#SF 전문 출판사 아작의 박동준 마케터는 신간이 나올 때마다 언론사를 직접 찾아다닌다. 출판 담당 기자를 만나 책을 소개하기 위해서다. “그동안 언론사에서 SF소설, 장르소설은 소개를 잘 안 했거든요. 직접 가면 측은지심에서라도 한 줄 써주실 거 같아서….”‘공상과학’, ‘장르문학’이라는 이름으로 설움받던 한국 SF소설의 위상이 달라졌다. 주요 작가들의 단편선이 쏟아지는 한편 지난달 출간된 ‘토피아 단편선’(전 2권·요다)은 한국 SF소설 사상 처음으로 대형 서점 사이트(알라딘)의 소설 분야 주간 종합 1위를 차지했다. 1990년대 PC통신이 주 무대였던 시절부터 쌓아온 역량이 발화함과 동시에 SF 친화적인 사회 분위기가 한몫했다는 평가다. 토피아 단편선은 출간 일주일 만에 1500세트(3000부)가 판매됐다. 평균 1쇄에 500부쯤 찍는 출판 시장 상황을 감안하면 놀라운 성과다. 과학전공 작가 중심의 SF 단편집을 표방하는 토피아 단편선은 10명의 SF 작가가 유토피아와 디스토피아 중 하나의 세계관을 택해 다가올 미래 사회를 그렸다. ‘한국 괴물 백과’를 펴낸 곽재식, 주물공장에서 일한 경력으로 관심을 모았던 김동식, 생화학으로 석사 학위를 받은 김초엽 작가 등이 참여했다. 도은숙 요다 편집팀장은 “난도 높은 과학 소재를 깊이 있게 다룸으로써 허황된 이야기를 뜻하는 ‘공상과학소설’이라는 용어가 틀렸으며, 실은 있을 법하고 충분히 가능한 미래를 그린다는 걸 강조하고 싶었다”고 말했다.SF·판타지·추리물을 주로 다루는 환상문학웹진 ‘거울’의 대표 중단편선도 지난달 말 단행본으로 출간됐다(‘아직은 끝이 아니야’·아작). 2003년 창간 이후 ‘거울’은 문집을 자체적으로 발간했지만, 출판사를 통해 정식 출간하기는 이번이 처음이다. 비슷한 시기 국내 최초 SF 평론집인 ‘SF는 공상하지 않는다’(은행나무)도 나왔다.이러한 붐에 대해 전문가들은 장르문학 진영에서 쌓아 왔던 역량이 지난해와 올해를 지나며 폭발한 결과라고 말한다. 1990년대 PC통신 시절부터 활약했던 작가들은 지금까지 꾸준히 활동하며 웹소설을 넘어 지면에까지 진출하고 있다. SF 작가 및 영화평론가로 잘 알려진 듀나, 2004~2006년 한국과학문예재단 주관의 과학기술창작문예 공모전을 통해 배출된 김창규·김보영·배명훈 작가 등이 1세대 작가군을 이룬다. 전체 출판 시장은 하향세인 반면 SF 쪽에서는 3~5년 새 그래비티북스, 아작, 동아시아의 허블 등 전문 출판사들이 생겨나 이들의 글을 부지런히 지면에 옮겼다. 2016년 인공지능 ‘알파고’와 이세돌 9단의 바둑 대국 이후 달라진 사회적 관심도 한몫했다. SF 연구자인 이지용 건국대 몸문화연구소 연구교수는 “대국 이후 정부와 관계 기관에서는 ‘인공지능에 관한 이야기가 SF에 있지 않을까’라는 문의가 쏟아졌다”고 말했다. SF가 더이상 공상이 아니라는 사회적 공감대가 형성됐다는 것. 이후 부천판타스틱영화제 등에 SF 작가들이 서기도 하고 관련 세미나도 자주 열렸다. ‘부산행’, ‘마블 시리즈’ 같은 국내외 SF 영화의 흥행이 독자층을 넓히는 데 일조하기도 했다. 이어 한국과학소설작가연대, 한국SF협회 같은 단체들이 창립돼 작가들이 상호작용할 수 있는 공간을 제공했다. 세계인에게 어필할 수 있는 콘텐츠라는 점에서 한국 SF소설의 전망은 밝다. 넷플릭스에서 드라마로 제작 중인 ‘보건교사 안은영’처럼 만화·영화 등 다른 장르로의 변주도 용이하다. 정소연 한국과학소설작가연대 대표는 “과학소설은 자연과학뿐 아니라 사회과학도 모두 포괄한다”며 “페미니즘 같은 이슈들에 대해 사회과학적 담론이 이미 반영이 돼 있기 때문에 독자들 입장에서 불편하지 않은 소설, 올바른 소설로 더욱 수요가 늘어날 것”이라고 말했다. 본격·장르문학 간 위계 구분을 없애야 한다는 지적도 있다. ‘SF는 공상하지 않는다’를 쓴 복도훈 서울과학기술대 문예창작과 교수는 “젊은 세대로 내려올수록 박민규·윤이형·정세랑 작가처럼 장르·본격 나누지 않고 쓰는 작가들이 늘어나고 있다”며 “위계 구분을 없애 본격문학 쪽에서도 SF 작품에 대한 적극적인 관심과 비평이 이뤄져야 한다”고 말했다. 이슬기 기자 seulgi@seoul.co.kr

두 개의 먼지 고리가 발견됨으로써 태양계 내행성계에 대한 우리의 인식이 큰 변화를 맞을 것 같다고 12일(현지시간) 우주전문 사이트 스페이스닷컴이 보도했다. 최근 연구에 따르면, 수성은 그 궤도상을 떠도는 거대한 먼지 고리와 궤도를 공유하는 것으로 드러났으며, 또 다른 연구는 아직 발견되지 않은 소행성 무리는 금성 근처에서 헤일로(halo)와 비슷한 현상을 일으킬 가능성이 있다는 결론을 내렸다. 금성 논문의 공동저자인 마크 쿠크너와 NASA 고다드 우주비행센터의 천체물리학자들은 성명서에서 “매일 태양계 내에서 새로운 것을 발견하게 되는 것은 아니다”라고 말하면서 “이것이 바로 우리 이웃들의 모습”이라고 밝혔다. 지구와 금성은 둘 다 그 궤도상에 먼지들을 모아서 고리를 형성하고 있다. 행성이 강력한 중력이 우주 먼지들을 끌어당겨 같이 궤도를 돌고 있는 것이다. 그러나 이제껏 수성의 궤도에는 그러한 현상이 없는 것으로 여겨져왔다. “지구나 금성과는 달리 수성은 너무나 덩치가 작을 뿐 아니라 태양에 근접해 있기 때문에 그러한 먼지 고리를 찾아내기란 아주 어려운 일이었기 때문”이라고 연구자들은 밝혔다. 게다가 태양으로부터 불어오는 태양풍과 자기력이 수성 궤도에 떠도는 먼지들을 날려버렸을 거라고 예측되었던 것도 그 이유 중의 하나다. 그러나 이 같은 예측은 이번 연구로 깨어지게 되었다. 연구진은 2006년 태양 궤도에 진입하여 태양 측면과 후면을 관측하는 NASA의 STEREO(Solar and Terrestrial Relations Observatory) 쌍둥이 탐사위성 중 하나가 포착한 이미지를 분석했다. 연구자들은 NASA가 최근에 발사한 파커 태양 탐사선을 비롯해 STEREO 등에서 수집한 데이터를 이용해 극히 포착하기 어려운 먼지 모델을 생성해내는 데 성공했다. STEREO 이미지에 이 모델을 적용했을 때 먼지 고리의 존재가 드러났는데, 먼지는 예상보다 훨씬 많은 양이었다. 연구팀은 먼지 고리가 약 1500만km 정도의 크기라는 계산서를 뽑아냈다. 연구결과는 지난 11월 천체물리학 저널에 발표되었다. 금성 궤도를 공유하는 헤일로는 수성 궤도의 먼지 고리보다 약간 규모가 크다. 금성의 헤일로는 1000만km 크기이지만, 바닥에서 꼭대기까지는 무려 2600만km 정도로 뻗어 있다. 그러나 이 먼지 고리는 극단적으로 확산되어 있어 밀도가 아주 낮다. 예컨대, 금성 궤도를 도는 헤일로는 주변 우주공간보다 겨우 10% 밀도가 더 높을 뿐이라고 NASA 관계자는 밝혔다. 만약 당신이 그 고리 먼지를 모두 한 덩어리로 뭉친다면 겨우 3.2km 지름의 소행성이 될 것이다. 두 번째 논문에서 쿠크너와 동료 고다드 천체물리학자인 페트르 포코르니는 금성의 궤도 먼지가 어디에서 왔는지 알아냈다. 과학자들은 잠재적인 먼지의 원천이라고 예상되는 화성과 목성 사이의 주요 소행성대(지구 공전 궤도 먼지 고리의 주요 원천), 오르트 구름 혜성, 목성 가족 혜성 등을 검토했다. 그러나 그 어떤 것도 이들 먼지고리와의 직접적인 연결 관계가 발견되지 않았다. 연구진은 다른 용의자를 찾아나선 끝에 시뮬레이션으로 금성 궤도를 타고 태양 주위를 돌고 있는 미지의 소행성 집단을 발견한 데 이어, 45억 년 태양계 역사를 통해 1만 개의 가상 금성 궤도 소행성을 추적하는 또 다른 모델을 만들었다. 시뮬레이션에서 약 800개의 우주 암석이 오늘날까지 생존해 금성 궤도에 실제로 존재할 수 있음을 보여주었다. 이 작은 소행성 무리가 여태 발견되지 않고 있다는 사실은 그리 놀라운 일은 아니다. 무엇보다 이제껏 아무도 그러한 바위를 실제로 발견한 사람이 없었다. 게다가 지구 궤도에 있는 소행성을 발견하기란 정말 어려운 일이다. 눈부신 태양빛 속에서 먼지 한 톨 같은 우주 암석은 쉽게 묻혀버리고 말기 때문이다. 그래도 금성 근처의 소행성 무리가 존재한다면 “우리는 그것을 발견할 수 있어야 한다”고 포코르니는 힘주어 말하면서 “NASA의 허블 우주 망원경은 그 일을 할 수 있을 것”이라고 덧붙였다. 포코르니와 쿠크너는 3월 12일(현지시간) ‘천체물리학 저널 레터’에 온라인으로 연구결과를 발표했다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

수백, 수천 개의 은하들이 서로의 중력으로 묶여 구성되어 있는 은하단은 우주에 존재하는 가장 거대한 구조물이라 할 수 있다. 그들은 어떤 음향을 쉼없이 우주로 방출하고 있는데, 마치 유령의 노래처럼 들리는 기묘한 가락을 가지고 있는 것이 포착되었다.　​ 미 항공우주국(NASA)의 허블 우주망원경이 수천 개의 나선은하와 타원형 은하들로 이루어진 놀라운 거대 은하단의 이미지를 잡았을 뿐만 아니라, 이 은하단이 방출하는 유령 같은 노래를 포착했다고 우주전문사이트 스페이스닷컴이 6일(현지시간) 보도했다. NASA의 발표에 따르면, 과학-예술 홍보 프로그램인 시스템 사운드(System Sounds)의 연구원들이 허블 데이터를 음향으로 변환시켜본 결과, 은하단이 생성한 기괴하면서도 다양한 가락의 톤을 보여주었다. 시스템 사운드의 연구원들은 “작은 은하와 그 전면의 별들은 짧은 음을 만들어내는 반면, 길쭉한 나선형 은하는 음정을 변경할 수 있는 더 긴 음을 만들어낸다”고 밝혔다. 문제의 은하단은 'RXC J0142.9 + 4438'로 알려져 있으며, 중력에 의해 묶여진 수천 개의 은하를 포함하고 있는 거대 은하단이며, 각 은하는 수많은 별들을 가지고 있다. 위 사진에서 전경에 밝게 빛나는 별들이 바로 그중 일부이다. 가장 큰 은하 그룹은 이미지의 중심 부근에 있으며, 중간 주파수 범위의 사운드를 생성하고 있다. 비디오 중간 부분에서 들리는 소리가 바로 그것이다. 반대로, 이미지의 하단 근처에 있는 은하들은 낮은 음을 생성하고, 상단 근처의 은하들은 높은 음을 만들어내고 있다. 위의 이미지는 2018년 8월 13일 허블 망원경의 첨단 탐사용 카메라와 광시야 카메라 3으로 촬영한 것이다. 은하단과 같은 거대 질량의 천체를 망원경으로 관측할 경우, 관측 대상이 이른바 중력 렌즈 역할을 하게 되는데, 이럴 때 그 관측 대상 너머에 있는 먼 천체들이 더욱 확대되어 보이게 된다. 위의 허블 이미지는 RELICS(중력렌즈 은하단 관측을 통화 재이온화 연구·Reionization Lensing Cluster Survey)라는 관측 프로그램의 일부로 잡은 것이다. 프로그램을 통해 확인된 은하들은 2021년 3월에 취역할 것으로 예상되는 제임스 웹 우주 망원경에 의해 더 자세히 연구될 예정이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

요즘 같이 미세먼지 가득한 하늘에서는 엄두도 낼 수 없지만 맑은 밤하늘 반짝거리는 별들을 보면서 사람들은 ‘우주는 얼마나 넓을까’ ‘우주의 무게는 얼마나 될까’라는 상상을 해보곤 한다. 사람의 체중을 재듯 정확하게 우주와 은하계의 무게를 잴 수는 없지만 천문학자들이 은하질량의 가장 근사치를 최근 발표해 주목받고 있다. 미국 항공우주국(NASA) 고다드 우주비행센터, 우주망원경과학연구소, 천문학연구대학협회, 유럽우주국(ESA) 공동연구팀이 NASA 허블우주망원경과 ESA 가이아위성을 활용해 은하질량을 예측하는데 성공하고 천문학 분야 국제학술지 ‘천체물리학’에 곧 발표될 예정이라고 8일 밝혔다. 이들 연구에 따르면 은하의 무게는 약 1조 5000억 태양질량으로 조사됐다. 태양질량은 천문학에서 항성(별)이나 은하 질량을 표시하는 단위로 태양 1개 질량과 동일하며 지구 33만 2950개의 질량과 동일하다. 지난 수십 년 동안 많은 학자들은 은하의 무게가 태양계 질량의 5000억~3조 사이가 될 것이라고 다양한 측정치를 내놨다. 연구팀은 허블망원경과 가이아위성을 이용해 구상성단의 3차원 운동을 측정했다. 별들은 우리은하 중심을 천천히 공전하고 있다. 가이아위성의 관측자료를 바탕으로 우리은하의 정확한 3차원 지도를 만들고 그 움직임을 추적하도록 했다. 허블우주망원경은 가아이위성보다 관측범위는 작지만 희미한 빛을 가진 별까지 측정할 수 있기 때문에 멀리 떨어진 영역까지 관측이 가능하다는 장점이 있다. 이번 연구는 최근 10년 동안 13만광년 거리에 있는 12개의 성단을 측정한 허블 망원경 측정결과와 6만 5000광년 거리까지에 있는 34개 구상성단을 관측한 가이아위성 측정치를 결합시켰다. 은하수에 있는 약 2000억개의 별의 무게는 몇 %에 불과하고 여기에는 400만개 정도의 태양과 비슷한 질량을 가진 초거대질량 블랙홀이 포함돼 있다. 질량의 나머지 부분은 우주 전체를 뒤덮고 있으면서도 보이지 않은 암흑물질인 것으로 알려졌다. 이번 은하질량 추산을 통해 가벼운 은하는 약 10억 태양질량을 갖고 있는 반면 무거운 것은 30조 태양질량까지 다양한 것으로 나타났다. 1조 5000억 태양질량을 가진 은하가 일반적인 것으로 알려졌다. 허블측정을 주도한 토니 손 미국 우주망원경과학연구소 박사는 “이번 측정을 통해 우리 은하 주변 광대한 암흑물질 질량 측정도 가능해질 것”이라며 “은하 무게 측정은 우주의 생성과 진화의 과정을 더 자세히 이해할 수 있게해줄 것으로 본다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

어떤 관계는 맺어지는 것이 파멸로 직결되는 경우가 더러 있다. 특히 천문학에서 그런 일은 비일비재하다. 미 항공우주국(NASA)의 망원경이 몇 쌍의 은하들을 관측한 결과, 은하들이 서로 가까이 접근할 때 다른 은하에게 자신의 가스를 대량 빼앗기는 바람에 더 이상 별을 만들지 못하는 것으로 드러났다. NASA의 발표에 따르면, NASA의 스피처 우주망원경이 잡은 은하 합병 이미지는 은하들이 서로의 중력으로 묶이게 된 후 합병하는 방식을 더 잘 이해할 수 있게 되었다. 지금은 은하 합병이 아주 낮은 비율로 드물게 진행되고 있지만, 우주의 나이가 젊었던 60억 년에서 100억 년 전에는 은하 합병이 일반적으로 광범위하게 이루어졌다. 현재 우주의 나이는 약 138억 년으로 추정되고 있다. 은하 합병을 연구하면 오늘날 은하가 우주의 역사에서 어떤 과정을 밟아왔는가에 대해 더욱 잘 이해할 수 있게 되며, 우주가 어떻게 진화했는지에 대한 통찰을 얻을 수 있다. GOALS(Great Observatories All-sky LIRG Survey)라는 연구 프로그램은 이미 합병된 은하계를 포함해 200개에 가까운 천체를 관측, 연구했다.NASA 관계자는 “합쳐진 은하 내부에서 별 형성이 갑자기 멈추어지는 원인으로 생각되는 주요 과정 중 하나는 과식하는 블랙홀에 관계가 있다”라고 밝히면서 “대부분의 은하계의 중심에는 거대한 블랙홀이 있다. 태양 질량의 수백억 또는 수십억 배나 되는 거대 블랙홀이다. 이들이 은하 합병 때 별들을 생성하는 가스를 독차지해서 집어삼킨다”고 덧붙였다. 은하 합병은 높은 비용을 지불한다. 블랙홀이 커짐에 따라 은하계를 통해 파문을 일으킬 수있는 충격파가 생성되어 이웃의 가스가 방출시켜 별이 태어나는 데 필요한 연료를 빼앗기게 된다. 최악의 경우, 은하는 새로운 별을 만드는 데 필요한 모든 연료를 잃어버릴 수 있으며, 현재 갖고 있는 별들이 늙어서 죽으면 은하는 종말을 맞게 된다. NASA 관계자는 연구자들이 여전히 은하 합병과 별의 형성, 그리고 블랙홀 활동 사이에 어떤 인과관계가 존재하는지 이해하기 위해 연구하고 있다고 밝혔다. GOALS 과학자들은 최근 하와이의 W. M. 케크 천문대에서 활동 은하핵의 충격파를 찾아냈는데, 그 속에는 주변의 모든 것들을 집어삼키는 초질량 블랙홀이 숨어 있다.이 연구는 몇몇 충격적인 현상을 발견하기도 했는데, NASA 관계자의 설명에 따르면 합병 과정에서 은하 성장을 주도하는데 있어 활동 은하핵의 역할이 간단하지 않고 아주 복잡할 수도 있다는 것이다. 이 연구에 GOALS 과학자들은 스피처 적외선 우주망원경 은하 합병을 관측하는 한편, 허블과 찬드라 우주 망원경, 유럽 우주국의 허셜 위성과 같은 다른 우주 관측소를 사용해 같은 대상을 관측했다. 하와이의 케크 관측소, 미국국립과학재단(NSF)의 전파망원경 배열인 장기선간섭계(Very Large Array), 칠레 북부의 아타카마 사막에 있는 알마전파망원경 및 몇몇 지상 기반 관측소들도 목표 연구에 사용되었다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

‘수(성) 금(성) 지(구) 화(성) 목(성) 토(성) 천(왕성) 해(왕성)’. 태양계와 우주에 대해 배울 때 가장 먼저 들어보고 외우는 태양계 행성의 이름들이다. 원래는 명왕성도 태양계의 행성으로 분류됐었지만 2006년 국제천문연맹(IAU)의 행성 분류법이 변해 행성의 지위를 잃고 왜소행성으로 전락하면서 태양계 최외곽 행성 지위는 해왕성이 물려받게 됐다.해왕성은 지구 크기의 4배 정도로 지구를 큰 사과라고 한다면 해왕성은 농구공 정도로 볼 수 있다. 80% 정도가 수소로 구성돼 있고 19%가 헬륨, 나머지가 에탄, 메탄 같은 가스로 이뤄져 있는 해왕성은 가시광선의 붉은색을 흡수하고 청색을 반사해 바다를 연상케 할 정도로 푸른색을 띤다. 이 때문에 그리스 로마 신화에서 ‘포세이돈’ 또는 ‘넵투누스’로 불리는 ‘바다의 신’ 이름을 딴 행성이 됐다.사실 과학계에서 해왕성 발견은 ‘뉴턴 역학의 승리’라고 평가받고 있다. 1781년 독일 출신의 영국 천문학자 윌리엄 허셜이 토성 궤도 바깥에서 천왕성을 발견했는데 문제가 생겼다. 망원경으로 관측된 천왕성의 궤도와 뉴턴 역학으로 계산된 궤도가 다르게 나타난 것이다. 이에 1843년 영국 케임브리지대 존 애덤스와 1845년 프랑스 천문학자 위르뱅 르베리에가 천왕성 너머에 미지의 행성을 가정할 경우 천왕성 궤도가 관측된 값과 계산값은 일치할 것이라고 주장했다. 그러던 중 1846년 독일 요한 갈레가 이들이 예측한 정확한 위치에서 바로 그 행성, 해왕성을 발견함으로써 뉴턴 역학은 위치를 공고히 하게 됐다. 해왕성은 태양계의 다른 거대행성인 목성(79개), 토성(53개), 천왕성(27개)처럼 많은 위성(달)을 갖고 있다. 현재 해왕성의 위성은 14개다. 2013년에 발견된 1개는 아직 위성으로 승인되지 않아 공식적으로 해왕성 위성 숫자는 13개이다. 이 위성들은 모(母)행성인 해왕성을 따라 신화 속 바다의 신들과 요정들의 이름이 붙여져 있다. 가장 큰 위성은 신화에서 포세이돈의 아들인 ‘트리톤’이다. 지금까지는 제1위성인 트리톤 궤도를 기준으로 안쪽으로 6개, 바깥쪽으로 6개의 위성이 도는 것으로 알려져 있었는데 비영리 연구기관인 외계지적생명체탐사(SETI) 연구소와 미국 캘리포니아 버클리대 천문학과, 미국항공우주국(NASA) 에임스 연구센터 공동연구팀은 트리톤 궤도 안쪽에 숨겨져 있던 새로운 달을 찾아내 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 21일자에 발표했다. 연구팀은 NASA에서 운용하는 허블우주망원경을 이용해 해왕성 내측 위성 6개와 고리를 관측하면서 2004년부터 2016년까지 촬영한 영상을 특수 이미지 처리기법으로 초고감도 화질로 변환해 광도측정법을 실시했다. 그 결과 해왕성의 제2위성인 프로테우스와 매우 근접한 거리에서 움직이는 작은 위성을 새로 발견했다. 이번에 발견된 위성의 직경은 평균 34㎞에 불과해 해왕성 위성 중에 가장 작은 것으로 알려졌다. 연구팀은 크기가 작아 눈에 띄지 않게 빠르게 움직인다고 해서 ‘히포캄프’로 이름 지었다. 히포캄프는 그리스 신화에서 상반신은 말이고 하반신은 물고기의 모습을 가진 해마 ‘히포캄포스’의 이름을 딴 것이다. 연구팀은 히포캄프의 궤도나 형태를 봤을 때 인근 형제 위성 6개와 마찬가지로 우주에서 날아오는 다른 소행성이나 혜성이 해왕성이나 다른 큰 위성들과 충돌하면서 만들어졌을 것이라고 추정했다. 연구를 주도한 마크 쇼월터 SETI 수석과학자는 “이번 연구 결과는 히포캄프가 두 번째로 큰 해왕성의 위성인 프로테우스에서 오래전에 분리된 조각이라는 가정을 뒷받침해 줄 뿐만 아니라 해왕성 위성들의 생성과 태양계 생성의 비밀을 알려주는 열쇠가 될 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

우리 태양계 끝자락에 놓인 신비로운 두 기체 행성의 모습이 새롭게 공개됐다.　 최근 미 항공우주국(NASA)은 허블우주망원경이 촬영한 천왕성과 해왕성의 사진을 홈페이지에 공개했다. 신비로운 푸른색으로 빛나는 두 행성은 사실 허블우주망원경으로도 관측이 힘들만큼 멀고 먼 곳에 놓여있다. 지금은 태양계의 끝 행성이 된 해왕성의 경우 태양을 기준으로 무려 45억㎞나 떨어져 있을 정도. 먼저 ‘하늘의 신’ 천왕성(사진 왼쪽) 사진을 보면 북반구 지역은 거대하면서도 밝은 구름이 널리 퍼져있다. 마치 흰색 모자를 쓴듯 이렇게 큰 구름이 퍼져있는 이유는 천왕성의 독특한 공전 자세 때문이다. 지구의 경우 공전궤도면에 23.5도 기울어진 자세로 공전하고 있다. 그러나 천왕성은 궤도경사각이 무려 98도에 달해 ‘건방지게도’ 아예 드러누운 자세로 태양을 공전한다. 이같은 극단적인 자세 때문에 천왕성의 북극은 하루종일 쉬지않고 태양빛을 직접적으로 받아 독특한 구름이 형성됐다는 것이 전문가들의 설명이다. 해왕성도 신비롭기는 마찬가지다. 해왕성 역시 북반구 쪽 밝은 흰 구름 옆에 대흑점이 보인다. 이는 해왕성의 폭풍으로, 2세기 이상 폭풍으로서 맹위를 떨치는 목성의 대적점과는 달리, 해왕성은 불과 몇 년 만에 생성과 소멸을 반복하는 것이 특징이다. 이 사진이 촬영된 것은 지난해 9월로 당시 폭풍의 길이는 대략 1만㎞가 넘었다. NASA 측은 "매년 태양계 행성들의 날씨를 정기적으로 관측하는 과정에서 촬영된 것"이라면서 "지구와 마찬가지로 천왕성과 해왕성도 계절이 있는데 한계절이 수십 년에 이를 정도로 지구보다는 훨씬 길다"고 설명했다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

우주 생성의 비밀을 간직한 마치 보물처럼 숨어있던 작은 은하가 새롭게 발견됐다. 최근 이탈리아 국립천체물리연구소(INAF) 등 국제천문학 연구팀은 약 3000만 광년 떨어진 곳에 위치한 왜소구형은하 '베딘 1'(Bedin 1)을 발견했다는 연구결과를 발표했다. 허블우주망원경을 통해 우연히 발견된 베딘 1은 폭이 3000광년 정도로 추정될 만큼 매우 작고 희미한 은하다. 우리은하의 지름이 10만 광년에 달한다는 점과 비교해보면 얼마나 작은 지 알 수 있는 대목. 그러나 베딘 1은 놀랍게도 대략 130억 년의 나이를 가졌을 것으로 추정돼 140억년이라는 우주의 나이와 견줄만 하다.흥미로운 사실은 베딘 1의 발견 과정이다. 당초 연구팀은 허블우주망원경을 이용해 구상성단 NGC 6752 속에 존재하는 백색왜성(white dwarf)들을 연구 중이었다. 그러나 관측 과정에서 한쪽 귀퉁이에 빽빽하게 모여있는 작은 별들의 모습이 파악됐다. 이 별들의 밝기와 온도 등을 분석한 결과 이 은하가 NGC 6752에 속한 것이 아닌 3000만 광년이라는 훨씬 더 먼 곳에 위치한다는 것이 밝혀졌다. 지구 밤하늘에서 세번째로 밝게 빛나는 구상성단(球狀星團·별들이 마치 공처럼 둥글게 모여있는 성단)인 NGC 6752는 1만3000광년 떨어진 곳에 위치해있다. 연구팀은 "베딘 1은 우주의 나이에 근접해 살아있는 화석이라해도 무리는 아니다"면서 "다른 은하들과 거의 상호작용을 하지 않는 것도 특징"이라고 설명했다. 이어 "이같은 왜소구형은하는 우주에 드물지 않지만 극도로 고립된 것이 가장 큰 특징"이라고 덧붙였다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

20세기에 기라성 같은 천문학자들 중 최고의 영웅 한 사람을 꼽으라면 에드윈 허블을 드는 데 토를 달 사람은 아무도 없을 것이다. 고요하기만 한 줄 알았던 우리의 우주가 실은 무서운 속도로 팽창하고 있다는 사실을 맨처음 발견하여 인류에 고한 사람이 허블이기 때문이다. ‘팽창우주’의 발견은 7000년 인류 과학사에서 가장 위대한 발견으로 자리매김되었다. 그 전에 허블은 그때까지 우리은하 내의 성운으로만 알려졌던 안드로메다 성운이 실은 독립된 외계은하임을 밝혀내, 우리은하가 우주의 전부인 줄 알았던 사람들을 충격 속에 빠뜨렸다. 밤하늘에서 빛나는 모든 것들이 우리은하 안에 속해 있다고 믿고 있던 사람들에게 이 발견은 청천벽력과도 같은 것이었다. 갑자기 우리 태양계는 자디잔 티끌 같은 것으로 축소되어버리고, 지구상에 살아 있는 모든 것들에게 빛을 주는 태양은 우주라는 드넓은 바닷가의 한 알갱이 모래에 지나지 않은 것이 되었다. 오랜 세월 동안 맨눈으로 볼 수 있는 범위의 크기로 생각해왔던 우주가 허블의 발견 이후 은하들 뒤에 다시 무수한 은하들이 늘어서 있는 무한에 가까운 우주임이 드러났다. 인류에게 이것은 근본적인 계시였다. 이런 상황에서 다시 광막하기 그지없는 우주가 현재에도 무한 팽창을 거듭하고 있다는 사실을 접하자, 우리가 발붙이고 사는 이 세상에 고정되어 있는 거라곤 하나도 없다는 현기증 나는 사실에 사람들은 황망해했다. 최초로 인류가 지구상을 걸어다닌 이래 우리 인간사가 불안정하다는 것을 알고는 있었지만, 20세기에 들어서는 하늘조차도 불안정하다는 사실을 깨닫게 되었던 것이다. 그것은 제행무상(諸行無常)의 대우주였다. ​허블이 팽창우주를 발견하는 데 사용한 도구는 적색이동이었다. 멀어져가는 천체의 빛을 스펙트럼으로 보면 적색이동 현상이 나타난다. 허블이 중학교 중퇴 학력의 관측조수 휴메이슨과 함께 24개의 은하를 집요하게 추적해서 얻은 관측자료를 정리하여 거리와 속도를 반비례시킨 표에다가 은하들을 집어넣은 결과, 모든 은하들이 우리로부터 멀어져가고 있다는 놀라운 사실을 발견했다. 멀리 있는 은하일수록 더 빠른 속도로 멀어져가고 있는 것이다! 이게 무슨 일인가? 사방의 은하들이 우리로부터 도망가고 있었다. 우리가 무슨 몹쓸 것에 오염되었거나 큰 잘못이라도 저질렀다는 건가? 그래서 우리와는 다시는 상종하지 않으려고 저렇게 허겁지겁 달아나는 건가? 훗날 어떤 천문학자는 우리은하가 인간이라는 물질로 오염되어서 다른 은하들이 도망가는 거라는 우스갯소리도 했다. 은하는 후퇴하고 있다. 먼 은하일수록 후퇴속도는 더 빠르다. 그리고 은하의 이동속도를 거리로 나눈 값은 항상 일정하다. 이것이 바로 허블의 법칙이다. 훗날 이 상수는 허블 상수로 불리며, H로 표시된다. 허블 상수는 우주의 팽창속도를 알려주는 지표로서, 이것만 정확히 알아낸다면 우주의 크기와 나이를 구할 수 있다. 그래서 허블 상수는 우주의 로제타 석에 비유되기도 한다. 허블과 휴메이슨의 발견은 우주가 팽창하고 있음을 명백히 보여주는 것이었다. 그러나 당시에는 허블 자신까지 포함해서 이것이 우주의 기원과 연관되어 있으며, 모든 것의 근본을 건드리는 심오한 문제라고 확신하는 사람은 아무도 없었다. 이상하게도 죽이 잘 맞았던 이 커플이 인류를 우주 기원의 순간으로 데려갈 이론적 토대를 닦았던 것이다. 이 발견 이후 신출내기 천문학자였던 허블은 단숨에 천문학 영웅으로 떠올랐으며, 수많은 상과 명예박사를 받는 영예를 누리게 되었다. 노벨 물리학상 후보에까지 올랐으나, 당시 천문학이 포함되지 않아 수상하지는 못했다. 그러나 나중에 규정이 바뀌어 허블에게 노벨상을 주려 했으나, 그때는 받을 사람이 없었다. 얼마 전 세상을 떴기 때문이다. 노벨상을 받으려면 업적 외에도 장수가 필수적인 상수임을 일깨워주는 대목이다. 노벨상 규정이 일찍 바뀌었다면 아마 허블은 두 번쯤 받았을 것이다. 안드로메다 은하 거리 결정과 팽창우주가 각각 충분한 수상자격이 될 것이기 때문이다. ​ 허블은 노벨상만 받지 못했을 뿐, 과학자로서는 최고의 영예와 인기를 누렸다. 영화 배우나 작가들과 모임을 가졌으며, 1937년 아카데미 영화상 수상식에 주빈으로 참석하기도 했다. 그뿐 아니다. 1948년에는 허블의 초상화가 ‘타임’지 표지를 장식했다. 천문학자로서는 최초의 일이었다. 그후 반세기 동안 ‘타임’지 표지에 얼굴을 올린 천문학자는 퀘이사를 발견한 마틴 슈미트와 유명작가이자 천문학자인 칼 세이건뿐이었다. 몇 번의 좌절과 느닷없는 임종 인생의 정점에 있던 허블에게 뜻하지 않은 좌절이 찾아왔다. 1944년 윌슨산 천문대 대장 애덤스는 은퇴를 결심하고 업적이나 지명도를 고려하여 후임으로 허블을 추천했다. 그러나 천문대 연구원과 직원들의 반대에 부딪혔다. 거기에는 그럴 만한 이유가 있었다. 워낙 독단적인데다 과시욕이 심한 허블은 주위 사람들과 자주 마찰을 일으켰는데, 대표적인 것이 천문대 선배 연구원이던 할로 섀플리와의 불화였다. 두 사람은 기질적으로도 상극이었다. 평화주의자였던 섀플리는 1차대전에 종군한 퇴역소령인 허블이 군용 트렌치 코트를 휘날리며 파이프를 문 채 천문대를 휘젓고 다니는 모습이 영 눈에 거슬렸다. 섀플리는 학문적으로 반대편에 섰던 허블에게 여러 차례 거친 말로 모욕당한 적도 있었지만 끝까지 허블을 관대하게 대했다. 뿐더러, “허블은 뛰어난 관측자다. 나보다도 몇 배는 더 훌륭하다”고 상찬했다니, 대인배였던 모양이다. 평생을 은하 연구에 바쳤던 새플리는 다음과 같은 명언을 남기기도 했다. “우리는 뒹구는 돌들의 형제며, 떠도는 구름의 사촌이다.”허블의 또 다른 불화 상대는 반 마넨이었다. 역시 선배 연구원이던 반 마넨은 냅킨 링 사건으로 허블과의 악연을 남겼다. 윌슨산 천문대의 저녁식사에서는 전날 밤 2.5m 망원경 관측자가 상석에 앉아 대화를 이끌어가는 관례가 있었다. 그런데 허블이 식사 전에 나타나 상석에 놓인 반 마넨의 냅킨 링을 자기 것과 바꾸어놓았다. 식사 종 소리에 내려온 반 마넨은 자기 냅킨 링이 다른 자리에 놓인 것을 보고는 잠시 얼굴이 굳어졌지만 아무 말 없이 식사를 했다고 한다. 이런 일들은 허블이 주위 사람들과 어떤 관계에 있었던가를 알려주는 단편적인 사례에 지나지 않는다. 애덤스 대장은 허블의 독단으로 인해 빚어지는 골치 아픈 문제들에 무든히 속을 썩였지만 모든 것을 감싸안는 편이었고, 후임으로 허블을 추천한 것을 보면 그 역시 대인배였던 모양이다. 천문대 연구원과 직원들이 반대하자 천문대측에서도 허블 카드를 포기할 수밖에 없었고, 후임으로는 허블보다 한참 어린 물리학자 보웬을 천문대장으로 임명했다. 이 소식을 듣고 허블은 “천문학자가 아닌 물리학자를 새로운 천문대장으로 임명하다니 놀랍다”는 반응을 보였다고 한다. 허블의 좌절은 이뿐 아니었다. 윌슨산 천문대가 5m 망원경을 소유한 팔로마산 천문대와 합병했는데, 세계 최대인 5m 망원경으로 하는 관측을 포기할 수 없었던 허블은 차마 자리를 박차고 떠나지 못한 채 그대로 천문대에 주저앉았지만, 그 꿈마저 끝내 이루어질 수 없었다. 허블의 연구 주제가 실적을 내기 어렵다는 이유로 관측일정에 받아들여지지 않았기 때문이다. 뼛속까지 타고난 관측자였던 허블은 여기서 결정적인 타격을 받았던 것으로 보인다. 이듬해 허블은 심장발작을 일으켰고, 잠시 회복되어 몇 년 만에 관측에 나섰다가 53년 다시 뇌졸중으로 영영 눈을 감고 말았다. 64세 생일을 3주 앞둔 때였다. 그의 아내 그레이스 외에는 누구도 그의 임종을 보지 못했다. 뿐만 아니라, 그레이스는 어떠한 장례식과 추도회도 거부했다. 그리고 허블의 유해를 어떻게 처리했는지에 대해서도 끝내 입을 열지 않았다. 스탠포드 대학 영문학과 출신인 그레이스는 백만장자의 딸로서 전 남편이 의문의 죽음을 한 후 이듬해 허블과 결혼했다. 두 사람 사이의 사랑은 이전부터 싹트고 있었다. 그녀는 천문대에서 허블을 본 후 첫눈에 반한 듯하다. 헌칠한 키와 잘생긴 얼굴, 게다가 우주를 연구하는 허블에게 저항할 수 없는 매력을 느꼈던 모양이다. 문장력과 문학적 감수성이 뛰어났던 그녀는 허블에게 ‘성운 항해자’라는 별명까지 붙여주었다. 그녀는 허블의 자료를 기증하면서 허블의 전기를 쓰는 사람은 남성 과학자여야 한다는 조건을 붙였다. 그러나 그 이유는 밝히지 않았다. 그레이스는 허블이 떠난 지 28년 후 90세의 나이로 눈을 감았다. 전하는 말에 의하면 그녀의 유해는 화장되어 남편 옆에 안치되었다고 한다. 이런 굴곡진 사연으로 인해 우리는 20세기 천문학 최고의 영웅이 어디에 묻혀 있는지 아직도 모르며, 허블을 추념하려면 1990년 우주로 올라간 허블 우주망원경을 바라보는 수밖에 없게 되었다. 하지만 허블 부부에게도 하나의 위안이 있었다. 허블이 죽은 후 얼마 안되어 노벨 물리학상 수상자이자 위원인 찬드라세카르와 페르미가 허블이 인류에게 끼친 공헌이 무시돼서는 안 된다고 생각한 끝에 그레이스를 찾아가 허블이 수상자로 선정되었다는 비밀 사항을 전했다는 점이다. 법학을 전공했다가 뒤늦게 천문학으로 전향하여 늘 남의 인정과 칭찬에 목말라했던 허블이 지하에서나마 그 소식을 들었다면 크게 기뻐했을 것임에 틀림없다. 마지막으로, 타고난 관측자 허블이 남긴 말로 이 글을 접기로 하자. “오감만 잘 갖춰져 있으면 인간은 우주가 무엇인지 탐험할 수 있으며, 그걸 모험과학이라 부른다.” 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

인류가 이제껏 보아왔던 것 중 가강 깊은 우주의 이미지를 건져내는 데 성공했다. 천문학자들은 지금까지 확보한 이미지 중 가장 먼 우주를 담고 있는 허블 울트라 딥 필드(Hubble Ultra-Deep Field) 영상에 나오는 가장 큰 은하 주변에서 '잃어버린 빛'을 복원해내는 새로운 기술을 사용해 성공을 거두었다. 연구원들은 여러 허블 이미지를 처리해 우리 우주의 새로운 모습을 드러내는 데 성공했다. 스페인 카나리아 천문연구소(Instituto de Astrofísica de Canarias) 연구원들은 3년 동안 이미지를 제작하는 과정에서, 여러 이미지를 재처리하고 이미지들을 결합함으로써 가장 큰 은하의 바깥쪽 영역에서 많은 양의 빛을 복구하는 데 성공해 놀라운 심우주 모습을 찾아냈다. " 외곽 지역의 별에서 방출되는이 빛을 찾아내는 것은 완전한 은하계에서 빛을 복원해내는 것과 같다" 고 연구팀은 설명한다. 일부 은하의 경우 이 누락된 빛은 해당 은하들이 이전에 측정한 것보다 거의 두 배 큰 지름을 가지고 있음을 보여준다. "우리가 하는 것은 허블 망원경이 직접 관찰한 원본 이미지 보관소에서 심우주 은하들의 이미지를 가공하여 최상의 품질을 생산해내는 것"이라고 알레한드로 S. 보를라프 프로젝트 리더는 설명해준다. 데이터를 수집한 WFC3는 허블 우주망원경이 취역한 지 19년이 된 2009년 5월 우주 비행사가 올라가 설치한 장비이다. 지상에서는 완전히 조립된 장비(망원경 + 카메라)를 테스트할 수 없었기 때문에 우주에서 정밀한 시공을 하는 방법을 찾는 것이 연구원들에게는 큰 도전이었다. 문제를 극복하기 위해 그들은 궤도상의 망원경 교정을 위해 하늘 가 방향에 있는 수천 개의 이미지를 분석한 끝에 마침내 정밀 시공에 성공할 수 있었다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

국제천문연맹(IAU) 총회의 투표가 대중의 관심을 끄는 경우는 많지 않다. 예외적이었던 사례는 명왕성을 태양계 행성 목록에서 제외했던 2006년 총회 정도였다. 총회의 결정으로 ‘행성이란 무엇인가’ 하는 정의를 수정하고 보니 명왕성이 행성의 정의에 맞지 않게 된 것이다.그로부터 12년이 지난 2018년 총회에서는 오랜만에 대중의 관심을 끌 만한 투표가 있었다. ‘허블’이라는 이름 때문이었다. 우주 팽창의 증거를 처음 제시한 것으로 알려진 천문학자 허블의 업적을 기리기 위해 그의 이름을 붙인 우주망원경 덕분에 ‘허블’은 우주, 첨단과학기술 등을 상징하는 단어가 되었다. 우주 팽창을 기술하는 법칙은 ‘허블 법칙’으로 널리 알려졌다. ‘허블 상수’는 우주 팽창 속도를 담고 있는 천문학과 우주론에서 가장 중요한 값 중 하나다. 총회에서는 우주 팽창을 처음 제안한 가톨릭 성직자이자 천문학자인 조르주 르메트르의 업적을 기리기 위해 ‘허블 법칙’을 ‘허블-르메트르 법칙’으로 바꾸어 부를 것이 권고됐다. 지동설에 이어 또 하나의 ‘코페르니쿠스적 전환’을 성직자 천문학자가 처음 제안한 것임을 널리 알리려는 결정이다. 우주가 팽창하고 있다는 것은 우주는 과거의 어느 시점에 시작한 유한한 존재라는 유력한 증거이며 현대 천문학의 가장 위대한 발견이다. 르메트르의 우주 팽창에 대한 논문은 허블보다 2년 빠른 1927년 발표되었음에도 불구하고 널리 알려지지 않았다. 논문이 지역 학술지에 프랑스어로 실렸기 때문이다. 또 르메트르 연구의 중요성을 알게 된 연구자들이 1931년 영국왕립학회지에 영어 번역본 게재를 주선했을 때 우주 팽창에 대한 핵심 문단이 누락됐기 때문이다. 누락 과정에 당시 이미 영향력이 큰 허블에게 공을 돌리려는 누군가의 의도가 있었느냐 하는 문제에 여전히 논란이 있다. 어쨌든 이번 IAU 권고안은 허블 우주망원경의 명칭에는 아무런 영향을 미치지 않는다. “모든 진리는 일단 발견하기만 하면 이해하기 쉽다. 문제는 진리를 발견하는 것이다”라는 갈릴레이의 말처럼 허블의 관측이 없었다면 르메트르의 연구는 성립할 수 없었다. 사실 허블이 르메트르의 제안을 적극 소개했다면 그 자신이 더 높게 평가받지 않았을까? 르메트르가 허블보다 앞섰음을 더 늦기 전에 우리 세대가 인정한 것이 반가울 따름이다.

크리스마스 시즌을 앞두고 우주에서 마치 화환을 연상케 하는 아름다운 거대 별의 사진이 도착했다. 미국항공우주국(NASA)가 공개한 이 사진은 지구로부터 약 6500광년 떨어진 곳에 위치한 ‘RS 퍼피스’(RS Puppis)로, 엄청난 질량으로도 유명하다. RS 퍼피스의 질량은 태양의 10배이며, 크기는 200배에 달한다. 뿐만 아니라 빛의 밝기가 태양보다 1만 5000배에 달해 ‘자이언트 스타’, ‘슈퍼스타’로도 불린다. 허블 우주망원경이 촬영한 RS 퍼피스는 변광성 별에 속한다. 변광성 별은 시간에 따라 밝기가 변하는 별을 뜻하며, 마치 거미줄에 묶인 듯 두꺼운 먼지 구름에 휘감겨 있는 것이 특징이다. NASA는 “RS 퍼피스 주변의 성운이 빛의 메아리처럼 번쩍이고 있다. 이러한 변동과 성운을 가로질러 움직이는 빛의 메아리 현상을 측정함으로써, RS 퍼피스와 주변 천체와의 거리를 확인할 수 있었다”고 설명했다. 실제로 유럽 남부 천문대의 새로운 우주 망원경으로 연구한 결과, 지구와의 거리는 약 6500광년으로 밝혀졌다. RS 퍼피스는 2013년 이후 꾸준히 천문학자들의 관심을 받고 있으며, 자세히 보면 촬영 시기에 따라 주위를 감싸고 있는 먼지 구름의 모습과 작은 별들의 위치가 달라져 있는 것을 확인할 수 있다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

현존하는 최고 성능의 우주망원경을 뛰어넘는 고성능 우주망원경이 칠레에 설치될 예정이다. 호주 매쿼리대학과 호주국립대학 공동 연구진은 내년 2월부터 3200만 달러(한화 약 360억 4200만원)의 연구기금이 들어가는 우주관찰용 광학 망원경을 칠레 우주망원경 연구부지에 설치할 계획이라고 밝혔다. 마비스(MAVIS)로 명명된 이 우주망원경은 지상에 설치된 일반적인 우주망원경보다 10배에서 최대 20배까지 더욱 선명하게 우주를 관찰하고 이미지를 전달할 수 있다. 일반적인 우주망원경은 대기 중의 차가운 공기와 뜨거운 공기가 만나 생성되는 일종의 난기류 탓에 광파(light wave)가 왜곡되고 이미지가 뿌옇게 흐려지는 현상이 있는데, 마비스 연구가 완료되면 이러한 우주망원경의 단점이 대폭 계선될 것으로 보인다. 뿐만 아니라 최고의 성능을 가진 미국항공우주국(NASA)와 유럽우주국(ESA)의 허블우주망원경에 비해서도 3배 더 선명한 우주의 이미지를 얻을 수 있다는 것이 연구진의 설명이다. 연구진은 “지상에 설치된 망원경을 통해 우주를 볼 때마다 대기의 난기류가 매우 큰 제약으로 다가왔다. 하지만 마비스는 대기 난기류로 인해 이미지가 뿌옇게 되는 현상을 완화했고, 덕분에 더욱 선명한 우주의 이미지를 확인할 수 있게 도울 것”이라고 설명했다. 이어 “이 망원경은 과학자들이 먼 은하계의 별을 식별하고, 이 별들이 얼마나 오래 됐는지를 알려주는 동시에 은하의 형성 역사를 되돌아볼 수 있게 도와줄 것”이라면서 “동시에 거대한 블랙홀을 찾는데도 도움이 될 것”이라고 기대했다. 새로운 고성능의 우주망원경은 내년 2월부터 본격적인 설치연구를 시작해 오는 2025년에 완성될 것으로 보인다. 이번 연구에는 매쿼리대학과 호주국립대학을 포함해 이탈리아 국립천문학연구소와 프랑스 마르세유 천체물리학연구소(LAM) 등이 참여할 예정이다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

-'허블-르메트르의 법칙'으로 바뀌었다...역사상 가장 놀라운 과학적 발견 1929년 미국 천문학자 에드윈 허블은 그의 조수 밀턴 휴메이슨과 함께 우리 우주가 팽창하고 있다는 관측 증거를 발견하여 엄청난 충격을 사람들에게 던져주었다. 이것은 완전한 상식 파괴로, 우주가 지금 이 순간에도 무서운 속도로 팽창하고 있으며, 우리가 발붙이고 사는 이 세상에 고정되어 있는 거라곤 하나도 없다는 현기증 나는 사실에 사람들은 황망해했다. 허블은 우주의 은하들은 우리로부터 후퇴하고 있으며, 먼 은하일수록 후퇴속도는 더 빠르다는 사실을 발견했다. 그리고 은하의 이동속도를 거리로 나눈 값은 항상 일정하다. 이것이 '허블의 법칙'이다. 훗날 이 상수는 허블 상수로 불리며, H로 표시된다. 허블 상수는 우주의 팽창속도를 알려주는 지표로서, 이것만 정확히 알아낸다면 우주의 크기와 나이를 구할 수 있다. 그래서 허블 상수는 '우주의 로제타 석'에 비유되기도 한다. 허블은 그 값을 550km/s/Mpc(100만pc만큼 떨어진 천체는 1초에 550km의 속도로 멀어진다는 뜻)이라고 구했다. 그것을 적용하면 우주의 나이가 20억 년밖에 안 되는 것으로 나온다. 지난 70년 동안 과학자들은 허블 상수의 정확한 값을 놓고 열띤 논쟁을 벌였다. 이를 두고 '허블 전쟁'이라고까지 했다. 최근 플랑크 우주망원경의 2013년 관측을 기반으로 허블 상수가 67.8(km/s/Mpc) 근처라는 것이 확인되었다. 여기서 Mpc는 약 325만 9000광년이고, 이만한 거리가 늘어날 때마다 지구에서 본 후퇴속도가 초속 67.8km씩 늘어난다는 뜻이다. 이 허블 상수의 역수는 약 140억 년으로, 이것이 우주의 나이가 된다. 지금도 허블 상수는 천문학에서 가장 중요한 상수로 다뤄지고 있다. 허블의 법칙을 식으로 나타내면 다음과 같다. ​ V=Hr (V: 은하 후퇴속도 [km/s], r : 은하까지의 거리 [Mpc], H :허블 상수[km/s/Mpc] ) 허블의 법칙은 우주가 팽창한다는 이론의 기초가 되었을 뿐 아니라, 빅뱅의 증거이기도 하다. 허블의 발견에 따르면, 우주 팽창은 나를 중심으로 ​진행되고 있다고도 볼 수 있다. 내가 만약 이웃 안드로메다 은하로 가더라도 마찬가지다. 그곳을 중심으로 모든 은하들은 나로부터 멀어져가고 있을 것이다. 우주의 모든 은하들은 이처럼 서로 후퇴하고 있는 것이다. 이 경우 은하들이 스스로 이동하는 것은 아니다. 우주팽창은 공간 자체가 팽창하는 것이기 때문에 은하 간 공간이 늘어나고 있는 것이다. ​따라서 은하들은 늘어나는 우주의 카펫을 타고 서로 기약 없이 멀어져가고 있는 셈이다. 허블이 발견한 팽창 우주는 20세기 천문학사에서 가장 중요한 발견이자, 위대한 지식 혁명의 하나로 받아들여졌다. 허블의 제자인 앨런 샌디지는 우주의 팽창을 역사상 가장 놀라운 과학적 발견이라 불렀다. 가톨릭 신부복을 입은 천문학자 이처럼 유명한 '허블의 법칙'이 새 옷을 갈아입게 되었다. '허블-르메트르의 법칙'으로 불려지게 된 것이다. 국제천문연맹(IAU)은 지난 8월 오스트리아 빈에서 열린 연례회의와 전자투표에 참석한 회원 11,072명을 대상으로 허블의 법칙을 개명하는 찬반투표를 진행한 결과 78%가 찬성해 이름을 바꾸기로 했다고 밝혔다. 사실 그 전에도 허블의 법칙을 '허블-휴메이슨의 법칙'으로 바꿔야 한다는 주장이 있었다. 허블의 법칙에서 공동 관측자 휴메이슨이 빠진 것은 당시 그가 정식 과학자가 아니었기 때문인 것으로 추정되고 있다. 휴메이슨은 중학을 중퇴한 14세 이후로 정식 교육을 받지 않았으며, 윌슨산 천문대 잡역부로 일하다가 천체 관측에 뛰어난 솜씨를 발휘하여 정식 직원으로 채용되고 허블의 조수로 일하게 된 것이다. ​ 그렇다면 한 세기 가까이 이어오던 허블의 독점 체제를 깬 르메트르란 인물은 과연 누구인가? 벨기에 출신의 가톨릭 신부이자 천문학자인 조르주 르메트르는 대학생 때 토목공학을 공부하다가 1차대전에 참전한 후 천문학으로 방향을 틀었다. 그는 허블이 법칙을 발표하기 2년 전인 1927년, 팽창하는 우주를 나타내는 논문 〈일정한 질량을 갖지만 팽창하는 균등한 우주를 통한 우리은하 밖 성운들의 시선속도에 대한 설명〉을 발표, 매우 높은 에너지를 가진 작은 '원시 원자'가 거대한 폭발을 일으켜 우주가 되었다는 대폭발 이론을 최초로 내놓았다. 르메트르는 우주의 기원에 대한 그의 이론을 '원시 원자에 대한 가설'이라 불렀다. 르메트르는 후일 빅뱅 이론으로 발전된 이 가설에서, 우주는 팽창하고 있으며, 이러한 팽창을 거슬러 올라가면 우주의 기원, 즉 ‘어제 없는 오늘'(The Day without Yesterday)이라고 불리는 태초의 시공간에 도달한다는 선구적 이론을 펼쳐냈다. 1927년 브뤼셀에서 열렸던 세계 물리학자들의 솔베이 회의에 참석한 르메트르는 아인슈타인을 한쪽으로 데리고 가서 자신의 팽창우주 모델을 설명했다. 하지만 아인슈타인으로부터 "당신의 계산은 옳지만, 당신의 물리는 끔찍합니다"라는 끔찍한 말을 들었다. 아인슈타인이 거부한다는 것은 곧 전 과학계가 거부한다는 뜻으로, 르메트르는 자신의 이론에 흥미를 잃고 한동안 잊힌 듯이 지냈다. 르메트르가 '솔베이의 절망'을 맛본 지 6년 만인 1933년, 마침내 아인슈타인의 항복을 받아냈다. 우주 팽창을 발견한 허블의 윌슨산 천문대에서 열린 세미나에서 르메트르는 에드윈 허블을 비롯한 쟁쟁한 천문학자와 우주론자들 앞에서 빅뱅 모델에 대해 발표했다. 그는 자신이 좋아하는 불꽃놀이를 가미하여 현재의 우주 시간을 시적으로 표현했다. "모든 것의 최초에 상상할 수 없을 만큼 아름다운 불꽃놀이가 있었습니다. 그런 후에 폭발이 있었고, 그후엔 하늘이 연기로 가득 찼습니다. 우리는 우주가 창조된 생일의 장관을 보기엔 너무 늦게 도착했습니다."​ 아인슈타인은 르메트르의 팽창우주 강의를 듣고 "내가 들어본 것 중에서 창조에 대해서 가장 아름답고 만족스러운 설명"이라는 찬사를 보냈다. 또한 1965년, 빅뱅의 강력한 증거인 우주배경복사가 발견됨으로써 르메트르는 최종적인 승리를 거두게 되었다. 이 소식은 임종을 앞둔 르메트르에게도 전해졌다. 평생 신과 과학을 함께 믿었던 빅뱅의 아버지 르메트르는 1966년에 우주 속으로 떠나갔다. 향년 72세였다. 그로부터 반세기 지난 뒤 르메트르는 '팽창우주'의 지분을 정식으로 인정받아 허블-르메트르’ 법칙으로 수정되면서, 우주팽창론적 사고를 수학적으로 제시한 업적이 늦게나마 빛을 보게 되었다. IAU는 자료를 내고 “법칙의 물리적 설명과 증거는 허블이 제시했지만, 르메트르 역시 관련 연구를 비슷한 시기에 수행했다”며 “우주 팽창론을 수학적으로 유도했던 그의 업적을 다시 기리기 위한 것”이라고 설명했다. 이로써 전 세계의 천문학 교과서에는 앞으로 '허블-르메트르의 법칙'이 자리잡을 것으로 보인다. IAU는 1919년 설립돼 전 세계 총 107개 국가의 연구자가 참여하고 있는 국제 천문 조직으로, 천문학과 관련한 연구와 소통, 교육 등의 발전을 목표로 국가간 협력을 유도하고 있다. 다음 제31차 국제천문연맹총회(IAUGA)는 2021년 한국 부산에서 열린다. IAUGA는 천문학 분야 최대 국제학술대회로 1922년부터 3년마다 개최되고 있다. ​ 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

두 은하가 충돌할 때 각 은하 중심에 있는 두 거대 블랙홀이 서로 끌어당기는 순간이 처음으로 포착됐다. 미국 메릴랜드대학 출신 천문학자 마이클 코스 박사가 이끄는 국제 연구팀은 충돌이 진행 중인 여러 은하에서 각 은하 중심에 있는 거대 블랙홀이 서로 끌어당겨 합쳐지기 직전의 순간들을 포착했다고 7일(현지시간) 밝혔다. 연구팀은 “이같은 천문 사건은 우리은하가 수십억 년 안에 이웃은하인 안드로메다와 충돌할 때 어떤 일이 일어날지를 미리 보여주는 것”이라고 설명했다. 연구팀은 미국항공우주국(NASA) 허블우주망원경과 하와이 W.M.켁 망원경 등에 포착된 방대한 자료를 선별해 충돌 중인 은하 수백 개를 조사했다. 코스 박사는 “두 은하의 중심에 각각 자리잡은 두 블랙홀이 하나로 합쳐지는 순간을 자세히 본 것은 꽤 놀라운 일이었다”면서 “이는 해석에 의존하지 않은 매우 깨끗한 결과물이므로 논쟁의 여지가 없다”고 말했다. 연구팀은 방대한 X선 자료에서 시각적으로 희미하지만 활발한 블랙홀들을 찾아냈다. X선은 은하 중심을 덮고 있는 두꺼운 먼지와 가스구름을 통과하므로 이를 측정하면 관측할 수 있다. 그리고 거기에 있는 블랙홀들이 하나의 거대한 블랙홀로 합쳐지기 직전까지 서로 끌어당기는 모습을 포착했다. 연구팀에 따르면, 두 블랙홀이 충돌하면 중력파라는 강력한 에너지를 방출할 것이다. 초기 우주에서는 은하 충돌이 더 빈번하게 이뤄졌으며 이번에 포착된 새로운 이미지들은 이런 사건 중 하나에 관한 상세한 광경을 제공한다. 또한 이런 이미지는 우리 은하 중심에 있는 거대 블랙홀이 안드로메다에 있는 블랙홀과 합쳐질 때 어떤 일이 일어나는지를 보여준다. 이런 블랙홀은 결국 부서져 하나의 더 큰 블랙홀로 합쳐질 것이다. 자세한 연구 성과는 세계적 학술지 ‘네이처’ 최신호(8일자)에 실렸다. 사진=NASA/ESA/W.M.켁천문대/마이클 코스 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

심연의 우주 속에서 배트맨을 부르는 사인같은 재미있는 사진이 공개됐다. 최근 유럽우주국(ESA)은 미 항공우주국(NASA)과 공동으로 운영하는 허블우주망원경으로 촬영한 성운 사진을 공개했다. 두터운 구름과 먼지 속에 빛나는 별들의 모습이 인상적인 이 사진 제목은 '뱀자리 꼬리 속에 박쥐의 그림자'. 사진 속 지역은 지구에서 약 1300광년 떨어진 뱀자리 꼬리 부근에 위치한 뱀자리 성운이다. 가스와 먼지로 둘러쌓인 이 성운 안쪽에는 우리의 태양과 비슷한 어린 별들이 존재한다. 곧 이 가스 성운 안쪽에서는 우리가 모르는 또다른 태양계가 막 형성되고 있지만 두터운 가스와 먼지에 가려 그 내부를 쉽게 들여다보기는 어렵다. 그렇다면 박쥐의 그림자는 어디에 있을까? 사진 상단 부근을 보면 가운데 밝게 빛나는 별을 중심으로 마치 날개를 쭉 펼친 것 같은 그림자가 보인다. 물론 다소 억지스러운 해석이지만 흥미를 주는 것은 사실. 가운데 빛나는 별의 이름은 HBC 672로 여기에서 성운 사이로 새어나오는 빛에 의해 이같은 '그림자'가 만들어진 것으로 추정된다. 한가지 더 놀라운 사실은 HBC 672를 둘러싸고 있는 가스와 먼지의 디스크인 원시 행성계 원반(protoplanetary disk)으로, 그 크기는 태양계 지름의 200배에 달한다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

머나먼 심연의 우주 속에 마치 지구를 바라보며 웃는 것 같은 은하가 포착됐다. 지난 2일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 허블우주망원경이 촬영한 '스마일 은하'의 모습을 공개했다. 우리가 사는 은하계는 적어도 1000억개 이상의 별로 이루어진 거대한 별과 가스, 그리고 눈에 보이지 않는 암흑 물질의 집합체다. 태양은 이중 그저 하나의 별일 뿐이다. 마찬가지로 머나먼 우주에는 수많은 은하들이 모여 은하단을 형성하는데, 사진 속 주인공은 지구에서 약 40억 광년 떨어진 곳에 위치한 은하단 SDSS J0952+3434다. 이 사진에서 유독 눈길을 끄는 것은 마치 익살스러운 얼굴로 웃는듯한 표정의 은하로 사실 이는 빛이 만들어낸 '작품'이다. 웃는 얼굴의 두 눈은 사실 밝은 은하이며, 입은 강한 중력렌즈로 인해 생긴 빛의 고리이기 때문이다. 　 　 이같은 현상을 이해하기 위해서는 먼저 아인슈타인이 100년 전 일반 상대성이론에서 예언한 중력 렌즈 현상을 이해해야 한다. 아인슈타인은 강한 중력은 빛도 휘게 해서 렌즈역할을 할 수 있다고 예언했다. 이 중력렌즈는 사물을 확대하는 점에서는 돋보기와 유사해 아주 멀리 떨어진 은하를 본래보다 밝게 보이게 하지만 초점이 없기 때문에 상을 왜곡시키기도 한다. 쉽게 말해 중력렌즈는 ‘우주의 돋보기’로, 이 역할을 해주는 것이 수많은 은하들이 모인 은하단이다. 이 은하단은 주위의 시공간을 왜곡시켜 이같은 중력렌즈 현상을 만들어내 더 멀리 뒤쪽에 떨어진 은하의 모습을 보여준다. 이 과정에서 중력렌즈에 의해 확대된 은하는 사진에서처럼 고리 모양으로 보이기도 해 학계에서는 이를 '아인슈타인 고리'라 명명했으며 4개로 보이는 경우는 '아인슈타인 십자가'라 부른다. 사진=ESA/Hubble & NASA; Acknowledgment: Judy Schmidt (geckzilla)　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

핼러윈에 딱 맞는 우주 사진이 공개돼 화제다. 유럽우주국(ESA)은 25일(이하 현지시간) 오는 31일 핼러윈 데이를 맞이해 유령처럼 섬뜩하게 생긴 성운의 최신 이미지를 공개했다. 이른바 ‘카시오페이아자리의 유령’으로 알려진 이 성운은 지구에서 약 550광년 거리에 있는 카시오페이아자리에 있는 반사 성운 ‘IC 63’이다. ESA와 미국항공우주국(NASA)이 공동으로 운영하는 허블 우주망원경이 포착한 이 성운은 근처에 있는 별 덕분에 유령처럼 으스스하게 보인다. W자형의 카시오페이아자리 한가운데 있는 감마별은 우리 태양보다 질량이 19배 더 많고 밝기는 6만 5000배에 달한다. 또한 회전 속도는 태양보다 200배 이상 빠른 시속 160만 ㎞에 달하는 것으로 알려졌다. 흥미로운 점은 이 감마별이 발하는 자외선에 의해 성운에 있는 수소 전자가 에너지를 받아 빛을 반사하면서 유령처럼 기이한 형상이 나타나고 있다는 것이다. 사진=ESA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

천문학자들이 독특한 사연을 지닌 쌍성계를 발견했다. 지구에서 큰개자리 방향으로 1만4000광년 떨어진 행성상 성운인 M3-1은 태양 같은 별이 죽고 남은 가스 성운으로 우주 공간으로 흩어지는 별의 잔해다. 하지만 호랑이가 죽어서 가죽을 남기듯 별 역시 그냥 사라지는 것이 아니라 중심부에 남은 물질이 뭉쳐 백색왜성 같은 새로운 천체를 만든다. 국제 천문학자 팀은 이 과정을 상세히 연구하기 위해 허블우주망원경을 이용해 M3-1을 관측했다. 그런데 관측 결과 성운 중심에 있는 별이 하나가 아니라 두 개라는 사실이 밝혀졌다. 하지만 이는 전혀 예상치 못했던 결과는 아니다. 행성상 성운 중심 쌍성계는 죽은 별이 남긴 백색왜성과 아직 살아있는 동반성으로 구성된 쌍성계로 의외로 드물지 않다. 우주에는 두 개의 별이 서로의 질량 중심을 공전하는 쌍성계가 흔하고 형제별 가운데 하나가 먼저 죽으면 이런 이종 쌍성계가 형성되기 때문이다. 연구팀이 놀란 진짜 이유는 이 두 별이 너무 가까이 있었기 때문이다. 연구의 리더인 스페인 카나리아 천문연구소 데이빗 존스에 의하면 두 별의 공전 주기는 3시간에 불과해 사실상 거의 붙어있는 수준이다. 물론 허블우주망원경을 포함해 어떤 망원경으로도 이렇게 붙어 있는 별을 분리해 관측하는 건 불가능하다. 대신 과학자들은 주기적인 밝기 변화를 확인해 공전 주기를 계산했다. 이번 발견은 역대 가장 짧은 공전 주기를 지닌 행성상 성운 중심 쌍성계로 기록됐다. 이 발견은 단지 공전 주기가 짧은 것 이상의 의미가 있다. 너무 가까운 거리 때문에 동반성의 표면 물질은 빠른 속도로 백색왜성으로 흡수된다. 백색왜성은 매우 압축된 천체이므로 표면 중력이 극단적으로 커서 흡수된 가스는 고온 고압 상태로 압축된다. 이렇게 백색왜성의 표면에 모인 수소 가스는 어느 순간 임계점을 넘으면 강렬한 핵융합 반응을 일으키면서 폭발한다. 어두운 별이 갑자기 밝기가 100만 배 커지는 신성(nova)이 되는 것이다. 밤하늘에 갑자기 새로운 별이 보이는 신성은 오래전부터 인류의 관심을 끌었다. 과학자들은 그 정체가 사실 격렬한 핵융합 반응이라는 것을 밝혀냈지만, 아직도 풀리지 않는 미스터리가 남아 있다. M3-1은 머지않아 신성이 될 후보로 백색왜성의 진화와 신성 폭발을 연구할 좋은 기회가 될 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

일반적으로 큰 동물보다 작은 동물의 숫자가 많은 것처럼 별 역시 질량이 큰 별은 숫자가 적고 가벼운 별일수록 숫자가 많다. 밤하늘에는 수많은 별이 빛나지만, 사실 우리 은하에서 가장 흔한 형태의 별은 고성능 망원경의 도움 없이는 볼 수 없는 적색 왜성이다. 적색 왜성은 태양 질량의 8-40% 정도밖에 되지 않는 작은 별로 우리 은하에 있는 별의 3/4 정도를 차지한다. 별의 밝기는 크기에 따라 기하급수적으로 커지므로 적색 왜성은 매우 어둡다. 하지만 적색 왜성도 행성과는 비교할 수 없을 만큼 큰 질량을 지니고 있으며 지구는 물론 목성보다 큰 행성을 여럿 거느리고 있다. 어두운 별이지만, 가까운 공전 궤도에서는 액체 상태의 물이 존재할 수 있어 일부 적색 왜성 주위 행성은 생명체 존재 가능성이 제기되고 있다. 그런데 과학자들은 적색 왜성에 가까운 지구형 행성에서 생명체가 살 수 있는지에 대해 갑론을박을 벌이고 있다. 우주에 가장 흔한 형태의 별이기 때문에 그만큼 생명체 탄생 기회도 높을 수 있지만, 태양계와 다른 환경에서도 지구처럼 안정적인 환경이 갖춰질 수 있는지 논란이 있는 것이다. 대표적인 문제는 적색 왜성에 가까운 거리에서 강력한 방사선과 별 표면 폭발 현상인 플레어(flare)에 노출된다는 것이다. 미국 애리조나 주립대 연구팀은 허블우주망원경을 이용해 태어난 지 4000만 년 이내의 젊은 적색 왜성 12개를 관측했다. 적색 왜성은 작은 크기에도 플레어 현상이 활발한데, 특히 어린 별이 더 활발한 것으로 알려졌다. 이번 연구에서는 태어난 지 얼마 되지 않은 적색 왜성의 플레어 활동이 나이든 별의 100-1,000배 정도 활발하다는 사실이 밝혀졌다. 특히 자외선 영역에서 강력한 에너지 방출이 일어나 적색 왜성에 가까운 행성은 자외선 살균 소독기 안에 있는 것과 마찬가지다. 더 중요한 문제는 강력한 방사선과 고에너지 입자의 폭풍으로 대기가 벗겨진다는 점이다.(개념도) 따라서 액체 상태의 물이 있을 만큼 적색 왜성에 가까이 있는 행성은 대기가 보존될 수 없는 역설적 상황에 놓이게 된다. 외계인이 살고 있을 가능성도 그만큼 낮아지는 셈이다. 하지만 이 연구 결과만으로는 적색 왜성 주변 행성에 생명체가 없다고 결론 내리기 이르다. 적색 왜성은 어두운 대신 수명이 매우 길어 100억 년 이상인 것도 있으며 이 시간 동안 얼마든지 대기가 다시 형성될 수 있기 때문이다. 연구팀은 이보다 좀 더 나이가 많은 적색 왜성을 조사해 대기가 보존되거나 다시 형성될 수 있는지를 검증할 예정이다. 물론 지구와 비슷한 환경에서만 생명체가 탄생한다는 것은 우리의 무지이거나 오만일 수도 있다. 적색 왜성 주변 행성계에는 우리가 상상도 못 할 독특한 생명체가 진화했을지도 모르고 이들 가운데 일부는 고도의 문명을 이룩해 지구 같은 행성에서도 생명체가 탄생했을지 궁금해하는 외계 과학자가 있을지도 모른다. 확실한 답을 알기 위해서는 과학자들은 계속 우주를 관측할 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com