미국항공우주국(NASA)가 우주환경 조사를 위해 띄웠던 거대한 풍선기구가 임무를 마치고 46일 20시간 19분 만에 무사히 ‘귀환’했다. '초압기구’(superpressure balloon)라 부르는 이것은 값비싼 로켓을 대신해 초고압의 기구로 인공위성을 띄우는 장비를 뜻한다. 일반적으로 초압기구는 다른 열풍선 기구와 달리, 더 높은 고도에서 장시간 비행이 가능한 압축 헬륨가스를 사용한다. NASA가 지난 5월 16일, 우주에서 관측되는 ‘감마선 폭발’ 현상을 측정하기 위해 뉴질랜드에서 페루를 향해 이 초압기구를 대기권 밖으로 띄워 보냈다. 감마선 폭발은 지구의 대기를 투과하지 못하기 때문에 일반적으로 대기권 밖에서만 관측이 가능하다. 이번 실험은 지구와 우주의 감마선 폭발 및 지구 대기권의 성질을 파악하기 위해 100일 간 초압기구를 띄우겠다는 NASA의 테스트 실험에 속한다. 지난 5월 16일 뉴질랜드를 출발한 초압기구는 현지시간으로 지난 2일 페루에 무사히 착륙했다. 총 46일 20시간 19분의 비행 기록을 세웠으며, 이 기록은 초압기구의 비행 기록 중 최장시간에 해당한다. NASA는 이번 초압기구의 비행 성과를 분석·보완해 차기 실험에서는 대기 중의 압력 및 극저온 등의 환경을 을 이겨내고 수 개월간 상공에 머물게 하는 목표를 실현할 계획이다. NASA 벌룬프로그램오피스(Balloon Program Office) 책임자인 데비 페어브로더 박사는 “이번 테스트 실험에서도 46일 이상의 비행이 이론적으로 가능하긴 했지만, 우리는 지난 며칠 동안, 특히 밤사이 비행고도의 변화를 분석하기 위해 일단 실험을 중단한 것”이라고 설명했다. 이어 “우리는 이번 미션에서 기록한 비행시간에 매우 만족하고 있으며, NASA는 향후 100일간 초압기구를 비행시키기 위한 다음 미션에 돌입할 계획”이라고 덧붙였다. 한편 NASA는 최장기간 비행에 성공한 초압기구의 비행과정 및 이 기구에 실려 보낸 관측기기로 관측한 감마선 폭발 데이터를 분석하는 작업을 실시할 예정이라고 밝혔다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

지난 2011년 발사돼 5년을 쉼없이 날아간 미 항공우주국(NASA)의 탐사선 주노(Juno)가 7월 4일(한국시간 5일 오후 12시 16분) 미국 독립기념일에 맞춰 목성궤도에 진입한다. 지난 1월 13일 태양으로부터 약 7억 9300만㎞ 떨어진 지점을 통과, 태양에너지 탐사선으로는 가장 멀리 비행한 기록을 세운 주노는 목성궤도에 성공적으로 진입하면 1년 8개월 간의 탐사활동에 들어간다. 이 기간 중 주노는 목성 대기 약 5000km 상공에서 대기와 자기장, 중력장 등을 관측해 태양계에서 가장 큰 거인의 내부 구조를 상세히 들여다 볼 예정이다. - 태양계 '큰형님' 목성 태양계의 5번째 궤도를 돌고 있는 목성은 지름이 14만 3000km로 지구의 약 11배에 이른다. 질량은 지구의 약 318배, 부피는 지구의 약 1400배나 되지만, 밀도는 지구의 약 4분의 1 정도에 불과하다. 그 이유는 목성은 지구와 같은 암석형 행성이 아닌 수소와 헬륨으로 구성된 가스 행성이기 때문이다. 흥미로운 점은 이 거대한 덩치를 가진 목성의 자전속도가 태양계에서 가장 빠르다는 사실이다. 목성은 초당 12.6㎞의 속도로 자전해 한바퀴 도는데 채 10시간이 걸리지 않는다. - 인류, 목성을 탐사하다 인류와 목성의 첫 만남은 1610년 갈릴레오 갈릴레이의 관측이 시작이다. 당시 갈릴레이는 자체 제작한 망원경으로 목성을 비롯 태양계에서 가장 큰 활화산이 있는 이오(Io)와 생명체가 존재할 가능성이 가장 높은 유로파(Europa), 바다가 있을 가능성이 높은 칼리스토(Callisto) 그리고 태양계에서 가장 큰 위성이자 ‘건방지게’ 행성인 수성보다 큰 가니메데(5262km)를 발견했다. 이후 망원경에 만족 못한 인류의 목성탐사는 1973년으로 거슬러 올라간다. 당시 NASA의 파이오니어 10호는 처음으로 소행성대를 탐사하고 목성을 관찰한 우주선이라는 기록을 남겼으며 컬러 사진을 지구로 보내왔다. 이후 계속 여정을 떠난 파이오니어 10호는 해왕성을 건너 지금은 연락이 두절된 상태다. 외계인에 전하는 메시지를 담고... 지난 1979년에는 보이저 1호와 2호가 각각 목성을 지나치며 두 개의 고리와 몇 개의 달 그리고 이오에 활화산이 있다는 사실을 밝혀냈다. 1995년~2003년은 목성 탐사선의 결정판 갈릴레오호의 시대다. 발사 6년 만인 1995년 12월 목성에 도착한 갈릴레오호는 목성과 대기, 주위 위성들에 대한 보다 생생한 사진을 지구로 전송했으며 구름에 가린 대기 속으로 탑재한 탐사선을 낙하시켜 관련 데이터를 얻었다. 이어 2007년에는 명왕성을 향해 가던 뉴호라이즌스호가 목성의 대기 폭풍과 링, 유로파, 이오의 새 사진을 촬영했다. 　 그간 탐사선이 촬영한 사진을 순서대로 정리해봤다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

암은 조기에 발견할수록 치료 효과가 높다. 이 때문에 다양한 영상진단법이 등장하고 있는데 문제는 이런 진단기술들도 체내 염증과 종양을 정확히 구분해 내지 못한다는 것이다. 한국원자력의학원 방사선의학연구소 박지애 박사팀은 자체 운용 중인 의료용 사이클로트론인 ‘원형입자가속기’를 이용해 진단용 방사성동위원소 지르코늄-89(Zr-89)를 생산하고 이를 이용해 인체 내 염증세포만을 정확히 찾아낼 수 있는 방사성의약품인 ‘지르코늄 옥살레이트’를 개발하는 데 성공했다고 21일 밝혔다. 의료용 사이클로트론은 양성자와 중수소, 헬륨 같은 입자들을 가속해 충돌시켜 치료나 진단에 사용할 수 있는 방사성동위원소를 생산해 내는 장치다. 이번 연구 결과는 분자제약학 분야 국제학술지 ‘몰레큘러 파마슈티컬스’ 최신호에 실렸으며 국내 특허도 출원된 상태다. 영상진단을 할 때는 몸속을 좀 더 잘 볼 수 있도록 해 주는 조영제라는 물질을 넣는다. 현재 조영제로 가장 많이 쓰이는 것은 포도당과 비슷한 ‘불소 방사성동위원소’(F-18)로 문제는 종양과 염증을 구분하기 쉽지 않다는 것이다. 그렇지만 이번에 개발한 지르코늄 옥살레이트는 종양세포보다는 염증세포에 더 많이 흡수된다는 것을 밝혀냈다. 실제로 연구진은 실험용 쥐에게 지르코늄 옥살레이트를 주입해 양전자방출단층촬영(PET)을 한 결과 염증세포만을 골라 볼 수 있다는 것을 확인했다. 이 때문에 기존에 나와 있는 F-18과 지르코늄 옥살레이트를 함께 사용할 경우 암과 염증세포를 명확하게 구분해 파악할 수 있어 정확한 암 진단은 물론 염증질환의 조기 진단이 가능할 것으로 연구진은 기대하고 있다. 박 박사는 “이번에 개발한 Zr-89를 PET에 활용하면 종양과 염증에 대한 감별 진단은 물론 류머티스 관절염을 비롯한 다양한 염증성 질환 진단에도 활용이 가능하다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

빅뱅에서 얼마 지나지 않은 우주 초기에는 수소와 헬륨, 그리고 미량의 리튬 이외에는 다른 원소가 존재하지 않았다. 이보다 더 무거운 원소들은 별의 중심부에서 핵융합 반응을 통해서 합성됐다. 생명을 이루는데 필요한 산소와 탄소, 그리고 행성을 이루는 데 필요한 많은 무거운 원소들은 사실 별의 중심부에서 생긴 것이다. 과학자들은 최초의 1세대 별이 탄생한 것이 빅뱅 직후 4억 년 이내라고 생각하고 있다. 당시 아주 무거운 별이 탄생했다가 수백만 년 이내에 초신성 폭발과 함께 사라졌다. 그리고 주변으로 산소를 비롯해서 더 무거운 원소를 배출했다. 과학자들은 이 과정을 이론적으로는 잘 알고 있으나 130억 년 이전에 있었던 일이라 실제로 관측하기는 어려웠다. 최근 국제 천문학 연구팀은 세계 최대의 전파 망원경인 알마(ALMA·Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)를 이용해서 무려 131억 광년 떨어진 은하 SXDF-NB1006-2를 관측했다. 131억년 전의 은하라는 이야기는 빛이 지구까지 도달하는데 131억 년이 걸렸다는 이야기로 사실상 131억 년 전의 우주를 관측한 것이다. 연구팀은 여기에서 131억 년 전 산소 원자의 존재를 증명하고 그 양도 측정하는 데 성공했다. 131억 년 전 우주의 산소 농도는 현재의 10% 수준이었는데, 우주 초기에 무거운 원소가 별로 생성되지 않았던 점을 생각하면 적은 양은 아니다. 동시에 연구팀은 이 은하의 원소들이 ‘재이온화’(reionization) 되었다는 사실도 발견했다. 최초의 원자가 생성된 후 우주는 한동안 별이 없어 중성화 된 가스만 있는 어두운 상태였다. 하지만 시간이 지나면서 별이 생성되고 여기서 나오는 에너지로 다시 재이온화 과정을 거치게 된다. 초기 우주는 지구와 같은 행성을 만들 재료도 부족하고, 생명체의 원료가 되는 산소, 탄소 같은 원소도 매우 부족했다. 하지만 핵융합을 통해 서서히 무거운 원소가 농축되면서 마침내 지구와 같이 생명체가 넘치는 행성이 탄생할 수 있게 되었다. 131억 년의 장대한 서사시는 덧없이 짧은 인생을 지닌 인간이 이해하기 쉬운 일은 아니지만, 현대 과학은 지금 그 비밀을 하나씩 밝혀내고 있다. 사진=NAOJ 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

목성은 지구와 달리 단단한 표면이 없는 가스 행성이다. 목성의 상층 대기를 지나 더 깊이 내려가면 더 높은 압력의 가스층과 만나게 된다. 물론 아주 깊은 곳에는 액체와 고체 상태의 핵이 있지만, 대부분 가스층이기 때문에 목성은 가스 거인(Gas Giant)으로 불린다. 목성을 이루는 가스 대부분은 물론 우주에 가장 흔한 원소인 수소와 헬륨이지만, 그 외에도 암모니아나 물 같은 다양한 원소들이 존재한다. 이 원소가 풍부한 가스와 구름층이 빠른 속도로 이동하면서 목성의 독특한 줄무늬 모양이 형성된다. 1995년 갈릴레오 우주선은 직접 탐사선을 내려보내 여기서 암모니아 가스의 양을 측정했다. 하지만, 우주선이 퇴역한 후 오랜 세월 과학자들은 목성의 내부 가스층을 관측하기 어려웠다. 가시광 영역에서는 가스를 뚫고 내부를 들여다보기 어렵기 때문이다. 이를 극복할 방법은 가시광선보다 파장이 긴 전파 망원경을 이용하는 것이다. 최근 천문학자들은 뉴멕시코에 있는 칼 G. 잔스키 전파 망원경(Karl G. Jansky Very Large Array)을 이용해서 표면에서 최대 100km 아래의 가스층을 직접 관측했다. 목성은 태양에서 평균 7억8000만km 떨어진 궤도를 공전하므로 지구와는 가까운 위치에서도 6억 km 정도 떨어져 있다. 더구나 큰 크기에도 불구하고 자전 주기가 10시간 이내에 불과하다. 목성 표면은 아주 멀리 떨어져 있을 뿐 아니라 빠른 속도로 움직이므로 전파 망원경으로 세밀하게 관측하기가 매우 어려웠다. 2004년에 이뤄진 전파 망원경 관측은 암모니아의 양을 너무 적게 측정해 정확성이 의심되었다. 하지만 이제 과학자들은 기술의 진보 덕분에 이제 지구에서 훨씬 상세하게 목성의 속살을 들여다볼 수 있게 된 것이다. 위의 사진은 대적점 부근의 가스층을 관측한 것으로 암모니아가 풍부한 가스의 상승과 하강을 볼 수 있다. 전파 망원경 덕분에 과학자들은 목성의 가스층을 평면적으로는 물론 입체적으로 이해할 수 있게 되었다. 하지만 더 기대되는 것은 현재 목성에 진입 중인 주노 탐사선의 관측 결과다. 주노 탐사선은 목성 주변을 공전하면서 전례 없는 정확도로 목성의 구조를 관측할 것이다. 그렇게 되면 태양계에서 가장 큰 거인의 내부 구조가 더 상세하게 드러날 것으로 기대되고 있다. 모든 것이 예정대로 된다면 우리는 머지않아 목성에 대해서 더 많은 것을 알아낼 것이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

미국항공우주국(NASA)이 2009년 쏘아 올린 케플러 우주망원경은 지구와 비슷한 형태와 환경을 가진 생명체가 살고 있는 행성을 찾는 임무를 수행하고 있다. 생명체가 거주 가능한 행성을 ‘골디록스’라고 부르는데 지금까지 발견한 골디록스 행성은 대략 10여개로 지구와 비슷한 구성성분을 가진 암석형 행성들이다. 그런데 우주 최초의 생명체는 탄소형 행성에서 탄생했을 것이라는 새로운 주장이 나와 학계의 주목을 받고 있다. 미국 하버드 스미스소니언 천체물리학센터 에이브러햄 룁 박사팀은 빅뱅 이후 우주 최초의 생명체는 암석형 행성이 아닌 탄소가 주성분인 탄소형 행성에서 만들어졌을 가능성이 높다는 연구 결과를 영국왕립학회에서 발행하는 천문학 분야 국제학술지 ‘영국 왕립학회 월보’ 최신호에 발표했다. 행성은 구성 성분에 따라 암석으로 이뤄진 암석형(지구형) 행성과 수소나 헬륨 같은 가스로 이뤄진 가스형(목성형) 행성으로 구분된다. 2005년 미국 천문학자 마크 쿠츠너는 암석형, 가스형 행성 이외에 흑연이나 다이아몬드 같은 탄소 성분이 주를 이루는 탄소형 행성의 존재 가능성을 주장했다. 연구진은 천체 관측 데이터를 이용해 탄소형 행성의 존재 가능성을 계산하던 중 암석형 행성보다는 탄소형 행성이 생명체가 나타나기 유리한 조건들을 갖추고 있다는 결론에 이르렀다. 암석형 행성인 지구 역시 생명체가 나타나기 전까지는 탄소가 풍부한 ‘부분적 탄소형 행성’이었을 가능성이 크다고 연구진은 주장했다. 룁 박사는 “생명 존재 가능성이 있는 행성을 찾을 때 암석형 행성뿐만 아니라 탄소형 행성에도 관심을 가질 필요가 있다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

목성은 지구와 달리 단단한 표면이 없는 가스 행성이다. 목성의 상층 대기를 지나 더 깊이 내려가면 더 높은 압력의 가스층과 만나게 된다. 물론 아주 깊은 곳에는 액체와 고체 상태의 핵이 있지만, 대부분 가스층이기 때문에 목성은 가스 거인(Gas Giant)으로 불린다. 목성을 이루는 가스 대부분은 물론 우주에 가장 흔한 원소인 수소와 헬륨이지만, 그 외에도 암모니아나 물 같은 다양한 원소들이 존재한다. 이 원소가 풍부한 가스와 구름층이 빠른 속도로 이동하면서 목성의 독특한 줄무늬 모양이 형성된다. 1995년 갈릴레오 우주선은 직접 탐사선을 내려보내 여기서 암모니아 가스의 양을 측정했다. 하지만, 우주선이 퇴역한 후 오랜 세월 과학자들은 목성의 내부 가스층을 관측하기 어려웠다. 가시광 영역에서는 가스를 뚫고 내부를 들여다보기 어렵기 때문이다. 이를 극복할 방법은 가시광선보다 파장이 긴 전파 망원경을 이용하는 것이다. 최근 천문학자들은 뉴멕시코에 있는 칼 G. 잔스키 전파 망원경(Karl G. Jansky Very Large Array)을 이용해서 표면에서 최대 100km 아래의 가스층을 직접 관측했다. 목성은 태양에서 평균 7억8000만km 떨어진 궤도를 공전하므로 지구와는 가까운 위치에서도 6억 km 정도 떨어져 있다. 더구나 큰 크기에도 불구하고 자전 주기가 10시간 이내에 불과하다. 목성 표면은 아주 멀리 떨어져 있을 뿐 아니라 빠른 속도로 움직이므로 전파 망원경으로 세밀하게 관측하기가 매우 어려웠다. 2004년에 이뤄진 전파 망원경 관측은 암모니아의 양을 너무 적게 측정해 정확성이 의심되었다. 하지만 이제 과학자들은 기술의 진보 덕분에 이제 지구에서 훨씬 상세하게 목성의 속살을 들여다볼 수 있게 된 것이다. 위의 사진은 대적점 부근의 가스층을 관측한 것으로 암모니아가 풍부한 가스의 상승과 하강을 볼 수 있다. 전파 망원경 덕분에 과학자들은 목성의 가스층을 평면적으로는 물론 입체적으로 이해할 수 있게 되었다. 하지만 더 기대되는 것은 현재 목성에 진입 중인 주노 탐사선의 관측 결과다. 주노 탐사선은 목성 주변을 공전하면서 전례 없는 정확도로 목성의 구조를 관측할 것이다. 그렇게 되면 태양계에서 가장 큰 거인의 내부 구조가 더 상세하게 드러날 것으로 기대되고 있다. 모든 것이 예정대로 된다면 우리는 머지않아 목성에 대해서 더 많은 것을 알아낼 것이다. 고든 정 통신원 jjy0501@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

빅뱅(우주 대폭발) 직후의 우주 초기 모습을 짐작케 하는 은하계가 포착돼 천문학계의 관심이 쏠리고 있다. 미국 인디애나주립대학 연구진은 지구에서 3000만 광년 떨어진 우주에서 푸른빛으로 빛나는 별의 집단을 포착하는데 성공했다. 이 은하계는 사자자리 북쪽에 있는 작은사자자리 내부에 위치하며, 이를 구성하는 별들이 다른 별에 비해 금속과 같이 비교적 무거운 화학적 원소를 덜 내포하고 있다는 것이 큰 특징이다. 금속 성분이 부족한 은하계는 초기 우주의 구성 상태와 매우 유사하며, 연구진은 이를 통해 빅뱅 직후의 우주 환경을 짐작하는데 도움이 될 것으로 기대하고 있다. 천문학계는 초기 우주에 금속 원자가 매우 부족했을 것으로 보고 이와 유사한 은하계를 찾기 위해 노력해왔지만, 이러한 은하계가 지구로부터 매우 먼 곳에 떨어져 있어 관측에 어려움을 겪어왔다. 연구진은 미국 애리조나에 있는 킷픽 천문대의 망원경 두 대에 장착된 분광기를 이용해 수백 만개의 은하계로 구성된 작은사자자리에서 푸른 은하계 포착에 성공했다. 여기에 활용된 망원경은 ‘MAYALL 4-미터’ 망원경과 멀티플미러망원경(중구경 망원경을 몇개 조합하여 하나의 대망원경과 동일한 성능을 발휘하게 만든 망원경)이다. 연구를 이끈 인디애나주립대학의 존 살저 교수는 “이 은하계는 지금까지 찾은 것 중 금속 성분을 가장 적게 내포하고 있으며, 이는 초기 우주의 모습과 닮아있다고 볼 수 있다”면서 “현재 학계에서는 우주의 초기 모델이 가스 형태의 헬륨과 수소를 다량 함유하는 대신 금속 성분은 부족했을 것으로 예측하기 때문”이라고 설명했다. 이어 “우리가 속한 은하는 초기에서 현재로 시간이 흐르면서 비교적 무거운 성분의 원소들이 많아진 편에 속한다”고 덧붙였다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

입자들을 빛의 속도로 가속시켜 생명과학 등서 물질 구조 밝혀내 지난달 말 유럽핵입자물리연구소(CERN)가 운영하는 세계 최대 규모의 입자가속기인 강입자충돌기(LHC)가 족제비 한 마리로 인해 단선사고가 발생해 긴급 정지되는 일이 발생했다. LHC는 스위스와 프랑스 국경 지하에 건설된 길이 27㎞의 원형 가속기로, 2012년에는 ‘신의 입자’로 알려진 힉스입자를 발견했고 지난해 말부터는 초대칭입자를 찾기 위한 실험을 진행 중이다. ‘물질을 구성하는 기본입자는 무엇인가’는 물리학자와 화학자들의 최대 관심사다. 19세기 러시아 화학자 드미트리 이바노비치 멘델레예프가 주기율표를 완성하면서 세상의 모든 물질은 주기율표상 원자의 조합으로 만들어진다고 생각했다. 이런 생각은 20세기에 들어서 원자는 핵과 전자로 이뤄져 있고, 다시 원자핵은 양성자와 중성자들이 모여서 구성됐다는 것이 밝혀지면서 깨졌다. 이때까지만 해도 과학자들은 양성자, 중성자, 전자는 더이상 깨질 수 없는 기본입자라고 확신했다. 그렇지만 1964년 미국의 물리학자 머리 겔만이 ‘쿼크 이론’을 제시하면서 물질을 구성하는 기본입자는 더 작아졌다. 쿼크의 존재를 증명하고 우주를 구성하는 가장 작은 단위를 찾아내려는 입자물리학자의 실험도구가 바로 ‘입자가속기’다. 입자가속기는 전기장이나 자기장을 이용해 전자나 양성자, 이온 등 전하를 갖고 있는 입자를 빛의 속도에 가깝게 가속시킨 뒤 원자핵과 충돌하게 하는 장치다. 가속된 입자들이 원자핵과 부딪치면 핵이 쪼개져 양성자나 중성자가 핵 밖으로 튀어나오거나 여러 개의 원자핵으로 분열되기도 하고 새로운 소립자가 만들어지기도 한다. 최근에는 물질의 구조를 밝히는 기초연구뿐만 아니라 생명과학, 의학, 재료공학 등 다양한 분야에서 입자가속기가 쓰이고 있다. 입자가속기는 가속 방식에 따라 선형과 원형으로 나눌 수 있고 가속 입자의 종류에 따라 전자와 양성자 가속기로 구분된다. 선형 가속기는 저에너지 선형 가속기와 고에너지 선형가속기로 구별한다. 저에너지 선형 가속기는 가속하고자 하는 입자를 고전압에 한 번 통과시켜 단숨에 가속시키는 방식이고, 고에너지 선형 가속기는 입자를 비교적 낮은 전압에 반복적으로 통과시켜 높은 에너지를 얻는 형태다. 선형 가속기는 원형 가속기보다 균일하고 강한 입자빔을 얻을 수 있으며 일직선이기 때문에 입자가 위치를 바꿀 때 나타나는 미세한 제동에 의한 에너지 손실이 적다는 장점이 있다. 그렇지만 가속하고자 하는 입자의 크기가 커질수록 가속기가 길어져야 하기 때문에 많은 공간을 차지한다는 단점이 있다. 원형 가속기는 이런 단점을 보완하기 위해 한정된 공간에 입자를 나선(사이클로트론)이나 원(베타트론, 싱크로트론)을 그리며 돌면서 가속되도록 한 것이다. 전자를 가속시키는 전자가속기는 원형 가속을 할 경우 제동에 의한 에너지 손실이 크기 때문에 주로 선형 가속기 형태로 만들어진다. 반면 전자보다 질량이 큰 양성자를 이용한 가속기는 제동 에너지 손실이 작아 대부분 원형 가속기로 만들어진다. 충돌형 가속기는 광속에 가깝게 가속시킨 원자핵이나 소립자를 서로 충돌시켜 우주를 구성하는 궁극적 입자의 존재를 밝히기 위한 것이며 양성자 가속기는 양성자를 가속시켜 표적에 충돌시킴으로써 희귀 동위원소를 만드는 데 활용된다. 중이온가속기도 수소, 헬륨보다 무거운 중이온을 고에너지로 가속시켜 다른 원자핵에 충돌케 해 희귀 동위원소를 만드는 데 주로 활용되는 장치로 신물질 연구, 의학 연구 등에 쓰이고 있다. 빛의 속도에 가깝게 가속된 전자가 강력한 자기장을 지날 때는 빛(방사광)이 방출되는데 이를 활용하는 장치가 방사광 가속기로 연료전지 등 첨단재료 기술, 세포 영상획득 기술, 단백질 구조분석 등 다양한 과학기술 연구에 활용된다. 입자가속기를 운영하는 연구자들이 10년에 한 번씩 한자리에 모이는 ‘국제가속기콘퍼런스’(IPAC16)가 9~16일 부산 벡스코에서 열린다. 이번 콘퍼런스는 방사광가속기를 운영하는 포스텍과 양성자가속기를 갖고 있는 한국원자력연구원, 중입자가속기를 보유한 한국원자력의학원, 중이온가속기로 연구를 하는 기초과학연구원(IBS) 등 4개 기관이 주관하는 것으로 전 세계 36개국 1300여명의 연구자와 산업계 인사가 모여 최신 가속기 기술 개발 및 연구 동향 정보를 공유할 예정이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

은하계에 존재하는 수많은 뜨거운 별들은 사실 차가운 가스 속에서 태어난다. 육안으로는 잘 보이지 않지만, 이런 가스가 중력에 의해 쉽게 뭉쳐서 별의 씨앗을 형성하는 것이다. 주로 수소와 헬륨으로 이뤄진 가스가 뭉쳐서 중심부의 압력과 열이 임계점을 넘으면, 핵융합 반응이 발생하고 우리가 항성이라 부르는 빛나는 별이 된다. 유럽우주국(ESA)의 허셜 우주 망원경은 적외선 영역에서 별의 재료가 되는 성간 가스를 관측했다. 차가운 가스는 우리가 볼 수 있는 가시광 영역에서는 관측이 어렵지만, 적외선 영역에서는 쉽게 관측할 수 있기 때문이다. ESA의 과학자들은 허셜 우주 망원경을 이용해서 2009년에서 2013년에 걸쳐 관측이 가능한 우리 은하계 전체의 적외선 지도를 작성했다. 허셜 적외선 은하 평면 조사(Herschel infrared Galactic Plane Survey·Hi-GAL)라는 이름의 이 프로젝트는 총 900시간에 걸친 관측 데이터를 모은 것으로 우리 은하의 성간 가스의 모습을 상세하게 기록한 것이다. 70, 160, 250, 350, 500μm 파장에서 관측한 우리 은하계는 신비로운 구름 같은 모습을 하고 있다. 이런 성간 가스는 우리 은하계 전체에 퍼져있다. 연구팀은 160μm 파장에서만 30만 개 이상의 목록을 작성했는데, 이들 중 일부는 물론 미래에 별이 될 재료들이다. 우리가 보는 은하수는 사실 가시광 영역에서 빛나는 별의 모습이다. 하지만 눈에는 보이지 않더라도 성간 가스는 우리 은하계의 진화와 성장에 매우 중요한 역할을 하고 있다. 우리는 망원경의 힘을 빌려 본래는 눈으로 보이지 않는 은하계의 다른 모습을 볼 수 있다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com　

과학자들은 오랜 세월 무거운 원소들이 어디서 기원했는지를 두고 논쟁을 벌여왔습니다. 우주가 생성되었을 초기에는 주로 수소와 헬륨밖에 없었지만, 현재 우주에는 다양한 원소들이 존재하기 때문이죠. 수소와 헬륨보다 무거운 원소는 별의 중심에서 핵융합 반응을 통해서 생성됩니다. 철 이상의 무거운 원소는 초신성 폭발 같은 더 극적인 환경에서 생성되었지만 금처럼 매우 무거운 원소의 생성에 대해서는 다소 의견이 갈렸습니다. 일부 과학자는 일반적인 초신성 폭발이 그 기원이라고 주장했고 일부에는 중성자별의 충돌 같은 더 격렬한 상황에서 주로 생성되었다는 주장을 내놓았습니다. 사실 두 반응 모두 가능하나 어디서 주로 생성되었느냐의 문제였죠. 그런데 최근 중성자별의 충돌이 더 가능성이 크다는 연구 결과가 발표되었습니다. 중성자별은 초신성 폭발 후 별의 남은 잔해가 강한 중력으로 뭉쳐서 생성됩니다. 극도로 높은 밀도를 가지고 있어 태양보다 질량이 크지만, 그 지름은 수십km 이내로 압축되어 있습니다. 쌍성계를 이룬 중성자별은 드물기는 하지만, 서로 충돌할 경우 매우 격렬한 폭발을 일으킵니다. 초고밀도로 뭉친 두 개의 천체가 충돌하기 때문이죠. 따라서 중성자별 충돌 시에는 상당량의 물질이 광속의 10~50% 정도의 속도로 사방으로 흩어지게 됩니다. 이때 나오는 강력한 에너지는 무거운 원소를 합성하는데 충분한 에너지를 제공합니다. 미국 메사추세츠공과대(MIT)의 알렉산더 지 박사과정 연구원을 비롯한 여러 연구기관의 과학자들은 오래된 왜소은하의 화학적 구성을 연구해 중성자별 충돌이 원인일 가능성이 더 크다는 내용을 ‘네이처’(Nature)지에 발표했습니다. 연구팀은 다른 은하와의 충돌 없이 보존된 왜소은하에서 정확한 원소비율을 측정해 이와 같은 결론을 내렸습니다. 이 연구가 옳다면 우리가 끼는 금반지의 금은 중성자별이 그 기원인 셈입니다. 이는 놀라운 사실 같지만, 사실 앞서 언급했듯이 수소와 헬륨보다 더 무거운 원소는 핵융합 반응의 결과물이죠. 따라서 우리 몸을 구성하는 원자 중 수소를 제외한 원자 역시 별의 중심부에서 기원한 것입니다. 우리와 우리가 사는 지구는 사실 ‘별 중심에서 온 그대’라고 할 수 있습니다. 그리고 어쩌면 일부는 중상자별에서 기원한 것일지도 모릅니다. 사진=NASA 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

초등학생들이 우주로 쏘아 올린 강아지 인형이 자취를 감췄다. 7일(현지시간) 허핑턴포스트코리아는 지난 6일 영국 모어캠브베이커뮤니티(Morecambe Bay Community ) 초등학교의 학생들이 과학 실험으로 강아지 인형을 우주로 쏟아올린 소식을 BBC기사를 인용해 보도했다. 초등학생들의 이번 과학 프로젝트는 헬륨 풍선에 강아지 인형 쌤과 카메라를 매달아 하늘로 띄우는 실험이었던 것. 인형 쌤은 학생들에게 하늘에서 내려다본 지구의 모습을 전송하던 중 지상으로부터 25km 구간에서 모습을 감췄다. 영상에는 쌤이 카메라를 매단 쌤이 하늘 높이 날아오르는 모습과 함께 구름 아래로 보이는 지구의 모습이 담겨 있다. 쌤이 실종되자 BBC 랭카셔 지국은 쌤의 사진과 함께 “이런 강아지 못 보셨나요?”란 글귀가 담긴 포스터를 제작했다. 모어캠브베이커뮤니티 학생들과 지역 주민들은 쌤의 행방을 애타게 찾고 있다. 사진·영상= Storyful News youtube 영상팀 seoultv@seoul.co.kr ▶[핫뉴스] ‘그림인가 사람인가’ 그림과 실제 경계 허무는 예술가 ▶[핫뉴스] ‘피자가 좋아요!’ 피자 물고 전신주 오르는 야생 다람쥐

과학자들은 오랜 세월 무거운 원소들이 어디서 기원했는지를 두고 논쟁을 벌여왔다. 우주가 생성되었을 초기에는 주로 수소와 헬륨밖에 없었지만, 현재 우주에는 다양한 원소들이 존재하기 때문이다. 수소와 헬륨보다 무거운 원소는 별의 중심에서 핵융합 반응을 통해서 생성된다. 철 이상의 무거운 원소는 초신성 폭발 같은 더 극적인 환경에서 생성된다. 하지만 금처럼 매우 무거운 원소의 생성에 대해서는 다소 의견이 갈렸다. 일부 과학자는 일반적인 초신성 폭발이 그 기원이라고 주장했고 일부에는 중성자별의 충돌 같은 더 격렬한 상황에서 주로 생성되었다는 주장을 내놓았다. 사실 두 반응 모두 가능하나 어디서 주로 생성되었느냐의 문제였다. 그런데 최근 중성자별의 충돌이 더 가능성이 크다는 연구 결과가 발표되었다. 중성자별은 초신성 폭발 후 별의 남은 잔해가 강한 중력으로 뭉쳐서 생성된다. 극도로 높은 밀도를 가지고 있어 태양보다 질량이 크지만, 그 지름은 수십km 이내로 압축되어 있다. 쌍성계를 이룬 중성자별은 드물기는 하지만, 서로 충돌할 경우 매우 격렬한 폭발을 일으킨다. 초고밀도로 뭉친 두 개의 천체가 충돌하기 때문이다. 따라서 중성자별 충돌 시에는 상당량의 물질이 광속의 10-50% 정도의 속도로 사방으로 흩어지게 된다. 이때 나오는 강력한 에너지는 무거운 원소를 합성하는데 충분한 에너지를 제공한다. MIT의 알렉산더 지(Alexander Ji)를 비롯한 여러 연구기관의 과학자들은 오래된 왜소은하의 화학적 구성을 연구해 중성자별 충돌이 원인일 가능성이 더 크다는 내용을 네이처지에 발표했다. 연구팀은 다른 은하와의 충돌 없이 보존된 왜소은하에서 정확한 원소비율을 측정해 이와 같은 결론을 내렸다. 이 연구가 옳다면 우리가 끼는 금반지의 금은 중성자별이 그 기원인 셈이다. 이는 놀라운 사실 같지만, 사실 앞서 언급했듯이 수소와 헬륨보다 더 무거운 원소는 핵융합 반응의 결과물이다. 따라서 우리 몸을 구성하는 원자 중 수소를 제외한 원자 역시 별의 중심부에서 기원한 것이다. 우리와 우리가 사는 지구는 사실 별 중심에서 온 그대라고 할 수 있다. 그리고 어쩌면 일부는 중상자별에서 기원한 것일지도 모른다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

​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

하드디스크(HDD)는 오랜 세월 대부분의 컴퓨터와 서버에 탑재된 저장장치의 대명사였습니다. 10년 전만 해도 하드디스크 없는 컴퓨터란 상상하기 어려운 일이었죠. 하지만 하드디스크 역시 시대의 변화에서 벗어날 순 없습니다. SSD(Solid State Drive·차세대 대용량 저장장치)라는 새로운 시대의 흐름과 IT 소비의 중심이 모바일과 클라우드, 웹 기반으로 옮겨가면서 이제 하드디스크의 미래를 걱정하는 소식이 많이 들리고 있습니다. IT 전문 웹사이트인 아난드텍의 분석에 의하면 지난해 하드디스크 출하량은 전년(5억 6410만대) 대비 17%나 감소한 4억 6890만대에 머물렀다고 합니다. 이는 6억 5100만대에 이르렀던 2010년과 비교하면 28%나 감소한 것입니다. 하드디스크 출하량이 감소한 데는 여러 가지 복합적인 이유가 있습니다. 우선 하드디스크와 경쟁하는 SSD의 보급입니다. 아직 SSD가 용량 대비 가격에서 하드디스크에 비해 비싸기는 하지만 매년 가격이 빠르게 하락하면서 하드디스크를 따라잡고 있습니다. 특히 전력 소모와 무게가 중요한 노트북에서 SSD만 탑재한 경우가 많아지고 있습니다. 2016년에 출시할 노트북은 적어도 1/3 이상이 SSD만 탑재할 것으로 보이는데, 앞으로 SSD의 가격이 내려가면 SSD만 탑재한 노트북의 비율은 더 높아질 것입니다. 두 번째는 IT 기기의 중심이 모바일로 넘어갔다는 것입니다. 쉽게 말해 사람들이 이전보다 PC를 적게 사용하고 스마트폰과 태블릿을 사용하는 경우가 늘어남에 따라 PC의 수요량이 줄고 있습니다. PC 출하량이 줄어드니 하드디스크 출하량 역시 자연스럽게 감소하는 것이죠. 세 번째로 정보 공유의 방식이 온라인 중심으로 옮겨가는 것도 이유입니다. 클라우드 서비스의 등장은 USB 메모리나 외장 하드디스크의 필요성을 감소시켰습니다. 동영상이나 음악 같은 콘텐츠 소비 역시 마찬가지입니다. 물론 지금도 많은 소비자가 동영상을 다운로드 받아서 보고 있지만, 점차 넷플릭스, 유튜브 같은 온라인 동영상 서비스가 많이 보급되면서 굳이 동영상을 PC에 저장할 필요성이 줄어들고 있는 것입니다. 이런 시대적 변화를 고려하면 이제 하드디스크 제조사들이 집중해야 하는 분야는 NAS나 기업용 스토리지 시장이라고 할 수 있습니다. 다행히 데이터가 폭발적으로 증가하면서 스토리지 시장 전체의 파이는 커지고 있습니다. 주요 하드디스크 제조사들은 이런 시대의 변화에 발맞춰 10TB급의 대용량 하드디스크를 출시하고 있으나 기업용 시장에서도 SSD와 경쟁이 치열하다는 점이 또 다른 변수입니다. 비록 주요 하드디스크 제조사들이 계속 새로운 신기술을 선보이며 50TB 하드디스크도 가능하다고 장담하고 있지만, 삼성전자를 비롯한 낸드 플래시 메모리 제조사들도 3D 낸드 플래시 기술을 선보이면서 엄청난 대용량 SSD를 출시하고 있습니다. 최근 삼성전자에서 내놓은 15.36TB SSD는 놀랍게도 2.5인치 폼펙터입니다. 물론 가격은 훨씬 비싸겠지만, 이제 속도는 물론 용량 면에서도 SSD가 앞서 가는 것입니다. 이에 맞서 하드디스크 제조사들은 가격으로 승부를 걸고 있습니다. 같은 용량이면 아직 하드디스크가 훨씬 저렴합니다. 물론 SSD의 가격 역시 빠른 속도로 떨어지고 있으므로 하드디스크 제조사들 역시 새로운 신기술 개발에 노력하고 있습니다. 공기 대신 헬륨을 충전해서 플래터(고속으로 회전하는 디스크로 여기에 데이터를 저장)를 더 많이 넣더라도 발열을 줄이고 속도를 높이는 기술은 최근 8TB, 10TB급 대용량 하드디스크에 널리 사용되고 있습니다. 여기에 앞으로 열보조 자기 기록(HAMR)이라는 신기술을 도입하면 현재보다 용량을 5배까지 늘릴 수 있습니다. 이로 인해 50TB, 100TB급 하드디스크도 가능할 것이라고 합니다. 과거에는 상상하기 어려웠던 대용량 하드디스크가 5~10년 이내로 등장할 수 있는 셈입니다. 하지만 앞서 이야기한 시대의 변화를 생각하면 하드디스크가 10년, 20년 후에도 살아남을 수 있을지는 누구도 장담하기 어렵습니다. 아마도 당분간 소비자용 하드디스크의 수요는 감소할 가능성이 큽니다. 그리고 확실한 것은 미래에는 우리가 지금보다 더 빠르고 용량이 큰 저장 장치를 사용할 것이라는 점입니다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

지구에서 약 40광년 떨어진, 우주적 관점에서 비교적 가까운 곳에는 ‘슈퍼지구’라 불리는 특이한 외계 행성이 존재한다. 바로 지구와 비교해 크기는 2배, 질량은 8배인 ‘55 캔크리(Cancri·게자리)e’다. 최근 영국 유니버시티 칼리지 런던(UCL) 연구팀이 사상 처음으로 슈퍼지구의 대기를 파악하는데 성공했다는 연구결과를 발표했다. 미 항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)이 공동으로 운영하는 허블우주망원경의 관측 데이터로 얻어진 이 연구는 외계행성의 대기성분을 분석했다는 점에서 큰 의미가 있다. 이는 차후 외계 생명체가 존재할 가능성이 있는 행성 또한 인류가 살기에 적합한 행성을 찾는데 큰 도움을 주기 때문이다. 지난 2012년 처음 빛이 탐지된 55캔크리e는 그간 천문학자들의 높은 관심을 받아왔다. 특히 같은 해 미국 예일대 연구팀은 행성의 표면이 흑연과 다이아몬드로 덮여 있을 가능성이 높다고 발표해 일약 ‘다이아몬드 행성’ 이라는 별칭도 얻었다. 　 55캔크리e가 슈퍼지구라 불린 이유는 지구와 사이즈가 비슷하고 암석형으로 이루어졌기 때문이다. 그러나 항성 주위를 불과 18시간에 공전할 만큼 바짝 붙어있어 행성의 표면온도는 무려 2000°C에 달한다. 다이아몬드가 가득한 행성이지만 생명체가 살기에는 너무 뜨거운 그야말로 '불의 지옥'인 셈. 이번에 UCL 연구팀의 분석에 따르면 55캔크리e의 대기는 질소와 헬륨으로 가득차 있으며 물의 흔적은 전혀없다. 연구에 참여한 올리비아 베노 박사는 "55캔크리e의 대기는 성운(星雲)으로부터의 형성과정에서 온 질소와 헬륨이 들러 붙어있다"면서 "독성이 강한 시안화수소(hydrogen cyanide)가 대기에 가득해 생명체가 살 수 없다"고 설명했다. 이어 "우주의 많은 행성이 55캔크리e와 유사한 대기 성분으로 구성된 것으로 보인다"고 덧붙였다. 한편 지난해 영국 케임브리지 대학 연구팀은 55캔크리e의 온도변화를 사상 최초로 측정하는데 성공한 바 있다. NASA의 스피처 우주망원경을 사용해 측정한 이 행성의 표면 온도는 무려 1000~2700°C. 연구팀은 이 그 변화 이유를 행성에 존재하는 거대한 화산 활동 때문이라는 사실도 밝혀냈다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

거품처럼 파랗게 부풀어 오른 우주 구름 중심에서 십(十)자 모양으로 찬란하게 빛나는 별의 모습이 포착됐다. 최근 미 항공우주국(NASA)은 유럽우주국(ESA)과 함께 운영하는 허블우주망원경으로 촬영한 별의 모습을 공개했다. 사진 속 중앙에서 보석처럼 빛나는 별의 이름은 'WR 31a'. 지구에서 용골자리 방향으로 3만 광년 떨어진 곳에 위치한 WR 31a는 울프-레이에(Wolf-Rayet) 별이다. 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. 수명이 수십 만년 밖에 되지 않아 우주의 시간에서는 그야말로 굵고 짧게 생을 마감하는 셈. WR 31a 주위 파란색 거품은 수소, 헬륨, 기타 가스로 이루어진 우주의 먼지 구름이다. 울프-레이에 별에서 뿜어져 나오는 항성풍(恒星風)이 별의 수소 외곽층과 충돌하면서 종종 이같은 동그란 형태의 구름을 만들어낸다. 흥미로운 점은 동그란 이 구름은 약 2만 년의 나이로 시속 22만 km의 속도로 팽창하고 있다는 점이다. 초신성 폭발과 함께 찬란하고 짧은 생을 마감할 WR 31a는 그러나 수많은 물질을 남기며 새로운 별과 행성을 탄생시키는 재료가 된다. 사진=NASA / ESA / Hubble / Judy Schmidt 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

지구에서 약 40광년 떨어진, 우주적 관점에서 비교적 가까운 곳에는 ‘슈퍼지구’라 불리는 특이한 외계 행성이 존재한다. 바로 지구와 비교해 크기는 2배, 질량은 8배인 ‘55 캔크리(Cancri·게자리)e’다. 최근 영국 유니버시티 칼리지 런던(UCL) 연구팀이 사상 처음으로 슈퍼지구의 대기를 파악하는데 성공했다는 연구결과를 발표했다. 미 항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)이 공동으로 운영하는 허블우주망원경의 관측 데이터로 얻어진 이 연구는 외계행성의 대기성분을 분석했다는 점에서 큰 의미가 있다. 이는 차후 외계 생명체가 존재할 가능성이 있는 행성 또한 인류가 살기에 적합한 행성을 찾는데 큰 도움을 주기 때문이다. 지난 2012년 처음 빛이 탐지된 55캔크리e는 그간 천문학자들의 높은 관심을 받아왔다. 특히 같은 해 미국 예일대 연구팀은 행성의 표면이 흑연과 다이아몬드로 덮여 있을 가능성이 높다고 발표해 일약 ‘다이아몬드 행성’ 이라는 별칭도 얻었다. 　 55캔크리e가 슈퍼지구라 불린 이유는 지구와 사이즈가 비슷하고 암석형으로 이루어졌기 때문이다. 그러나 항성 주위를 불과 18시간에 공전할 만큼 바짝 붙어있어 행성의 표면온도는 무려 2000°C에 달한다. 다이아몬드가 가득한 행성이지만 생명체가 살기에는 너무 뜨거운 그야말로 '불의 지옥'인 셈. 이번에 UCL 연구팀의 분석에 따르면 55캔크리e의 대기는 질소와 헬륨으로 가득차 있으며 물의 흔적은 전혀없다. 연구에 참여한 올리비아 베노 박사는 "55캔크리e의 대기는 성운(星雲)으로부터의 형성과정에서 온 질소와 헬륨이 들러 붙어있다"면서 "독성이 강한 시안화수소(hydrogen cyanide)가 대기에 가득해 생명체가 살 수 없다"고 설명했다. 이어 "우주의 많은 행성이 55캔크리e와 유사한 대기 성분으로 구성된 것으로 보인다"고 덧붙였다. 한편 지난해 영국 케임브리지 대학 연구팀은 55캔크리e의 온도변화를 사상 최초로 측정하는데 성공한 바 있다. NASA의 스피처 우주망원경을 사용해 측정한 이 행성의 표면 온도는 무려 1000~2700°C. 연구팀은 이 그 변화 이유를 행성에 존재하는 거대한 화산 활동 때문이라는 사실도 밝혀냈다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

다음 달이면 하늘에 떠있는 세계에서 가장 큰 항공기를 구경할 수 있을 것 같다. 최근 영국언론들은 ‘하늘나는 엉덩이’라는 별칭이 붙은 특이한 모습의 항공기가 다음달 테스트 비행을 위한 최종 점검에 들어갔다고 보도했다. 현재 영국 베드퍼드셔에 위치한 격납고에서 ‘하늘나는 꿈’을 꾸고있는 이 항공기의 이름은 ‘에어랜더 10’(Airlander 10). 과거 ‘HAV304’ 라는 이름으로 개발 중이던 이 항공기는 당초 미 육군의 프로젝트로 시작됐으나 흐지부지됐다. 이후 영국의 HAV(Hybrid Air Vehicles)가 상업용으로 다시 개발에 들어가 조만간 닻을 올리게 됐다. 실제 엉덩이를 닮은 듯 다소 우스꽝스러워 보이는 이 항공기는 그러나 제원과 성능은 막강하다. 길이가 무려 93m로 세계에서 가장 큰 항공기인 에어랜더는 헬륨가스를 이용하기 때문에 비용이 매우 저렴하고 활주로도 필요없다. HAV가 이 항공기를 개발하는 이유는 명확하다. 바로 친환경적이면서도 화물 비용이 매우 싸다는 것. 에어랜더는 시속 144km 속도로 총 10톤의 화물을 싣고 2주 간 하늘에 떠있을 수 있다. 헬리콥터로 화물을 나르는 것 보다 10-20% 정도 비용이 저렴하다는 것이 제작사 측의 설명. 특히 화물용 뿐 아니라 최대 48명의 승객을 싣고 비행에 나설 수도 있어 상업적인 가치가 매우 높다. HAV 측은 “아프리카 등 접근하기 어려운 곳에 효과적으로 구호물자 등의 운송이 가능하며 관광용 등 다양한 활용이 가능한 기체”라면서 “오랜시간 하늘에 떠 있을 뿐 아니라 소음도 거의 나지 않는 친환경 항공기”라고 밝혔다. 이어 "정확한 테스트 날짜는 아직 정하지 못했다"면서 "반경 112km 내를 비행할 예정으로 성공하면 본격적으로 기체 생산에 들어갈 것"이라고 덧붙였다.　 사진=게티이미지/멀티비츠 이미지　　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr