100억 년에 걸친 우리은하의 진화과정을 자세히 추적한 연구결과가 발표됐다. 　 최근 미 텍사스 A&M 대학 등의 연구결과에 따르면, 약 100억 년 전 우리은하와 같은 은하들은 '별들의 베이비붐 시대'를 맞았다고 한다. 당시 은하들은 지금의 은하들에 비해 거의 30배나 빠른 놀라운 별 생성 속도를 기록했다고 천문학자들은 믿고 있다. 우리 태양은 그 '파티'에 늦게 도착한 손님으로 거의 50억 년이나 지난 뒤에야 태어나 우리은하의 늦둥이인 셈이다. 하지만 그 덕분에 생명체가 서식할 수 있는 지구와 같은 행성들을 잉태할 수 있었다고 과학자들은 생각하고 있다. 수소와 헬륨보다 무거운 원소들은 별들이 폭발적으로 생성될 초기 은하 시대보다는 1세대 별들이 생애를 마친 이후에 보다 풍부하게 존재했고, 이 물질들을 재료삼아 지구와 같은 생명체 서식이 가능한 행성들이 만들어질 수 있었기 때문이다. 우리은하의 태동기와 각 단계별 성장 모습을 지금 우리가 직접 볼 수는 없지만, 천문학자들은 그것들을 추적해 볼 수 있는 방법을 고안해냈다. 그것은 우리은하와 덩치가 비슷한 은하들을 우주 속에서 찾아내는 것인데, 100억 광년 밖에서 찾아낸 그런 은하의 모습은 빛이 100억 년 전에 그 은하에서 출발해 우리에게 도착한 것이므로, 바로 우리은하의 100억 년 전 모습과 다를 게 없기 때문이다. 우주에서는 공간이 바로 시간인 만큼 각 거리에 있는 은하들은 바로 그만큼 오랜 우리은하의 옛 모습인 것이다. 천문학자들은 100억 년에 걸친 우리은하의 진화과정을 추적하기 위해 우리은하와 비슷한 덩치의 은하들을 찾아내 거의 2,000컷의 은하사진들을 수집해 앨범을 만들었다. 이 새로운 은하 호구조사는 은하들이 100억 년 에 걸쳐 어떻게 오늘날 우리은하와 같은 장대한 나선은하로 진화하는가를 한 눈에 보여준다. 이 은하들의 호구조사에는 미항공우주국(NASA)의 허블 망원경과 스피츠 우주망원경, 허셜 우주망원경 그리고 지상 망원경들이 동원된 가운데, 자외선에서부터 원적외선에 이르는 다양한 파장의 전자기파 영역에서 조사가 이루어졌다. 논문 주저자 텍사스 A&M 대학 케이시 파포비치 교수는 “이 조사에서 우리은하의 과거 모습을 뚜렷이 볼 수 있었다”면서 “이 은하들은 지난 100억 년간 별들의 수가 10배 이상 불어나는 엄청난 변화를 겪었는데, 이는 우리의 예상치와 맞아 떨어졌다”고 밝혔다. 이어 “은하들의 별 인구 증가는 은하 초반 50억년 동안에 거의 다 이루어진다는 사실이 확인됐다"고 덧붙였다. 이 새로운 연구결과는 우리은하와 같은 은하는 초기에 작은 별들의 집단에서 시작되었다고 하는 이전의 연구를 확인해주는 것이다. 은하들은 엄청난 양의 가스를 모아들여 별들을 생성하는데, 이번 연구는 별의 생성과 성간물질 간의 연관관계를 뚜렷이 보여주고 있다. 성간물질이 소진되고 나면 별들의 생성 속도도 낮아지며, 따라서 은하의 성장세도 감소하게 된다. 파포비치 교수는 “우리은하 같은 은하의 과거 별 생성 속도를 계산해서 모두 합하고, 현재의 별 총수를 조사해 비교해보면 그 수치가 거의 맞아 떨어지고 있다” 면서 "이번 연구성과는 우리은하와 비슷한 평균은하의 진화과정을 비교적 자세히 밝혀낸 것"이라고 말했다. 이광식 통신원 joand999@naver.com　

-"수십억 년 내 은하들이 찢어진다" 주장 우주의 붕괴가 예상보다 '임박'해 있다고 과학자들이 주장하고 나섰다. 최근의 새로운 연구에 따르면, 은하들이 수십억 년 내에 갈가리 찢어질 수 있다고 한다. 이는 우주적인 척도로 봤을 때 그리 오래지 않은 시간이다. 과학자들의 이러한 가설이 만약 사실이라면, 암흑 에너지의 존재와 우주의 가속 팽창 원인에 대한 해답을 얻을 수 있을지도 모른다는 예측이 나오고 있다. 미 캘리포니아 대학의 네만자 캘러퍼와 노팅엄 대학의 안토니오 파딜라 교수는 암흑 에너지에서 우주 붕괴의 단서를 찾아냈다고 주장한다. 암흑 에너지는 진공 속에 포함되어 있을 거라고 추정될 뿐, 그 실체를 알 수 없는 수수께끼 같은 에너지로서, 우주를 팽창시키는 척력으로 작용하는 것으로 알려져 있다. 파딜라 교수가 미국 과학뉴스 포털 픽스오그(Phys.org)에 밝힌 바에 따르면 암흑 에너지를 찾는 것은 임박한 우주의 종말 증거를 찾는 것과 같을 수 있다는 것이다. 또한 "이전 데이터는 수십억 년 안에 대붕괴가 시작될 것임을 시사하고 있지만, 아직 적정하게 검증된 것은 아니며, 우리가 제안한 대붕괴의 메커니즘은 아직 물리학이 해결하지 못한 문제들, 곧 우주상수나 우주의 가속팽창 같은 미해결 사항을 해결할 수 있는 실마리를 찾을 수 있게 해줄지도 모른다"고 조심스레 전망했다. 정적인 우주를 선호한 알베르트 아인슈타인은 자신의 중력 방정식이 팽창우주를 기술하자, 그것이 마음에 안 든 나머지 '우주상수'라는 개념을 추가했는데, 이는 팽창하는 우주를 붙잡아두기 위한 것이었다. 그러나 얼마 후 에드윈 허블에 의해 '우주가 팽창한다'는 사실이 밝혀지자 우주상수의 추가가 자신의 일생 최대 실수였다고 말하며 이를 취소했다. 그러나 양자장론에서는 우주상수가 공간 그 자체의 에너지를 나타내기 때문에, 암흑 에너지로 다루어지며 우주의 팽창에 기여한다. 그런데 문제는 1998년 우주의 팽창속도가 점점 더 빨라지고 있다는 관측결과가 나오면서 우주론의 패러다임이 변하기 시작했다는 점이다. 그 결과, 우주상수는 0이 아니라는 것이 확실해졌고, 많은 과학자들은 이 팽창이 우주의 대붕괴로 가는 신호라고 믿기 시작했다. 관측 결과 미세하지만 0이 아닌 작은 값의 우주상수가 관측되었다. 실제로 현재의 우주상수, 곧 진공 에너지의 밀도는 관측된 값보다 훨씬 큰 것으로 밝혀졌다. 최근의 연구에서 과학자들은 대붕괴 이전에 현재와 같은 가속팽창을 가져올 슬로 롤(slow roll·느린 좌우 흔들림) 기간이 있을 거라고 예측하고 있다. 결국 우주는 언젠가 팽창을 멈추고 수축하기 시작해 대함몰(big crunch)로 종말을 맞을 것이라고 한다. "우주에 있는 물질의 양이 무한대는 아니므로 우주의 수명 역시 무한대는 아니다. 이 유한한 우주 모델이 작은 진공 에너지 값과 유한한 입자들을 설명해줄 것"이라고 캘러퍼 교수가 데일리메일과의 인터뷰에서 밝히면서 마지막 가속팽창 기간이 시작되면 즉시 우주는 대붕괴에 돌입하게 될 것이라고 주장했다. ​이광식 통신원 joand999@naver.com　

-"수십억 년 내 은하들이 찢어진다" 주장 우주의 붕괴가 예상보다 '임박'해 있다고 과학자들이 주장하고 나섰다. 최근의 새로운 연구에 따르면, 은하들이 수십억 년 내에 갈가리 찢어질 수 있다고 한다. 이는 우주적인 척도로 봤을 때 그리 오래지 않은 시간이다. 과학자들의 이러한 가설이 만약 사실이라면, 암흑 에너지의 존재와 우주의 가속 팽창 원인에 대한 해답을 얻을 수 있을지도 모른다는 예측이 나오고 있다. 미 캘리포니아 대학의 네만자 캘러퍼와 노팅엄 대학의 안토니오 파딜라 교수는 암흑 에너지에서 우주 붕괴의 단서를 찾아냈다고 주장한다. 암흑 에너지는 진공 속에 포함되어 있을 거라고 추정될 뿐, 그 실체를 알 수 없는 수수께끼 같은 에너지로서, 우주를 팽창시키는 척력으로 작용하는 것으로 알려져 있다. 파딜라 교수가 미국 과학뉴스 포털 픽스오그(Phys.org)에 밝힌 바에 따르면 암흑 에너지를 찾는 것은 임박한 우주의 종말 증거를 찾는 것과 같을 수 있다는 것이다. 또한 "이전 데이터는 수십억 년 안에 대붕괴가 시작될 것임을 시사하고 있지만, 아직 적정하게 검증된 것은 아니며, 우리가 제안한 대붕괴의 메커니즘은 아직 물리학이 해결하지 못한 문제들, 곧 우주상수나 우주의 가속팽창 같은 미해결 사항을 해결할 수 있는 실마리를 찾을 수 있게 해줄지도 모른다"고 조심스레 전망했다. 정적인 우주를 선호한 알베르트 아인슈타인은 자신의 중력 방정식이 팽창우주를 기술하자, 그것이 마음에 안 든 나머지 '우주상수'라는 개념을 추가했는데, 이는 팽창하는 우주를 붙잡아두기 위한 것이었다. 그러나 얼마 후 에드윈 허블에 의해 '우주가 팽창한다'는 사실이 밝혀지자 우주상수의 추가가 자신의 일생 최대 실수였다고 말하며 이를 취소했다. 그러나 양자장론에서는 우주상수가 공간 그 자체의 에너지를 나타내기 때문에, 암흑 에너지로 다루어지며 우주의 팽창에 기여한다. 그런데 문제는 1998년 우주의 팽창속도가 점점 더 빨라지고 있다는 관측결과가 나오면서 우주론의 패러다임이 변하기 시작했다는 점이다. 그 결과, 우주상수는 0이 아니라는 것이 확실해졌고, 많은 과학자들은 이 팽창이 우주의 대붕괴로 가는 신호라고 믿기 시작했다. 관측 결과 미세하지만 0이 아닌 작은 값의 우주상수가 관측되었다. 실제로 현재의 우주상수, 곧 진공 에너지의 밀도는 관측된 값보다 훨씬 큰 것으로 밝혀졌다. 최근의 연구에서 과학자들은 대붕괴 이전에 현재와 같은 가속팽창을 가져올 슬로 롤(slow roll·느린 좌우 흔들림) 기간이 있을 거라고 예측하고 있다. 결국 우주는 언젠가 팽창을 멈추고 수축하기 시작해 대함몰(big crunch)로 종말을 맞을 것이라고 한다. "우주에 있는 물질의 양이 무한대는 아니므로 우주의 수명 역시 무한대는 아니다. 이 유한한 우주 모델이 작은 진공 에너지 값과 유한한 입자들을 설명해줄 것"이라고 캘러퍼 교수가 데일리메일과의 인터뷰에서 밝히면서 마지막 가속팽창 기간이 시작되면 즉시 우주는 대붕괴에 돌입하게 될 것이라고 주장했다. ​이광식 통신원 joand999@naver.com　

-카이퍼 띠의 두 천체가 새로운 행선지 명왕성을 향해 10년을 날아간 미국항공우주국(NASA)의 뉴호라이즌스는 명왕성 궤도를 돌면서 머물지는 않고 1만km 떨어진 지점을 스쳐 지나갈 예정이다. ​ 이에 따라 명왕성 미션을 끝내면 뉴호라이즌슨를 어디로 보내야 하는가에 대해 과학자들은 숙고를 거듭하고 있다. 행선지는 두 개의 얼음 천체 중 하나일 것으로 보인다. NASA는 이미 뉴호라이즌스의 임무 연장을 위한 예산을 확보해둔 상태다. 뉴호라이즌스 팀은 지난 여름 허블 우주망원경을 이용해 카이퍼 띠에 있는 소행성들 중 뉴호라이즌스의 예상 경로에 있는 적당한 천체를 찾아내는 작업에 들어갔다. 45일 동안 작업을 한 결과 5개의 후보 천체가 최종적으로 선정되었다. 그리고 지난해 10월에 추가 관측을 한 후 마침내 두 개의 목표물이 정해졌다. 물론 뉴호라이즌스가 엔진 점화를 위한 연료량을 감안한 결정이었다고 NASA 달-행성과학협의회의 과학자들이 이번 주에 밝혔다. 새로운 목표물 중 하나는 2014 MT69라는 이름의 천체로, 지름은 60km, 태양으로부터의 궤도 거리는 지구의 44.3배에 달한다. 만약 새로운 행선지가 이 천체로 결정된다면, 뉴호라이즌스가 이 MT69 에 도착하는 시간은 2019년 1월 1일이라는 계산서가 나와 있다. "그것은 아주 어둡고 또 그다지 크지 않은 천체다. 만약 동반 천체가 있거나 한다면 크기는 더욱 작아질 가능성도 있다"고 천문학자인 사이먼 포터 뉴호라이즌스 팀원이 밝혔다. MT69이 보다 유리한 점은 뉴호라이즌스가 최소 연료로 갈 수 있다는 장점이다. 경쟁 후보인 2014 MT70에 비해 3개월 먼저 닿을 수 있는 거리에 있다. 그러나 MT70은 MT69에 비해 더 밝고 덩치도 더 커서 지름이 76km나 되는 만큼 과학적인 측면에서는 더 나은 후보라고 포터 박사는 설명한다. 이 둘 중 연료 문제를 감안해서 엔지니어들이 선호하는 MT69가 선정될 가능성이 더 높지만, MT69가 더 어둡기 때문에 접근하는 데 침로 변경을 위해 더 많은 연료를 소비할 수 있다는 단점도 있다. 뉴호라이즌스의 연장된 미션에는 카이퍼 띠의 천체들을 되도록 많이 관측하는 것도 포함되어 있다. 2006년 1월에 지구를 떠난 뉴호라이즌스는 현재 지구- 태양 간 거리보다 더 가까이 명왕성에 다가가 있다. 오는 7월 14일이면 명왕성에서 1만km 거리까지 접근하게 된다. 새로운 행선지인 MT69에 최대한 가까이 접근하기 위해서는 올해 10월쯤 침로를 변경하는 기동을 해야 한다. 과연 뉴호라이즌스가 둘 중 어느 쪽으로 가야 하는가 하는 문제는 올해 8월에 최종결정되어 발표될 것으로 보인다. 이광식 통신원 joand999@naver.com　

-카이퍼 띠의 천체가 새 행선지 될 듯 명왕성을 향해 10년을 날아간 미국항공우주국(NASA)의 뉴호라이즌스는 명왕성 궤도를 돌면서 머물지는 않고 1만km 떨어진 지점을 스쳐 지나갈 예정이다. ​ 이에 따라 명왕성 미션을 끝내면 뉴호라이즌슨를 어디로 보내야 하는가에 대해 과학자들은 숙고를 거듭하고 있다. 행선지는 두 개의 얼음 천체 중 하나일 것으로 보인다. NASA는 이미 뉴호라이즌스의 임무 연장을 위한 예산을 확보해둔 상태다. 뉴호라이즌스 팀은 지난 여름 허블 우주망원경을 이용해 카이퍼 띠에 있는 소행성들 중 뉴호라이즌스의 예상 경로에 있는 적당한 천체를 찾아내는 작업에 들어갔다. 45일 동안 작업을 한 결과 5개의 후보 천체가 최종적으로 선정되었다. 그리고 지난해 10월에 추가 관측을 한 후 마침내 두 개의 목표물이 정해졌다. 물론 뉴호라이즌스가 엔진 점화를 위한 연료량을 감안한 결정이었다고 NASA 달-행성과학협의회의 과학자들이 이번 주에 밝혔다. 새로운 목표물 중 하나는 2014 MT69라는 이름의 천체로, 지름은 60km, 태양으로부터의 궤도 거리는 지구의 44.3배에 달한다. 만약 새로운 행선지가 이 천체로 결정된다면, 뉴호라이즌스가 이 MT69 에 도착하는 시간은 2019년 1월 1일이라는 계산서가 나와 있다. "그것은 아주 어둡고 또 그다지 크지 않은 천체다. 만약 동반 천체가 있거나 한다면 크기는 더욱 작아질 가능성도 있다"고 천문학자인 사이먼 포터 뉴호라이즌스 팀원이 밝혔다. MT69이 보다 유리한 점은 뉴호라이즌스가 최소 연료로 갈 수 있다는 장점이다. 경쟁 후보인 2014 MT70에 비해 3개월 먼저 닿을 수 있는 거리에 있다. 그러나 MT70은 MT69에 비해 더 밝고 덩치도 더 커서 지름이 76km나 되는 만큼 과학적인 측면에서는 더 나은 후보라고 포터 박사는 설명한다. 이 둘 중 연료 문제를 감안해서 엔지니어들이 선호하는 MT69가 선정될 가능성이 더 높지만, MT69가 더 어둡기 때문에 접근하는 데 침로 변경을 위해 더 많은 연료를 소비할 수 있다는 단점도 있다. 뉴호라이즌스의 연장된 미션에는 카이퍼 띠의 천체들을 되도록 많이 관측하는 것도 포함되어 있다. 2006년 1월에 지구를 떠난 뉴호라이즌스는 현재 지구- 태양 간 거리보다 더 가까이 명왕성에 다가가 있다. 오는 7월 14일이면 명왕성에서 1만km 거리까지 접근하게 된다. 새로운 행선지인 MT69에 최대한 가까이 접근하기 위해서는 올해 10월쯤 침로를 변경하는 기동을 해야 한다. 과연 뉴호라이즌스가 둘 중 어느 쪽으로 가야 하는가 하는 문제는 올해 8월에 최종결정되어 발표될 것으로 보인다. 이광식 통신원 joand999@naver.com　

목성의 거대한 오로라가 폭발하는 장면을 관측해 그 원인을 처음으로 밝혀낸 연구결과가 나왔다.　최근 일본 우주항공연구개발기구(JAXA) 연구팀은 목성의 오로라 폭발은 목성의 빠른 자전에 기인한다는 논문을 발표했다. 우리에게도 익숙한 오로라는 태양에서 날아온 고에너지 입자가 지구의 자기장에 이끌려 극지방으로 진입하면서 대기 입자와 반응해 발생하는 빛을 말한다. 그러나 잘 알려져 있지는 않지만 태양계의 '큰형님' 목성과 토성에도 오로라가 있다. 특히 목성의 오로라는 항시 존재하며 갑자기 폭발하기도 하는 특이한 현상을 보인다. JAXA 연구팀은 행성 분광 관측 위성인 스프린트A와 허블우주망원경의 데이터를 바탕으로 그 이유를 밝혀냈다. 기존에 밝혀진 이론에 따르면 목성에 오로라가 항시 존재하는 이유는 목성의 자기권과 위성 이오에서 방출되는 플라즈마의 상호작용 때문이다. 목성은 지구의 1000배 이상의 강한 자기장을 가지고 있으며 이오는 평균적으로 초당 1톤의 플라즈마를 방출한다. 이같은 서로간의 상호작용을 통해 오로라가 생긴 것으로 추정하고 있으나 왜 오로라가 폭발하는지는 지금까지 미스터리로 남아있었다. 　 연구를 이끈 기무라 토모키 박사는 "태양풍이 조용할 때 목성의 오로라가 갑자기 밝아지는 폭발 현상을 연속적으로 포착하는데 성공했다" 면서 "오로라 폭발은 목성의 자기장과 빠른 자전 때문에 생기는 것" 이라고 밝혔다. 이번 연구결과는 학술지 지구물리학 리서치 레터스(Geophysical Research Letters)에 게재됐다.　　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

목성의 거대한 오로라가 폭발하는 장면을 관측해 그 원인을 처음으로 밝혀낸 연구결과가 나왔다.　최근 일본 우주항공연구개발기구(JAXA) 연구팀은 목성의 오로라 폭발은 목성의 빠른 자전에 기인한다는 논문을 발표했다. 우리에게도 익숙한 오로라는 태양에서 날아온 고에너지 입자가 지구의 자기장에 이끌려 극지방으로 진입하면서 대기 입자와 반응해 발생하는 빛을 말한다. 그러나 잘 알려져 있지는 않지만 태양계의 '큰형님' 목성과 토성에도 오로라가 있다. 특히 목성의 오로라는 항시 존재하며 갑자기 폭발하기도 하는 특이한 현상을 보인다. JAXA 연구팀은 행성 분광 관측 위성인 스프린트A와 허블우주망원경의 데이터를 바탕으로 그 이유를 밝혀냈다. 기존에 밝혀진 이론에 따르면 목성에 오로라가 항시 존재하는 이유는 목성의 자기권과 위성 이오에서 방출되는 플라즈마의 상호작용 때문이다. 목성은 지구의 1000배 이상의 강한 자기장을 가지고 있으며 이오는 평균적으로 초당 1톤의 플라즈마를 방출한다. 이같은 서로간의 상호작용을 통해 오로라가 생긴 것으로 추정하고 있으나 왜 오로라가 폭발하는지는 지금까지 미스터리로 남아있었다. 　 연구를 이끈 기무라 토모키 박사는 "태양풍이 조용할 때 목성의 오로라가 갑자기 밝아지는 폭발 현상을 연속적으로 포착하는데 성공했다" 면서 "오로라 폭발은 목성의 자기장과 빠른 자전 때문에 생기는 것" 이라고 밝혔다. 이번 연구결과는 학술지 지구물리학 리서치 레터스(Geophysical Research Letters)에 게재됐다.　　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

지금까지 인류는 ‘우주는 끝’이 있는가 라는 질문의 답을 찾기 위해 노력해왔다. 이것은 인류의 두뇌를 오랫동안 괴롭혀온 질문으로, 우리가 우주에 대한 갖는 가장 큰 의문의 하나라는 데 이견이 없을 것 같다. 현대 천문학도 아직까지 이 질문에 명쾌한 답을 내놓지 못하고 있다.하지만 현대과학이 밝혀낸 한도 내에서나마 ​이 문제를 한번 풀어보도록 하자. 과연 우리가 살고 있는 이 우주는 끝이 있는가, 없는가? 우리가 무엇보다 먼저 알아야 할 것은, 우리는 어디까지나 유한한 3차원 공간에서 살고 있는 존재인 만큼 우리 주변에 무한한 것이라고는 없으며, 따라서 무한을 경험해본 적이 없다는 사실이다. 무릇 끝이란 말은 시작이 있다는 뜻이며, 그 끝에서 또 다른 무엇이 시작된다는 의미를 내포하고 있다. 현실세계에서 우리가 체험하는 모든 사물에는 시작과 끝이 있다. 즉 유한하다는 말이다. 무한이란 상상 속에 존재하는 관념일 뿐이다. 수소 원자의 경우, 1억 개를 한 줄로 죽 늘어세워도, 그 길이는 1㎝를 넘지 않는다. 이렇게 작은 원자도 전 우주의 삼라만상을 만드는 데 1079 개면 된다. 1구골(10의 100승) 에도 한참 못 미치고, 무한하고는 거리가 멀다. 그렇다면 우주라는 사물은 과연 어떤가? 끝이란 게 있는가? 우선 상식적으로 생각해볼 때, 이 우주에 끝이 있다는 것도 모순이요, 끝이 없다는 것도 모순으로 보인다. 우리의 경험칙으로 볼 때 끝이 없다는 상태도 상상하기 어렵고, 끝이 있다면 또 그 바깥은 무엇이란 말인가, 하는 질문이 바로 떠오른다.이것이 바로 우주 속에 인간이 처해 있는 상황이라 할 수 있다. 한 뼘도 안되는 인간의 두뇌에 어찌 한계가 없겠는가. ▲현재 우주의 크기는 950억 광년우리가 우주라 할 때, 그 우주에는 공간뿐 아니라 시간까지 포함되어 있다. 즉, 우주는 아인슈타인이 특수 상대성 이론에서 밝혔듯이 4차원의 시공간인 것이다. 우주라는 말 자체도 그렇다. 중국 고전 ‘회남자’(淮南子)에는 ‘예부터 오늘에 이르는 것을 주(宙)라 하고, 사방과 위아래를 우(宇)라 한다’는 말이 있다. 말하자면 이 우주는 시공간이 같이 어우러져 있다는 뜻이다. 영어의 코스모스(cosmos)나 유니버스(universe)에는 시간 개념이 들어 있지 않지만, 동양의 현자들은 이처럼 명철했던 것이다. 이 우주라는 시공간이 시작된 것이 약 138억 년 전이라는 계산서는 이미 나와 있다. 얼마 전까지만 해도 137억 년이라 했지만, 유럽우주국(ESA)이 우주 탄생의 기원을 찾기 위해 미국항공우주국(NASA) 등과 협력해 2009년에 발사한 초정밀 플랑크 우주망원경의 관측 자료를 토대로 계산한 결과, 우주의 나이가 지금까지 알려진 것보다 약 8000만 년 더 오래된 것으로 분석되어 138억 년으로 상향 조정된 것이다. 이 우주의 나이에 딴죽을 거는 과학자들은 거의 없다. 138억 년 전 ‘원시의 알’이 대폭발을 일으켰고, 그것이 팽창을 거듭하여 오늘에 이르고 있다는 이른바 빅뱅 우주론은 이제 대세이자 상식이 되었다. 그런데 문제는 이 우주가 지금도 쉼 없이 팽창을 계속하고 있다는 것이다. 허블의 법칙에 따르면 천체의 후퇴 속도는 거리에 비례하여 빨라진다. 멀리 떨어진 천체일수록 더 빨리 멀어져간다. 그런데 천체가 멀어지는 것은 그 천체가 실제로 달아나는 것이 아니라, 그 사이의 공간이 확대되는 것이라고 한다. 마치 풍선 위에 점들을 찍어놓고 풍선에 바람을 불어넣으면 점들 사이가 멀어지는 것과 같은 형국이라는 것이다. 그러니 우주 속의 모든 천체들은 서로가 서로에게 기약 없이 멀어져가고 있는 것이다. 어쨌든 망원경을 이용하여 관측이 가능한 우주의 범위는 약 130억 광년이다. 허블 우주망원경의 거기까지 사진을 찍은 것이 바로 위의 '허블 울트라 딥 필드'이다. ​이곳까지를 우주의 경계라고 한다면, 우주는 약 130억 년 이전에 생성된 것으로 볼 수 있다. 가장 멀리 떨어진 우주의 경계 지역은 최대로 빛의 속도로 멀어지고 있다. 따라서 130억 광년의 경계 부근에서 관측된 천체들은 우주 탄생 초기의 모습을 그대로 간직하고 있을 것이다.우주의 나이가 138억 년이니까, 지금 우주의 크기는 반지름이 138억 광년이 된다는 뜻이다. 그렇다면 지름은 276억 광년이란 얘긴데, 인플레이션 우주론에 따르면, 초창기에는 빛보다 더욱 빠른 속도로 공간이 팽창했기 때문에 지금 우주의 지름은 약 950억 광년에 이른다. 우주에서 가장 빠른 초속 30만㎞의 빛이 950억 년을 달려가야 가로지를 수 있는 거리니 참으로 상상하기 힘든 크기다. 이것이 천문학자들이 계산서에서 뽑아낸 현재 우주의 크기다. 그들이 가장 애용하는 말은 '닥치고 계산'이라고 한다. ▲유한하지만 경계는 없다 결과적으로 우주도 유한하다는 뜻이다. 현대 천문학은 우주의 구조에 대해 이렇게 말한다. “우주는 유한하지만, 그 경계는 없다.” 우주의 지름이 950억 광년으로 유한하지만, 경계는 없다는 뜻이다. 곧, 아무리 가더라도 그 끝에 닿을 수가 없다는 뜻이다. 왜? 우주라는 시공간은 거대한 스케일로 휘어져 있어 중심이나 가장자리란 게 존재하지 않기 때문이다.이에 대해 현대 우주론자들은 다음과 같이 답한다. 우주는 3차원 공간에 시간 1차원이 더해진 4차원의 시공간으로 휘어져 있어 중심도 경계도 없다. 2차원 구면이 중심이나 경계가 없는 것과 같은 이치다.조금 더 이해하기 쉽도록 지구라는 구면을 생각해보자. 어느 지점도 중심이랄 수 없지만, 모든 지점이 다 중심이기도 하다. 그러므로 개미가 무한 시간을 걸어가더라도 이 구면의 끝에 다다를 수 없다. 그처럼 우주 역시 중심도 경계도 없다. 따라서 공간 속의 모든 지점은 본질적으로 동등하다. 그런데 공간이 휘어져 있다는 것은 도대체 무슨 뜻인가? 그것은 우주가 물질을 담고 있기 때문에 시공간을 휘게 하는데, 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 따르면 빛이 이 중력장을 지날 때 휘어진 경로를 지난다고 한다. 이는 관측으로도 입증된 사실이다. 아인슈타인은 빛의 경로가 직선이 아니고 휘어진다면 이는 곧 공간이 휘어져 있기 때문이라고 보았다. '빛의 경로는 공간의 성질을 드러내준다' 고 본 것이다. 그래서 아인슈타인은 ‘오직 빛만이 우주공간의 본질을 밝혀주는 지표’라고 말했다. 요컨대, 물질이 공간을 휘게 한다는 것이다. 이처럼 우주의 시공간은 휘어져 있기 때문에 무한 사정거리의 총을 발사하면 그 총알은 우주를 한 바퀴 돌아 쏜 사람의 뒤통수를 때린다는 것이다. 그 사람이 그때까지 살아 있기만 한다면 말이다. ​그래도 이해하기 어렵다면 차원을 낮추어 뫼비우스 띠를 생각해보면 된다. 2차원의 뫼비우스 띠는 면적은 있지만, 안팎의 경계는 없다. 만약 개미가 뫼비우스의 띠를 따라 표면을 이동한다면 경계를 넘지 않고도 원래 위치의 반대 면에 도달하게 된다. 이와 같이 우주는 3차원의 뫼비우스 띠라고 볼 수 있다는 뜻이다. 우주 공간이 우리에게 평탄하게 보이는 것은 3차원의 존재인 우리가 거대한 스케일로 휘어져 있는 4차원의 시공간을 감득치 못해서 그렇다는 얘기다. 이처럼 우주는 중심도 가장자리도 없는 4차원 시공간이다. 우주는 그 자체로 안이자 밖이며, 중심이자 끝이다. 이것이 우주가 우리가 접하는 다른 어떤 사물과 다른 점이다. 지금 당신이 있는 공간이 우주의 중심이라 해도 틀린 말은 아닌 셈이다. 신 앞에 모든 것은 공평하다고 하는 것이 바로 이를 두고 한 말인지도 모른다. 끝으로 어떤 이들은 우주에 대한 이 모든 논의를 무익한 시간낭비라고 투덜거리기도 하지만, 여기엔 구구한 설명 대신 고금의 두 현자가 한 말을 들려주는 것으로 가름하기로 하자. '천문학은 우리 영혼이 위를 바라보게 하면서 우리를 이 세상에서 다른 세상으로 이끈다.' -플라톤(철학자)'우주를 이해하려는 노력은, 인간의 삶을 광대극보다는 조금 나은 수준으로 높여주고, 다소나마 비극적 품위를 지니게 해주는 아주 드문 일 중의 하나다. -스티븐 와인버그('최초의 3분' 저자. 물리학자)이광식 통신원 joand999@naver.com

아인슈타인의 일반 상대성 이론은 천체의 중력장에 의해 빛이 경로가 변할 것으로 예측했고, 에딩턴은 개기 일식 때 실제로 태양 주변을 지나는 별빛의 경로가 변하는 것을 관측했다. 이후 과학자들은 빛의 경로가 중력장에 의해 휘어지는 것을 수없이 관측했다. 그런데 이렇게 빛의 경로가 변하는 것은 마치 렌즈에 의해 빛의 경로가 변하는 것과 유사한 현상을 일으킬 수 있다. 이는 중력 렌즈 효과라 불리며, 실제 천문학에서 매우 중요한 역할을 한다. 예를 들어 아주 멀리 떨어진 천체를 관측할 경우, 보통은 관측이 어려울 만큼 멀리 떨어진 경우라도 중력 렌즈에 의해 본래 밝기보다 훨씬 밝아져 관측이 가능한 경우가 생기는 것이다. 보통 렌즈의 역할을 하는 천체는 막대한 질량을 가진 은하나 은하단이며, 렌즈에 의해 확대되는 물체는 아주 멀리 떨어진 은하이거나 혹은 퀘이사이다. 중력 렌즈에 의해 확대된 천체들은 고리 모양으로 보일 수 있는데 이는 아인슈타인 링(Einstein Ring)이라고 부른다. 물체가 4개로 복사되어 보이는 경우도 생기는 데 이는 아인슈타인 십자가(Einstein Cross)라고 불린다. 최근 캘리포니아 대학의 과학자들은 허블 우주 망원경의 이미지를 분석해서 지구에서 93억 광년 정도 떨어진 초신성의 아인슈타인 십자가를 발견했다. 연구에 참여한 캘리포니아 대학의 알렉스 필리펜코 교수에 의하면 지금까지 발견된 아인슈타인 십자가는 대부분 퀘이사였다. 초신성의 아인슈타인 십자가는 처음 발견되는 것이다. 초신성의 이름은 'SN Refsdal' 이며, 이 초신성을 확대한 렌즈는 거대한 은하단인 MACS J1149.6+2223이다. 실제 공개된 사진을 보면 배경의 은하는 크지만, 초신성의 크기는 작아서 십자가 보다는 네 개의 점이 박힌 은하처럼 보인다. 아무튼, 중력과 빛이 만든 신기한 사진임이 틀림없다. 연구팀에 의하면 중력 렌즈의 또 다른 재미있는 기능이 재생(replay) 기능이라고 한다. 즉, 초신성이 폭발하고 난 후 지구에 도달했을 때, 우리가 이를 관측하지 못하더라도 더 먼 경로를 거쳐서 온 초신성이 빛이 시차를 두고 지구에서 관측된다. 빛의 속도는 일정한 데, 이동 경로는 더 길어서 나타나는 현상이다. 중력 렌즈의 효과를 이용해서 과학자들은 멀리 떨어진 천체를 더 밝게 볼 뿐 아니라 이전에 미처 보지 못했던 천체까지 확인할 수 있다. 이를 연구하는 과학자들에게는 빛과 중력이 만드는 예술 작품이자 선물이라고 할 수 있을 것이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

가스와 먼지로 휘감긴 성운 속에서 찬란하게 빛나는 별의 모습이 포착됐다. 지난 2일(현지시간) 유럽우주국(ESA)은 허블우주망원경이 촬영한 별 'V1331 Cyg'의 모습을 공개했다. 지구로부터 약 1800광년 떨어진 백조자리에 위치한 V1331 Cyg은 'T 타우리 별'에 속한다. T 타우리 별(T Tauri stars)은 1000만년 미만의 나이를 가진 비교적 온도가 낮고 질량이 작은 어린 별. 반짝이는 별 주위를 휘감고 있는 것은 가스와 먼지로 이루어진 반사성운 LDN 981로 스스로 빛을 내지는 않으나 주위의 별로부터 받은 빛을 반사한다. 환상적인 모습 만큼이나 이 사진이 주는 연구자료도 많다. ESA 측은 "일반적으로 어린 별은 주위의 먼지와 가스 때문에 그 모습이 잘 관측되지 않는다" 면서 "이번에 촬영된 사진 속 별은 주위 먼지가 쓸려나가 웅장한 모습이 고스란히 드러나 있다"고 설명했다. 이어 "이같은 사진은 별과 성운의 진화를 연구하는데 많은 도움을 준다"고 덧붙였다.　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

가스와 먼지로 휘감긴 성운 속에서 찬란하게 빛나는 별의 모습이 포착됐다. 지난 2일(현지시간) 유럽우주국(ESA)은 허블우주망원경이 촬영한 별 'V1331 Cyg'의 모습을 공개했다. 지구로부터 약 1800광년 떨어진 백조자리에 위치한 V1331 Cyg은 'T 타우리 별'에 속한다. T 타우리 별(T Tauri stars)은 1000만년 미만의 나이를 가진 비교적 온도가 낮고 질량이 작은 어린 별. 반짝이는 별 주위를 휘감고 있는 것은 가스와 먼지로 이루어진 반사성운 LDN 981로 스스로 빛을 내지는 않으나 주위의 별로부터 받은 빛을 반사한다. 환상적인 모습 만큼이나 이 사진이 주는 연구자료도 많다. ESA 측은 "일반적으로 어린 별은 주위의 먼지와 가스 때문에 그 모습이 잘 관측되지 않는다" 면서 "이번에 촬영된 사진 속 별은 주위 먼지가 쓸려나가 웅장한 모습이 고스란히 드러나 있다"고 설명했다. 이어 "이같은 사진은 별과 성운의 진화를 연구하는데 많은 도움을 준다"고 덧붙였다.　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

과학자들이 화성에서 전혀 예기치 못했던 독특한 현상을 발견했다. 화성 대기의 일부가 마치 돌출되듯이 거대한 구름층이 솟구쳐 오른 모습이 관측된 것이다. 보통 화성 대기는 지표에서 100km 정도면 매우 희박해지지만, 이 거대한 돌출부는 250km까지 솟아올랐으며 그 크기도 1000X500km에 달할 정도로 광범위했다. 이 현상은 10시간에 동안 발생해 10일간 계속됐다. 한 가지 더 놀라운 사실은, 이 현상을 처음 발견한 것은 나사나 유럽 우주국의 화성 탐사 우주선들이 아니라 아마추어 천문학자들이었다는 사실이다. 2012년 3월과 4월, 두 차례에 걸친 이 현상이 보고되자 과학자들의 관심이 집중되었다. 스페인의 오거스틴 산체스-라베가(Agustin Sanchez-Lavega)가 이끄는 다국적 연구팀은 허블 우주 망원경 사진을 분석해서 1997년에도 비슷한 현상이 한 차례 더 있었다는 사실을 밝혀냈다. 그리고 이 현상에 대한 관측 결과를 저널 네이처에 발표했다. 화성 표면의 대기 밀도는 지구 표면의 0.6%에 불과하며, 대부분 이산화탄소로 되어 있는 대기를 가지고 있다. 하지만 이 희박한 대기도 다양한 기상 현상을 일으킬 수 있다. 화성 표면의 로버들은 화성 하늘을 흐르는 구름과 모래 폭풍의 사진을 지구로 전송한 바 있다. 하지만 이렇게 아예 대기 일부가 솟구치는 듯한 이상한 현상은 지구는 물론 다른 대기를 가진 천체에서도 한 번도 관측된 바 없다. 연구팀에 의하면 이 현상의 정체가 화성의 얼음, 드라이아이스, 먼지 입자들이 평소보다 훨씬 높게 상승해서 생성된 반사 구름(reflective cloud)일 가능성이 높다고 한다. 다른 가설로는 화성의 약한 자기장으로 인해 형성된 오로라가 관련이 있을 수 있다는 주장도 있다. 다만 그 정확한 정체는 아직 확실치 않아서 앞으로의 연구 대상이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

그저 평범하게 여겨졌던 한 은하 중심에서 폭풍처럼 왕성하게 활동하는 거대 블랙홀의 존재가 천문학자들을 통해 확인됐다. 영국 더럼대 크리스토퍼 해리슨 박사가 이끄는 국제 연구진은 미 뉴멕시코주(州)의 전파망원경망(VLA)을 사용해 지구로부터 목동자리 방향으로 11억 광년 거리에 있는 은하(J1430+1339) 중심에서 초질량 블랙홀을 발견했다. 거대 블랙홀의 존재가 확인된 이 은하는 그 생김새 때문에 ‘찻잔 은하’로 불리게 됐다. 이 은하는 허블 우주망원경을 사용한 후속 관측으로 찻잔을 닮은 타원은하로 확인됐다. 연구진이 이 은하의 주위에 활발한 가스 움직임을 통해 여전히 그 형태를 활발하게 변화하고 있는 것을 확인했다. 이번 관측으로 우주의 평범한 은하들도 그 속에 있는 블랙홀에 어떤 영향을 받게 되는지를 알 수 있게 됐다. 크리스토퍼 해리슨 박사는 “초질량 블랙홀은 은하 내부에서 자신을 둘러싼 가스를 폭발적으로 가열해 몰아낸다”며 “그 결과 활동적으로 별을 생성하던 은하는 더 이상 별을 만들 수 없는 상태가 된다”고 설명했다. 은하는 크게 두 유형으로 나눌 수 있다. 우선 가스가 풍부해 활발하게 별을 만들어내는 ‘나선은하’와 가스가 거의 고갈돼 별을 거의 만들어내지 못하는 ‘타원은하’를 들 수 있다. 천문학자들은 질량이 매우 큰 타원은하들도 초기에는 활발하게 별을 만들어내는 은하로 시작했을 것으로 생각하고 있다. 그런데 은하 중심의 초질량 블랙홀이 강력한 제트와 폭풍을 만들어내고 이 영향으로 별을 지속해서 생성하는데 필요한 물질들을 없애버리는 것으로 여겨지고 있다. 연구진이 주목한 찻잔 은하는 VLA 관측에서 중심의 양 측면으로 3만 광년에서 4만 광년까지 뻗어나간 거품을 지니고 있고 이런 거품은 약 2000광년 크기의 제트와 같은 구조를 따라 정렬하는 것으로 나타났다. 이런 제트와 같은 구조물은 가시광 관측에서 초속 1000km까지 가속하고 있는 가스가 식별된 곳에 있었다. 이번 연구에 참여한 이 대학의 천문학자 엘러스터 톰슨 박사는 “이번 전파 관측 결과는 이 은하 중심에 있는 블랙홀이 폭풍을 촉발시키고 있음을 시사한다. 이 블랙홀은 강력한 제트를 이용해 은하의 가스를 가속하고 좀 더 큰 규모에서는 가스와 충돌을 계속하고 있었다”고 말했다. 또 그는 “이런 현상은 전파에서 극단적인 빛을 방출하는 은하들에서는 예전부터 발견할 수 있던 과정”이라며 “VLA의 독보적인 관측 능력은 이번 관측으로 이런 현상이 희미한 전파를 복사하는 좀 더 일반적 유형의 은하에서도 발견할 수 있도록 도왔다”고 말했다. 연구진은 찻잔 은하와 유사한 천체 8개를 VLA를 이용해 관측하고 있으며 해당 천체에서도 비슷한 특징을 발견하기 위한 데이터 분석작업을 진행하고 있다. 한편 이번 연구성과는 국제학술지 ‘천체물리학 저널’(Astrophysical Journal) 최신호에 게재됐다. 사진=NRAO/AUI/NSF; NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

웃는 은하 발견 웃는 은하 발견 “왜 이런 모습 만들어졌는 지 확인해보니…” 대박 영국 데일리메일은 “허블 우주망원경이 ‘웃는 은하’를 발견했다”고 10일(현지시간) 보도했다. 유럽우주기구(ESA)는 웃는 은하에 대해 “커다란 원 안에 아주 밝은 두 은하가 마치 두 눈처럼 보이며, 코 부분에는 하얀 단추까지 단 듯한 이모티콘처럼 보이는 모양”이라고 설명했다. 이 은하는 공식적으로는 ‘SDSSJ1038+4849’라는 명칭이 붙었다. 웃는 은하 발견에 전문가들은 “웃는 은하는 아주 맑은 은하들이며, 웃는 입은 강한 중력 렌즈로 인해 생긴 빛의 고리”라고 밝혔다. 웃는 은하가 발견된 원인인 중력 렌즈 현상은 100년 전 아이슈타인이 일반 상대성 이론에서 예언한 것으로 당시 아이슈타인은 ‘강한 중력은 빛까지 휘게 해서 렌즈 역할을 할 수 있다’고 밝힌 바 있다. 화제가 된 웃는 얼굴 은하는 영화 ‘크리스마스의 악몽’의 주인공 잭을 떠올리게 해 더욱 관심을 모으고 있다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

그저 평범하게 여겨졌던 한 은하 중심에서 폭풍처럼 왕성하게 활동하는 거대 블랙홀의 존재가 천문학자들을 통해 확인됐다. 영국 더럼대 크리스토퍼 해리슨 박사가 이끄는 국제 연구진은 미 뉴멕시코주(州)의 전파망원경망(VLA)을 사용해 지구로부터 목동자리 방향으로 11억 광년 거리에 있는 은하(J1430+1339) 중심에서 초질량 블랙홀을 발견했다. 거대 블랙홀의 존재가 확인된 이 은하는 그 생김새 때문에 ‘찻잔 은하’로 불리게 됐다. 이 은하는 허블 우주망원경을 사용한 후속 관측으로 찻잔을 닮은 타원은하로 확인됐다. 연구진이 이 은하의 주위에 활발한 가스 움직임을 통해 여전히 그 형태를 활발하게 변화하고 있는 것을 확인했다. 이번 관측으로 우주의 평범한 은하들도 그 속에 있는 블랙홀에 어떤 영향을 받게 되는지를 알 수 있게 됐다. 크리스토퍼 해리슨 박사는 “초질량 블랙홀은 은하 내부에서 자신을 둘러싼 가스를 폭발적으로 가열해 몰아낸다”며 “그 결과 활동적으로 별을 생성하던 은하는 더 이상 별을 만들 수 없는 상태가 된다”고 설명했다. 은하는 크게 두 유형으로 나눌 수 있다. 우선 가스가 풍부해 활발하게 별을 만들어내는 ‘나선은하’와 가스가 거의 고갈돼 별을 거의 만들어내지 못하는 ‘타원은하’를 들 수 있다. 천문학자들은 질량이 매우 큰 타원은하들도 초기에는 활발하게 별을 만들어내는 은하로 시작했을 것으로 생각하고 있다. 그런데 은하 중심의 초질량 블랙홀이 강력한 제트와 폭풍을 만들어내고 이 영향으로 별을 지속해서 생성하는데 필요한 물질들을 없애버리는 것으로 여겨지고 있다. 연구진이 주목한 찻잔 은하는 VLA 관측에서 중심의 양 측면으로 3만 광년에서 4만 광년까지 뻗어나간 거품을 지니고 있고 이런 거품은 약 2000광년 크기의 제트와 같은 구조를 따라 정렬하는 것으로 나타났다. 이런 제트와 같은 구조물은 가시광 관측에서 초속 1000km까지 가속하고 있는 가스가 식별된 곳에 있었다. 이번 연구에 참여한 이 대학의 천문학자 엘러스터 톰슨 박사는 “이번 전파 관측 결과는 이 은하 중심에 있는 블랙홀이 폭풍을 촉발시키고 있음을 시사한다. 이 블랙홀은 강력한 제트를 이용해 은하의 가스를 가속하고 좀 더 큰 규모에서는 가스와 충돌을 계속하고 있었다”고 말했다. 또 그는 “이런 현상은 전파에서 극단적인 빛을 방출하는 은하들에서는 예전부터 발견할 수 있던 과정”이라며 “VLA의 독보적인 관측 능력은 이번 관측으로 이런 현상이 희미한 전파를 복사하는 좀 더 일반적 유형의 은하에서도 발견할 수 있도록 도왔다”고 말했다. 연구진은 찻잔 은하와 유사한 천체 8개를 VLA를 이용해 관측하고 있으며 해당 천체에서도 비슷한 특징을 발견하기 위한 데이터 분석작업을 진행하고 있다. 한편 이번 연구성과는 국제학술지 ‘천체물리학 저널’(Astrophysical Journal) 최신호에 게재됐다. 사진=NRAO/AUI/NSF; NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

웃는 은하 발견 웃는 은하 발견 “허블 우주망원경에 비친 모습” 대박 영국 데일리메일은 “허블 우주망원경이 ‘웃는 은하’를 발견했다”고 10일(현지시간) 보도했다. 유럽우주기구(ESA)는 웃는 은하에 대해 “커다란 원 안에 아주 밝은 두 은하가 마치 두 눈처럼 보이며, 코 부분에는 하얀 단추까지 단 듯한 이모티콘처럼 보이는 모양”이라고 설명했다. 이 은하는 공식적으로는 ‘SDSSJ1038+4849’라는 명칭이 붙었다. 웃는 은하 발견에 전문가들은 “웃는 은하는 아주 맑은 은하들이며, 웃는 입은 강한 중력 렌즈로 인해 생긴 빛의 고리”라고 밝혔다. 웃는 은하가 발견된 원인인 중력 렌즈 현상은 100년 전 아이슈타인이 일반 상대성 이론에서 예언한 것으로 당시 아이슈타인은 ‘강한 중력은 빛까지 휘게 해서 렌즈 역할을 할 수 있다’고 밝힌 바 있다. 화제가 된 웃는 얼굴 은하는 영화 ‘크리스마스의 악몽’의 주인공 잭을 떠올리게 해 더욱 관심을 모으고 있다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

-아인슈타인의 중력 렌즈가 잡은 '스마일 갤럭시' 허블 우주망원경이 우주공간에서 '웃는 은하'를 발견했다고 영국 일간지 데일리메일이 10일(현지시간) 보도했다. 이 놀라운 이미지의 주인공은 공식적으로는 'SDSS J1038+4849'로 불리는 은하단이다. 커다란 원 안에 밝은 두 은하가 마치 두 눈처럼 보이며, 코 부분에는 하얀 단추까지 단 듯한 이모티콘처럼 보인다고 유럽우주기구(ESA)는 설명한다. "이 '행복한 얼굴'의 두 눈은 사실 아주 밝은 은하들이며, 웃는 입은 강한 중력 렌즈로 인해 생긴 빛의 고리" 라고 전문가들은 밝혔다. 중력 렌즈 현상으로 위에 나타난 둥근 빛의 고리는 아인슈타인의 고리라 불린다. 고리를 이루는 원호 하나는 '웃는 입'을 만들고 있다. 그리고 밝은 은하 두 개가 마치 눈처럼 자리잡아 이 '웃는 은하'를 완성시키고 있다. 대체 이런 현상은 왜 일어나는 걸까? 이것은 딱 100년 전 아인슈타인이 일반 상대성 이론에서 예언한 중력 렌즈 현상 때문이다. 아인슈타인은 주장하기를, 강한 중력은 빛까지 휘게 해서 렌즈 역할을 할 수 있다고 예언했고, 이것이 몇 년 뒤 개기일식을 계기로 실제로 관찰되어 뉴욕타임스의 톱기사로 보도됨으로써 그는 하루아침에 지구상에서 가장 유명한 과학자로 자리매김하게 되었다. 중력 렌즈가 사물을 확대하는 점에서는 돋보기와 같지만, 빛을 한 점에 모으는 돋보기와는 달리 초점이 없기 때문에 빛이 한곳에 모이지 않고 여러 개의 상을 만든다. 은하단은 수백 개의 은하들이 모여 만드는 우주에서 가장 거대한 구조로, 주위의 시공간을 왜곡시켜 이 같은 중력 렌즈 현상을 만들어내는 것이다. 따라서 뒤쪽의 물체를 확대시켜 보여주는 우주의 돋보기라 할 수 있다. 가장 유명한 중력 렌즈는 페가수스자리에서 관측된 ‘아인슈타인 십자가’ 혹은 ‘후크라의 렌즈’이다. 약 80억 광년 떨어져 있는 퀘이사 Q2237 ＋ 0305의 빛이 2억 광년 떨어진 페가수스 은하단에 속한 나선은하의 핵 부분에 의해 휘어져서 형성된 이 중력 렌즈는 은하핵 주변에 4개의 상을 만들고 있다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

-아인슈타인의 중력 렌즈가 잡은 '스마일 갤럭시' 허블 우주망원경이 우주공간에서 '웃는 은하'를 발견했다고 영국 일간지 데일리메일이 10일(현지시간) 보도했다. 이 놀라운 이미지의 주인공은 공식적으로는 'SDSS J1038+4849'로 불리는 은하단이다. 커다란 원 안에 밝은 두 은하가 마치 두 눈처럼 보이며, 코 부분에는 하얀 단추까지 단 듯한 이모티콘처럼 보인다고 유럽우주기구(ESA)는 설명한다. "이 '행복한 얼굴'의 두 눈은 사실 아주 밝은 은하들이며, 웃는 입은 강한 중력 렌즈로 인해 생긴 빛의 고리" 라고 전문가들은 밝혔다. 중력 렌즈 현상으로 위에 나타난 둥근 빛의 고리는 아인슈타인의 고리라 불린다. 고리를 이루는 원호 하나는 '웃는 입'을 만들고 있다. 그리고 밝은 은하 두 개가 마치 눈처럼 자리잡아 이 '웃는 은하'를 완성시키고 있다. 대체 이런 현상은 왜 일어나는 걸까? 이것은 딱 100년 전 아인슈타인이 일반 상대성 이론에서 예언한 중력 렌즈 현상 때문이다. 아인슈타인은 주장하기를, 강한 중력은 빛까지 휘게 해서 렌즈 역할을 할 수 있다고 예언했고, 이것이 몇 년 뒤 개기일식을 계기로 실제로 관찰되어 뉴욕타임스의 톱기사로 보도됨으로써 그는 하루아침에 지구상에서 가장 유명한 과학자로 자리매김하게 되었다. 중력 렌즈가 사물을 확대하는 점에서는 돋보기와 같지만, 빛을 한 점에 모으는 돋보기와는 달리 초점이 없기 때문에 빛이 한곳에 모이지 않고 여러 개의 상을 만든다. 은하단은 수백 개의 은하들이 모여 만드는 우주에서 가장 거대한 구조로, 주위의 시공간을 왜곡시켜 이 같은 중력 렌즈 현상을 만들어내는 것이다. 따라서 뒤쪽의 물체를 확대시켜 보여주는 우주의 돋보기라 할 수 있다. 가장 유명한 중력 렌즈는 페가수스자리에서 관측된 ‘아인슈타인 십자가’ 혹은 ‘후크라의 렌즈’이다. 약 80억 광년 떨어져 있는 퀘이사 Q2237 ＋ 0305의 빛이 2억 광년 떨어진 페가수스 은하단에 속한 나선은하의 핵 부분에 의해 휘어져서 형성된 이 중력 렌즈는 은하핵 주변에 4개의 상을 만들고 있다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

목성 품에 안긴 세 ‘달’의 보기 드문 모습이 포착됐다. 미국항공우주국(NASA)은 5일(이하 현지시간) 허블 우주망원경이 관측한 보기 드문 ‘트리플 문 컨정션’(Triple-Moon Conjunction) 현상을 공개했다. 이는 관측 시점에서 행성 위에 위성이 세 개나 들어선 모습으로, 10년에 한번 볼까말까 할 정도로 매우 보기 드문 현상이다. NASA가 공개한 이미지는 지난달 24일 허블 우주망원경이 관측한 것이다. 목성 품에 안긴 세 위성은 60개가 넘는 목성 위성 중에서도 가장 큰 3대 위성으로 알려진 ‘유로파’ ‘칼리스토’ ‘이오’이다. 이들 위성은 지동설로 유명한 이탈리아 천문학자 갈릴레오 갈릴레이가 1609년 자체 제작한 망원경으로 발견한 네 위성에 속해 ‘갈릴레이 위성’으로도 불린다. 세 위성은 목성과의 거리에 따라 공전주기가 2일부터 17일까지로 차이를 보인다. 먼저 찍힌 왼쪽 이미지에는 유로파가 찍히지 않았지만, 48분 뒤에 찍힌 오른쪽에는 세 위성이 모두 목성 표면 위에 모습을 드러내고 있다. 참고로 갈릴레이 위성에 속하는 가니메데는 목성에서 너무 멀리 떨어져 있어 허블 시야에는 들어오지 않았다. 이들 위성은 그 특성에 따라 색상도 다르다. 운석공으로 뒤덮힌 칼리스토는 어두운 갈색이고 스무디 같은 얼음으로 뒤덮힌 유로파는 흰노란색이다. 화산과 이산화황으로 가득한 이오는 주황색을 띠고 있다. 이들 위성의 그림자도 볼 수 있는데 목성에서 멀수록 그림자도 흐릿하다. 공개된 이미지는 허블 우주망원경의 광시야 카메라(WFC 3)로 관측한 가시광선 정보로 제작됐다. 사진=NASA/ESA/Hubble Heritage Team(STScI/AURA) 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

시간 연대기/애덤 프랭크 지음/고은주 옮김/에이도스/566쪽/2만 8000원 농부가 씨를 뿌리고 열매가 맺기를 기다리는 시간, 고된 노동을 하면서 보내는 시간, 일생일대의 중요한 시험을 치르는 시간, 연인이 함께 보내는 시간은 각기 다르게 느껴진다. 그렇지만 냉정하게 보면 시간은 한가지다. 그런데 물리적인 시간과 직접 경험하는 시간은 왜 다르게 느껴지는 것일까. 실제로 다른 것은 아닐까. ‘시간 연대기’는 물리학자이자 천문학자인 애덤 프랭크 로체스터대 천체물리학과 교수의 2만년 인류 역사를 관통하는 주제인 시간에 대한 방대하고 치밀한 탐구 결과를 담고 있다. 책은 동물의 뼛조각에 달의 변화를 기록하던 구석기시대부터 100억분의1초의 정확도로 시간을 측정하는 원자시계에 따라 움직이는 현대까지 인간 사회와 문화 속 시간의 역사를 광범위하게 다룬다. 아울러 신화적 우주론에서 다중 우주까지 우주의 시간이 어떻게 변해 왔는지를 추적한다. 저자는 “수렵·채집 문화에서부터 농업혁명을 거쳐 산업혁명에 이르기까지 인간은 매번 다른 형태로 재구성된 시간과 만났다”고 정리한다. 새로운 물질이 인류 역사에 개입하면서 인간의 시간과 우주의 시간이 변화했다는 것이다. 그 사례들이 책의 전반에 걸쳐 등장한다. 약 1만 2000년 전 빙하가 사라지고 농업이 발달하면서 새로운 시간 감각이 출현했다. 발명품들이 개발되면서 인간은 새로운 방식으로 물질세계와 관계를 맺게 됐고 시간에 대한 경험도 새로워진다. 가축을 기르고 가족과 함께 지내며 농촌 생활을 영위하는 농부가 생각하는 우주론은 수렵·채집인이 생각하던 그것과는 사뭇 달랐다. 우주에 대한 생각과 이를 나타내던 상징들도 완전히 달랐다. 오랜 시간의 노동이 필요했던 스톤헨지 같은 신석기시대의 거석을 만드는 과정에서 새로운 문화와 시간이 창조됐다. 중세에 시간은 수도사들의 신앙생활과 밀접하게 연결됐지만 18세기 말 산업혁명으로 시간이 가시적인 물질이 돼 역사에 파고들자 노동은 시계에 얽매이게 된다. 완전히 새로운 형태의 시간이 문화를 지배했으며 새로운 정치체제가 뒤를 이었다. 유럽에서 가스등 사용이 보편화되면서 새로운 밤의 시대가 시작됐다. 전기조명이 사용되자 잠을 비롯한 생활의 모든 면이 달라져 인간은 완전히 다른 시간을 경험하게 된다. 20세기로 접어들 무렵 밤과 밤의 오랜 풍습들이 도시에서 사라졌다. 책은 세탁기와 라디오, 인공위성, 원자폭탄, 이메일, 휴대전화 등 인간이 만든 ‘물질’이 인간의 시간과 우주의 시간에 미친 영향을 흥미롭게 분석한다. 물질은 인간의 시간뿐 아니라 우주의 시간도 변화시켰다. 우주론과 우주의 시간에 대한 생각이 변화하면 인간의 시간도 함께 변화했다. 저자는 프톨레마이오스의 주전론, 코페르니쿠스의 지동설, 허블의 팽창우주, 빅뱅이론과 끈이론, 다중우주론을 넘나들며 고도로 추상적이고 거대한 우주의 시간에 대한 질문들이 일상생활에서 시간 경험과 어떤 상호작용을 했는지를 그려 낸다. 시간에 대한 사유는 끝이 없다. ‘시간의 종말’을 쓴 물리학자 줄리언 바버는 ‘시간이란 없다’고 단언한다. 바버에 따르면 시간은 단지 ‘지금’들이 나열된 것이다. 인플레이션 우주론을 정교하게 다듬은 우주학자 안드레아스 알브레히트는 시계의 불확정성을 문제 삼았다. 저자는 “오늘날까지 물질이 역사에 개입할 때마다 우주와 문화에 대한 이야기는 수수께끼처럼 서로 얽혀 왔다. 그 이야기는 우리가 빅뱅이론의 종말과 우주론의 혁명을 마주하고 있는 지금도 여전히 진행 중”이라고 마무리한다. 함혜리 선임기자 lotus@seoul.co.kr