태초의 우주를 보고싶은 인류의 소망을 실현시켜주는 '고마운' 은하단의 모습이 사진으로 공개됐다. 29일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 스피처우주망원경이 촬영한 거대 은하단 ‘아벨 2744’(Abell 2744)의 모습을 공개했다. 일명 '판도라 성단'(Pandora‘s Cluster)으로도 불리는 아벨 2744는 지구에서 약 35억 광년 떨어진 곳에 위치해 있다. 놀라운 점은 아벨 2744가 약 500개에 달하는 은하들로 이루어진 상상을 초월하는 규모라는 것. 흥미로운 사실은 아벨 2744가 '우주의 돋보기' 역할을 해 무려 130억 년 떨어진 멀고 먼 은하의 모습을 포착하는데 도움을 준다는 점이다. 이를 이해하기 위해서는 먼저 아인슈타인이 일반 상대성 이론에서 주장한 중력 렌즈 현상을 이해해야 한다. 아인슈타인은 강한 중력은 빛까지 휘게 만들어 렌즈 역할을 할 수 있다고 주장했다. 곧 아벨 2744와 같은 은하단은 엄청난 중력을 가지고 있어 공간을 구부리고 밝게 만들어 이보다 훨씬 멀리 떨어진 은하들의 모습을 확대해 보여줄 수 있는 것이다. NASA 측은 3년 전 부터 스피처 우주망원경을 비롯 허블우주망원경, 찬드라 X선망원경이 모두 참여하는 ‘프론티어 필드’라는 협력 프로그램을 진행 중이다. 태초의 우주를 보고싶은 인류의 소망이 이 프로젝트의 목적으로 1등 도우미 역할을 아벨 2744가 하는 셈이다. 사진=NASA/JPL-Caltech 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

태초의 우주를 보고싶은 인류의 소망을 실현시켜주는 '고마운' 은하단의 모습이 사진으로 공개됐다. 29일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 스피처우주망원경이 촬영한 거대 은하단 ‘아벨 2744’(Abell 2744)의 모습을 공개했다. 일명 '판도라 성단'(Pandora‘s Cluster)으로도 불리는 아벨 2744는 지구에서 약 35억 광년 떨어진 곳에 위치해 있다. 놀라운 점은 아벨 2744가 약 500개에 달하는 은하들로 이루어진 상상을 초월하는 규모라는 것. 흥미로운 사실은 아벨 2744가 '우주의 돋보기' 역할을 해 무려 130억 년 떨어진 멀고 먼 은하의 모습을 포착하는데 도움을 준다는 점이다. 이를 이해하기 위해서는 먼저 아인슈타인이 일반 상대성 이론에서 주장한 중력 렌즈 현상을 이해해야 한다. 아인슈타인은 강한 중력은 빛까지 휘게 만들어 렌즈 역할을 할 수 있다고 주장했다. 곧 아벨 2744와 같은 은하단은 엄청난 중력을 가지고 있어 공간을 구부리고 밝게 만들어 이보다 훨씬 멀리 떨어진 은하들의 모습을 확대해 보여줄 수 있는 것이다. NASA 측은 3년 전 부터 스피처 우주망원경을 비롯 허블우주망원경, 찬드라 X선망원경이 모두 참여하는 ‘프론티어 필드’라는 협력 프로그램을 진행 중이다. 태초의 우주를 보고싶은 인류의 소망이 이 프로젝트의 목적으로 1등 도우미 역할을 아벨 2744가 하는 셈이다. 사진=NASA/JPL-Caltech 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

목성의 위성 가운데 가장 큰 유로파에서 수증기 기둥이 우주로 솟구치는 장면이 포착됐다. 얼음이 대부분인 위성으로 여겨 왔던 유로파 지하에 얼지 않은 바다가 있을 수 있다는 점을 보여주는 것이어서 생명체 존재 여부를 판별하기가 훨씬 쉬워질 것으로 보인다. 미국 항공우주국(NASA)은 26일(현지시간) 허블 망원경을 통해 유로파의 수증기 기둥이 최대 200㎞ 높이까지 치솟았다가 지표면에 가라앉는 장면을 촬영했다고 발표했다. 본성인 목성이 너무 밝기 때문에 역광을 통한 실루엣 기법을 이용해 촬영했다. 유로파는 오래전부터 태양계 내에서 생명체가 있을 가능성이 큰 후보지 가운데 하나로 꼽혀 왔다. 특히 NASA가 2013년 유로파에서 거대한 물기둥이 솟구치는 장면을 처음 포착하면서 ‘얼음 위성’으로 불리던 유로파 지하에 액체 바다가 존재할 가능성이 제기돼 왔다. 액체 바다가 존재한다면 그 안에 생명체가 살고 있을 가능성도 커진다. 이날 발표는 2013년에 이어 액체 바다의 존재 가능성을 입증할 또 하나의 증거를 찾은 것으로 평가된다. 태양계에서 수증기 기둥 흔적이 발견된 것은 토성 위성 엔셀라두스에 이어 유로파가 두 번째다. 연구를 이끈 우주망원경과학연구소(STSI)의 윌리엄 스파크스 선임 연구원은 “수증기 기둥 존재가 확인되면 수㎞에 이르는 얼음 표면을 드릴로 뚫지 않고도 유로파 바다를 탐사해 생명의 흔적을 찾을 수 있다”면서 “앞으로 유로파 바다의 구성 원소들을 찾게 될 것”이라고 밝혔다. 류지영 기자 superryu@seoul.co.kr

나사(NASA·미국 항공우주국)가 26일(현지시간) 허블 망원경을 통해 목성의 위성인 ‘유로파’에서 수증기 발산 흔적을 찾아냈다고 발표했다. 이는 유로파 지하에 바다의 존재 가능성을 입증할 단서를 찾았다는 점에서 주목된다. 앞서 나사는 “유로파에서 ‘놀라운 활동 증거’(Surprising evidence of activity)를 허블 망원경으로 찾았다”고 공표한 바 있다. 실제로 유로파는 생명체 존재 가능성이 높게 거론되는 후보지 중 하나로 꼽혀왔다. 지난 2013년에는 위성 남반구에서 거대한 물기둥이 솟구치는 장면이 포착되기도 했다. 나사는 지난 2011년 8월 아틀라스Ⅴ 로켓에 무인 탐사선 주노(Juno)를 실어 발사했다. 무게 4t의 육각형 모양인 주노는 5년간의 비행 끝에 지난 7월 목성 궤도에 진입해 탐사 작업에 들어갔다. 유로파는 목성이 보유한 67개 위성 중 하나로 얼음이 많아 ‘얼음 위성’으로 불린다. 목성 중심에서 67만 1050㎞ 떨어져 있으며 지름은 3130㎞에 달한다. 지구의 달보다는 크기가 작다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

천문학자들은 아주 먼 우주로부터 뜨거운 수소에서 나오는 라이만 알파선(Lyman Alpha)을 방출하는 수수께끼의 거대 가스인 LAB (Lyman Alpha Blob)을 발견했다. 수십만 광년에 이르는 이 거대 가스 구름은 은하의 진화와 연관이 있는 것으로 여겨졌지만, 100억 광년 이상의 먼 거리로 인해서 정확한 정체를 파악하는데 어려움을 겪었다. 최근 국제 천문학팀은 세계 최대의 전파 망원경인 ALMA를 이용해서 115억 광년 떨어진 거대 수소 구름인 LAB-1을 관측했다. 영국 하트퍼드셔 대학의 짐 기치(Jim Geach)와 그의 동료들은 ALMA 관측 데이터는 물론 허블 우주 망원경 데이터, 지상 망원경 관측 데이터를 통합해 나사의 플레이아데스 슈퍼컴퓨터를 이용한 시뮬레이션을 시행했다. 그 결과 이 거대 수소가스가 은하가 탄생하는 장소라는 사실을 밝혀냈다. 이 가스 안에서는 우리 은하계의 100배가 넘는 매우 빠른 속도로 새로운 별이 생성되고 있으며, 그 중심부에는 자라나는 거대 은하가 존재한다. 그리고 그 주변으로 위성은하들이 형성되고 있는 것으로 보인다. 우리 은하에서 가스 성운에서 별이 탄생하듯 아직 별이 거의 없던 우주 초기에는 거대한 수소 구름 속에서 별과 은하가 형성되었던 것으로 보인다. 이런 원시 가스구름(primordial gas clouds)은 이론적으로는 알려졌으나 실제로 관측은 매우 어려웠다. 천문학자들은 매우 멀리 떨어진 천체를 관측해서 우주의 과거를 연구하는데 원시 가스 구름은 너무 멀어서 관측이 힘들었기 때문이다. 115억년 떨어진 가스 구름을 관측하면 빛이 오는 데 걸리는 시간인 115억년 전의 모습을 볼 수 있지만, 대신 매우 희미했다. 더구나 가스 구름 안에서 생성되는 젊은 은하는 가스 때문에 잘 보이지 않는 문제가 있어 ALMA 같은 강력한 전파 망원경이 필요했다. 그러나 인류가 가진 가장 강력한 망원경과 국제 과학자팀의 노력으로 LAB-1 내부의 미스터리는 조금씩 그 모습을 드러냈다. 이번 연구에서는 이 수소가스 내부에서 큰 은하와 주변의 위성 은하가 형성되는 모습이 포착되었다. 이 은하들은 미래에 우리 은하 같은 대형 은하와 위성 은하로 진화하게 될 것이다. 우리 은하의 과거를 보기 위해서는 아주 멀리 떨어진 우주의 모습을 관측해야 한다. 우리 은하 역시 이런 원시 가스구름에서 태어났기 때문이다. 차세대 망원경이 완성되면 우리는 우리의 과거에 대해서 더 많은 것을 알 수 있을 것이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

만약 태양계 내에 생명체가 존재한다면 지구 외 가장 유력한 후보지가 있다. 바로 목성의 위성인 유로파(Europa)다. 최근 미 항공우주국(NASA)은 "허블 우주망원경이 촬영한 유로파 사진을 분석한 결과 '놀라운 활동의 증거'를 발견했다"며 오는 26일(현지시간) 기자회견을 통해 이를 공개하겠다고 밝혔다. NASA 측이 기자회견 예고까지 하고 나선 것은 그만큼 유로파에서 중대한 무엇인가가 발견됐다는 것을 의미한다. 특히나 NASA는 그 '증거'가 유로파의 표면 밑에 숨어 있을지도 모르는 바다와 관련된 것이라고만 짧게 언급해 호기심을 자아냈다. 전문가들은 그러나 다음주 발표될 증거가 3년 여 전 허블우주망원경으로 관측된 유로파의 수증기 기둥과 관련된 것으로 보고 있다. 당시 유로파의 남반구 지역에서 거대한 물기둥 2개가 각각 200㎞ 높이로 치솟는 현상이 발생했다. 이 현상은 유로파가 목성에서 멀리 떨어져 있을 때 생겼으며, 목성에 가까이 다가갔을 때는 발생하지 않았다. 곧 이는 지구와 달의 ‘밀물-썰물’처럼 목성과의 거리에 따라 유로파의 표면에 덮인 얼음이 갈라지면서 일어나는 현상으로 추측됐다. 특히나 이 현상은 유로파 표면 밑에 거대한 '바다'가 숨겨져 있을 합리적인 가능성을 제기하며 더 나아가 생명체가 존재할 지도 모른다는 추측을 낳았다. 결과적으로 이번에 NASA는 유로파 표면 밑에 숨겨진 바다를 증명하는 또 하나의 증거를 제시할 것으로 예상된다. 　 　 　 　 그러나 이번에 발표될 증거가 사실인지, 생명체가 존재하는지 실제로 검증하기 위해서는 한 마디로 ‘뚜껑’을 열어봐야 안다. 이를 위해 NASA는 오는 2020년대 중반까지 유로파의 얼음 지각을 뚫고 그 아래 잠수정이나 로봇을 내려보내는 계획도 세우고 있다. 지금까지 공개된 NASA의 계획은 2020년대 중반 탐사선을 유로파에 보내 근접비행하며 데이터를 모으고, 9개의 과학장비들을 바다에 투척 장비 중에는 고해상도 카메라를 포함해 얼음 투과 레이더, 열감지기 등이 포함돼 있다.　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

멀고 먼 우주에서 지구를 노려보는 '신의 눈동자'가 있다면 이같은 모습일까? 20일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 스피처 우주 망원경(Spitzer Space Telescope)이 촬영한 나선성운(Helix Nebula)의 모습을 ‘오늘의 천체사진’(APOD)으로 공개했다. 특별한 모습때문에 '신의 눈'이라고도 불리는 나선성운(또는 NCG 7293)은 지구로부터 약 700광년 떨어진 물병자리에 위치한 행성상 성운이다. 크기는 우리의 태양과 비슷하며 다른 성운들처럼 수소와 헬륨이 구성 성분의 대부분. 나선성운이 학술적 가치가 높은 것은 이 성운의 중심에는 백성왜성이 자리잡고 있기 때문이다. 백색왜성(white dwarf)은 우리의 태양같은 항성이 진화 끝에 나타나는 종착지를 말한다. 곧 성운의 신비로운 모습과 색은 죽어가는 백색왜성이 뿜어내는 가스와 먼지가 만들어낸 것이다. 약 50억 년 후 우리 태양도 외부가 떨어져나가 이와 유사한 행성상 성운이 될 것으로 학자들은 예측하고 있다. 이처럼 아름다운 '작품'을 촬영한 스피처 우주망원경은 세상에 널리 알려진 허블 우주망원경보다 유명하지는 않지만 이에 못지않은 수많은 과학적 성과를 남겼다. 10m 길이의 길쭉한 스피처 우주망원경은 적외선 영역을 관측하는 용도로 제작됐다. 그 이유는 우주의 셀 수 없이 많는 천체들이 구름과 먼지로 둘러쌓여 그 속을 가시광선으로는 들여다 볼 수 없기 때문이다. 사진=NASA, JPL-Caltech, Spitzer Space Telescope　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

우주에서 일어나는 대부분 과정의 시간적인 규모는 우리 인간의 수명보다 너무 길어 그 변화를 관찰하기 어렵다. 하지만 예외적으로 불과 수십 년간 별의 진화 모습을 실시간으로 보여주는 천체가 존재하는 것이 처음 확인됐다고 유럽우주국(ESA)이 13일 발표했다. 지구에서 2700광년 거리에 있는 제단자리 ‘가오리 성운’의 중심별 ‘SAO 244567’은 방출한 물질의 에너지로 빛을 뿜어내고 있다. 그런 중심별의 표면 온도는 1971년부터 2002년까지 거의 두 배로 치솟아 섭씨 4만 도 정도까지 급상승했다.　그런데 허블우주망원경(HST)을 사용한 최신 관측에서는 이 별의 표면 온도가 다시 낮아지고 있으며, 별의 팽창 역시 시작된 것으로 나타났다. 만일 이 별이 물질을 방출하기 전의 질량이 태양의 3~4배였다면 급격한 온도 상승을 설명할 수 있지만, 관측 데이터로는 이 별의 원래 질량이 태양 정도였다고 한다. 즉 이런 낮은 질량을 가진 별은 훨씬 긴 시간이 지나야 진화하는 것이 일반적이지만, 이번처럼 수십 년 단위로 온도가 급상승한 경우는 보고된 적이 없어 수수께끼라는 것이다. 영국 레스터대의 니콜 레인들 박사가 이끄는 연구팀은 HST를 사용한 최신 관측을 통해 SAO 244567과 같이 저질량 별의 온도 급상승 원인이 별의 핵 바깥에 있는 헬륨이 불타는 ‘헬륨 껍질 섬광’(helium-shell flash) 현상에 의한 것으로 생각하고 있다. 이 가설에 의하면 중심별은 팽창하면서 온도가 내려가고 별이 진화하는 과정의 전 단계로 돌아간다. 즉 바로 그런 상태가 이번 관측으로 확인된 셈이다. 이에 대해 레인들 박사는 “섬광에 의한 핵에너지의 방출로 소규모 고밀도인 별이 다시 거성 크기까지 확장하게 된다”면서 “이는 별이 재탄생하는 시나리오인 것”이라고 설명했다. 또한 이번 중심별은 온도 상승과 하락이 모두 관측된 최초의 사례다. 하지만 현재 별의 진화 모형으로는 SAO 244567의 행동 양상을 완전하게 설명할 수 없다고 한다. 레인들 박사는 “현재보다 정교한 계산을 수행하게 되면 별 자체나 행성상 성운의 중심별 진화에 대한 깊은 지식을 얻을 수 있을 것”이라고 말했다. 사진=ESA/Hubble & NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

우주를 나는 거대한 눈덩이에서 눈덩이와 눈가루가 쏟아진다고 이야기하면 뭔가 동화 같은 이야기로 보이겠지만, 실제로 우주에서 일어나는 일이다. 더러워진 눈사람이라고 할 수 있는 혜성은 여러 가지 이유로 공전 궤도에 많은 파편을 남긴다. 혜성 자체가 보통 단단하게 결합한 눈덩이가 아닌 데다 태양 주변으로 공전하면 많은 물질이 증발해서 빈공간과 균열이 많이 생기기 때문이다. 과학자들은 이전부터 혜성에서 떨어져 나온 조각들이 있다는 사실을 알고 있었다. 작은 혜성들로 이뤄진 혜성군을 만들기 때문이다. '크로이츠 혜성군'(Kreutz Sungrazers)이라는 유명한 혜성군은 태양에 근접하는 수많은 작은 혜성 파편으로 이뤄져 있다. 이 혜성군은 태양으로 돌진해서 사라지는 선그레이저 혜성을 만든다. 만약 혜성의 궤도가 지구 궤도와 겹치면 이 파편들이 주기적으로 지구에 떨어지면서 유성우를 만들기도 한다. 하지만 실제로 혜성에서 파편들이 떨어지는 모습을 포착하는 일은 매우 어려웠다. 혜성이 대부분 작은 데다 아주 가끔 발생하는 일이기 때문이다. 하지만 천문학자들은 2015년 12월 Pan-STARRS 망원경이 혜성 332P/Ikeya-Murakami(이케야 무라카미)에서 그 모습을 포착하는 데 성공했다. 이후 허블 우주 망원경은 수일에 걸쳐 이 파편들이 수천㎞에 걸쳐 이동하는 모습을 사진으로 담았다. 332P 혜성은 대략 지름 500m 정도의 소형 혜성으로 여기서 떨어져 나온 파편은 대략 25개 이상으로 보인다. 가장 큰 것은 지름이 60m 수준이지만, 대개의 파편은 작은 것이며 주변에는 마치 눈가루를 뿌려 놓은 것 같은 모습을 볼 수 있다. 참고로 이 혜성의 위치는 태양에서 2억4000만㎞로 화성 궤도에 근접해 있다. 이를 연구한 캘리포니아 대학의 데이비드 제윗(David Jewitt)에 의하면 혜성이 잃은 질량은 4% 수준이라고 한다. 많은 양이 아닌 것 같지만, 매번 태양에 근접할 때마다 이 정도 질량을 잃을 경우 6년 주기 혜성이라 150년 정도면 사라지게 된다. 혜성 자체는 태양계 초기에 형성되어 우연한 기회에 태양 근처 궤도를 돌게 된 것으로 나이가 45억년 정도일 가능성이 크다는 점을 생각하면 짧은 최후인 셈이다. 혜성은 태양계 초기 지구에 큰 영향을 미쳤다고 생각되고 있다. 그리고 그 자체로 태양계의 역사를 담은 타임캡슐로 과학적 가치도 높다. 하지만 역시 우리에게 혜성 하면 그 아름다운 모습이 가장 먼저 다가올 것이다. 우주에 뿌려진 혜성의 파편 역시 맨눈으로는 볼 수 없지만, 허블 우주 망원경 덕분에 볼 수 있는 혜성의 또 다른 아름다운 모습이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

-1920년 4월 26일 섀플리 - 커티스 논쟁 20세기 초만 하더라도 사람들은 우리은하가 우주의 전부라고 생각했다. 그러나 1920년대 후반 미국의 한 천문학자에 의해 우리은하 뒤로도 무수한 은하들이 늘어서 있다는 사실이 밝혀지면서 우리은하는 우주 속의 조약돌 한 개 신세로 전락하고 말았다. 이 발견 하나로 일약 천문학계의 영웅으로 떠오른 사람은 미국 천문학자 에드윈 허블이었다. 그는 얼마 뒤 다시 우주가 팽창하고 있다는 놀라운 발견을 하여 인류를 경악케 했다. 그러니까 우주란 상당히 오래 쓰여진 말 같지만, 그 진정한 뜻은 20세기에 들어와서야 비로소 밝혀지게 된 셈이다. 허블의 발견이 있기 전에도 사람들은 밤하늘을 가로지르는 미리내(은하수)의 정체를 알고 있었다. 이미 300년도 더 전에 갈릴레오가 자신이 만든 망원경으로 들여다보고는, 어마어마한 별무리들이 뭉쳐 있는 게 은하수라고 인류에게 고한 바가 있었던 것이다. 그로부터 백년 뒤 칸트라는 18세기 독일의 철학자는 은하수에 대한 놀라운 추론을 내놓았다. 회전하는 거대한 성운이 수축하면서 원반 모양이 되고, 원반에서 별들이 탄생했으며, 은하수가 길게 한 줄로 보이는 것은 우리가 원반 위에서 보고 있기 때문이다. 오늘날 들어 보아도 입이 딱 벌어지는 해석 아닌가. 칸트는 여기에 그치지 않았다. 우리 은하 바깥으로도 무수한 은하들이 섬처럼 흩어져 있으며, 우리 은하는 그 수많은 은하 중의 하나일 뿐이라는 '섬우주론'을 내놓았던 것이다. 이 섬우주론이 끈질기게 살아남아 200년 뒤 미국에서 다시 도마 위에 올랐다. 1차대전의 연기가 채 가시기도 전인 1920년, 우주를 사색하는 일단의 사람들이 한 장소에 모여 세기의 대논쟁을 벌였다. 장소는 워싱턴의 미국과학 아카데미, 주제는 '우주의 크기'였다. 그리고 그 크기를 결정하는 시금석은 안드로메다 성운이었는데, 그 성운이 우리은하 안에 있는가 바깥에 있는가 하는 문제였다. 논쟁은 두 논적을 축으로 하여 불꽃을 튀었는데, 하버드 대학의 할로 섀플리와 릭 천문대의 히버 커티스로, 둘 다 우주에 대해서는 내로라하는 일급 천문학자였다. 두 사람의 이력서를 잠시 살펴보면, 먼저 섀플리는 1919년 최초로 우리 은하계의 구조와 크기를 밝히고, 우리 태양계가 은하계 속에서 자리하는 위치를 찾아냄으로써 태양계가 은하 중심에 있을 거라는 종전의 생각을 뒤집어놓았다. 그리고 안드로메다 성운은 우리 은하 안에 있는 것이 틀림없다고 선언했다. 태양계가 우리 은하의 중심에 있지 않다는 섀플리의 우리 은하 모형은 학계에 큰 파문을 일으켰고 우주관에 큰 변혁을 가져왔다. 이는 지구 중심설을 몰아낸 코페르니쿠스의 업적에 버금가는 업적이라 할 수 있다. 가난한 농가 출신인 섀플리는 특이한 내력을 지닌 사람이었는데, 그가 천문학을 공부하게 된 것도 꽤나 터무니없는 이유 때문이었다. 언론학을 전공하려고 대학에 갔는데, 그 학과 개설이 1년 지연되는 바람에 다른 과를 찾기 위해 전공분야 안내 책자를 뒤적였다. 처음에 'archaeology(고고학)'가 나왔지만 읽을 수가 없었다. 책장을 넘기니 'astronomy'가 나왔다. 그건 읽을 수 있었다. 이게 섀플리가 천문학을 공부하게 된 이유의 전부다. 그는 나중에 천문대장이 되어 관측을 하지 않는 낮에는 천문대 밖에 나와앉아 개미를 관찰하는 일에 열중하여 개미에 관한 논문을 쓰기도 한 괴짜였다. 이러한 섀플리의 반대편에 선 커티스는 허셜-캅테인 모형을 받아들여 칸트의 섬우주론을 지지하는 쪽이었다. 허셜-캅테인 모형이란 우리 은하 구조를 최초로 연구한 허셜의 이론과 캅테인의 이론에서 나온 우리은하 모형으로, 우리은하의 모양은 지름 4만 광년의 타원체이며, 태양은 그 중심에 가까운 곳에 위치한다. 이 모형을 받아들인 커티스는 안드로메다 성운까지의 거리를 50만 광년이라고 주장했다. 이는 섀플리 모형에서 주장하는 우리은하 크기를 훌쩍 넘어서는 거리였다. 즉, 커티스는 안드로메다 성운은 우리 은하 안에 있는 성운이 아니라, 우리 은하 밖의 외부 은하임이 틀림없다고 결론 내린 것이다. 대논쟁은 승부가 나지 않았다. 판정을 내려줄 만한 잣대가 없었던 것이다. 해결의 핵심은 별까지의 거리를 결정하는 문제로, 예나 지금이나 천문학에서 가장 골머리를 앓던 난제였다. 그러나 판정은 엉뚱한 곳에서 내려졌다. 3년 뒤 혜성처럼 나타난 신출내기 천문학자 허블에 의해 승패가 가려졌던 것이다. 안드로메다 성운은 우리 은하 밖에 있는 또 다른 은하였다. 이로써 칸트의 섬우주론은 200년 만에 다시 화려하게 등장하게 되었다. 논쟁의 진정한 승자는 칸트였던 셈이다. 허블로부터 안드로메다 성운까지의 거리를 결정한 편지를 받았을 때 섀플리는 "이것이 내 우주를 파괴한 편지다"라고 주위 사람들에게 말했다. 그러고는 이렇게 덧붙였다. "나는 판 마넌의 관측 결과를 믿었지. 어쨌든 그는 내 친구니까." 섀플리는 당시 윌슨산 천문대에 있던 동료이자 친구인 판 마넌의 관측값에 근거해 논문을 썼던 것이다. 여담이지만, 섀플리는 학문적으로 반대편에 섰던 허블에게 여러 차례 거친 말로 모욕당한 적이 있었지만 끝까지 허블에게 관대하게 대했다. 뿐더러 "허블은 뛰어난 관측자다. 나보다도 몇 배는 더 훌륭하다" 고 상찬했다니, 섀플리는 대인배였던 모양이다. 평생을 은하 연구에 바쳤던 새플리는 1972년 콜로라도주의 한 노인 요양원에서 영면했다. 향년 87세. 그는 다음과 같은 명언을 남기기도 했다. "우리는 뒹구는 돌들의 형제요, 떠도는 구름의 사촌이다." 이광식 통신원 joand999@naver.com

-1920년 4월 26일 섀플리 - 커티스 논쟁 20세기 초만 하더라도 사람들은 우리은하가 우주의 전부라고 생각했다. 그러나 1920년대 후반 미국의 한 천문학자에 의해 우리은하 뒤로도 무수한 은하들이 늘어서 있다는 사실이 밝혀지면서 우리은하는 우주 속의 조약돌 한 개 신세로 전락하고 말았다. 이 발견 하나로 일약 천문학계의 영웅으로 떠오른 사람은 미국 천문학자 에드윈 허블이었다. 그는 얼마 뒤 다시 우주가 팽창하고 있다는 놀라운 발견을 하여 인류를 경악케 했다. 그러니까 우주란 상당히 오래 쓰여진 말 같지만, 그 진정한 뜻은 20세기에 들어와서야 비로소 밝혀지게 된 셈이다. 허블의 발견이 있기 전에도 사람들은 밤하늘을 가로지르는 미리내(은하수)의 정체를 알고 있었다. 이미 300년도 더 전에 갈릴레오가 자신이 만든 망원경으로 들여다보고는, 어마어마한 별무리들이 뭉쳐 있는 게 은하수라고 인류에게 고한 바가 있었던 것이다. 그로부터 백년 뒤 칸트라는 18세기 독일의 철학자는 은하수에 대한 놀라운 추론을 내놓았다. 회전하는 거대한 성운이 수축하면서 원반 모양이 되고, 원반에서 별들이 탄생했으며, 은하수가 길게 한 줄로 보이는 것은 우리가 원반 위에서 보고 있기 때문이다. 오늘날 들어 보아도 입이 딱 벌어지는 해석 아닌가. 칸트는 여기에 그치지 않았다. 우리 은하 바깥으로도 무수한 은하들이 섬처럼 흩어져 있으며, 우리 은하는 그 수많은 은하 중의 하나일 뿐이라는 '섬우주론'을 내놓았던 것이다. 이 섬우주론이 끈질기게 살아남아 200년 뒤 미국에서 다시 도마 위에 올랐다. 1차대전의 연기가 채 가시기도 전인 1920년, 우주를 사색하는 일단의 사람들이 한 장소에 모여 세기의 대논쟁을 벌였다. 장소는 워싱턴의 미국과학 아카데미, 주제는 '우주의 크기'였다. 그리고 그 크기를 결정하는 시금석은 안드로메다 성운이었는데, 그 성운이 우리은하 안에 있는가 바깥에 있는가 하는 문제였다. 논쟁은 두 논적을 축으로 하여 불꽃을 튀었는데, 하버드 대학의 할로 섀플리와 릭 천문대의 히버 커티스로, 둘 다 우주에 대해서는 내로라하는 일급 천문학자였다. 두 사람의 이력서를 잠시 살펴보면, 먼저 섀플리는 1919년 최초로 우리 은하계의 구조와 크기를 밝히고, 우리 태양계가 은하계 속에서 자리하는 위치를 찾아냄으로써 태양계가 은하 중심에 있을 거라는 종전의 생각을 뒤집어놓았다. 그리고 안드로메다 성운은 우리 은하 안에 있는 것이 틀림없다고 선언했다. 태양계가 우리 은하의 중심에 있지 않다는 섀플리의 우리 은하 모형은 학계에 큰 파문을 일으켰고 우주관에 큰 변혁을 가져왔다. 이는 지구 중심설을 몰아낸 코페르니쿠스의 업적에 버금가는 업적이라 할 수 있다. 가난한 농가 출신인 섀플리는 특이한 내력을 지닌 사람이었는데, 그가 천문학을 공부하게 된 것도 꽤나 터무니없는 이유 때문이었다. 언론학을 전공하려고 대학에 갔는데, 그 학과 개설이 1년 지연되는 바람에 다른 과를 찾기 위해 전공분야 안내 책자를 뒤적였다. 처음에 'archaeology(고고학)'가 나왔지만 읽을 수가 없었다. 책장을 넘기니 'astronomy'가 나왔다. 그건 읽을 수 있었다. 이게 섀플리가 천문학을 공부하게 된 이유의 전부다. 그는 나중에 천문대장이 되어 관측을 하지 않는 낮에는 천문대 밖에 나와앉아 개미를 관찰하는 일에 열중하여 개미에 관한 논문을 쓰기도 한 괴짜였다. 이러한 섀플리의 반대편에 선 커티스는 허셜-캅테인 모형을 받아들여 칸트의 섬우주론을 지지하는 쪽이었다. 허셜-캅테인 모형이란 우리 은하 구조를 최초로 연구한 허셜의 이론과 캅테인의 이론에서 나온 우리은하 모형으로, 우리은하의 모양은 지름 4만 광년의 타원체이며, 태양은 그 중심에 가까운 곳에 위치한다. 이 모형을 받아들인 커티스는 안드로메다 성운까지의 거리를 50만 광년이라고 주장했다. 이는 섀플리 모형에서 주장하는 우리은하 크기를 훌쩍 넘어서는 거리였다. 즉, 커티스는 안드로메다 성운은 우리 은하 안에 있는 성운이 아니라, 우리 은하 밖의 외부 은하임이 틀림없다고 결론 내린 것이다. 대논쟁은 승부가 나지 않았다. 판정을 내려줄 만한 잣대가 없었던 것이다. 해결의 핵심은 별까지의 거리를 결정하는 문제로, 예나 지금이나 천문학에서 가장 골머리를 앓던 난제였다. 그러나 판정은 엉뚱한 곳에서 내려졌다. 3년 뒤 혜성처럼 나타난 신출내기 천문학자 허블에 의해 승패가 가려졌던 것이다. 안드로메다 성운은 우리 은하 밖에 있는 또 다른 은하였다. 이로써 칸트의 섬우주론은 200년 만에 다시 화려하게 등장하게 되었다. 논쟁의 진정한 승자는 칸트였던 셈이다. 허블로부터 안드로메다 성운까지의 거리를 결정한 편지를 받았을 때 섀플리는 "이것이 내 우주를 파괴한 편지다"라고 주위 사람들에게 말했다. 그러고는 이렇게 덧붙였다. "나는 판 마넌의 관측 결과를 믿었지. 어쨌든 그는 내 친구니까." 섀플리는 당시 윌슨산 천문대에 있던 동료이자 친구인 판 마넌의 관측값에 근거해 논문을 썼던 것이다. 여담이지만, 섀플리는 학문적으로 반대편에 섰던 허블에게 여러 차례 거친 말로 모욕당한 적이 있었지만 끝까지 허블에게 관대하게 대했다. 뿐더러 "허블은 뛰어난 관측자다. 나보다도 몇 배는 더 훌륭하다" 고 상찬했다니, 섀플리는 대인배였던 모양이다. 평생을 은하 연구에 바쳤던 새플리는 1972년 콜로라도주의 한 노인 요양원에서 영면했다. 향년 87세. 그는 다음과 같은 명언을 남기기도 했다. "우리는 뒹구는 돌들의 형제요, 떠도는 구름의 사촌이다." 이광식 통신원 joand999@naver.com

만약 우주에 외계 생명체가 존재한다면 지구에서 가장 가까운 지역은 '이곳'일 가능성이 가장 높다. 지난 2일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 허블우주망원경으로 촬영한 지구에서 가장 가까운 항성계인 알파 센타우리(α Centauri)의 사진을 공개했다. 허블 우주망원경에 장착된 광시야행성카메라2(WFPC2)로 촬영된 이 사진에서 알파 센타우리는 밤하늘에 불이 켜진듯 X자 모양으로 빛을 발한다. 지구에서 약 4.3광년 떨어진 곳에 위치한 알파 센타우리는 3개의 별이 모인 삼성계다. 각각의 이름은 우리의 태양보다 조금 큰 ‘알파 센타우리 A’(사진 왼쪽), 조금 작은 ‘알파 센타우리 B’(사진 오른쪽) 그리고 가장 희미한 ‘알파 센타우리 C’(프록시마)로 이루어져 있다. 이중 프록시마는 적색왜성으로 작고 차가워 맨 눈으로는 보이지 않는다. 언론들이 이 사진에 주목한 이유는 바로 프록시마 때문이다. 지난 달 영국 런던 퀸메리대학 등 국제천문학 연구팀은 지금까지 발견된 외계행성 중 지구와 최단거리에 있는 외계행성 '프록시마 b'를 관측했다고 발표했다. 연구결과에 따르면 프록시마 주위를 도는 프록시마 b는 태양으로부터 4.24광년(약 40조 1104㎞) 떨어져 있으며 암석으로 된 지표면에 생명체 존재에 필수적인 액체 상태의 물이 존재할 가능성이 큰 것으로 알려졌다. 크기는 지구의 1.3배로 지구와 가장 가까우면서 생명체가 존재할 가능성이 가장 높은 곳이다. 사진=ESA/NASA 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

지난 2013년 개봉한 영화 ‘그래비티'(gravity)는 허블망원경을 고치러 우주로 갔다가 우주파편들이 덮치면서 홀로 남는 여성 우주인(산드라 블록 분)의 사투를 담고 있다. 영화 속의 이야기지만 실제 우주 공간에는 수많은 우주쓰레기들이 국제우주정거장(ISS)을 포함, 1000개가 넘는 인공위성들을 위협하고 있다. 최근 유럽우주국(ESA)은 운영 중인 '코페르니쿠스 센티널-1A 위성'(Copernicus Sentinel-1A satellite)이 우주쓰레기로 추정되는 입자(particle)와 충돌했다고 발표했다. 흔치 않은 우주 충돌사고는 지난달 23일(현지시간) 벌어졌다. 당시 몇 mm에 불과한 작은 물체가 날아와 코페르니쿠스 위성의 태양열 패널과 충돌해 경미한 손상을 입혔다는 것이 ESA 발표의 요지다. 놀라운 사실은 불과 몇 mm의 물체가 위성 패널에 약 40cm '상처'를 남겼다는 점이다. 이는 물체의 무시무시한 속도 때문인데 ESA 측은 시속 4만 km로 추정했다. ESA 측은 "갑자기 위성의 에너지 발전이 줄고 궤도 역시 약간의 변화가 감지돼 조사에 나섰다"면서 "사진으로 분석한 결과 태양열 패널에 상처가 포착됐다"고 밝혔다. 이어 "현재 위성의 정상적인 작동은 문제가 없는 상태"라고 덧붙였다. 한편 우주쓰레기는 우주선의 파편과 폐기된 인공위성, 우주에서 분리되는 발사추진제 등을 말한다. 전문가들에 따르면 현재 우주를 떠돌고 있는 우주쓰레기 중 길이가 10㎝ 이상인 것만 약 2만 3000여개에 이른다. 이보다 작은 크기의 우주쓰레기까지 합치면 지구 궤도상을 떠도는 우주쓰레기는 수조 개에 이를 것으로 추정된다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

지난 2013년 개봉한 영화 ‘그래비티'(gravity)는 허블망원경을 고치러 우주로 갔다가 우주파편들이 덮치면서 홀로 남는 여성 우주인(산드라 블록 분)의 사투를 담고 있다. 영화 속의 이야기지만 실제 우주 공간에는 수많은 우주쓰레기들이 국제우주정거장(ISS)을 포함, 1000개가 넘는 인공위성들을 위협하고 있다. 최근 유럽우주국(ESA)은 운영 중인 '코페르니쿠스 센티널-1A 위성'(Copernicus Sentinel-1A satellite)이 우주쓰레기로 추정되는 입자(particle)와 충돌했다고 발표했다. 흔치 않은 우주 충돌사고는 지난달 23일(현지시간) 벌어졌다. 당시 몇 mm에 불과한 작은 물체가 날아와 코페르니쿠스 위성의 태양열 패널과 충돌해 경미한 손상을 입혔다는 것이 ESA 발표의 요지다. 놀라운 사실은 불과 몇 mm의 물체가 위성 패널에 약 40cm '상처'를 남겼다는 점이다. 이는 물체의 무시무시한 속도 때문인데 ESA 측은 시속 4만 km로 추정했다. ESA 측은 "갑자기 위성의 에너지 발전이 줄고 궤도 역시 약간의 변화가 감지돼 조사에 나섰다"면서 "사진으로 분석한 결과 태양열 패널에 상처가 포착됐다"고 밝혔다. 이어 "현재 위성의 정상적인 작동은 문제가 없는 상태"라고 덧붙였다. 한편 우주쓰레기는 우주선의 파편과 폐기된 인공위성, 우주에서 분리되는 발사추진제 등을 말한다. 전문가들에 따르면 현재 우주를 떠돌고 있는 우주쓰레기 중 길이가 10㎝ 이상인 것만 약 2만 3000여개에 이른다. 이보다 작은 크기의 우주쓰레기까지 합치면 지구 궤도상을 떠도는 우주쓰레기는 수조 개에 이를 것으로 추정된다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

흔히들 "천문학은 구름 없는 밤하늘에서 탄생했다"고 한다. 구름이 없어야 별을 볼 수 있기 때문이다. 우리가 현재 우주에 대해 알고 있는 거의 모든 지식은 알고 보면 별들이 가르쳐준 것이다. 만약 밤하늘에 별들이 없다면 세상은 얼마나 적막할 것인가. 수천 수만 광년의 거리를 가로질러 우리 눈에 비치는 이 별빛이야말로 참으로 심오하다. 별에 대해 꼭 기억해야 할 점은 오늘날 우리가 가지고 있는 천문학과 우주에 관한 지식은 그 대부분이 별빛이 가져다준 것이란 점이다. 우주의 모든 정보들은 별빛 속에 담겨 있었던 것이다. 우리는 별빛으로 별과의 거리를 재고, 별의 성분을 알아낸다. 우리은하의 모양과 크기를 가르쳐준 것도 그 별빛이요, 우주가 빅뱅으로 출발하여 지금 이 순간에도 계속 팽창하고 있다는 사실을 인류에게 알려준 것도 따지고 보면 별빛이 아닌가. 이 심오하기 짝이 없는 별빛에 대해 지금부터 한번 살펴보기로 하자. '광속'도 별빛이 알려준 것이다 지구-태양 간 거리, 곧 1AU는 1억 5000km다. 지구 행성에서 살아가는 우리로서는 이 거리가 얼마나 먼 거리인지 가늠이 잘 안 된다. 시속 100km의 차로 밤낮 없이 달려도 170년이 걸리는 거리라면 그래도 조금은 감이 잡힐 것이다. 이 먼 거리를 빛은 8분 20초 만에 주파한다. 이 빠른 빛이 1년간 달리는 거리를 1광년(Light Year 또는 LY)이라 한다. 미터 단위로는 약 10조km쯤 된다. 그런데 카시니 시대에 이르도록 빛이 입자인지 파동인지, 또는 속도가 있는 건지 무한대인지 알려지지 않고 있었다. 인류에게 빛이 속도가 있다는 사실을 알려준 것도 역시 '별빛'이었다. 이 경우는 위성이기는 하지만. 카시니는 제자인 덴마크 출신 올레 뢰머에게 목성의 위성을 관측하는 임무를 맡겼는데, 1675년부터 목성에 의한 위성의 식(蝕)을 관측하던 올레는 식에 걸리는 시간이 지구가 목성과 가까워질 때는 이론치에 비해 짧고, 멀어질 때는 길어진다는 사실을 알게 되었다. 목성의 제1위성 이오의 식을 관측하던 중 이오가 목성에 가려졌다가 예상보다 22분이나 늦게 나타났던 것이다. 바로 그 순간, 그의 이름을 불멸의 존재로 만든 한 생각이 번개같이 스쳐지나갔다. “이것은 빛의 속도 때문이다!” 이오가 불규칙한 속도로 운동한다고 볼 수는 없었다. 그것은 분명 지구에서 목성이 더 멀리 떨어져 있을 때, 그 거리만큼 빛이 달려와야 하기 때문에 생긴 시간차였다. 뢰머는 빛이 지구 궤도의 지름을 통과하는 데 22분이 걸린다는 결론을 내렸으며, 지구 궤도 반지름은 당시 카시니에 의해 1억 4천만km로 밝혀져 있는만큼 빛의 속도 계산은 어려울 게 없었다. 그가 계산해낸 빛의 속도는 초속 21만 4300km였다. 오늘날 측정치인 29만 9800km에 비해 28% 정도의 오차를 보이지만, 당시로 보면 놀라운 정확도였다. 무엇보다 빛의 속도가 무한하다는 기존의 주장에 반해 유한하다는 사실을 최초로 증명한 것이 커다란 과학적 성과였다. 이는 물리학에서 획기적인 기반을 이룩한 쾌거였다. 1676년 광속 이론을 논문으로 발표한 뢰머는 하루아침에 광속도 발견으로 과학계의 스타로 떠올랐다. 우주의 크기를 알려준 '별빛' 그 다음으로 별빛에서 중요한 단서를 찾아낸 사람은 페루의 하버드 천문대 부속 관측소에서 사진자료를 분석하던 여류 천문학자 헨리에타 리비트였다. 1902년 변광성을 찾는 작업을 하던 리비트는 사진자료를 근거로 소마젤란 은하에서 적색거성으로 발전하고 있는 늙은 별인 세페이드 변광성 32개를 발견했다. 이 별들이 지구에서 볼 때 거의 같은 거리에 있다는 점에 주목한 그녀는 변광성들을 정리하던 중 놀라운 사실 하나를 발견했다. 한 쌍의 변광성에서 변광성의 주기와 겉보기 등급 사이에 상관관계가 있다는 점을 감지한 것이다. 곧, 별이 밝을수록 주기가 느려진다는 점이다. 레빗은 이 사실을 공책에다 "변광성 중 밝은 별이 더 긴 주기를 가진다는 사실에 주목할 필요가 있다"고 짤막하게 기록해 두었다. 이 한 문장은 후에 천문학 역사상 가장 중요한 문장으로 꼽히게 되었다. 이들 변광성은 일정한 변광 주기를 가지고 있는데, 밝은 것일수록 주기가 길다. 광도는 거리에 따라 변하지만, 주기는 거리와 관계가 없기 때문에 변광성은 우주의 거리를 재는 표준촛불이 되었다. ​이것은 우주의 크기를 잴 수 있는 잣대를 확보한 것으로, 한 과학 저술가가 말했듯이 천문학을 송두리째 바꿔버릴 대발견이었다. 이로써 인류는 연주시차가 닿지 못하는 심우주 은하들까지의 거리를 알 수 있게 되었다. 또한 천문학자들은 표준 촛불이라는 우주의 자를 갖게 됨으로써, 시차를 재던 각도기는 더 이상 필요치 않게 되었다. 리비트가 밝힌 표준 촛불은 그녀가 암으로 세상을 떠난 2년 뒤에 위력을 발휘했다. 에드윈 허블이 안드로메다 성운에 있는 변광성을 발견하고 이를 표준촛불로 삼아 성운까지의 거리를 확정함으로써, 그때까지 우리은하 내에 있는 것으로 믿어졌던 안드로메다 성운이 우리은하 밖의 외부은하임이 밝혀졌던 것이다. 이로써 우리은하가 우주 전체로 알고 있었던 인류의 우주관은 일대 혁신을 맞게 되었다. 밤하늘에서 빛나는 모든 것들이 우리 은하 안에 속해 있다고 믿고 있던 인류에게 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. ​따지고 보면, 우주의 팽창이라든가 빅뱅 이론 같은 것도 레빗의 표준 촛불이 있음으로써 가능한 것이었다. 리비트가 변광성의 밝기와 주기 사이의 관계를 알아냄으로써 빅뱅의 첫단추를 꿰었다고 할 수 있다. 허블은 이러한 리비트에 대해 그의 저서에서 “헨리에타 리비트가 우주의 크기를 결정할 수 있는 열쇠를 만들어냈다면, 나는 그 열쇠를 자물쇠에 쑤셔넣고 뒤이어 그 열쇠가 돌아가게끔 하는 관측사실을 제공했다”라며 그녀의 업적을 기렸다. 별은 무엇으로 이루어져 있는가? ​ 1835년, 프랑스의 실증주의 철학자 콩트는 다음과 같이 말했다. “과학자들이 지금까지 밝혀진 모든 것을 가지고 풀려고 해도 결코 해명할 수 없는 수수께끼가 있다. 그것은 별이 무엇으로 이루어져 있나 하는 문제이다.” 그러나 결론적으로, 이 철학자는 좀 신중하지 못했다. ‘절대 불가능하다’란 말은 참 위험한 말이다. 콩트가 죽은 지 2년 만인 1859년, 하이델베르크 대학 물리학자 키르히호프가 별이 어떤 물질로 이루어져 있는가 하는 계산서를 뽑아내는 데 성공했다? 무엇으로? 바로 별빛에 그 답이 있었다. 키르히호프는 태양광 스펙트럼 연구를 통해, 태양이 나트륨, 마그네슘, 철, 칼슘, 동, 아연과 같은 매우 평범한 원소들을 함유하고 있다는 사실을 발견했다. 인간이 ‘빛’의 연구를 통해 영원히 닿을 수 없는 곳의 물체까지도 무엇으로 이루어졌나 알아낼 수 있게 된 것이다. 키르히호프의 스펙트럼을 얘기하기 전에 우리는 먼저 어느 불우한 유리 연마공의 라이프 스토리에 잠시 귀 기울여보지 않으면 안된다. 왜냐하면, 이 무학의 유리 연마공이 이미 한 세대 전에 키르히호프의 길을 닦아놓았기 때문이다. 그가 요제프 프라운호퍼(1787~1826)다. 유리공장에서 일하면서 광학과 수학을 독학으로 공부하여 망원경 제작자가 된 프라운호퍼는 스펙트럼의 색들이 유리의 종류에 따라 어떻게 굴절하는지 알아보기 위해 망원경 앞에 프리즘을 달았다. 역사상 최초의 분광기라 할 수 있는 것이었다. 이 실험에서 프라운호퍼는 그의 이름을 불멸의 것으로 만든 놀라운 검은 띠들을 발견했다. 빛의 성질에서 유래한 '프라운호퍼 선'을 발견한 것이다. 그는 태양 이외의 천체에 대해서도 스펙트럼 조사를 했다. 달과 금성, 화성을 분광기에 넣었을 때도 똑같은 선을 볼 수 있었다. 그러나 망원경을 항성으로 겨누었을 때는 상황이 달랐다. 별마다 각기 특유의 스펙트럼을 보여주는 것이다. 그는 햇빛 스펙트럼의 세밀한 조사를 통해 모두 324개의 검은 선을 발견했는데, 이 선들이 무엇을 뜻하는 건지 끝내 알 수 없었지만, 이것이야말로 저 천상의 세계가 무엇으로 이루어져 있는지를 밝혀낼 수 있는 열쇠로서, 19세기 천문학상 최대의 발견이었던 것이다. 프라운호퍼의 암선이 뜻하는 것은 그로부터 한 세대 뒤 키르히호프에 의해 완벽하게 해독되었다. 태양을 해부한 사나이​ ‘별의 물질을 아는 것은 불가능하다’고 단정한 콩트의 말을 보기 좋게 뒤집은 키르히호프는 칸트가 태어난 지 꼭 백년 만인 1824년 칸트의 고향 쾨니히스베르크에서 태어났다. 그리고 쾨니히스베르크 알베르투스 대학에서 전기회로를 연구하고, 졸업 후 하이델베르크 대학 교수로 갔다. 거기서 키르히호프는 유황이나 마그네슘 등의 원소를 묻힌 백금막대를 분젠 버너 불꽃 속에 넣을 때 생기는 빛을 프리즘에 통과시키는 방법으로 여러 가지 원소의 스펙트럼 속에서 나타나는 프라운호퍼 선을 연구한 결과, 각각의 원소는 고유의 프라운호퍼 선을 갖는다는 사실을 발견했다. 말하자면 원소의 지문을 밝혀낸 셈이었다. 특정한 파장의 빛은 특정한 원소의 가스에 흡수되어 프라운호퍼 선을 만든다. 따라서 어떤 별빛을 분광기로 조사해 프라운호퍼 선을 찾암내면 바로 그 별의 성분을 알 수 있는 것이다. 그는 “해냈다!”고 외쳤다. 이것이 바로 반세기 전 프라운호퍼가 그토록 알고 싶어한 수수께끼였던 것이다. 별의 수수께끼는 모두 별빛 속에 답이 있었던 것이다. 콩트가 죽은 후 2년 뒤인 1859년, 그는 이 같은 사실을 발표했다. 이로써 키르히호프는 태양을 최초로 해부한 사람이 되었고, 항성물리학의 기초를 놓은 과학자로 기록되었다. 그러나 태양이 무엇을 태워 저처럼 막대한 에너지를 분출하는지, 그 에너지 원이 밝혀지기까지는 아직 한 세기를 더 기다려야 했다. 아시다시피 별은 천하 만물의 고향이다. 수소와 헬륨 외의 모든 원소들은 별 속에서 만들어졌으며, 초신성이 폭발할 때 생성된 것이다. 우리 인간의 몸을 만들고 있는 철, 칼슘, 요드 같은 모든 원소들도 별에서 나오지 않은 것이 없다. 그러니, 별이 없었으면 우리 인간은 존재할 수 없었을 것이다. 별이 일생을 다하고 우주공간에다 장렬히 제 몸을 흩뿌림으로써 우리는 그에서 몸을 받고 마음을 받아 지금 살고 있는 것이다. 그러므로 별은 우리 인간의 어버이다. 별은 그처럼 위대하다. 별빛은 그처럼 심오하면서 자애롭다. 지금이라도 바깥으로 나가 밤하늘의 별들을 우러러보라. 오늘밤도 무한 공간을 달려온 별빛이 바람에 스치우며 우리를 비춘다. 우리 모두는 거기서 왔다. 별이 우리의 고향이다. ​그런 마음으로 별에의 아련한 그리움을 느낀다면 당신은 우주적 사랑을 가슴에 품은 사람일이 틀림없을 것이다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

우주의 심연에는 인간의 머리로는 상상할 수 없는 현상이 발생한다. 그중 하나는 거대한 은하끼리 서로 충돌해 하나의 은하로 탄생하는 것이다. 10일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 허블우주망원경으로 촬영한 두 나선은하의 충돌 모습을 ‘오늘의 천체사진’(APOD)으로 공개했다. 사진 속 충돌로 인해 특유의 나선 모양이 일그러지는 두 은하는 NGC 7318(각각 NGC 7318a, NGC 7318b)이다. 지구로부터 무려 3억 광년 떨어진 페가수스자리에 위치한 NGC 7318은 서로 충돌 중인 상태로, 이 과정에서 중력이 일그러지고 가스를 배출하며 수많은 별들이 탄생한다. 영겁의 세월이 흐르면 결국 하나의 은하가 될 운명으로 우리 은하 역시 37억 년 정도 후면 안드로메다 은하와 충돌하고 65억 년 뒤면 완전히 합체해 거대한 타원은하가 된다. 특히 NGC 7318은 '스테판의 5중주'의 일원(아래 사진 참고)이다. 프랑스의 천문학자인 스테판이 1877년 처음 관측한 스테판의 5중주(Stephan‘s Quintet)는 5개의 은하가 모여 아름다운 풍경을 만든다고 해 이같은 이름이 붙었다. 흥미로운 점은 NGC 7320(아래 사진의 왼쪽 위)은 지구에서 4000만 광년 떨어진 반면, NGC 7318를 포함한 나머지 은하들은 약 3억 광년 떨어진 은하라는 사실이다. 실제로는 4개만 서로 인접해 있어 5중주가 아니라 4중주인 셈이다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

별들이 빽빽이 모여있는 별들의 도시가 카메라에 포착됐다. 최근 미 항공우주국(NASA)은 허블우주망원경으로 촬영한 아름다운 성단의 모습을 ‘오늘의 천체사진’(APOD)으로 공개했다. 마치 보석가루를 뿌린듯 우주를 수놓고 있는 수많은 천체들은 바로 별이다. 공처럼 둥글게 모여있어 구상성단(球狀星團·globular cluster)으로 분류되는 이곳은 M13으로 별의 숫자가 무려 10만 개가 넘는다. M13은 지구에서 약 2만 광년 떨어진 헤라클레스 자리에 위치해 있으며 나이는 120억 년이 훌쩍 넘는다. 얼핏 보면 다 흰 점으로 보이지만 M13에는 태어난 지 얼마 안 된 ‘푸른 방랑자별’(청색낙오성)과 밝고 붉은 빛을 발하는 오래된 붉은 별, 푸른빛 흰색을 띄는 가장 뜨거운 별까지 다양하게 존재한다. NASA 측은 “이 성단은 우리 은하가 형성되기 전에 태어난 별들이 있는 만큼 우리 은하 역사를 이해하고 연구하는데 큰 도움이 된다"면서 "북반구에서 볼 수 있는 구상성단 중 가장 크고 밝아 작은 망원경으로도 관측이 가능하다"고 설명했다. 사진=ESA/Hubble & NASA 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

천문학들에게도 생소한 이상한 쌍성이 발견됐다. 국제 천문학 연구팀은 허블 우주망원경과 여러 지상 망원경을 사용해 ‘전갈자리 AR’(AR Scorpii)로 명명된 이상한 쌍성계에 관한 관측 성과를 네이처 최신호(27일자)에 발표했다. 지구로부터 약 380광년 떨어진 전갈자리에 있는 전갈자리 AR은 사실 40년 전 처음 그 존재가 알려졌었다. 그런데 지난해 5월, 독일과 벨기에, 영국의 아마추어 천문학 연구팀이 이 쌍성계에서 지금껏 보지 못한 새로운 특성을 발견했다. 이후 영국 워릭대 천문학자들이 이끈 후속 연구를 통해 이 쌍성계의 본질이 밝혀진 것이다. 연구팀이 발표한 연구논문에 따르면, 전갈자리 AR은 고속으로 자전하는 주성인 백색왜성과 그 동반성인 적색왜성으로 구성돼 있다. 그런데 크기가 우리 지구와 비슷하지만, 질량은 20만 배에 달하는 백색왜성이 전자를 광속에 가깝게 가속시키는 것이었다. 이때 발생한 고에너지 입자가 방출하면서 형성한 방사선이 1.97분마다 적색왜성과 격렬하게 충돌했고 적색왜성은 자외선부터 라디오 전파까지의 파장에 해당하는 방사선이 생성됐다. 이는 백색왜성이 뿜어낸 조명등이 적색왜성을 밝게 비춰주는 듯한 모습이다. 유럽남방천문대(ESO)는 이 같은 성과의 이해를 돕기 위해 같은 날 전갈자리 AR의 상상도와 동영상을 공개했다. 영상을 보면, 이들 쌍성이 서로 어떻게 작용하고 있는지 쉽게 알 수 있을 것이다. 사진=M. Garlick/University of Warwick, ESA/Hubble, ESO 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

우주의 별들이 폭죽놀이를 하듯 태어나는 생동감 넘치는 모습이 포착됐다. 지난 25일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 허블우주망원경이 촬영한 대표적인 '스타버스트 은하'(Starburst galaxy·폭발적 별생성 은하)인 NGC 3125의 모습을 공개했다. NGC 3125는 지난 1835년 영국의 천문학자 존 허셜이 발견한 은하로 공기펌프자리(constellation of Antlia) 방향으로 5000만 광년이나 떨어져 있다. 우리은하와 가장 가까운 마젤란 은하와 비슷하지만 비교할 수 없을 만큼 더 밝고 활발하다는 것이 전문가들의 설명.　 무려 1만 5000광년에 퍼져있는 NGC 3125는 격렬한 별 탄생을 보여주는 환상적인 현장이다. 전체적으로 장미빛을 띈 은하 중심에 새로 태어난 파란 별들이 꽃가루처럼 뿌려져 있으며 그 중심에는 NGC 3125-A1이라는 이름의 울프-레이에(Wolf-Rayet) 성단이 모여있다. 프랑스 천문학자 샤를 울프의 이름을 딴 이 별은 우리 태양 질량의 20배 이상 되는 극대거성으로 자체 ‘연료’를 빠르게 소모하는 탓에 결국 초신성 폭발을 일으키면서 찬란한 최후를 맞는다. 사진=SA/Hubble & NASA, Acknowledgement: Judy Schmidt 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

우리 우주에서 알려진 은하의 수가 단번에 18배로 상승했다. 남아프리카공화국에는 다수의 거대 파라볼라 안테나를 서로 연결한 ‘미어캣’(MeerKAT)이라는 이름의 전파망원경이 있는 데 이는 아직 건설 중이지만 최신 관측 연구에서 그 놀라운 성능이 입증됐다고 가디언 등 외신이 보도했다. 지금까지 70개의 은하밖에 발견되지 않았던 영역에서 1300여 개의 은하가 담긴 상세한 이미지를 미어캣 망원경이 포착하는 데 성공했다는 것이다. 남아공의 날레디 판도어 과학기술부 장관은 지난 18일 열린 기자회견에서 “미어캣 망원경은 지금까지 계획된 위성 안테나 64기 중 16기밖에 설치되지 않았지만, 이미 남반구에 있는 그 어떤 망원경보다 성능이 뛰어나다”고 설명했다. 미어캣 망원경은 오는 2017년 하반기 완공 예정으로, 집광 면적이 1만7651㎡에 달한다. 이 면적이 커지면 커질수록 집광력이 좋아져 어두운 천체도 잘 보이게 되는 것이다. 미어캣이라는 명칭은 이 망원경이 위치한 곳에 미어캣이라는 동물이 서식해서 그런 이름이 붙여졌다. 미어캣은 주위를 경계하면서도 가끔 하늘을 올려다보는 습성이 있다. 미어캣 망원경은 이미 2억 광년 거리에 있는 격동하는 우주 모습을 고해상도로 촬영하는 데 성공했다. 그중 하나는 바로 은하 중심에서 두 개의 고속 입자 제트를 분출하는 거대 블랙홀의 이미지다. 이런 이미지는 천문학자들을 놀라게 했다. 미국 로스앤젤레스 캘리포니아대학(UCLA)의 천문학자 마이클 리치 박사는 “결과를 듣고 흥분했다”면서 “전파(라디오) 파장을 사용하면 저렴한 비용으로 깊고 빠르게 관찰할 수 있다”고 말했다. 리치 박사에 따르면 미어캣 망원경의 이미지는 우주라는 마지막 국경의 일부분만을 자른 것에 불과하다. 리치 박사는 “허블 망원경으로 같은 장소를 관측하면 아마 몇십 만 개의 은하들을 보게 될 것”이라면서 “가시광선을 사용하는 것이 훨씬 잘 보이기 때문”이라고 말했다. 하지만 활발한 ‘전파 은하’의 관측은 미어캣과 같은 망원경이 더 적합하다. 전파 은하는 중심에 거대질량 블랙홀이 수백만 년에 걸쳐 고에너지를 계속 방출하는 은하를 말한다. 이런 은하의 관측에는 전파망원경이 가장 적합하다. 리치 박사는 “전파 은하 중에는 대량의 먼지로 덮여 있는 것도 있다. 그런 은하는 광학 망원경으로는 거의 또는 전혀 볼 수 없다”면서 “하지만 전파는 먼지를 통과하므로 아무런 문제가 없이 관측할 수 있는 것”이라고 설명했다. 리치는 코스모스(COSMOS, Cosmic Evolution Survey)라는 이름의 국제 연구 프로젝트에 참여하고 있다. 이는 왜 우주의 은하가 무질서하게 분산된 것이 아니라 대규모 구조를 가졌는지를 15년간 연구하고 있는 프로젝트다. 그는 “우리는 세계의 모든 큰 망원경을 사용해 이 같은 주제에 도전하고 있다”면서 “지금까지 관측 영역에서 200만 개가 넘는 은하를 발견했다”고 말했다. 이어 “난 우리의 전파 관측이 매우 상세할 것으로 생각했지만, 미어캣이 이렇게 강력하다면 우리의 관측 영역을 꼭 확인하고 싶다”고 덧붙였다. 한편 미어캣 망원경은 완성되면 남아공과 호주에 걸쳐 있는 세계 최대 망원경 ‘스퀘어 킬로미터 어레이’(SKA)의 일부분이 돼 임무를 수행한다. 1㎢의 면적에 작은 전파망원경들이 촘촘히 배열된다는 개념에서 온 SKA는 현존하는 최고의 망원경보다 50배나 더 민감하며 속도는 1만 배에 이르는 것으로 알려졌다. 사진=SKA 남아공 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr