다른 실험에 의해 에테르는 없다는 것이 밝혀졌다. 결국 마이컬슨ㆍ몰리 실험은 에테르의 부재를 증명한 실험이 됐고, ‘실패한 실험’ 덕분에 마이컬슨은 노벨상을 받은 첫 번째 미국인이라는 영광을 얻었다. 기초과학 선진국인 미국도 대형 과학프로젝트 추진 과정에서 많은 시행착오를 겪었다. 허블우주망원경도 당초 5년을 목표로 시작했으나 12년이 걸렸고, 예산 역시 약 4억 달러에서 47억 달러로 10배 이상 늘었다. 이보다 더 큰 문제는 우주궤도에 올린 후에야 심각한 거울의 결함을 발견했다는 사실이다. 이미 궤도에 올려버린 거울을 회수하는 것도 어려워 실패에 가까웠지만, 창의적인 해결책으로 3년 뒤 우주왕복선을 이용해 거울을 직접 수정·보완했다. 이렇게 탄생한 망원경은 30년이 지난 지금도 최고의 천문과학 기기가 돼 많은 연구 결과와 선명하고 아름다운 천체 사진을 선사하고 있다. 중이온가속기 구축 사업의 현재 어려운 상황은 필자를 포함한 연구자들과 정부 및 관련 기관들도 책임이 있을 수 있다. 돌이켜 보면 사업단의 어려움에 대한 더 많은 이해와 해결책을 함께 고민하지 못한 아쉬움이 있다. 사업단은 그동안 경험이 많지 않은 상태에서 각고의 노력을 했을 것으로 믿는다. 과학 프로젝트는 수많은 시도 속에서 경험과 기술이 쌓이고, 이를 바탕으로 더 창의적이고 적극적인 해결 방법을 얻게 된다. 중이온가속기 성공을 위해 지금 가장 중요한 것은 사업단의 뼈를 깎는 노력과 책임의식이다. 조금 늦게 가더라도 반드시 성공해야만 한다. 한국에는 중이온가속기가 꼭 필요하고, 세계적 수준의 기초과학 ‘종합운동장‘은 국민과의 약속이기 때문이다.

갈색왜성은 별이 되기에는 질량이 너무 작고 행성이라고 하기에는 무거운 천체다. 대략 목성 질량의 13-80배 사이에 있는 천체로 수소 핵융합 반응을 안정적으로 유지하기에는 질량이 부족하지만, 행성과는 달리 미약한 핵융합 반응을 통해 에너지를 생산한다. 다만 별보다 차갑고 어두워 강력한 천체 망원경으로도 관측이 쉽지 않다. 이런 이유로 우주에 매우 흔한 존재임에도 많은 비밀을 간직한 천체이기도 하다. 과학자들은 이제까지의 관측 결과를 토대로 갈색왜성이 목성보다 훨씬 무겁지만, 지름은 생각보다 차이가 크지 않다는 사실을 발견했다. 대기 역시 목성처럼 강력한 폭풍이 몰아치는 환경으로 적도를 따라 여러 개의 줄무늬가 있을 것으로 추정된다. 하지만 작고 어두운 천체라 지구에서 가장 가까운 갈색왜성이라도 그 표면을 직접 관측하기는 어렵다. 애리조나 대학의 연구팀은 나사의 행성 사냥꾼인 TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) 데이터를 이용해서 지구에서 가장 가까운 갈색왜성인 루만 16 (Luhman 16)의 표면 구조를 분석했다. 루만 16은 지구에서 6.5광년 떨어진 갈색왜성 쌍성계로 알려진 천체 가운데 태양계에서 세 번째로 가까이 있다. 하지만 갈색왜성이 워낙 어둡다 보니 불과 10년 전에야 그 존재가 확인됐다. 이 갈색왜성 쌍성계는 지구 – 태양 거리의 3배 정도 되는 거리를 27년 주기로 공전한다. 루만 16A는 목성 질량의 34배, 루만 16B는 목성 질량의 28배에 달한다. 수천 개의 외계 행성을 찾아내고 퇴역한 케플러 우주 망원경의 후계자인 TESS는 본래 외계 행성을 찾아내기 위해 수많은 별의 밝기 변화를 관측하는 장치다. 행성이 우연히 별 앞을 지날 때 밝기가 순간적으로 어두워지는 현상을 포착하기 위해서다. TESS는 루만 16 쌍성계의 밝기 변화 역시 관측했다. 연구팀은 100회에 달하는 TESS 관측 데이터를 토대로 루만 16 쌍성계의 밝기가 주기적으로 변한다는 것을 확인했다. 이렇게 짧은 시간에 밝기가 변한 것은 균일하지 않은 표면을 지닌 천체가 자전했기 때문으로 해석할 수 있다. 만약 갈색왜성이 태양처럼 비교적 균일한 표면을 지녔다면 자전에 따라 밝기가 변하지 않을 것이다. 연구팀이 생각한 가장 가능성 있는 외형은 목성과 유사한 줄무늬 패턴과 함께 극지방에는 목성이나 토성처럼 강력한 소용돌이 폭풍이 존재하는 경우다. 갈색왜성이 목성보다 수십 배 큰 질량과 훨씬 높은 표면 온도 (루만 16A는 1350K, 루만 16B는 1210K)에도 불구하고 목성과 유사한 대기를 지닌 이유는 아직 모른다. 더 자세한 연구를 위해서는 역시 표면을 직접 관측해서 분석할 필요가 있다. 과학자들은 허블 우주 망원경을 대신할 차세대 우주 망원경인 제임스 웹 우주 망원경에 기대를 걸고 있다. 아직 많은 것이 베일에 가려 있지만, 과학자들은 결국 갈색왜성의 실체를 밝혀낼 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

우주선을 화성 궤도에 올리기 좋은, 이른바 ‘발사의 창’이 열린 지난해 7월, 3개의 우주선이 잇달아 발사됐다. ​7월 20일, 23일, 30일 차례대로 발사대를 박차고 화성으로 떠난 아랍에미리트(UAE)와 중국 그리고 미국의 탐사선은 2월이면 속속 화성 궤도에 도착한다. 화성으로의 대장정에 가장 먼저 스타트를 끊은 UAE의 화성 궤도선인 ‘아말’(희망)은 예정대로라면 UAE 건국 50주년에 맞춰 2월 9일 가장 먼저 화성 궤도에 도착할 예정이다. 미 항공우주국(NASA)의 화성 탐사로버 퍼시비어런스(Perseverance)도 트위터를 통해 “아말 발사 축하해! 나도 서둘러 이 여행에 동참하고 싶어!”라는 축전을 보냈다. 아말이 화성 궤도 진입에 성공하면, UAE는 미국, 러시아, 인도에 이어 네 번째로 화성 진입에 성공한 국가가 되는 만큼 세계의 시선이 이를 주시하고 있다.​두번째로 발사된 중국의 톈원(天問) 1호는 궤도선, 착륙선, 로버(탐사차량)로 이뤄져 총 무게가 5t에 이른다. 미국이 여러 차례 나눠서 성공한 일을 중국이 한꺼번에 시도하는 대담한 도전이다. 톈원은 ‘하늘에 묻는다’라는 뜻으로 중국 전국시대 초나라 시인 굴원의 시 제목에서 따온 이름이다. ​중국국가우주국(CNSA)은 지난 10월 1일 중국 국경일을 기념하기 위해 톈원 1호가 화성으로 향하던 도중 찍은 ‘셀피’ 2장을 공개하기도 했다. 톈원 1호는 2월 11~24일 화성 궤도에 도착한 뒤 4월 23일경 착륙선과 로버를 화성 표면에 내려놓을 계획이다. 톈원 궤도선은 화성 고도 265㎞에서 1만 2000㎞ 사이를 오가는 극타원궤도를 돌며 1년간 임무를 수행하게 된다. 착륙 예정지는 화성 북부의 유토피아 평원이다. 지름 3300㎞의 유토피아 평원은 많은 양의 얼음이 있는 것으로 추정된다. 태양전지판을 장착한 로버는 240㎏ 무게로 약 90일간 임무를 수행하도록 설계됐다. 착륙선과 로버는 화성의 토양과 지질 구조, 대기, 물에 대한 과학 조사를 진행한다. 중국이 화성착륙과 탐사까지 성공할 경우 미국과 러시아에 이어 세계에서 3번째로 화성착륙에 성공한 국가가 되며 명실공히 우주 강국반열에 오를 것으로 전망되는 만큼 세계의 이목이 집중되고 있다. 앞서 중국은 지난 2011년 화성탐사선 ‘잉훠 1호’를 러시아 화성 탐사선과 함께 러시아 소유스 로켓에 실어 발사했으나, 지구 궤도를 벗어나지 못하면서 실패한 바 있다. 올해 최대의 화성탐사 도전은 7월 30일 아틀라스V 로켓에 실려 발사된 NASA와 유럽우주국(ESA)의 합작 탐사로버 ‘퍼시비어런스’다. 퍼시비어런스는 발사 57분 뒤 아틀라스 로켓과 분리된 데 이어 1시간 25분 뒤에는 지구와 교신에도 성공하며 성공적으로 화성으로 향하고 있다. 퍼시비어런스가 발사에 성공함으로써 올해 인류가 화성에 보내기로 예정한 세 탐사선이 모두 성공적으로 화성으로 향하게 됐다. 2월 18일 ‘예제로 크레이터’에 착륙할 예정인 무게 1043㎏의 대형 로버인 퍼시비어런스는 고대 미생물의 흔적을 찾고 다음 우주선이 회수해 지구로 가져올 수 있게 토양·암석 샘플을 채취, 보관하는 임무를 맡았다. 퍼시비어런스는 1997년 최초의 화성 탐사로버로 착륙에 성공한 ‘소저너’와 2004년 착륙한 ‘스피릿’ ‘오퍼튜니티’, 2012년 ‘큐리오시티’에 이은 NASA의 5번째 화성 탐사로버다. 기존 탐사로버들이 화성의 기후와 대기, 물의 흔적, 암석 조사 등의 임무를 수행한 것과 달리 퍼시비어런스는 화성 토양을 수집해 지구로 다시 가져오는 임무를 맡고 있다. 미국이 화성에 도전하는 것은 이번이 아홉 번째다.또 다른 대형 ‘우주 이벤트’는 제임스웹 우주망원경(JWST) 발사다. 허블 우주망원경의 뒤를 이어 우주를 더 멀리, 더 깊이 들여다보는 제임스웹 차세대 우주망원경은 여러 차례 연기를 거듭한 끝에 마침내 10월 31일 우주로 향한다. NASA는 프랑스령 쿠루 기아나 우주센터에서 아리안 5호 로켓에 실어 발사할 예정이다. 처음 개념 설계를 시작한 1996년부터 따지면 무려 25년 만에 우주로 올라가는 셈이다. 제임스웹 우주망원경은 18개의 육각형 거울을 벌집처럼 이어붙인 독특한 형태로도 유명하며, 로켓에는 거울을 접어 싣는다. 접힌 거울은 우주 공간에서 로켓과 분리되면 펼쳐진다. 망원경의 이름은 아폴로 프로그램에서 중요한 역할을 한 NASA 과학자인 제임스 웹에서 땄다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

2019년 12월 31일 중국 정부가 후베이성 우한 지역에서 원인을 알 수 없는 폐렴이 유행하고 있다며 세계보건기구(WHO)에 보고하면서 한 해가 마무리되고 또 시작됐다. 한두 달, 길어야 3~4개월이면 끝날 것이라 예상했지만 1년이 지났다. 코로나19로 시작한 2020년이 코로나19 3차 대유행과 함께 끝을 맺고 있다. 2021년 새해가 밝아도 인류는 코로나19와 여전히 살아갈 수밖에 없다는 것이 과학자들의 공통된 의견이다. 이런 가운데 네이처가 2021년 주목해야 할 과학기술 이슈들을 선정했다. 네이처는 2021년 가장 주목해야 할 과학 분야는 여전히 ‘기후변화’와 ‘코로나19’라고 밝혔다. 코로나19 상황이 전 세계적으로 심각하다 보니 인식하지 못하고 있지만 현재 인류가 당면한 절체절명의 문제는 ‘지구온난화로 인한 기후변화’다. 네이처는 조 바이든 미국 대통령 당선인이 취임 첫날 전임자인 도널드 트럼프 대통령이 탈퇴한 파리기후협약에 재가입하겠다고 밝힌 점에 대해 주목해야 한다고 했다. 또 2015년 파리협정 이후 6년 만인 2021년 11월 영국 글래스고에서 열리는 유엔기후변화회의에서 온실가스 감축과 관련해 어떤 목소리가 나오느냐에 인류의 미래가 달려 있다고 네이처는 밝혔다.2020년 말 영국, 미국에서 백신 접종이 시작되고 2021년에는 백신 접종국이 더 늘겠지만 코로나19에서 완전히 벗어날 수는 없다. 과학계는 코로나19 최초 발원지 추적과 더 많은 백신과 치료제 개발이 진행될 것으로 전망했다. WHO는 2021년 시작과 함께 국제조사단을 구성해 코로나19가 처음 확산된 중국 우한 지역에 파견할 계획이다. 조사단은 우한 수산시장에서 판매되는 동물 중 코로나19 바이러스 숙주가 될 만한 것들을 전부 수집해 코로나19 최초 발원지와 감염 경로, 감염 원인을 구체적으로 추적하게 된다. 정확한 최초 발원지 확인에는 오랜 시간이 걸리겠지만 2021년 말에는 일부 단서가 확인될 것으로 전망된다. 올해 말 공개된 화이자·바이오엔테크 백신과 모더나 백신은 메신저RNA(mRNA)를 이용해 만들었다. 병원균의 독성을 약화시켜 주사하는 전통적 방식 대신 코로나19 바이러스의 스파이크 단백질을 만드는 유전정보를 주입해 체내 면역세포가 항체를 만들어 내는 원리다. 2021년에는 다양한 방식의 코로나19 백신이 등장해 바이러스와의 전쟁에 화력을 지원할 것으로 전망된다. 존슨앤드존슨 자회사 얀센은 아데노바이러스를 이용한 바이러스 벡터 방식의 백신을 개발 중인데 면역력이 오래 지속된다는 특징을 갖고 있다. 1월 중에 미국 식품의약국(FDA)의 긴급사용 승인을 받을 것으로 보인다. 미국 노바백스는 유전자 재조합 기술로 항원단백질을 만들어 인체에 주입하는 방식의 백신으로 제조와 유통이 쉽고 효과도 다른 백신들에 앞서는 것으로 알려져 있다. ‘코로나19 백신의 끝판왕’이라고 불리는 이 백신은 영국에서 3상 임상시험을 마치고 미국과 멕시코에서 3상 임상시험에 돌입해 내년 상반기 중에 상용화될 것으로 전망되고 있다. 한국에서도 위탁생산 계약이 돼 있어 노바백스 백신을 가장 먼저 만나는 나라가 될 수 있을 것으로 보인다.지난 7월 아랍에미리트(UAE), 중국, 미국이 잇따라 화성 탐사선을 발사했는데 내년 2월 속속 화성 궤도에 도달한다. 올해 가장 먼저 발사한 UAE의 ‘아말’호는 2월 9일 화성 궤도에 진입하고, 미국 항공우주국(NASA)의 화성 탐사선 ‘퍼시비어런스’는 2월 18일 화성 표면에 착륙한다. 중국의 톈원1호는 2월 11~24일쯤 화성 궤도에 진입하고, 4월 23일 전후로 화성 표면에 착륙선을 보낼 것으로 알려졌다. 이와 함께 1990년 발사돼 30년 동안 심우주 관측 임무를 수행해 왔던 허블 우주망원경의 뒤를 이을 제임스웹 우주망원경이 오는 10월 31일 발사된다. 또 미국 바이오기업 바이오젠이 개발한 알츠하이머 치료제 ‘아두카누맙’에 대한 FDA의 최종 승인 여부도 2021년 주목받는 과학 이슈이다. 아두카누맙은 알츠하이머 원인 베타아밀로이드 단백질을 제거하는 것으로 알려져 있지만 두 차례의 대규모 3상 임상시험 결과가 전혀 다르게 나타났다. FDA는 승인 거부 의견을 냈지만 최종 승인 여부는 내년 3월 7일 나올 전망이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

태양 같은 별은 거대한 가스 구름에서 태어난다. 죽은 별과 은하에 본래 존재하던 가스와 먼지가 뭉쳐 가스 성운을 만들고 이 가운데서 질량과 밀도가 높은 부분이 생기면 중력이 강해지면서 주변에서 더 많은 물질을 끌어들인다. 이 과정이 반복되면 결국 뭉쳐진 가스는 중심부 압력과 온도가 수소 핵융합 반응을 일으킬 정도로 높아져 새로운 별로 태어난다. 새로 태어난 별 주변에 남은 가스와 먼지는 주변을 공전하면서 역시 중력에 의해 뭉쳐져 새로운 행성으로 태어난다. 이렇게 별과 행성은 서로 다른 과정을 통해 생성되지만, 항상 모든 일에는 예외가 있게 마련이다. 최근 스위스 베른 대학 과학자들은 허블우주망원경을 이용해서 마치 별처럼 생성되는 행성을 발견했다. 'Oph 98 A/B'는 지구에서 450광년 떨어진 뱀주인자리(Ophiuchus) 성협 (Stellar association)에 있는데, 별처럼 가스가 모여 생성되었을 뿐 아니라 두 개의 천체가 쌍성계를 이루고 있다. 비슷한 두 개의 천체가 중력으로 묶여 서로를 공전하는 쌍성계 역시 행성보다는 별에서 흔한 경우다. Oph 98 A는 목성 질량의 15배 정도 되는 갈색왜성이고 Oph 98 B는 목성 질량의 8배 정도 되는 거대 가스 행성이다. 갈색왜성은 별과 행성의 중간 정도에 해당하는 천체로 목성 질량의 13배에서 80배 사이 질량을 지니고 있다. Oph 98 A와B의 질량 차이가 크지 않기 때문에 Oph 98 B는 갈색왜성 주변에서 생성된 행성이 아니라 독자적으로 형성된 행성으로 보인다. 이 두 천체는 지구-태양 거리의 200배 정도 되는 거리에서 서로를 공전한다. 사실 이 정도 거리에 있는 갈색왜성이나 행성은 매우 어둡기 때문에 허블우주망원경으로도 관측이 어렵다. 하지만 생성된 지 300만 년 이내의 매우 젊은 천체로 아직 뜨겁기 때문에 관측이 가능했다. 연구팀은 Oph 쌍성계가 다른 망원경에서도 과거 관측된 적이 있지만, 당시에는 그 중요성을 이해하지 못하고 넘어갔다는 사실도 확인했다. 다만 자체 핵융합 반응도 불가능하고 다른 별 주변을 공전하지도 않는 거대 가스 행성은 결국 표면이 매우 차갑고 어두운 천체가 되어 일반적인 방법으로는 관측이 어려운 행성이 된다. 이번 연구는 우리 은하에 이런 보이지 않는 떠돌이 행성이 생각보다 많을 수 있다는 점을 시사한다. 다만 대부분 너무 어두워 이번처럼 직접 관측하기는 어렵다. 그러나 방법이 없는 것은 아니다. 물론 역시 드문 일이지만, 과학자들은 어두운 떠돌이 행성이 다른 별 앞을 우연히 지나는 것을 관측해서 그 존재를 알아낼 수 있다고 보고 연구를 계속하고 있다. 어쩌면 태양계에서 그다지 멀지 않은 장소에도 이런 떠돌이 행성이 있을지도 모른다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

천문학자들이 관측사상 우주에서 가장 먼 거리에 있는 은하, 곧 가장 오래 된 은하를 발견했다. 'GN-z11' 이라 불리는 이 은하는 별도의 이름은 아직 없지만, 현재까지 발견된 은하들 중에서는 최고령 은하로 등극한 가능성이 높은 것으로 알려졌다. 일본 도쿄 대학 천문학부 노부나리 가시카와 교수는 우주에서 가장 멀리 떨어진 은하를 찾아, 그 은하가 언제 어떻게 형성되었는지 연구해왔다. 가시카와 교수는 “선행 연구에서 GN-z11 은하는 관측사상 지구에서 가장 먼 은하로 추정되었는데, 그 거리는 무려 134억 광년으로 나왔다”면서 “이 엄청난 거리를 측정하고 결정하는 것은 결코 쉬운 일은 아니다”라고 덧붙였다. 참고로, 1광년은 약 10조㎞이므로, 134억 광년은 134 밑에 0이 30개가 붙는 어마무시한 거리다. GN-z11 은하가 지구로부터 얼마나 멀리 떨어져 있는지 그 거리를 결정하기 위해 가시카와 연구팀이 사용한 방법은 은하의 적색이동(redshift)이다. 적색이동이란 일종의 도플러 효과(Doppler effect)로, 가시광을 포함한 전자기파를 방출하는 물체가 파의 진행 방향과 반대 방향으로 운동할 때 파장이 길어지는 현상이다. 가시광 영역에서 파장이 길어지면 스펙트럼 상에서 붉은색 쪽으로 치우쳐져 보이기 때문에 적색이동이라 불린다. 일반적으로 천체가 우리로부터 멀어질수록 적색이동 값이 커진다.천체가 방출하는 빛을 분석하면 그 화학적 특성을 알아낼 수 있는데, 연구팀은 GN-z11 은하가 방출하는 빛을 면밀히 분석한 결과, 그 빛이 얼마나 먼 거리를 이동해왔는지 추정할 수 있는 도구를 얻을 수 있었다. “우리는 특히 자외선 영역을 자세히 들여다보았는데, 이는 해당 은하의 화학적 특성을 발견할 수 있는 전자기 스펙트럼 영역이기 때문”이라고 설명하는 가시카와 교수는 “허블 우주망원경은 GN-z11 스펙트럼에서 여러 차례 이 신호를 감지한 바 있다”고 덧붙였다. 이어 “하지만 허블 망원경조차도 이 은하가 방출한 자외선을 충분히 분석할 수가 없었기 때문에 우리 연구팀은 지상 기반의 첨단 분광기인 MOSFIRE를 동원했다”고 밝혔다. 이 분광기는 하와이 케크 I 망원경에 장착되어 있다. 이 장비를 사용함으로써 연구팀은 GN-z11 은하가 방출하는 빛을 보다 자세히 분석할 수 있었으며, 이 발견이 또 다른 관측으로 확인된다면 GN-z11 은하는 관측사상 우주에서 가장 먼 최고령 은하로 등극할 것으로 보인다. 이번 연구논문은 ‘네이처 아스트로노미’ 저널 12월 14일자에 발표되었다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

올해 전자책 가운데 가장 인기를 끈 작품은 이미예 작가의 ‘달러구트 꿈 백화점’(팩토리나인)이었다. 월정액 전자책 구독 서비스 밀리의 서재가 회원들을 대상으로 설문조사한 결과 ‘달러구트 꿈 백화점’의 완독 확률은 66%, 완독 예상 시간은 3시간 51분이었다. 소설 분야 평균인 63%, 3시간 17분보다 다소 높았다. 2위는 채사장의 ‘지적 대화를 위한 넓고 얕은 지식 0’(웨일북)으로 완독률은 51%, 완독 예상 시간은 6시간 22분을 기록했다. 김승호의 ‘돈의 속성’(스노우폭스북스)은 완독률과 예상 시간이 각각 66%, 5시간 11분으로 3위였다. 이어 ‘우리가 빛의 속도로 갈 수 없다면’(허블), ‘설민석의 조선왕조실록’(세계사)이 4위와 5위를 차지했다. 밀리의 서재 측은 “‘있어 보이는 책’이나 베스트셀러보다 자신이 좋아하는 책을 읽는 경향이 강했고, 실내에서 보내는 시간이 늘어나면서 오래 집중해 읽은 소설 분야의 완독 확률이 높았다”고 설명했다. 밀리의 서재는 회원들이 개인 전자 서재에 가장 많이 담은 도서 100권 가운데 50권을 선정하고 지난 8~17일 회원 대상 투표를 진행했다. 투표 건수는 총 9만 5331건이었다. 김기중 기자 gjkim@seoul.co.kr

미국항공우주국(NASA)의 케플러 우주망원경은 고장과 임무 복귀의 우여곡절을 겪으면서도 퇴역 전까지 수천 개 이상의 외계행성을 찾아냈다. 그리고 이제 케플러의 후계자인 테스(TESS)는 이보다 더 많은 외계행성을 찾아내리라 기대를 받는 중이다. 하지만 외계행성을 찾은 것 자체는 외계행성 탐사의 첫 단추를 끼운 것에 불과하다. 과학자들은 외계행성의 대기, 표면온도, 환경을 파악해 외계행성의 특징과 생성 과정을 파악하기 위해 노력한다. 생명체가 살 수 있는 제2의 지구를 찾는 것은 물론 태양계 행성처럼 저 멀리 떨어진 외계행성에 대해서도 자세히 연구하고 싶기 때문이다. 유럽우주국(ESA)은 이를 위해 차세대 외계행성 관측망원경인 아리엘(Ariel·Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey)을 개발한다고 발표했다. 총 10억 유로 이상이 투입될 아리엘 프로젝트의 목표는 1000개에 달하는 외계행성의 대기를 분석하는 것이다. 이 프로젝트가 성공한다면 과학자들은 외계행성의 대기 중 수증기의 존재나 산소, 이산화탄소, 메탄 등 대기의 화학적 구성에 대해서 좀 더 구체적으로 파악할 수 있다. 하지만 외계행성의 대기 관측은 현재 있는 가장 강력한 망원경이라도 어려운 과제다. 아무리 밝은 외계행성이라도 기본적으로 스스로 빛을 내는 천체가 아니라 빛을 반사하는 천체이므로 별보다 매우 어두워 대기를 직접 관측하기가 힘들기 때문이다. 허블 우주망원경 같은 강력한 망원경을 이용해도 극히 예외적인 조건을 지닌 외계행성 몇 개에서만 대기 관측에 성공했을 뿐이다. 아리엘은 사실 허블 우주망원경보다 작은 0.7x1.1m 크기의 타원형 거울을 지닌 망원경이다. 하지만 매우 미세한 변화도 감지할 수 있는 적외선 분광기를 탑재해 외계행성이 별의 앞을 지날 때 변하는 빛의 스펙트럼 변화를 관측한다. 덕분에 지금까지 불가능했던 수많은 외계행성의 대기를 파악할 수 있다. 다만 극도로 정밀한 관측을 위해 55K(영하 218도) 이하의 낮은 온도에서 카메라 센서를 작동시켜야 하며 태양 빛의 방해를 피해 지구에서 150만㎞ 떨어진 라그랑주 L2 위치에서 관측해야만 한다. ESA 17개 회원국 50개 기관과 NASA가 이 목표를 달성하기 위해 힘을 합쳤다. ESA는 2029년까지 아리엘을 발사할 계획이다. 이 프로젝트가 성공한다면 저 멀리 떨어진 제2의 지구와 태양계를 찾으려는 과학자들의 노력이 한 걸음 현실에 가까워질 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

할로윈데이를 맞아 미 항공우주국(NASA)의 허블 망원경이 우주에서 '할로윈 호박'을 빼닮은 '거대 호박'을 발견해 화제가 되고 있다. 할로윈의 유령 호박등(jack-o'-lantern)을 방불한 이 거대한 '우주 호박'은 사실 두 은하의 충돌 초기 모습이다. 이 '우주 호박' 가면은 눈처럼 보이는 두 개의 붉은 별이 얼굴을 오렌지색으로 물들이고 있으며, 푸른색을 띤 갓 태어난 성단은 희미한 미소를 짓는 것처럼 보이고, 전면에는 푸른 별들이 흩어져 마치 할로윈 호박이 반짝이는 것처럼 보인다. 이 거대한 '우주 호박'은 무려 지름이 10만 9천 광년으로 우리은하보다도 더 크다. 우리 눈에는 지금 할로윈 호박등처럼 보이는 이 충돌 은하는 머지않아 상호 중력 작용으로 모양이 바뀔 것이다. NASA의 설명에 따르면, 충돌하는 두 은하는 큰개자리에 있으며, 거리는 1억 2천만 광년이라고 한다. 또한 미소처럼 보이는 부분은 은하의 나선팔이 충돌로 인해 형태가 바뀌기 시작하는 초기 모습이다. 은하들이 충돌할 때 성간 가스가 압축되면서 만든 이 미소 모양의 팔이 두 은하를 같이 감싸고 있다. 나선은하들이 충돌하면 대개 원래의 원반 형태를 흩뜨리게 되는데, 두 은하는 서로 합쳐지면서 축구공 같은 형태로 바뀌어지며, 이윽고 타원은하로 정착된다. 그러나 은하 충돌에서 별들이 충돌하는 일은 거의 벌어지지 않는다. 별들 사이의 거리가 워낙 멀어 서로 비켜가기 때문이다. 별이 충돌할 확률은 동해 바다에서 두 개의 미더덕이 우연히 박치기하는 확률과 비슷하다. 만약 이 '우주 호박'이 거대한 나선은하로 변형된다면 대단히 희귀한 우주적 사례에 속할 것이다. 그러한 예는 지금까지 루빈 은하를 포함해 극소수에 지나지 않는다고 NASA 천문학자는 기자회견에서 밝혔다. 이번 할로윈 데이에는 '우주 호박'을 본딴 호박등이 등장해 사람들의 눈을 즐겁게 해줄지도 모른다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

심연의 우주 속에서 마치 흐뭇하게 미소짓는 듯한 모습을 연상시키는 신기한 은하의 모습이 공개됐다.　 지난 29일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 허블우주망원경으로 촬영한 은하의 모습을 핼러윈데이를 기념해 공개했다. NASA가 '그레이트 펌프킨'(Greater Pumpkin)이라고 별칭을 붙인 이 은하는 실제로도 핼러윈데이의 상징인 호박등을 떠올리게 한다. 전체적으로 동그란 외형에 두 눈, 살짝 미소를 짓는듯한 모습이 연상되기 때문. 물론 여기까지는 인간의 상상이다. 과학적으로 풀어보면 이 은하는 사실 두 개로 이루어져있으며 각각의 이름은 NGC 2292와 NCG 2293이다. 지구에서 약 1억2000만 광년 떨어진 곳에 위치한 두 은하는 현재 서서히 충돌하고 있는 중으로 영겁의 시간이 지나면 거대한 나선은하가 될 수 있다. 사진 속에서 눈처럼 보이는 곳의 중심에는 초질량블랙홀이 자리잡고 있으며 주변에는 수많은 별들이 모여있어 반짝거리며 빛난다. 또한 두 은하는 무려 10만9000년 광년에 걸쳐 퍼져있어 대략 우리은하의 지름과 비슷하다. NASA 측은 "우주 전역에서 벌어지는 은하충돌은 마치 달걀프라이 두 개를 섞어놓은 스크램블드에그와 비슷하다"면서 "우리은하도 60억 년 후에는 안드로메다와 충돌할 것인데 아마 이처럼 으스스한 모습을 보일 것"이라고 전망했다. 천문학자들은 태어나지도 않은 이 은하에 이미 ‘밀코메다‘(Milkomeda)라는 이름을 만들어 놓았다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

미국항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)이 공동으로 운영하는 허블 우주망원경이 남쪽 하늘 별자리인 화로자리 방향으로 약 5600만 광년 떨어진 막대 나선은하 NGC 1365의 중심 부근을 선명하게 포착했다. 이 중심 부근은 이제 막 별들이 태어나거나 미래에 또 다른 별들이 태어날 먼지가 풍부한 영역으로, 파랗거나 불타는 듯한 주황빛의 불꽃들이 소용돌이치는 것처럼 보인다. 이미지의 바깥쪽 가장자리에는 이 은하 내부의 거대한 항성 형성 영역을 곳곳에서 볼 수 있다. 밝고 푸른색 영역은 이 은하의 외각 팔들 안의 가스와 먼지가 합쳐져 탄생한 아기별 몇백 개의 존재를 보여준다. 빗장 나선은하로도 불리는 이 은하는 은하 중심핵을 통과하는 두드러진 막대와 막대 끝에서 솟아나는 나선 팔 등을 잘 보여준다. 이 은하는 또 세이퍼트은하로도 분류되는 데 이는 격렬한 활동은하핵을 가진 은하를 말한다. 즉 그 중심에는 빠르게 회전하는 거대질량 블랙홀이 존재한다. 이번 이미지는 허블 망원경의 ‘광시야 카메라 3’(WFC 3)에 의한 가시광선과 자외선의 파장을 사용한 관측 자료로부터 생성한 것으로, 지난 5일 허블 망원경 홈페이지(spacetelescope.org)에서 ‘이번 주 사진’(PICTURE OF THE WEEK)으로 공개됐다. 이미지화는 칠레에 있는 알마(ALMA) 망원경과 유럽남천문대(ESO)의 초대형망원경(VLT)과의 공동 연구 프로젝트 ‘펑스’(PHANGS)의 일부분으로 진행됐다. 펑스 프로젝트는 우리 은하 밖에 있는 10만 개가 넘는 가스 구름이나 항성 형성 영역을 이미지화해서 차가운 가스 구름이나 별 형성 메커니즘 또는 은하들의 전체적 형태에 관한 많은 연관성을 밝혀내고 규명할 것으로 기대되고 있다.사진=ESA/Hubble & NASA, J. Lee and the PHANGS-HST Team 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

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