너풀너풀 하늘에 날리는 모습 때문에 ‘천상의 커튼’이라고도 불리는 현상이 있다. 바로 ‘새벽’이라는 뜻의 라틴어 ‘아우로라’(Aurora)에서 유래한 오로라다. 오로라는 태양표면 폭발로 우주공간으로부터 날아온 전기 입자가 지구자기(地球磁氣) 변화에 의해 고도 100∼500 km 상공에서 대기 중 산소분자와 충돌해서 생기는 방전현상이다.　 북반구와 남반구 고위도 지방에서 주로 목격돼 극광(極光)이라 불리기도 하는 오로라는 흥미롭게도 지구 만의 전유물은 아니다. 우주의 행성에는 그 원인이 조금씩 다르나 각각 아름답게 빛을 뽐내는 오로라가 존재한다. - 목성의 오로라　 지난 6월 말 미 항공우주국(NASA)은 허블우주망원경으로 촬영한 목성의 오로라를 공개했다. NASA의 목성탐사선 주노 도착에 앞서 공개한 이 사진은 지구보다 수백 배 강력한 에너지를 가진 목성 오로라의 모습이 담겨있다. 지구의 오로라가 태양풍의 영향으로 발생하는 것과 달리 목성의 오로라는 이 뿐 아니라 강력한 가스 자기장과 위성인 이오로부터 나온 입자까지 포함돼 발생한다. - 신비의 행성 토성의 오로라 우리 태양계에서 가장 신비로운 자태를 뽐내는 토성에도 오로라가 있다. 토성의 오로라 역시 태양에서 방출된 입자가 자기권 꼬리(자기권이 태양풍의 압력을 받아 길게 뻗어 있는 부분)와 충돌하면서 발생한다. - 갈색왜성의 오로라 1년 전 미국 칼텍 공대 등 공동연구팀은 지구에서 약 18광년 떨어진 거문고자리의 갈색 왜성(LSR J1835)에서 오로라를 발견했다. 이 오로라는 지구 극지방의 오로라보다 100만배, 목성에서 발견되는 오로라보다는 1만 배 더 강하다. (사진은 그래픽 이미지) 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

머나먼 심연의 우주 속에서 나홀로 폭발적으로 별을 낳는 특별한 은하가 포착됐다. 최근 미 항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)은 허블우주망원경의 ACS(the advanced camera for surveys)로 촬영한 은하의 모습(사진 왼쪽)을 공개했다. 나선팔을 가진 이 은하의 이름은 MCG+07-33-027. 지구에서 3억 광년 떨어진 곳에 위치한 MCG+07-33-027은 다른 은하와 비교가 되지않을 만큼 높은 비율로 별을 생성시킨다. 일반적인 은하가 매년 몇 개의 별을 탄생시키는 것과는 달리 이 은하가 낳은 '자식' 수는 무려 수백 여 개. 이 때문에 학계에서는 MCG+07-33-027과 같은 은하를 '스타버스트 은하'(Starburst galaxy·폭발적 별생성 은하)로 분류한다. MCG+07-33-027이 한가지 더 흥미로운 점은 일반적인 스타버스트 은하와는 달리 나홀로 존재한다는 사실이다. 우주에 존재하는 대부분의 스타버스트 은하들은 주위에 다른 은하와 충돌하는 과정에 있거나 혹은 인근에 위치해 있다. 그러나 MCG+07-33-027은 사진에서처럼 홀로 동떨어져 존재해 전문가들은 이같은 은하를 필드 은하(Field galaxy)라 부른다. 사진 속 나선 팔에 빛나는 점들이 바로 태어나는 별들이며 오른편 십자로 빛나는 것은 우리은하에 존재하는 별이다.　 　 　　 　 사진=ESA/Hubble & NASA and N. Grogin (STScI) 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

천체에 심장이 있어 두근두근 박동이 뛴다면 이같은 모습일까? 지난 7일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 유럽우주국(ESA)과 공동운영하는 허블우주망원경으로 촬영한 환상적인 성운의 모습을 공개했다. 붉게 빛나고, 빠르게 회전하는 가스에 둘러싸여 있는 이 성운의 이름은 마치 게딱지와 비슷하게 생겼다고 해서 ‘게성운’(Crab Nebula)이라 불린다. 공개된 사진이 게의 모습처럼 보이지 않는 이유는 과거와 달리 허블이 그 중심의 내부를 들여다봤기 때문이다. 지구에서 약 6500광년 떨어진 곳에 위치한 게 성운은 초신성 폭발로 생긴 잔여물이다. 일반적으로 별은 생에 마지막 순간 남은 ‘연료’를 모두 태우며 순간적으로 대폭발을 일으킨다. 이를 초신성 폭발이라고 부르며 이 때 자신의 물질을 우주공간으로 방출하는데 게 모습은 바로 그 흔적인 셈이다. 이번에 공개된 사진이 흥미로운 것은 게 성운의 중심에 존재하는 죽은 별을 담아냈기 때문이다. 흰 가스가 소용돌이치는 지점에는 다소 낯선 이름의 중성자별(neutron star)이 존재한다. 우주에 존재하는 천체 중 가장 고밀도인 중성자별은 초신성 폭발후 남은 중심부가 중력으로 압축돼 생긴다. 곧 초신성 폭발로 별의 바깥 부분은 사방팔방으로 흩어져 게 성운의 모습이 됐고 그 중심부는 압축돼 중성자별이 된 것이다. 　 NASA 측은 "게 성운 중심에 있는 중성자별은 폭이 몇 마일에 불과할 정도로 작지만 질량은 우리 태양과 비슷하다"면서 "역대 게 성운 사진과 달리 이 사진은 지옥같은 안을 담고있다"고 밝혔다.　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

보통 동그랗게 모여있거나 퍼져있는 은하와 달리 성냥개비처럼 기다란 모양의 은하 모습이 공개됐다. 지난 28일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)은 허블우주망원경으로 잡아낸 왜소은하 '키소 5639'(Kiso 5639·또는 LEDA 36252)의 사진을 공개했다. 지구에서 약 8200만 광년 떨어진 곳에 위치한 키소 5639는 이제 걸음마가 진행 중인 은하로 우리 은하의 어린 시절 역시 이 모습과 비슷했을 것으로 추정된다. NASA 측은 7월 4일 미국 독립기념일을 맞아 이 은하를 ‘불꽃 로켓 은하’라고 호들갑을 떨었지만 사실 키소 5639는 '올챙이 은하'(tadpole galaxy)로 불린다. 실제 키소 5639는 한마리의 올챙이가 우주를 헤엄치는 것처럼 보이며 맨 앞은 머리, 뒤는 꼬리처럼 느껴진다. 이 은하의 놀라운 점은 바로 올챙이 머리가 가지고 있다. 무려 2700광년의 길이를 가진 올챙이 머리에는 태양 1만 개에 필적하는 힘이 숨어있다. 이 속에 평균 100만 년 미만의 아기 별들로 구성된 12개 이상의 성단(星團)이 자라고 있으며 어느 정도 크면 머리에서 떨어져 나와 출가한다. 사진=NASA, ESA, and D. Elmegreen (Vassar College)　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

지금까지 수많은 아름다운 천체 사진을 우리에게 전해준 허블 우주망원경. 이미 우주에서 임무를 수행한 지 26년이 넘었지만, 여전히 활약하며 우리에게 새로운 소식을 전하고 있다. 미국항공우주국(NASA)은 지난 24일(현지시간) 지금도 우주의 다양한 곳을 관측하고 있는 ‘백전노장’ 허블 망원경의 운영 기간을 5년 더 연장해 오는 2021년 6월까지 가동한다는 계획을 발표했다. 지난 1990년 디스커버리호에 실려 우주로 올라간 허블 망원경은 지구 상공 600km에 떠서 지구를 돌고 있다. 무게 12.2t, 주거울 지름 2.4m, 경통 길이 약 13m인 허블 망원경은 가시광은 물론 자외선과 근적외선의 파장을 대기의 영향을 받지 않고 관측할 수 있다. 허블 망원경은 지금까지 다양한 항성과 행성을 관측해왔을 뿐만 아니라 우주의 팽창과 암흑물질, 블랙홀 등 주요 발견을 해왔다. NASA는 이번 운영 기간 연장에 대해 “허블 망원경은 2020년대까지 충분히 관측할 수 있으며 외계 우주까지 일반적인 관측에서 좋은 성과를 역사에 남길 것”이라고 설명했다. 허블 망원경은 원래 오는 2018년 우주로 올라갈 ‘제임스웹 우주망원경’(JWST)에 임무 수행을 완전히 넘길 계획이었다. 하지만 후임 제임스웹 우주망원경은 적외선부터 근적외선을 관측해 우주의 과정을 살필 목적이므로, 허블 망원경의 관측 파장과 다르다. 따라서 천문학자들은 허블 망원경과 제임스웹 망원경이라는 두 가지 ‘눈’으로 더 넓은 파장을 관측할 수 있게 된 것이다. 이 소식에 허블 망원경을 자주 활용하고 있는 보리스 건시케 영국 워릭대 교수 등의 과학자들은 환영의 목소리를 높이고 있다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

심우주에 떠있는 수많은 보석같은 별들의 향연이 한 장의 사진에 담겼다. 20일(현지시간) 유럽우주국(ESA)은 허블우주망원경으로 촬영한 마젤란 은하에 속해있는 '별들의 고향' NGC 1854의 모습을 공개했다. 지구에서 약 13만 5000광년 떨어진 곳인 황새치자리에 위치한 NGC 1854는 사진에서 보이듯 수만~수백만 개의 별들이 둥그렇게 밀집돼 있는 구상성단(球狀星團·globular cluster)이다. 이 속에서 인간의 일생처럼 수많은 별들이 태어나고 또 사라진다. 특히 NGC 1854이 속한 마젤란 은하(Magellan galaxies)는 성간 가스와 먼지가 풍부해 대표적인 별들의 고향이다. 흔히 마젤란 구름이라고 불리는 이 은하는 ‘우리의 개념’이 모여있는 안드로메다 은하보다는 낯설지만 사실 우리 은하와 가장 가까운 이웃이다. 마젤란 은하는 대마젤란은하와 소마젤란은하로 구성돼 있는 불규칙 은하(일정한 모양을 갖추지 않은 은하)로 각각의 거리는 대략 16만, 20만 광년이다. 　 사진=ESA/Hubble & NASA 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

사람이 10개월 간 엄마 배 속에서 자라 태어나듯 찬란한 별들도 우주 공간에서 나름의 산고(産苦)를 거쳐 탄생한다. 최근 유럽우주국(ESA)은 마치 황금빛 아기 보자기에 싸여있는 것처럼 보이는 항성체 IRAS 14568-6304의 모습을 공개했다. ESA와 미 항공우주국(NASA)이 공동운영하는 허블우주망원경으로 포착한 IRAS 14568-6304는 지구로부터 2280광년 떨어진 컴퍼스좌 분자구름에 위치해있다. 이제 막 태어난 별 IRAS 14568-6304를 이해하기 위해서는 먼저 별의 탄생 과정을 알아야한다. 우리의 태양같은 별은 오랜시간 우주의 수많은 가스와 먼지가 뭉친 후 핵융합을 거쳐 탄생한다. 그리고 여기서 남은 가스와 같은 ‘재료’로 형성되는 것이 바로 행성으로, 태양계 역시 이같은 과정을 거쳐 현재의 지구가 탄생한 것으로 추측되고 있다. 사진 속 황금빛을 발하는 아기 보자기는 별을 싸고 있는 거대한 가스구름으로 강력한 제트를 방출하는 덕에 이와같은 환상적인 모습을 보이기도 한다. 무려 25만개의 별을 만들 수 있는 이 가스구름 속에서 '영양분'을 얻은 신생아 IRAS 14568-6304는 영겁의 시간이 지나면 자신을 둘러싼 가스를 걷어버리고 아름다운 별로 반짝이게 된다. 허블우주망원경이 촬영한 이 사진은 가시광선(파란색)과 적외선(밝은 오렌지색) 2개 파장으로 촬영한 것을 합성한 것이다. 사진=ESA/Hubble & NASA Acknowledgements: R. Sahai (Jet Propulsion Laboratory), S. Meunier 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

별들도 사람처럼 태어나고 늙고 병들고 죽는다. 비록 백년을 채 못 사는 사람에 비해 수십억, 수백억 년을 살긴 하지만, 영겁의 시간 속에 잠시 머물다 떠나는 존재라는 점에서는 사람과 다를 게 없다. 별들이 태어나는 곳은 성운으로 불리는 거대한 분자 구름 속이다. 주로 수소로 이루어진 분자 구름이 별들의 태반인 셈이다. 지금도 뱀자리의 독수리 성운 속을 뒤져보면 별들이 태어나는 현장을 볼 수 있다. 이처럼 별들이 특정한 장소에서 거의 비슷한 시기에 태어나 ​무리를 짓는 경우가 있는데, 이를 성단(星團·star cluster)이라 한다. 무엇이 이들을 무리짓게 하는가? 두말할 것도 없이 중력이다. 하나의 중력 중심을 둘러싸고 별들이 둥글게 밀집해 있거나 아니면 성기게 흩어져 있는데, 전자를 구상성단(球狀星團)이라 하고, 후자를 산개성단(散開星團)이라 한다. 보통 구상성단은 대략 1만에서 수백만 개에 이르는 별들이 10~30광년 지름의 공 모양 영역 안에 모여 있는 집단이다. 이들은 대부분 우주 나이보다 수억 년 어린 늙은 별들에 속하기 때문에 대부분 표면 색깔은 노랗거나 붉으며, 질량은 태양의 2배 미만이다. 산개성단은 구상성단과 달리 수억 살밖에 안되는 젊은 별들의 모임이다. 구성원 숫자는 대략 수천 개 정도로, 지름 30광년쯤 안의 영역에 흩어져 있다. 따라서 약한 중력으로 느슨하게 묶여 있는 탓에 분자 구름이나 다른 성단의 영향을 받으면 쉽게 흩어지는 경향이 있다. 이들 서로를 묶어두고 있는 약한 중력의 고리를 끊고 풀려나면, 각기 비슷한 경로를 그리면서 우주공간을 이동하게 되는데, 이를 성협(星協)이라 한다. 1. 우주의 보석상자 산개성단 NGC290 어떤 보석이 이처럼 아름다울까? 별보다 아름답게 반짝이는 것은 없을 것이다. 산개성단 NGC290의 별들은 지상의 어떤 보석보다도 아름다운 빛깔과 밝기로 우주에서 반짝인다. 눈부신 아름다움을 자랑하는 위의 NGC290 사진은 최근 허블 우주망원경이 잡은 것이다. 이 아름다운 산개성단은 약 20만 광년 떨어진 이웃 은하인 소마젤란 은하(SMC)에 있다. 지름 65광년인 NGC290에는 수백 개의 젊은 별들이 찬연한 빛을 뿌리고 있다. 이 같은 산개성단의 별들은 거의 같은 시기에 태어났기 때문에 다른 질량의 별들이 각기 어떤 진화과정을 거치는가를 연구하는 데 유용한 자료가 되고 있다. 2. 남쪽 하늘 보석상자 큰부리새자리 47 NGC290이 북반구 하늘의 보석상자라면 큰부리자리 47로 불리는 구상성단 NGC104는 남반구 하늘의 보석상자라 할 만큼 아름다운 자태를 자랑한다. 오메가 센타우리 다음으로 밝은 이 구상성단은 150여 개의 다른 구상성단과 함께 우리은하의 헤일로를 거닐고 있다. 지구에서의 거리는 약 1만 7000광년으로, 소마젤란 은하 부근에서 맨눈으로도 볼 수 있다. 어마어마하게 밀집된 별들로 이루어진 이 구상성단은 겨우 지름 120광년 너비 안에 수십 만을 헤아리는 별들이 모여 있는 별들의 대도시다. 성단 가장자리를 둘러싸고 있는 다채로운 색깔의 별들이 이 성단의 미모를 한층 돋보이게 하고 있다. 허블 우주망원경이 찍은 위의 사진을 보면, 노란빛을 띤 적색거성들이 성단의 외곽에 자리잡고 있는 광경을 볼 수 있다.​ 3. 페르세우스자리 이중성단 북반구 별자리 페르세우스자리에는 두 개의 산개성단이 몇백 광년 거리를 두고 서로를 끌어당기고 있다. NGC884(좌측)와 NGC869(우측)가 바로 그 성단이다. 각각 100여 개의, 태양보다 젊고 뜨거운 별들로 구성되어 있다. 이 두 성단이 접근하는 사진을 보고도 중력의 존재를 느끼지 못하는 사람은 영혼이 없는 사람이라고 한 미국의 물리학자 리처드 파인만의 말이 유명하다. 이 두 천체는 선사시대부터 알려졌으며, 기원전 130년경 그리스 천문학자 히파르코스에 의해 처음 기록으로 남았다. 또한 17세기 독일 천문학자 요한 베이어는 각각 페르세우스 카이(chi)별, 에이치(h)별이라 이름을 붙였다. 두 성단은 서로 가까이 접근하고 있을 뿐만 아니라, 각 성단을 이루는 별들의 나이도 비슷한 걸로 보아, 최초엔 같은 분자구름에서 탄생한 것으로 보고 있다. 지구로부터 7000광년 떨어져 있으며, 쌍안경으로도 쉽게 볼 수 있다. ​ 4. 가장 크고 밝은 센타우루스자리 오메가 구상성단 센타우루스자리 방향에 있는 센타우루스자리 오메가(NGC5139)는 우리은하에 있는 200개 정도의 구상성단 중 가장 크고 밝은 구상성단이다. 핼리 혜성 발견으로 유명한 영국의 천문학자 에드먼드 핼리가 1677년에 발견했다. 지구에서 약 1만 8000 광년 떨어진 곳에 위치한 오메가는 우리은하의 구상성단 중 가장 거대한 것으로서 지름이 약 150광년에 달한다. 나이는 우리 태양보다 많은 120억 년이고, 약 1000만 개의 별들이 성단 속에 포함되어 있을 것으로 추산되며, 총질량은 태양의 400만 배에 이른다. 우리나라에서 이 성단을 연구한 결과 한번에 만들어지지 않고, 약 20억 년에 걸쳐 별들이 생성되었다는 것을 알아냈다. 또한 오래 전에 우리은하와 충돌한 이웃 은하이며, 현재의 모습은 충돌 이후 남겨진 그 은하의 중심부라는 사실도 알아냈다. 5. 플레이아데스 산개성단 작은 망원경으로 볼 수 있는 아름다운 성단으로는 황소자리의 좀생이별을 들 수 있다. 흔히 플레이아데스로 불리는 이 성단은 메시에 목록 45번(M45)의 산개성단으로, 맨눈으로도 3∼5등의 별을 7개쯤 볼 수 있다. 비교적 젊은 청백색의 별들이 많은데, 성단 전체를 둘러싼 엷은 성간가스가 별빛을 반사하기 때문에 신비스럽게 보인다. 거리는 400광년, 수명은 약 10억 년으로 추정되며, 13광년 지름 안에 약 3000 개의 별을 포함하고 있다. 가장 밝게 빛나는 9개의 별은 그리스 신화의 일곱 자매와 그 부모 이름이 붙어 있다. 이 별들은 모두 밝은 청백색의 별들로 맨눈으로도 볼 수 있다. 눈으로 볼 수 있는 7개의 별은 7자매별이라고 부르기도 하며, 그 중에서 가장 밝은 별은 알키오네(Alcyone)이다. 한국과 중국에서는 예로부터 이십팔수(二十八宿)의 여덟 번째인 묘성(昴星)으로 알려져 있고, 일본에서는 스바루라 부른다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

성운이란 한마디로 별 먼지다. 수소, 헬륨 등 별을 만드는 여러 원소들의 가스 집단이라 할 수 있다. 사람이 흙에서 나서 흙으로 돌아가듯이 별들은 이 성운에서 태어나서 생애를 마친 뒤 제 몸을 해체해 다시 성운으로 돌아간다. 따라서 우주에 존재하는 모든 천체들, 곧 별과 은하, 성단과 블랙홀에 이르기까지 모두 성운에서 태어난 것들이다. 모든 천체들의 모태가 곧 성운인 셈이다. 빅뱅 직후의 우주에는 수소​와 약간의 헬륨으로 이루어진 원시 구름으로 가득 찼다. 여기서 별들이 태어나고 은하가 만들어졌으므로 성운의 원조라고 할 수 있다. 성서에 보면 "태초에 하나님이 '말씀(logos)'으로 천지를 창조하셨다"는 말이 나오는데, 천문학자들이 그 '말씀'이 바로 수소였다고 주장한다. ​ 어쨌든 별들을 만들고 별들이 생을 마치고 폭발해서 만들어내는 이 성운들은 그 현란한 색채와 기이한 형태로 우주의 최고 볼거리를 제공한다. 성운의 빛나는 상황이나 형태에 따라 행성상 성운, 산광성운, 암흑성운, 타원성운, 나선성운, 불규칙 성운으로 구별하기도 하는데, 아름다움과 매혹적인 형태를 자랑하는 성운들 중에서 가장 아름다운 성운으로 꼽히고 있는 '톱 5'를 소개한다. ​1. ​독수리 성운 아름다운 성운의 첫 자리를 차지하는 독수리성운(Eagle Nebula, M16)은 유명한 혜성 사냥꾼인 프랑스의 샤를 메시에가 1764년에 발견했다. 여름철 남쪽 하늘 은하수 가운데 뱀자리의 꼬리 부분에 있는 이 성운은 붉은색을 띠고 있다. 성운의 폭은 무려 70광년. 빛의 속도로도 70년을 가야 될 정도로 엄청난 스케일이다. 허블 우주망원경이 잡은 이 성운의 모습을 보면, 성운 중심부에 길이 4광년(약 40조km)에 달하는 거대한 검은 먼지 기둥 속에서 별이 무리지어 태어나는 장엄한 광경을 볼 수 있다. 그래서 이 성운 기둥을 창조의 기둥(Pillars of Creation)이라 한다. 지구로부터 약 6500광년이라는 거리에 있다. 2. 게 성운 황소자리 방향으로 지구로부터 약 6290광년 거리에 있는 초신성 잔해다. 성운 중심에는 지름 30km에 달하는 중성자별인 펄서가 존재하며 1초에 30.2회 자전하면서 전자기파를 방출한다. 게의 등딱지처럼 생겼다고 해 이름 붙여진 게성운은 지름 약 5광년으로, 1731년 영국 아마추어 천문학자 존 베비스에 의해 처음 발견됐다. 이후 1758년 프랑스 천문학자 샤를 메시에가 게성운을 시작으로 성운과 성단을 109개로 정리한 ‘메시에 목록’을 만들었는데, 이 게성운에 목록의 첫 번째라는 뜻으로 ‘M1’이라는 명칭을 붙였다. 게성운은 별의 진화 마지막 단계인 초신성이 폭발해 만들어진 초신성 잔해이다. 천문학자들은 게성운이 언제 생성됐는지까지 기록을 통해 밝혀냈다. 중국 기록은 송나라 때 연대기인 ‘송사천문지’(宋史天文誌)에 나와 있는데 “1054년 여름 남동쪽에 낯선 별이 나타났는데 불그스름한 빛깔로 금성보다 밝았으며 23일 동안은 대낮에도 볼 수 있었다. 그 후 차츰 어두워졌으며 1056년 봄 소멸했다”고 쓰여 있다. 당시 초신성 폭발은 중국뿐만 아니라 우리나라, 일본, 터키, 그리고 인디언의 기록에도 남아 있다. 미국 애리조나에 있는 화이트 메사 동굴과 나바호산에는 오늘날 미 남서부 지역에 사는 원주민인 푸에블로 족의 선조들이 그린 벽화가 남아 있다. 천문학자들은 이 벽화에 그려진 초승달을 이용해 초신성이 1054년 7월 5일쯤 폭발했다는 것까지 계산해냈다. ​3. 모래시계 성운 파리자리에 있는 행성상 성운이다. 모래시계를 닮아서 이름이 붙어졌다. 이 천체의 명칭은 보통 MyCn18로 불린다. 별의 수명이 거의 다 끝난 적색거성 단계에서, 별의 외피층이 강력한 항성풍으로 방출되어 만들어진 성운이다. 모래시계 같은 형태가 된 것은 내부의 빠른 항성풍이 중심부의 농밀한 성운을 외부로 밀어냈기 때문이다. 거리는 약 8000광년. '행성상 성운'이라는 용어는 1780년대에 영국 천문학자 윌리엄 허셜이 고안한 것으로, 망원경으로 들여다보았을 때 행성처럼 보인다고 하여 만들어진 것이다. 거문고자리성운, 여우자리 아령형성운, 큰곰자리 부엉이성운 등이 대표적인 행성상 성운이다. 행성상 성운의 수명은 수만 년 정도로, 보통 수십억 년에 이르는 별의 수명에 비추어볼 때 비교적 짧게 지속되는 현상이다. 성운의 지름은 0.1 또는 1광년 정도이고, 중심별은 자외선을 내는 고온(10만℃ 정도)의 별이 많다. 4. 나비 성운 M2-9로 불리는 나비성운은 뱀주인자리에 있는 행성상 성운이다. 모양이 나비의 날개처럼 생겨서 나비성운이라는 별명을 얻었다. 양 날개 형태는 각각 별로부터 뿜어져나오는 제트가 만들어낸 것이며, 중심별은 쌍성으로 각각 한 개의 행성상 성운을 형성했다. 1947년에 미국 천문학자 루돌프 민코프스키가 발견했으며, 거리는 지구로부터 약 2100 광년 떨어져 있다. 1990년대에 허블 우주망원경이 M2-9를 보다 선명하게 찍었다. 중심부 쌍성 구성원 중 주인별은 상당량의 질량을 우주로 방출한 뒤 백색왜성으로 쭈그러들고 있다. 5. 고양이눈 성운 용자리에 있는 이 행성상 성운은 지금까지 알려진 성운 중 구조가 매우 복잡한 성운의 하나로, 1786년 영국 천문학자이자 천왕성 발견자인 윌리엄 허셜이 발견했다. 허블 망원경을 이용한 고해상도 촬영을 통해 매듭, 제트, 거품, 원호 모양 등의 주목할 만한 구조들이 발견되었다. 고양이 눈의 중심에는 밝고 뜨거운 항성이 있는데, 이 별은 약 1000년 전에 자신의 겉 표면을 우주공간으로 날려버린 후 이런 아름다운 성운을 형성했다. 이밖에도 오리온 성운 등 아름다운 성운들이 우주 도처에 늘려 있으니, ​밤하늘 성운 여행에 한번 나서보는 것도 재미있는 우주 체험이 될 것이다. ​이광식 통신원 joand999@naver.com

초기 우주 모습을 간직한 역대 가장 희미한 은하가 발견됐다. 미국 캘리포니아대학 데이비스캠퍼스(UC데이비스)와 로스앤젤레스캠퍼스(UCLA)의 교수들이 참여한 국제 연구팀이 하와이 W.M.켁 천문대에 있는 천체망원경을 사용해 130억 년 전에 존재했던 가장 희미한 은하를 발견했다고 ‘천체물리학저널 레터’(ApJL) 최신호(5월18일자)에 발표했다. 이에 대해 이 연구의 공동저자 토마소 트로이 UCLA 물리·천문학부 교수는 “이번 발견으로 ‘우주 암흑기’로 알려진 기간이 어떻게 끝났는지 천문학계의 가장 큰 수수께끼 중 하나를 푸는데 한 걸음 더 나갈 수 있게 됐다”고 말했다. 연구팀은 ‘중력렌즈’ 효과를 사용해 빅뱅(대폭발) 직후 탄생한 희미한 이 은하를 찾아낼 수 있었다. 중력렌즈 효과는 100년 전 아인슈타인이 일반상대성이론에서 예언한 것으로, 빛이 렌즈에 의해 굴절하는 것처럼 중력에 의해 굴절하는 현상을 말한다. 이 은하는 MACS2129.4-0741로 알려진 한 은하단 뒤에 숨어 있었다. 은하단은 이번 은하의 이미지를 3개나 만들 수 있을 만큼 거대하다. 빅뱅 이론에 따르면, 초기 우주는 확장하면서 차가워졌다. 트로이 교수는 이런 현상이 일어남으로써 양성자들이 전자들을 붙잡아 경수소를 형성했고 초기 우주는 방사선을 안 보이게 만들어 ‘우주 암흑기’가 시작됐다고 설명했다. 또 “그로부터 몇 억 년이 지난 어느 시기에 최초의 별들이 탄생했고 이 별들은 수소를 이온화할 수 있는 자외선을 생산하기 시작했다”면서 “결국, 충분한 별들이 생겼을 때 이 별들은 은하계 사이의 모든 수소를 이온화할 수 있었고 이제 우리가 보는 초기 우주를 만든 것”이라고 말했다. ‘우주의 재이온화’로 불리는 이 과정은 약 130억 년 전 일어났다. 하지만 과학자들은 이 과정이 일어날 만큼 별들이 충분히 많았는지 아니면 우주의 가스가 초질량 블랙홀들에 흡수될 때 발생하는 더 특이한 빛에 의한 것인지를 지금까지 알아내지 못했었다. 이에 대해 트로이 교수는 “현재, 가장 가능성이 큰 추측은 다른 희미한 은하들 역시 그 안에 있는 별들을 중력렌즈 증폭 없이 망원경들로 보면 너무 희미하다는 것”이라면서 “이 연구는 그런 은하들의 존재를 입증하기 위해 중력렌즈 효과를 활용한 것으로 수수께끼를 풀기위한 중요한 단계에 있는 것”이라고 말했다. 사진=브라닥/허블 우주망원경/W.M.켁 천문대 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

미래 지구인의 ‘두 번째 거주지’로 꼽히는 화성의 최근 모습이 공개됐다. 미국 항공우주국(이하 NASA)는 허블우주망원경을 이용해 찍은 지구에서 약 8047만㎞ 떨어진 화성의 아름답고 환상적인 사진을 공개했다. 공개된 사진은 미국 현지시간으로 지난 12일 찍은 것으로, ‘붉은 행성’이라고 불리는 화성 토양의 색깔과 대기, 상공의 구름 등을 한 장에 모두 담고 있다. 사진에서 어둡고 크게 보이는 지역은 ‘시르티스 메이저’(Syrtis Major) 평원으로, 17세기 당시 천문학자에 의해 최초로 확인된 화성의 지표면이다. 이번에 공개된 시르티스 메이저 평원 위로는 구름이 깔려 있는 것을 볼 수 있다. 무려 35억 년 전에 소행성과 충돌하면서 생성된 분지의 모습과 화성 대기를 덮고 있는 구름, 화성의 남극과 북극 역시 생생하게 확인할 수 있다. 과거 지질활동으로 용암이 흘렀던 지역이나, 밝은 주황빛을 띠고 있는 화성의 북반구 ‘아라비아 테라’ 지역 등을 한 눈에 볼 수 있다는 점이 학계의 주목을 받고 있다. 한편 미국시간 기준으로 22일에는 태양과 지구, 화성이 일직선에 놓이는 ‘우주쇼’가 열린다. 이 시기가 되면 화성은 지구에서 약 7630만㎞ 떨어진 지점까지 가깝게 접근한다. 이어 30일은 11년 만에 지구와 화성의 거리가 가까워지는 날이다. 전문가들은 이때가 되면 지구-화성 거리가 7531만 8000㎞까지 가까워 질 것으로 예상하며, 위치 특성상 태양이 화성을 비추기 때문에 더욱 밝고 선명한 화성의 이미지를 얻을 수 있을 것으로 기대하고 있다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

지구에서 약 250만 광년 거리에 있는 안드로메다 은하에는 붉은색 루비처럼 아름답게 빛하는 천체 ‘외뿔소자리 V838 별’이 존재한다. 사실 이 천체는 하나의 별이 빛나고 있는 것이 아니라 큰 별이 작은 별을 집어삼키는 과정에서 나온 빛이라는 것을 천문학자들이 밝혀냈다. 천체물리학저널(The Astrophysical Journal) 최신호에 실린 이 연구논문에 따르면, 이 별은 2008년과 2015년에 관측된 ‘고휘도 적색 신성’(Luminous red nova)으로, 갑자기 밝아졌다가 다시 어두워지는 기묘한 특징을 지녔다. 밝아지는 과정에서는 우리 태양보다 50만 배 더 밝아지는 데 이는 안드로메다 은하에서도 가장 밝은 밝기라고 한다. 우리 은하에서도 2008년, ‘전갈자리 V1309 별’로 불리는 고휘도 적색 신성이 발견된 바 있다. 이 천체는 두 개의 별이 회전하면서 융합하고 그 과정에서 가스를 주변으로 확산해 사진 속 천체와 비슷한 형태를 나타낸다. 사진 속 외뿔소자리 V838 별은 허블 우주망원경으로 관측돼 강한 붉은 빛과 적외선 빛을 보여준다. 사진에서 밝게 빛나고 있는 이 별은 그 밝기가 몇 주에서 몇 개월밖에 지속되지 않았다. 시간이 지나자 다시 어두워졌다는 것이다. 현재 외뿔소자리 V838 별이나 전갈자리 V1309 별과 같은 고휘도 적색 신성은 새로운 천체로 분류되고 있으며 아직 그 정체가 무엇인지는 명확하게 밝혀지지 않았다. 앞으로 허블 망원경의 후임 ‘제임스웹 우주망원경’ 등의 고성능 망원경이 운용을 시작해 관측에 참여하게 되면 고휘도 적색 신성의 정체를 밝히는 길이 열릴 것이라고 천문학자들은 기대감을 나타내고 있다. 사진=NASA, ESA, H.E. Bond (STScI) and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA) 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

빅뱅 직후의 우주를 보고 싶은 인류의 꿈이 현실이 되고 있다. 최근 미 항공우주국(NASA)은 현재 개발 중인 ‘제임스 웹 우주 망원경’(James Webb Space Telescope·이하 JWST)의 거울이 수직으로 세워지는 장면을 영상으로 공개했다. 약 30초 분량의 이 영상은 총 18개의 금박 거울이 수직으로 세워지는 장면을 촬영한 것으로 이제 JWST의 개발 과정이 마무리 단계에 와 있음을 보여준다. 　 다소 생소한 이름의 JWST는 그간 우주의 심연을 밝혀준 허블우주망원경의 후계자로 NASA를 비롯 유럽우주국(ESA)과 캐나다우주국(CSA)이 공동으로 참여해 개발했다. 차세대인 만큼 JWST의 성능은 역대 최강이다. 그간 우주의 신비를 밝혀준 허블과 비교해 보면 성능이 무려 100배에 달하기 때문이다. JWST의 중량은 허블의 절반 수준인 6.4t이지만, 주경(primary mirror)은 허블보다 2.5배 큰 6.5m에 달한다. 이를 통해 NASA는 빅뱅 후 2억 년이 지난 초기 우주의 모습을 볼 수 있을 것으로 기대하고 있다. JWST의 가장 흥미로운 점은 독특한 형태의 주경이다. 각각 6.5m에 달하는 주경들을 로켓에 실어 우주로 발사할 수 없기 때문에 개발팀은 18개의 작은 육각형 거울로 구성된 접을 수 있는 형태의 주경을 만들었다. 개발팀은 로봇팔을 이용해 지난 2월 18개의 거울 설치를 모두 마쳤으며 향후 JWST는 접힌 채 로켓에 ‘수납’ 된 후 우주로 나가면 활짝 펴지게 된다. NASA 존 그런스펠드 과학탐사 담당 부국장은 “과학자와 엔지니어들이 쉼없이 작업해 완벽한 성과를 얻었다”면서 “과거에 자세히 볼 수 없었던 행성의 대기, 별 형성 과정, 빅뱅 후 2억 년이 지난 초기 우주의 모습 등을 관측할 수 있을 것”이라고 기대했다. 오는 2018년 10월 ESA의 아리안 5호에 실려 우주로 떠날 예정인 JWST의 목적지는 허블과는 다르다. 허블이 지상 610km 상공을 공전하면서 먼 우주를 관측하는 것과는 달리 JWST는 지구에서 150만 km 떨어진 라그랑주점 ‘L2’를 돌게 된다. JWST가 지구와 달 사이 거리보다 4배나 먼 L2까지 찾아가는 것은 태양과는 반대 방향이기 때문이다. L2는 지구와 태양, 달의 중력 균형이 이루어져 있어 빛의 왜곡없이 심우주를 관측할 수 있다.　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

은하 모습은 사람의 생김새만큼 매우 다양하다. 대표적으로 타원은하, 나선은하, 불규칙은하 등으로 구분하기는 하지만 은하가 충돌과 합체, 그리고 회전과 진화를 거치면서 여러 가지 모양으로 변하기 때문에 사실 교과서에서 보는 것보다 훨씬 다양한 모습을 지니고 있다. 최근 과학자들은 멀리 떨어진 외부 은하에서 땅콩 모양 구조를 찾아냈다. 호주 스윈번 대학의 과학자들은 허블 우주 망원경 데이터 및 SDSS(Sloan Digital Sky Survey) 데이터를 이용해서 지구에서 대략 2억 광년 떨어진 렌즈상 은하인 NGC 128과 6000만 광년 떨어진 은하인 NGC 2549를 관측했다. 렌즈상 은하는 타원은하와 나선은하의 중간 정도 되는 형태의 은하로 중앙 부분인 벌지(bulge)가 렌즈처럼 두꺼워진 은하이다. 그런데 이 은하들의 내부 구조를 보던 과학자들은 실제로는 단순한 렌즈 모양이 아니라는 사실을 발견했다. 이 은하들은 은하 중심부가 8자를 옆으로 눕힌 다음 좌우로 잡아당긴 것처럼 이중 구조로 되어 있다. 과학자들은 이 모습이 껍질을 벗기기 전 땅콩과 닮았다고 해서 땅콩 모양 벌지(peanut-shaped bulge)라는 별명을 붙였다. 보기에 따라서는 입술 모양처럼도 보이는 은하의 내구 부조는 사실 가스와 별이 모여서 형성된 것이다. 이를 연구한 과학자들은 이 구조가 아마도 은하의 회전과 연관성이 있을 것이란 가설을 세웠다. 본래는 가운데가 볼록한 렌즈 모양이었으나 은하가 자전하면서 점차 도넛 모양처럼 별과 가스가 이동했기 때문이라는 것이다. 연구팀에 의하면 어쩌면 우리 은하도 이런 비슷한 방식으로 진화할 가능성이 있다고 한다. 다만 이 땅콩 은하의 정확한 생성 이유를 밝히기 위해서는 앞으로 더 많은 연구가 필요해 보인다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

은하 모습은 사람의 생김새만큼 매우 다양하다. 대표적으로 타원은하, 나선은하, 불규칙은하 등으로 구분하기는 하지만 은하가 충돌과 합체, 그리고 회전과 진화를 거치면서 여러 가지 모양으로 변하기 때문에 사실 교과서에서 보는 것보다 훨씬 다양한 모습을 지니고 있다. 최근 과학자들은 멀리 떨어진 외부 은하에서 땅콩 모양 구조를 찾아냈다. 호주 스윈번 대학의 과학자들은 허블 우주 망원경 데이터 및 SDSS(Sloan Digital Sky Survey) 데이터를 이용해서 지구에서 대략 2억 광년 떨어진 렌즈상 은하인 NGC 128과 6000만 광년 떨어진 은하인 NGC 2549를 관측했다. 렌즈상 은하는 타원은하와 나선은하의 중간 정도 되는 형태의 은하로 중앙 부분인 벌지(bulge)가 렌즈처럼 두꺼워진 은하이다. 그런데 이 은하들의 내부 구조를 보던 과학자들은 실제로는 단순한 렌즈 모양이 아니라는 사실을 발견했다. 이 은하들은 은하 중심부가 8자를 옆으로 눕힌 다음 좌우로 잡아당긴 것처럼 이중 구조로 되어 있다. 과학자들은 이 모습이 껍질을 벗기기 전 땅콩과 닮았다고 해서 땅콩 모양 벌지(peanut-shaped bulge)라는 별명을 붙였다. 보기에 따라서는 입술 모양처럼도 보이는 은하의 내구 부조는 사실 가스와 별이 모여서 형성된 것이다. 이를 연구한 과학자들은 이 구조가 아마도 은하의 회전과 연관성이 있을 것이란 가설을 세웠다. 본래는 가운데가 볼록한 렌즈 모양이었으나 은하가 자전하면서 점차 도넛 모양처럼 별과 가스가 이동했기 때문이라는 것이다. 연구팀에 의하면 어쩌면 우리 은하도 이런 비슷한 방식으로 진화할 가능성이 있다고 한다. 다만 이 땅콩 은하의 정확한 생성 이유를 밝히기 위해서는 앞으로 더 많은 연구가 필요해 보인다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

인간의 머리로는 상상조차 할 수 없는 '우주의 스케일'을 엿볼 수 있는 영상이 공개됐다.최근 미 항공우주국(NASA)은 허블우주망원경이 포착한 우리은하의 중심부 모습을 담은 영상을 공개했다. 약 30여 초에 불과한 이 영상 속에 담긴 여행의 거리는 무려 2만 7000광년. 곧 우리은하 한 귀퉁이에 사는 우리가 광속의 우주선을 타고 2만 7000년을 가야 중심부를 구경할 수 있는 셈이다. 우리은하의 중심에는 태양 질량의 약 400만배 쯤 되는 초질량 블랙홀이 존재하며 그 주위를 수많은 별들이 둘러싸고 있다. 특히 우리은하 중심부의 별들은 숲의 나무처럼 매우 빽빽히 모여있는 것이 특징이다. 이를 쉽게(?) 비유하면 지구와 가장 가까운 항성계인 4.3광년 떨어진 '알파 센타우리'(α Centauri) 사이 공간에 100만 개의 태양이 들어차있는 것과 비슷한 수치. 삼성계인 알파 센타우리는 태양보다 조금 큰 알파 센타우리 A, 조금 작은 알파 센타우리 B, 가장 작은 알파 센타우리 C(프록시마)로 이루어져 있다. 우주적인 관점에서 보면 가까운 4.3광년이라는 거리는 지난해 7월 명왕성을 근접통과한 뉴호라이즌스호와 비교해보면 그 스케일이 가늠된다. 초속 16km 속도로 발사된 뉴호라이즌스는 가는 도중 목성 중력의 도움을 받아 그 속도를 초속 23km까지 끌어올렸다. 만약 이 속도로 뉴호라이즌스가 알파 센타우리를 찾아간다면 앞으로 5만 5000년은 날아가야 한다. 곧 이것이 태양과 알파 센타우리의 ‘인터스텔라’(interstellar)다. 곧 이번에 NASA가 공개한 영상은 적어도 1000억개 이상의 별들이 모여있는 10만 광년 크기 우리은하의 중심부를 30여 초만에 구경한 셈이다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

수많은 별들이 마치 모래알처럼 모여 눈이 부실 정도인 우주의 성단(星團) 모습이 포착됐다.최근 미 항공우주국(NASA)은 유럽우주국(ESA)과 공동으로 운영중인 허블우주망원경이 포착한 빽빽한 별들로 가득찬 NGC 339의 모습을 공개했다. 지구로부터 약 20만 광년 떨어진 소마젤란은하에 위치한 NGC 339는 공같은 모양으로 강력하게 밀집돼 있어 구상성단(球狀星團·globular cluster)에 속한다. 나이는 65억 살로 일반적인 구상성단의 나이에 비하면 절반 정도. 때문에 중년에 접어든 NGC 339의 연구가치는 높은 편이며 이 속에서 영겁의 시간동안 수많은 별들이 탄생하고 사라지며 또 다시 태어난다. 다소 낯선 이름의 소마젤란은하는 대마젤란은하와 함께 마젤란 은하 혹은 마젤란 구름으로 불린다. 마젤란 은하는 불규칙 은하(일정한 모양을 갖추지 않은 은하)로 각각의 거리는 대략 16만, 20만 광년이다. 특히 이 은하는 우리의 ‘개념’이 모여있는 안드로메다 은하보다는 인기가 없지만 사실 우리 은하와 가장 가까운 이웃이다. 사진=ESA/Hubble & NASA. Acknowledgement: Judy Schmidt. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

1990년 4월 24일(현지시간) 우주의 심연을 보고자 하는 인류의 꿈을 담아 우주망원경 하나가 디스커버리호에 실려 지구 밖으로 발사됐다. 바로 이번 주말 26번째 생일을 맞는 허블우주망원경(Hubble Space Telescope)이다. 대기의 간섭없이 멀고 먼 우주를 관측하고자 설계된 허블 우주망원경은 지름 2.4m, 무게 12.2t, 길이 13m로 제작돼 지상 569km 높이에서 97분 마다 지구를 돌며 먼 우주를 관측하고 있다. 그간 몇 번의 수리 과정을 거치는 우여곡절을 겪었지만 허블우주망원경은 지상 천체망원경보다 10~30배의 해상도를 가진 사진을 지금도 충실히 전송해오고 있다. 이 덕분에 인류는 우주의 역사를 들여다보며 그 비밀을 캐는데 한발짝 더 다가설 수 있었다. 그간 허블우주망원경은 100만건이 넘는 이미지를 전송했으며 학자들은 이를 바탕으로 1만 2000건 이상의 논문을 발표했다. 22일 미 항공우주국(NASA)은 허블의 26번째 생일을 자축하는 환상적인 천체 사진을 공개했다. 마치 우주에 거대한 비누거품이 둥둥 떠다니는 것처럼 보이는 이 천체는 그 모습처럼 '버블성운'(Bubble Nebula)이라 불리며 정식명칭은 'NGC 7635'다. 지구에서 약 7100광년 떨어진 카시오페아 자리에 위치한 버블성운은 7광년의 크기를 자랑한다. 버블성운이 거품처럼 보이는 이유는 그 중심부에 우리 태양보다 10~20배 질량이 큰 별 'SAO 20575'가 시간당 10만 km의 속도로 바깥쪽으로 가스를 분출하며 팽창하기 때문이다. 사진=NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA) 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

다이아몬드처럼 찬란하게 빛나는 아름다운 천체의 모습을 담은 사진이 공개돼 화제다. 8일(현지시간) 미국항공우주국(NASA)에 따르면, 사진 속 천체는 ‘적색 직사각형’(Red Rectangle)이라는 이름을 가진 기이한 성운이다. 이 성운은 지구로부터 약 2300광년 거리에 있는 외뿔소자리(유니콘)에 있는데, 초기 지구에서 관측한 사진에서는 붉은색에 직사각형처럼 보여서 이런 이름이 붙여졌다. 하지만 NASA와 유럽우주국(ESA)이 함께 운용 중인 허블 우주망원경이 포착한 선명한 사진에서는 직사각형보다 알파벳 엑스(X)자형에 가깝다. 마치 다이아몬드와 같은 결정체에 빛이 반사돼 나오는 것처럼 말이다. 사실 이 성운의 중심에는 ‘HD 44179’라는 명칭을 가진 별이 있다. 우리 태양처럼 질량이 그리 크지 않은 이 별은 현재 진화 마지막 단계에 있다. 초신성 폭발을 하게 되는 질량이 큰 별들과 달리, 이 별은 최후의 단계에서 수축해 크기가 작고 밀도는 큰 백성왜성이 된다. 그런데 이런 별의 중력은 비교적 작으므로, 별 바깥 부위에 있는 가스나 먼지 같은 물질은 우주 공간으로 확산하고 만다. 이게 바로 성운이다. 이런 성운은 겉으로 봤을 때 행성처럼 보여 행성상성운으로도 불리며 현재 사진 속 성운은 바로 전 단계인 원시 행성상성운으로 분류된다. 그런데 성운에서 나온 빛이 X자형으로 보이는 것은 이 천체 중심에 있는 별이 짝별(쌍성)을 이루고 있기 때문이라고 NASA는 설명한다. 우리 태양은 홀로 존재하지만 우주에 있는 대부분의 항성이 이런 짝별을 이루는 데 질량이 비슷한 두 별이 서로 인력으로 공전하고 있는 것을 말한다. 특히 이 짝별 주위로는 마치 도넛처럼 생긴 두꺼운 먼지가 둘러싸고 있는데 망원경이 있는 지구 쪽에서는 측면을 보는 것이어서 가장자리만 보여 빛이 X자형으로 나타나는 것이라고 한다. 이번 사진은 허블 망원경에 있는 첨단관측카메라(ACS)의 고해상도 채널을 사용해 관측한 것이다. 사진 속 적색광은 F658N 필터를 통과해 붉게 보이는 것으로 수소에서 나온 빛으로 추정되며, 더 광범위한 파장의 주황빛은 F625W 필터를 통과시켜 푸른색에 가깝게 만들어 색 대비를 극대화한 것이다. 사진=ESA/Hubble and NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

​별이 없던 곳에서 갑자기 밝은 별이 하나 나타나 온 하늘의 별들을 압도할 정도로 눈부시게 반짝인다. 예로부터 이런 별을 가리켜 초신성이라 했지만, 사실 '신성'은 아니다. 정확하게 말하자면, 늙은 별의 임종이다. ​ ​나사(NASA)의 발표에 따르면 초신성은 우주에서 가장 큰 규모의 폭발이라고 한다. 이 같은 초신성은 우리은하 크기의 은하에서 평균 50년에 한 번꼴로 나타난다. 이는 곧, 우주를 통털어 볼 때 별들의 폭발은 매초 또는 몇 초마다 일어난다는 뜻이다. 다만 너무나 먼 거리에서 일어나는 일이라 우리가 관측할 수 없을 따름이다. ​우리나라에서는 잠시 머물렀다 사라진다는 의미로 객성(客星·손님별)이라고 불렸다. 기록에 남아 있는 최초의 초신성은 185년에 중국의 천문학자들에 의해 관측된 것이다. 1006년에 관측된 초신성은 지금까지 가장 밝았던 초신성으로 추정되며 중국과 이슬람의 천문학자들에 의해 자세히 기록되었다. 1054년에 나타난 초신성은 중국의 천문학자에 의해 관측되었으며, 그 잔해는 게성운이라는 이름으로 남아 있다. ​1572년의 초신성은 튀코 브라헤(1546~1601)에 의해 관측되어 튀코 초신성이라고 불리고, 그로부터 30년 뒤인 1604년의 초신성은 요하네스 케플러(1571~1630)에 의해 관측되어 케플러 초신성이라고 불리는데, 우리은하에서 가장 최근에 관측된 초신성이다. 그러니까 50년에 한 번 꼴로 터진다는 초신성이 400년이 넘도록 한 번도 터지지 않았다는 말이다. 그래서 사람들은 위대한 천문학자가 있을 때만 초신성이 터진다는 우스갯소리를 하기도 한다. ​​1572년과 1604년에 관측된 초신성들은 유럽에서 천문학 발전에 큰 역할을 했다. 아리스토텔레스(BC 384~BC 322)는 세계를 달을 경계로 하여 천상과 지상으로 나누고, 천상의 세계는 영원불변하며, 지상의 세계는 덧없고 변화무쌍한 세계라고 규정했다. 그러나 튀코는 초신성이 그 '천상의 세계'에서 일어난 사건임을 밝힘으로써 아리스토텔레스의 분류법은 덧없이 사라지고 말았다. ​ 초신성, 왜 폭발하는가?​ 거대한 덩치의 별이 생애의 마지막 지점에 이르러 남은 연료를 태다 우고 나면 이 이상 에너지를 생산할 수 없게 된다. 그러면 무슨 일이 일어나는가? 내부의 압력과 중력의 균형이 무너짐으로써 급격한 중력붕괴를 일으켜 대폭발을 일으키는 것이다. 거대한 별이 한순간에 폭발로 자신을 이루고 있던 온 물질을 우주공간으로 폭풍처럼 내뿜어버린다. 수축의 시작에서 대폭발까지의 시간은 겨우 몇 분에 지나지 않는다. 수천만 년 동안 빛나던 대천체의 종말 치고는 허무할 정도로 짧은 순간에 끝난다. 이것이 바로 초신성 폭발인 것이다. ​초신성 폭발 순간에는 태양이 평생 생산하는 것보다 더 많은 에너지를 순간적으로 분출시키며, 태양 밝기의 수십억 배나 되는 광휘로 우주공간을 밝힌다. 빛의 강도는 수천억 개의 별을 가진 온 은하가 내놓는 빛보다 더 밝다. 우리은하 부근이라면 대낮에도 맨눈으로 볼 수 있을 정도로, 초신성 폭발은 은하 충돌과 함께 우주의 최대 드라마다. ​약 1000만 년 전에 한 무리의 초신성이 '국부 거품(Local Bubble)'이라고 불리는 가스 구덩이를 만들었는데, 땅콩껍질을 닮은 이 구덩이는 우리은하의 오리온팔에 있으며, 폭이 무려 300광년에 달한다. 우리 태양계도 이 속에 잠겨 있다. ​별도 태어나서 살다가 죽는 것은 인간처럼 다를 바가 없지만, 그 종말의 모습이 다 같지는 않다. 별의 운명을 결정짓는 것은 오직 하나, 별의 질량이다. ​ ​태양 같은 작은 별들은 대체로 조용한 임종을 맞지만, 태양보다 9배 이상 무거운 별에게는 다른 운명이 기다리고 있다. 임종에 가까워지면 격렬한 중력붕괴를 일으킨 후 대폭발로 장렬한 최후를 맞는 것이다. 이것이 바로 초신성 폭발이다. 그런데 초신성에도 다음 두 가지 종류가 있다. ​ *Ⅰ형 초신성: ​주변의 별 물질을 빨아들여 한계질량에 이르면 폭발하는 초신성. *II형 초신성: 별 자체의 질량이 커서 스스로 중력붕괴를 일으켜 폭발하는 초신성. ​ ​중력붕괴로 폭발하는 II형 초신성 일반적으로 초신성은 태양 질량의 9배 이상의 별이 항성진화의 최종 단계에서 자체 중력에 의한 붕괴로 폭발하는 현상이다. 따라서 초신성의 밝기는 별의 질량에 따라 달라진다. 이것이 II형 초신성이다 ​. 별이​ 에너지를 생산하는 방식은 핵에서 수소 융합반응에 의한 것이다. 융합반응은 원소번호 순으로 일어난다. 수소가 다 타서 헬륨이 되면, 헬륨이 융합반을을 시작하고, 탄소, 산소, 네온, 마그네슘, 실리콘, 그리고 끝으로 원자번호 26번인 철로 융합된다. ​그리고 별 속에서 만들어진 원소들은 양파 껍질처럼 별 속에 켜켜이 쌓인다. 모든 핵 가운데 가장 강하게 결합하는 것이 철이기 때문에, 철보다 가벼운 원소는 융합으로, 철보다 무거운 원는 분열로 핵 에너지를 방출한다. 그럼 철보다 무거운 원소는 어떻게 만들어진 걸까? 모두 초신성 폭발 때 엄청난 고온과 압력으로 순간적으로 만들어진 것이다. 따라서 양은 비교적 적은 편이다. 금이 쇠보다 비싼 것은 그런 이유 때문이다. ​ 만약 당신의 손가락에 금반지가 끼워져 있다면, 그것은 어떤 초신성이 폭발할 때 만들어져 우주공간을 떠돌다가 지구가 생성될 때 끌려들어와서는 광맥을 형성했고, 그것을 광부가 캐내어 금은방을 거쳐 당신 손가락에 끼워진 것이라고 보면 된다. ​무거운 별은 초신성 폭발 후 중력붕괴를 일으켜 고밀도의 별이 되는데, 여기에서도 질량에 따라 운명이 갈라진다. 그 질량이 태양질량의 1.1배 이하가 되면 백색왜성으로 주저앉고, 1.1~3 배 사이가 되면 중성자별이 된다. 중성자별은 우주에서 존재하는 천체 중 가장 고밀도이다. 하지만 덩치는 아주 작다. 거의 한 도시 크기만한 몸집에 태양의 질량의 두 배에 달하는 엄청난 질량을 쑤셔넣어 가지고 있다. 찻술 하나의 중성자별 물질 무게는 약 10억 톤에 달한다. 백색왜성의 중력을 받쳐주는 것은 전자의 축퇴압인 데 비해, 중성자별의 중력을 맞받고 있는 것은 중성자 축퇴압이다. 그래서 고밀도이지만 이상 더 붕괴하지 않고 평형을 이루어 유지된다. ​중성자별이 최초로 발견된 것은 1967년, 영국 천문학과 학생 조셀린 벨에 의해서였다. 그녀는 CP 1919에서 오는 일정한 전파 펄스를 발견하여 중성자별 존재를 확인한 후,지도교수인 안토니 휴이시와 같이 제2저자로 논문을 썼는데, 그 업적으로 휴이시는 노벨 물리학상을 받았으나, 벨은 제외되어 많은 논란을 불러일으켰다. 태양질량보다 20~30에 이르는 초거성은 초신성 폭발을 일으키지 않고 중력붕괴 후 곧바로 블랙홀이 된다고 천문학자들은 생각하고 있다. 중성자 축퇴압으로도 자체 중력을 버티지 못해 극한 밀도로 뭉쳐지는 것이다. 표준 촛불인 I형 초신성 우리 태양 같은 별은 질량이 작아서 요란스러운 폭발로 종말을 맞지는 않고 비교적 조용히 생을 마감한다. ​앞으로 20억 년쯤 후면, 태양은 연료를 거의 소진하고 점점 뜨거워져 적색거성의 길을 밟는다. 그리하여 최종적으로는 서서히 식어서 백색왜성으로 낙착되겠지만, 그전에 지구의 바닷물은 모두 증발되고 지구상의 모든 것들은 숯덩이처럼 타버리고 말 것이다. 그리고 이윽고 자신의 외각층을 우주공간으로 뿜어내고 마는데, 그것은 거대한 가스 고리를 만들어 명왕성 궤도에까지 이를 것이다. 이 단계를 행성상 성운이라 한다. 한때 지구 행성에서 인류가 일구어온 문명의 잔해들도 틀림없이 그 속에 포함되어 있을 것이다. 이렇게 천천히 식어가는 백색왜성으로서 생을 마감하는 ​별에 어떤 사건이 벌어질 수도 있다. 별들은 대체로 동반성을 갖고 있는 경우가 많은데, 그 동반성이 많은 물질을 방출하는 적색거성이라면 상황이 달라진다. 적색거성에서 방출된 물질은 백색왜성으로 끌려들어가 백색왜성의 질량이 폭증하는 사태가 오는 것이다. 그렇다고 백색왜성이 물질을 무한정 받아들이는 것은 아니다. 과식금지의 한계선이 있는데, 그것은 태양질량의 1.44배로서, 찬드라세카르 한계라 한다. 인도 출신의 물리학자 찬드라세카르가 밝힌 것으로, 그는 이 발견으로 1983년에 노벨 물리학상을 받았다. ​백색왜성의 질량이 이 한계에 이르면 이떤 일이 벌어지는가? 별의 중력을 버텨주는 힘, 곧 별 물질의 전자들이 서로를 밀어내는 축퇴압이 더 이상 감당을 못해 격렬한 중력붕괴를 일으키면서 폭발하고 마는 것이다. 일정한 증가하게 되고, 백색왜성의 질량이 찬드라세카르 한계에 이르게 되면 더 이상 축퇴압으로 버티지 못하고 붕괴되면서 폭발하게 된다. 이렇게 폭발하는 별이 바로 1a형 초신성이다. 1a형 초신성은 비슷한 질량을 가진 상태에서 폭발하기 때문에 폭발시의 최대 밝기가 거의 일정하다. 따라서 1a형 초신성의 겉보기 광도를 재면 그 거리를 알 수 있게 된다. 천문학은 이로써 우주를 재는 중요한 잣대를 하나 마련한 셈이 되었다. 그래서 1a형 초신성을 표준 촛불이라고 한다. 별과 당신의 관계 ​1929년 에드윈 허블(1889~1953)이 우주가 팽창하고 있다는 놀라운 사실을 처음으로 발견한 이후, 최대의 관심사 중 하나는 우주의 팽창속도가 일정한가 변화하는가라는 문제였다. 이 문제에 답을 준 것이 다름아닌 바로 초신성 1a였다. ​과학자들은 멀리 있는 1a형 초신성 수십 개의 거리와 후퇴속도를 분석한 결과, 우주가 일정한 속도로 팽창하는 경우에 비해 밝기가 더 어둡다는 사실이 밝혀냈다. 이것은 이 초신성들이 예상보다 더 멀리 있다는 뜻이며, 그 원인은 단 하나, 우주의 팽창속도가 점점 빨라지고 있음을 뜻하는 것이었다. 이전까지는 우주의 팽창속도가 결국에는 우주에 있는 물질들의 인력 때문에 줄어들 것으로 생각되었지만, 실제 관측 결과는 이와 정반대로 나타난 것이다. 최근의 우주론에서 가장 획기적인 발견으로 인정되고 있는 이 관측 결과는 1998년 두 팀의 천문학자들에 의해 독립적으로 발표되었고, 그들은 후에 이 업적으로 노벨 물리학상을 받았다. 그렇다면 우주의 팽창에 가속 페달을 밟고 있는 존재는 무엇인가? 과학자들이 가장 강한 의혹의 눈길을 보내고 있는 것은 '암흑 에너지(dark energy)'다. '암흑'이라는 접두어가 붙은 것만으로 알 수 있듯이, 이것은 복면을 쓴 정체불명의 진공 에너지다. 더욱이 이 암흑 에너지는 우주가 팽창할수록 더 커지는 성질을 갖고 있다. 따라서 우리는 좀 따분하겠지만 앞으로도 영원히 가속팽창하는 우주를 하염없이 바라보아야 할 운명이다. 어쨌든 이런 놀라운 우주의 비밀을 밝혀준 것이 바로 초신성인 것이다. 그런데 초신성에 대해서 이 모든 것을 압도하는 중요한 햇심은 인간의 몸을 구성하는 모든 원소들, 곧 피 속의 철, 이빨 속의 칼슘, DNA의 질소, 갑상선의 요드 등 원자 알갱이 하나하나는 모두 별 속에서 만들어졌다는 사실이다. 수십억 년 전 초신성 폭발로 우주를 떠돌던 별의 물질들이 뭉쳐져 지구를 만들고, 이것을 재료삼아 모든 생명체들과 인간을 만든 것이다. 우리 몸의 피 속에 있는 요드, 철, 칼슘 등은 모두 별에서 온 것들이다. 이건 무슨 비유가 아니라, 과학이고 사실 그 자체다. 그러므로 우리는 알고 보면 어버이 별에게서 몸을 받아 태어난 별의 자녀들인 것이다. 말하자면 우리는 별먼지로 만들어진 ‘메이드 인 스타(made in stars)'인 셈이다. 이게 바로 별과 인간의 관계, 우주와 나의 관계인 것이다. 이처럼 우리는 우주의 일부분이다. 그래서 우리은하의 크기를 최초로 잰 미국의 천문학자 할로 섀플리(1885~1972)는 이렇게 말했다. ‘우리는 뒹구는 돌들의 형제요 떠도는 구름의 사촌이다’. 바로 우리 선조들이 말한 물아일체(物我一體)이다. 인간의 몸을 구성하는 원자의 2/3가 수소이며, 나머지는 별 속에서 만들어져 초신성이 폭발하면서 우주에 뿌려진 것이다. 이것이 수십억 년 우주를 떠돌다 지구에 흘러들었고, 마침내 나와 새의 몸 속으로 흡수되었다. 그리고 그 새의 지저귀는 소리를 별이 빛나는 밤하늘 아래서 내가 듣는 것이다. 초신성이 폭발하여 자신의 몸을 아낌없이 우주로 돌려주지 않았다면 당신과 나 그리고 새는 존재하지 못했을 것이다.우리가 별에 한없는 동경과 사랑을 느끼며 바라보는 것은 어쩌면 우리 DNA 속에 이러한 별에 관한 오랜 기억이 심어져 있기 때문이 아닐까? 초신성에 관한 뒷담화는 대략 이쯤에서 끝나지만, 마지막으로 우리은하에서 조만간 초신성으로 터질 후보 별 몇 개를 소개하기로 한다. 조만간이래야 1백만 년 이내지만, 대표 선수로는 카시오페이아자리의 로, 용골자리의 에타, 오리온자리의 베텔게우스, 그리고 안타레스, 스피카 등이 대기하고 있고, 지구에서 가장 가까운 초신성 후보는 페가수스자리의 IK(HR 8210)로, 약 150 광년 떨어진 거리에 있다. 이 별은 백색왜성과 주계열성이 쌍성계를 이루고 있는데, 태양질량의 1.15배인 이 백색왜성이 Ia형 초신성이 될 만큼 질량을 누적하는 데는 수백만 년이 걸릴 것으로 추측되고 있다. 이광식 통신원 joand999@naver.com