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

당신이 몰랐던 컴퓨터 쿨링의 세계 컴퓨터는 전기의 힘으로 여러 가지 작업을 수행합니다. 그리고 그 과정에서 부산물로 열이 발생하죠. 가능하면 열이 적게 나오면 좋겠지만, 더 성능을 높이기 위해서 프로세서의 숫자와 크기를 늘리고 메모리를 추가하고 그래픽 카드를 병렬로 연결하면 엄청난 열이 발생하는 걸 피할 길이 없습니다. 물론 이렇게 열이 나면 시스템이 고장 나거나 멈추게 됩니다. 그래서 컴퓨터의 열을 식히기 위해서 다양한 냉각장치가 존재합니다. 하지만 어느 순간 방열판은 묵직해지고 냉각팬은 굉음을 내면서 회전하기 시작했습니다. 그게 절정에 달했던 순간은 아마 펜티엄 4 시절이었을 것입니다. PC 제조사와 소비자의 불만이 고조되자 CPU 제조사들은 이전보다 전기를 적게 먹는 제품들을 내놓았고 현재는 상대적으로 쿨러가 작아진 상태입니다. 오히려 더 거대한 쿨러를 장착하게 된 것은 고성능 그래픽 프로세서(GPU)들입니다. 현재도 고성능의 CPU와 GPU들은 거대한 쿨러를 필요로 합니다. 그래서 바람의 힘만으로는 부족해지는 경우들이 존재합니다. 방법은 물과 액체의 힘을 비는 것이죠. 수냉(liquid cooling) 방식은 서버 영역은 물론 고성능 컴퓨터에 널리 사용되고 있습니다. 서론이 길었는데 오늘 이야기는 여기서 한 발 더 나간 별난 냉각 기술입니다. 기름으로 컴퓨터를 식힌다 놀라운 일이지만, 제목 그대로 가능한 일입니다. 가끔 컴퓨터 부품을 물처럼 보이는 액체에 담가서 작동시키는 사진을 인터넷에서 보신 적이 있다면 오일 냉각(oil cooling) 방식의 냉각 시스템을 본 것입니다. 여기에 사용되는 미네랄 오일은 파라핀 등이 주성분으로 절연성이 있고 냉각 성능이 좋아 변압기 등에 사용됩니다. 미네랄 오일안에 컴퓨터 부품을 모두 담가서 냉각시키면 모든 부품에 동시 냉각이 가능할 뿐 아니라 쉽게 열을 빼앗기 때문에 시스템 전체의 온도가 거의 일정하게 유지되는 장점이 있습니다. 사실 컴퓨터 냉각에서 문제가 되는 점 가운데 하나가 균일하게 온도가 유지되지 않고 특정 부위가 냉각 사각지대에 놓일 수 있다는 것입니다. 이렇게 말하면 기름이 매우 좋은 방법인 것 같지만, 단점도 존재합니다. 밀폐된 변압기는 자주 부품을 교환할 이유가 없지만, 컴퓨터는 CPU 교체나 메모리 증설, 고장 등 여러 가지 이유로 시스템을 변경할 수 있습니다. 그런데 기름에 담가두면 교체가 쉽지 않습니다. 여기에 본래 컴퓨터용 부품들이 미네랄 오일에 담가서 사용하는 게 아니다 보니 장시간 사용 시 내구성 등에 문제가 발생합니다. 일부 화학 물질들은 기름에 용해되기도 합니다. 그래서 그린 레볼루션 쿨링이라는 회사에서는 아예 기름으로 서버를 냉각하는 전용 시스템을 개발했습니다. 처음부터 미네랄 오일을 사용해서 냉각할 목적으로 방열판과 메인보드 등을 개발했기 때문에 내구성에도 큰 문제가 없습니다. 수조처럼 생긴 서버랙에 시스템을 담그는 모습은 신선한데, 이 회사 주장으로는 이 방식이 기존의 서버 냉각보다 훨씬 에너지 효율적이라고 합니다. 현재 이 시스템은 몇몇 연구소와 기업, 정부 기관에서 도입되었는데, 냉각에 드는 에너지는 낮아져도 시스템 구축 비용은 더 비쌀 수밖에 없으므로 이런 방식이 앞으로 더 널리 사용될지는 아직 미지수입니다. 프로세서 안으로 직접 물을 넣는다? 오늘날의 쿨러는 직접 CPU를 바로 식히는 게 아니라 몇 단계를 건너서 냉각시킵니다. 약한 내구성을 지닌 프로세서를 보호하기 위해 단단한 금속판으로 감싸놓았기 때문이죠. 그 위에 열 전도성이 좋은 서멀 그리스를 바른 후 방열판에 접촉하게 됩니다. 수랭식이든 공랭식이든 간에 이렇게 하면 결국 열전도율이 떨어져 냉각 성능이 떨어지지만, 지금까지는 다른 방법이 없었습니다. FPGA 칩 업계의 거인인 알테라(Altera)와 조지아 공대의 과학자들은 칩 바로 옆에 물을 흘려서 냉각하는 새로운 방법을 공개했습니다. 이들은 프로세서 패키지 내부에 물이 흐를 수 있는 100마이크로미터 폭의 실리콘 수로를 만들어 칩을 직접 물로 냉각했습니다. 실제 연산이 일어나는 프로세서와 물 사이에는 1mm도 안 되는 수백 마이크로미터 두께의 실리콘이 존재할 뿐이라서 냉각효율이 기존의 수랭식에 비해서 획기적으로 높아졌습니다. 물론 조금이라도 물이 새면 시스템이 망가지기 때문에 내구성 등의 문제를 해결해야 하겠지만, 연구팀은 이 방식이 엄청난 열을 발생시키는 CPU와 그래픽 프로세서 냉각에 큰 도움을 줄 것으로 기대하고 있습니다. 절대 영도로 프로세서 얼리기 CPU를 본래 의도한 것보다 훨씬 높은 클럭으로 작동시켜 성능을 높이는 것을 오버클럭이라고 합니다. 극한의 오버클럭을 시도하는 사람 가운데는 액체 질소를 이용한 냉각을 시도하는 경우도 있습니다. 물론 이 경우 시스템에 큰 무리를 주기 때문에 일반적인 컴퓨터 사용자나 서버 등에서 사용하기에는 무리가 있습니다. 그런데 구글에서는 액체 헬륨으로 프로세서를 냉각시키는 컴퓨터를 1000만 달러라는 막대한 돈을 주고 구매했습니다. 오버클럭이 아니라 양자 컴퓨터 연구를 위해서입니다. D wave one이라고 불리는 이 컴퓨터는 세계 최초의 상업 양자 컴퓨터로 야심차게 등장했으나 출시 직후부터 실제 양자 컴퓨터가 맞는지 의혹에 시달려야 했습니다. 작년 말 구글의 양자 AI 팀(Quantum AI team)은 이 컴퓨터가 양자 어닐링(quantum annealing, QA) 연산에서 기존의 컴퓨터의 싱글 코어 대비 1억 배 정도 빠르다고 발표했습니다. 이는 다시 말해 실제로 양자컴퓨터라는 것입니다. 다만 아직 초기적인 기술을 사용하는 양자컴퓨터일 뿐입니다. D wave의 양자컴퓨터는 업소용 냉장고처럼 생긴 거대한 크기이지만, 사실 프로세서는 하나뿐입니다. 나머지는 이 프로세서를 15밀리켈빈의 절대 영도에 가깝게 냉각시키는 장치입니다. 이런 온도는 질소로는 어렵고 결국 액체 헬륨을 증발시키는 방식과 다른 방식을 조합해서 냉각시키게 되는데, 이렇게 보면 D wave는 가장 낮은 온도에서 작동하는 컴퓨터인 셈입니다. 이렇듯 세계 각지에서는 우리가 일상생활에서 보기 어려운 방식으로 열 받은 컴퓨터를 식히는 방법이 개발되고 있습니다. 사실 열이 적게 나는 것보다 더 좋은 냉각 방법은 없다고 생각합니다. 하지만 그게 안 되면 냉각에 신경을 써야 하죠. 내 컴퓨터가 얼마나 열 받았는지는 HWMonitor 같은 간단한 프로그램을 사용해서 측정할 수 있습니다. 생각보다 많은 열이 나는 것은 쿨러에 먼지가 너무 많거나 컴퓨터를 공기 순환이 되지 않는 구석에 두거나 쿨러의 성능이 충분치 않아서일 가능성이 큽니다. 겨울철에는 문제없더라도 여름이 되기 전까지는 컴퓨터를 잘 식힐 수 있도록 먼저 온도를 점검하고 미리 청소해주는 것이 중요하겠습니다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

-빅뱅에서 겨우 18억 년 후 우주 최초의 별이 남긴 가스 고리가 과학자들에 의해 드디어 발견됐다고 영국 일간지 데일리메일이 12일(현지시간) 보도했다. 천문학에서는 관습적으로 헬륨보다 무거운 원소를 '금속', 또는 중원소라고 말한다. 빅뱅 당시의 우주에는 수소와 헬륨밖에 없었기 때문이다. 그외의 모든 원소들은 별 속에서 만들어지거나 초신성 폭발 때 만들어진 것이다. "중원소들은 빅뱅 당시에는 없었습니다. 모두 나중에 별에 의해 생성된 것들이지요." 논문 주저자 닐 크라이턴 호주 스윈번 공과대학 천체물리학 센터의 박사는 "최초의 별들을 만든 것은 빅뱅 당시에 존재했던 태초의 원소 가스였다"면서 "따라서 오늘날의 별들과는 상당히 다른 별이었을 거라고 과학자들은 생각하고 있다"고 밝혔다. 빅뱅 직후에 생성된 이 최초의 별들은 흔히 제3종족 항성이라 불리는데, 우주에 최초로 탄생한 제1세대 별을 뜻한다. 이 별들의 특성은 덩치가 엄청나게 크다는 점이다. 따라서 항성 진화과정을 아주 짧은 시간에 끝내고 대폭발로 별의 생애를 마감했다. 이른바 초신성 폭발이다. 이때 별 속에서 생성된 철 이하의 중원소들을 우주공간으로 뿜어냈으며, 철보다 무거운 원소들은 초신성 폭발 때의 고온과 압력으로 만들어져 역시 우주공간으로 흩어졌다. 자연에 존재하는 92개의 원소 중 수소와 헬륨을 제외한 것들은 모두 별에 의해 이렇게 만들어진 것이다. 만약 당신의 손가락에 금반지 끼워져 있다면 그것은 초신성 폭발 때에 만들어진 것으로, 초신성 잔해들이 우주공간을 떠돌다가 지구가 생성될 때 흘러들어 광맥을 이루었고, 그것을 광부가 캐내고, 금은방을 거쳐 당신 손가락에 끼워지게 된 것이라고 보면 된다. 이처럼 우주공간의 가스에 포한된 원소 비율을 분석해보면 그 가스의 내력을 알 수 있다. 말하자면 별이나 가스의 원소성분은 지문과도 같은 것이다. 제2, 3세대의 별들은 당연히 중원소들을 많이 포함하고 있다. 우리 태양은 제3세대 별, 또는 항성종족 1로 분류된다. 논문 공동저자 마이클 머피 스윈번 대학 교수는 "이번에 발견된 태초의 가스 고리에는 최초의 별만이 보여줄 수 있는 지극히 낮은 중원소 비율을 가지고 있다"고 말했다. 연구자들은 이번 발견에서 몇 가지 다른 원소의 비율을 더 측정하여 연구 성과를 확장할 수 있게 되기를 기대하고 있다. ​이 연구논문은 다음주 발간될 ‘영국 왕립천문학회 월간보고’(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)에 게재될 예정이다. ​이광식 통신원 joand999@naver.com

우주 최초의 별들이 남긴 ‘가스 고리’가 발견돼 화제가 되고 있습니다. 폭이 3000광년에 달하는 이 고리형 가스 구름은 우리 지구에서 수십억 광년 거리에 있다는데요. 이 구름을 연구하면 초기 우주에 관한 숨겨진 비밀을 밝힐 수 있다고 천문학자들은 말하고 있는데요. 137억 년 전쯤 ‘빅뱅’(대폭발)이 일어난 뒤 18억 년이 지나 생성된 것으로 추정되고 있습니다. 이는 이 구름이 지닌 탄소와 산소, 철 같은 무거운 원소 이른바 ‘중원소’가 태양 1000분의 1에 해당하는 극히 소량인 것에 있는데요. 빅뱅 당시의 우주에는 수소와 헬륨 같은 가벼운 원소밖에 없어, 그 외 모든 원소는 별 속에서 생성되거나 별의 마지막 단계인 초신성으로 폭발할 때 만들어졌다고 하네요. 7일(현지시간) 개최된 미국 천문학협의회(AAS) 연례회의에서는 천문학자들이 이 가스 고리를 칠레 초거대망원경(VLT)을 사용해 발견했다고 발표했습니다. 이번 천문연구에 주저자로 참여한 호주 스윈번공대 천체물리학·슈퍼컴퓨팅센터의 닐 크라이튼 박사는 “이런 중원소는 빅뱅 동안에는 없었고 모두 나중에 만들어졌습니다”라고 설명하면서 다음과 같이 말했습니다. “최초의 별들은 완전히 깨끗한 가스에서 만들어져 오늘날 별들과는 상당히 다른 별이었다고 우리 과학자들은 생각하고 있습니다” 빅뱅 직후 형성된 이런 최초의 별들은 흔히 ‘종족 III’(Population III)이라고 불리고 있는데요. 이는 우주에 처음 탄생한 제1세대 별을 뜻합니다. 1세대 별들의 특징은 덩치가 엄청나게 크다는 것에 있다는데요. 이때문에 항성 진화 과정을 아주 짧은 시간 안에 마치고 초신성 폭발로 인해 별의 삶을 끝낼 수 있었다고 합니다. 이때 최초의 별 속에서 생성된 철 이하의 중원소들이 우주 공간으로 뿜어져 나왔고 철보다 무거운 원소들은 초신성 폭발 때의 고온과 압력으로 형성돼 이들 역시 우주 공간으로 흩어졌죠. 자연에 존재하는 92개의 원소 가운데 수소와 헬륨을 제외한 것들은 모두 이렇게 별에서 만들어졌다고 하는데요. 현재 당신 손가락에 끼워진 금반지 역시 초신성 폭발 때 만들어졌다는 것이죠. 이처럼 우주 공간의 가스에 포함된 원소 비율을 분석해보면 그 가스의 내력을 알 수 있다는데요. 말하자면 별이나 가스의 원소 성분은 지문과도 같은 것이죠. 이렇게 발생한 물질을 삼아 형성된 다음 세대의 별들이 ‘종족 II’, 우리 태양과 같은 그다음 세대의 별들은 ‘종족 I’로 분류되고 있다고 하네요. 그런데 천문학자들이 그동안 발견해 왔던 기존의 가스 구름은 중원소 비율이 큰데 이것은 2, 3세대 별들의 잔해가 섞여 1세대 별의 모든 특성을 왜곡했을 것이라고 크라이튼 박사는 설명하고 있습니다. 즉 이번에 발견된 가스 구름만이 정확히 1세대 별의 특성을 품고 있다는 말이죠. 또 이번 연구에 공동저자로 참여한 마이클 머피 스윈번공대 교수 역시 “이번에 발견된 태초의 가스 고리에는 최초의 별만이 보여줄 수 있는 지극히 낮은 중원소 비율을 갖고 있다”라고 말했습니다. 또 다른 공동저자인 존 오메라 미국 세인트마이클대 교수에 따르면, 현재 연구팀은 이 가스 고리에서 탄소와 규소라는 두 원소의 비율을 측정할 수 있다는데요. 연구팀은 앞으로 몇 가지 다른 원소 비율을 더 측정해 연구 성과를 확장할 수 있기를 기대하고 있습니다. 이번 연구성과는 다음 주 발행되는 ‘영국 왕립천문학회 월간보고’(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)에 게재될 예정입니다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

8일 원자력안전위원회와 한국원자력안전기술원(KINS)이 북한의 핵실험과 관련해 방사성핵종을 탐지·분석한 결과 핵실험 징후인 방사성 제논이 대기 중에서 소량 검출됐지만, 양이 매우 적고 평상시와 큰 차이가 없다고 결론 내렸다. 수소탄 실험 여부를 확인할 수 있는 헬륨, 리튬, 붕소 등은 전혀 검출되지 않았다. 앞서 공군은 북한이 핵실험을 감행한 지난 6일 전술통제기 KA1에 포집기를 장착한 채 한반도 상공을 비행하며 대기 중 방사성물질 포집에 나섰다. 해군도 동해 해상에 광개토대왕함을 출동시켜 이틀간 방사성물질을 포집했다. 미군도 7일(현지시간) 핵실험 및 원자력 방사능 유출 여부를 측정하는 특수 대기관측기 WC135W(콘스턴트 피닉스)를 일본 오키나와 가데나 주일공군기지에서 발진해 한반도와 동해 상공의 방사성물질 탐지 임무를 마쳤다. 유엔 포괄적핵실험금지조약기구(CTBTO)는 일본 다카사키 관측소나 태평양 중부 미드웨이 섬 관측소에서 북한의 핵실험과 관련한 방사성물질을 이르면 8일 확보할 수 있을 것으로 전망했다. 핵실험을 하면 대기 중에 방사성물질 흔적이 남게 되는데 바람을 타고 한반도 상공을 2~3일간 떠도는 방사성물질을 포집해 분석하면 핵실험에 사용한 성분을 알 수 있다. 북한의 주장대로 수소탄 실험이었다면 대기 중에서 삼중수소가 결합된 헬륨이 검출돼야 한다. 그러나 북한의 수소탄 실험 여부가 구체적으로 밝혀지기까지는 좀 더 시간이 걸릴 것으로 보인다. 북한의 핵실험 자체가 함경북도 길주군 풍계리 일대의 밀폐된 지하 구조에서 이뤄져 대기 중의 방사성물질이 적은 편이고, 수소탄 실험 여부를 밝혀 줄 헬륨도 워낙 미량이기 때문이다. 실제로 북한의 2, 3차 핵실험 때는 관련 기관들이 방사성물질을 포집하지 못해 애를 먹기도 했다. 원안위 관계자는 “이번에 검출된 제논이 북한의 핵실험에 의한 것인지 정확히 판단하기 위해서는 추가적인 포집과 분석이 필요하다”고 말했다. 서균렬 서울대 원자핵공학과 교수는 “이번 포집의 핵심은 수소탄 실험 여부를 확인하는 것이었지만 검출이 안 됐다고 해서 핵실험이 실패했다고 볼 수는 없다”고 설명했다. 서울 강윤혁 기자 yes@seoul.co.kr 세종 강주리 기자 jurik@seoul.co.kr

“승진과 가족의 건강도 빌었구요. 새해에는 메르스처럼 아픈 일이 없기를 바라요.” “개인적으로 월급이 좀 올랐으면 좋겠고, 나라 경제도 나아졌으면 해요” 29일 영하의 날씨에도 강남구 영동대로에 설치한 위시볼(wish ball)에 소원을 적는 시민들은 자신뿐 아니라 타인과 사회를 위한 희망을 빼놓지 않았다. 위시볼은 강남구와 현대차가 오는 31일 여는 ‘새해맞이 카운트다운 축제’(더 브릴리언트 카운트다운 2016)에서 새해 0시에 하늘로 띄우는 대형 소원풍선이다. 지름 2m의 위시볼은 영동대로, 강남대로, 코엑스몰 등에 총 80개가 설치됐다. 특수천 안에 헬륨가스를 넣어 15m 상공까지 오른다. 코엑스 동쪽 광장에는 관광객들이 기념사진을 찍도록 지름 5m의 투명 위시볼을 만들었다. 위시볼은 미국 뉴욕 타임스퀘어에서 열리는 카운트다운 축제에 등장하는 타임볼에서 아이디어를 얻었다. 타임볼이 천천히 오르다가 새해 0시에 최고점에 도달하는 반면, 위시볼은 새해 0시에 일제히 띄운다. 참여자들이 1만개의 풍선을 함께 날리고, 새해 소원을 비는 한국적인 의미를 담아 차별화했다. 신연희 강남구청장은 “구 직원과 현대차 측이 미국 뉴욕 등을 12번이나 찾을 정도로 타임볼을 능가하는 상징물을 만들려 했다”면서 “아시아 전역에서 첫 사례이기 때문에 위시볼이 독창적인 관광자원으로 자리잡을 것”이라고 말했다. 그간 축제는 강남역 인근 인도에서 했지만 올해부터 코엑스 앞 영동대로의 일부 차도를 통제하고 진행한다. 지난 11월 ‘영동대로 지하공간 통합개발’이 확정됐고 한국전력 부지에 현대차 글로벌비즈니스센터(GBC)가 건립되면 ‘강남의 세계화’를 선도하는 중심지로 떠오를 것이기 때문이다. 현대차는 이번 축제에 20여억원을 지원했다. 위시볼 새해소망 적기는 오는 31일까지 계속된다. 31일 오후 8시 30분부터 1월 1일 새벽 1시까지는 축하콘서트와 불꽃놀이, 3D 미디어 파사드 쇼 등이 열린다. 콘서트에는 슈퍼키드, 노라조, 에픽하이, 싸이 등이 출연한다. 구는 통상 추운 날씨에 공연 하루 전부터 노상에서 대기하는 한류팬들을 위해 코엑스의 실내공간을 24시간 개방하기로 했다. 신 구청장은 “이번 축제에 3만 5000여명의 국내외 관광객들이 찾을 것으로 예상하고 있다”면서 “코엑스 앞 영동대로 일대가 전 세계인이 즐겨 찾는 새로운 랜드마크가 될 것”이라고 말했다. 이경주 기자 kdlrudwn@seoul.co.kr

영화 '인터스텔라'와 '마션'에 빠져든 올해, 스크린이 아닌 우주에서는 영화보다 훨씬 흥미로운 행성들이 발견됐다. 지난 7월 인류는 태양계 끝자락에 있는, 지금은 왜소행성으로 강등된 명왕성과 조우했다. 그러나 태양계 밖에는 그보다 훨씬 더 셀 수 없이 많은 행성들이 존재한다. 천문학자들이 지금까지 우리 은하에서 찾아낸 외계행성의 개수는 1000개가 넘는다. 이중에는 슈퍼지구, 곧 생명체가 서식할 수 있는 외계세계도 분명 존재한다. 올 한해 태양계 밖에서 발견된 외계행성(外界行星)들을 정리해봤다. 　 　 - 지구 반만한 매우 가볍고 뜨거운 외계행성 발견 지난 6월 미국의 대표적인 민간 과학단체인 SETI 연구소측은 케플러 우주망원경으로 외계행성 ‘케플러-138b’(Kepler-138b)를 발견했다는 연구결과를 학술지 네이처(Nature)에 발표했다. 지구로부터 약 200광년 떨어진 거문고자리에 위치한 케플러-138b는 항성 ‘케플러-138’ 주위를 공전하는 행성이다. 이 논문이 더욱 가치가 높은 것은 케플러-138b의 크기와 질량을 측정하는데 성공했다는 사실이다. 일반적으로 지구보다 작은 크기의 행성은 발견하기가 쉽지 않고 그 사이즈를 측정하는 것은 더욱 어렵다. 그러나 연구팀은 행성과 항성과의 사이에서 발생하는 중력과 인력의 소위 ‘줄다리기 힘’을 측정해 케플러-138b의 크기와 질량을 계산했다. 연구팀에 따르면 케플러-138b의 크기는 지구의 절반 만하지만 질량은 지구의 15분의 1에 불과하다. 또한 케플러-138 주위를 단 10일 만에 공전할 만큼 항성과 매우 가까운 위치에 놓여있다. - ‘슈퍼지구’ 유력후보 발견 지난 7월 미 항공우주국(NASA)은 전 세계에 인터넷으로 생중계된 브리핑을 통해 항성 ‘케플러-452’와 그 주변을 공전하는 행성 ‘케플러-452b’를 발견했다고 발표했다. 지금까지 발견된 행성 중 가장 지구와 유사한 환경을 가졌을 것으로 추정되는 케플러-452b는 지구의 1.6배 크기로 단번에 '슈퍼지구’의 유력후보로 떠올랐다. 이같은 근거의 이유는 항성 케플러-452가 우리 태양과 유사한 조건을 가졌기 때문이다. 케플러-452의 온도는 태양과 비슷하며 특히 케플러-452b는 생명체 서식 가능 구역으로 불리는 ‘골디락스 존’(Goldilocks zone)에 위치해 있다. 곧 행성이 항성(태양)과 너무 가깝지도(뜨겁지도) 멀지도(춥지도) 않은 적당한 지역에 위치해 있을 경우 생명체가 존재 가능한 행성이 될 수 있다는 추측이다. 그러나 케플러-452b는 지구와 무려 1400광년이나 떨어져 있어 사실 인류가 방문하는 것은 꿈 속에서나 가능하다. - 태양 2개 뜨는 영화같은 ‘타투인 행성’ 발견 영화 ‘스타워즈’를 보면 주인공 루크 스카이워커가 살던 특이한 외계행성이 있다. 바로 태양이 두 개 뜨는 행성 ‘타투인’이다. 만약 이곳에서 하늘을 올려다 본다면 항상 대낮일 것 같은 ‘타투인’ 행성이 지난 8월 케플러 우주망원경을 통해 발견됐다. 미국 샌프란시스코 주립대학은 ‘골디락스 존’에 속하는 ‘케플러-453b’가 두 개의 태양 주위를 도는 소위 타투인 행성이라고 발표했다. 지구에서 약 1,400광년 떨어진 거문고자리의 ‘케플러-453계’(system)에 위치한 케플러-453b는 태양계의 ‘큰형님’ 목성과 토성같은 덩치 큰 가스형 행성이다. 이 때문에 케플러-453b는 골디락스 존에 속해있기는 하지만 생명체가 존재할 가능성은 없다. 놀라운 점은 케플러-453b가 두 개의 태양 주위를 공전한다는 점이다. 연구팀에 따르면 케플러-453b는 우리 태양에 각각 94%, 20%만한 크기의 항성을 지구달력으로 240일 만에 중력의 영향으로 인해 기우뚱한 모습으로 공전한다. - 갓난아기 ‘외계 목성’ 발견 우리 태양계의 ‘큰형님’ 목성보다 더 큰 질량을 가진 어린 나이의 외계행성이 지난 8월 발견됐다.미국 스탠포드 대학 등 공동연구팀은 지구에서 약 96광년 떨어진 곳에서 목성의 ‘아기 시절’에 해당되는 행성을 찾았다는 연구결과를 유명과학지 사이언스(Science)에 발표했다. 칠레에 위치한 제미니 천체망원경(Gemini Planet Imager·GPI)으로 포착한 이 행성의 이름은 ‘51 에리다니 b’(51 Eridani b). 목성보다 2배나 더 큰 질량을 가진 51 에리다니 b는 태양과 토성 거리보다 조금 더 먼 거리의 항성을 공전한다. 물론 목성같은 가스형 행성인 51 에리다니 b는 생명체가 살 수 있는 환경은 아니다. 행성의 대기는 유해한 메탄이 자욱하며 표면 온도 또한 섭씨 400도를 훌쩍 넘어선다. 그러나 이 발견이 가치가 높은 것은 행성의 나이가 불과 2000만년 정도에 불과하다는 점이다. 지구 나이인 45억 년과 비교하면 아직 행성으로서는 아직 젖도 못 뗀 수준. 연구에 참여한 트레비스 바만 애리조나 대학 교수는 “이 행성을 통해 수십 억 년 전 목성의 모습을 보는 것과 같다”면서 “행성 형성 그림맞추기 퍼즐의 한 조각을 찾아낸 것과 같다”고 의미를 설명했다. - 크기는 지구, 온도는 금성닮은 행성 발견　 지구와 비슷한 크기 및 중력, 금성과 유사한 대기환경을 가진 행성이 태양계 밖에서 발견됐다. 지난 11월 미국 매사추세츠공과대학교(MIT) 연구팀은 지구에서 약 39광년 떨어진 곳에서 외계행성 'GJ1132b'를 발견했다고 발표했다. 이 행성은 지구 지름보다 약 16% 더 큰 1만 4800㎞로, 지면은 암석과 철 등으로 구성돼 있다. 질량은 지구보다 60% 더 크며 지구에서 약 39광년 떨어진 곳에 있다. 이 행성은 모항성인 백색왜성 'Gliese 1132'의 궤도를 돌고 있으며, 모항성과 GJ1132b와의 거리는 지구-태양보다 더 가깝다. GJ1132b의 표면 온도는 137~307℃로 생명체가 살기에 부적합하지만 중력의 힘은 지구와 상당히 비슷하고, 금성의 환경과 유사해 ‘쌍둥이 금성’이라고도 불린다. 이 행성의 대기는 대부분 헬륨과 수소로 이루어져 있을 가능성이 높은데, 과거에 이 행성에 물이 존재했다면 분명 산소와 이산화탄소도 존재했을 것으로 과학자들은 추측하고 있다. - 인터스텔라의 현실화…14광년 거리 ‘슈퍼지구’ 발견 이달 중순 호주 천문학자들은 지금까지 발견된 ‘슈퍼지구’ 중 가장 가까운 거리인 14광년 떨어진 뱀주인자리에서 ‘울프(Wolf) 1061c’라는 이름의 외계행성를 발견했다. 지구 질량의 4배가 넘는 이 암석형 행성은 '울프 1061'이라는 이름의 적색왜성을 공전하는 3개의 행성 중 하나이다. 이중 울프 1061c는 골디락스 존에 위치해 있는데, 액체로 된 물이 있을 가능성도 높다. 새로 발견된 이 3개의 외계행성들은 조그만 적색왜성 둘레를 각각 5일, 18일, 67일 만에 공전한다. 그 질량은 지구에 비해 각각 1.4, 4.3, 5.2배쯤 된다. * ‘외계 행성 사냥꾼’ 케플러 우주 망원경 지난 2009년 NASA가 쏘아올린 케플러 우주 망원경은 수년 간의 분석이 필요할 만큼의 막대한 데이터를 지구로 보내왔다. 올해 1월 NASA는 케플러가 찾아낸 외계행성 후보 가운데 확인된 것만 1000개를 넘어섰다고 발표했다. 아직 확인을 기다리는 후보는 모두 4175개에 달한다. 케플러가 조사한 별의 숫자가 우리 은하의 1000억 개가 넘는 별의 극히 일부인 15만 개에 불과한 점을 생각하면 놀라운 숫자다. 1000번째를 기념하는 외계 행성은 두 개로 케플러 - 438b와 케플러 - 442b다. 케플러 – 438b는 지구에서 475광년 정도 떨어진 위치에 있으며 지구보다 12% 정도 큰 외계 행성으로 모성 주위를 35.2일을 주기로 공전한다. 케플러 – 442b는 더 먼 1100광년 떨어진 외계 행성으로 지구보다 33% 정도 더 크며 공전 주기는 112일이다. 앞으로 외계행성과 그 안에 숨어있을 슈퍼지구 찾기는 차세대 행성 사냥꾼 ‘TESS’(Transiting Exoplanet Survey Satellite)가 맡는다. 오는 2017년 발사예정인 TESS는 사실상 임무가 종료된 케플러 우주망원경을 대신해 약 3000개 이상의 새 외계행성을 찾을 것으로 예상된다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

사상 최초로 촬영한 태양계 왜소행성 명왕성의 얼음산, 현재 조류의 조상으로 추정되는 비둘기 크기의 비행 공룡…. 세계적인 과학저널 ‘사이언스’는 올해 세계 과학계에 화제를 불러일으킨 ‘10대 과학 사진’을 선정해 지난 24일 발표했다. 사이언스는 미국 알래스카 카크토빅에서 찍힌 북극곰과 회색곰의 ‘잘못된 만남’을 10대 사진에 포함했다. 지구온난화가 가속화돼 북극곰의 서식지가 줄어들면서 회색곰과 먹이를 놓고 경쟁할 수밖에 없는 상황이 담겼다. 북극곰이 고래 사체를 먹으려다 덩치가 더 작은 회색곰에게 밀려나는 장면이다. 자기를 잡아먹는 말벌 유충을 지키는 ‘좀비’ 무당벌레의 모습도 올해의 과학 사진으로 꼽혔다. 암컷 무당벌레가 다리 사이에 끼고 보호하는 고치 속에는 포식 기생자인 말벌 유충이 들어 있다. 말벌 유충은 무당벌레의 내부를 파먹으며 성장한 뒤 마지막에 배를 뚫고 나온다. 과학자들은 무당벌레가 자기를 잡아먹는 포식 기생자인 말벌 유충을 돌보는 이유는 뇌를 통제하는 바이러스에 감염돼 좀비 상태가 되기 때문이라고 분석했다. 지난 7월 14일 오후 8시 49분 발사 9년 6개월 만에 태양계 가장 끝에 있는 왜소행성 명왕성을 근접 비행한 뉴허라이즌스호가 찍은 명왕성의 얼음 산맥 사진도 올해 주목받은 사진으로 꼽혔다. 뉴허라이즌스호에 탑재된 고해상도 망원카메라로 촬영한 명왕성 표면 사진에는 1억년 이내에 만들어진 높이 3500m의 얼음 산맥이 찍혔다. 미국항공우주국(NASA)은 “명왕성 얼음산의 높이는 미국 로키산맥과 비슷한 수준으로 명왕성 곳곳을 이런 얼음 산맥과 얼음 평원이 덮고 있다”고 밝혔다. 고생물학 분야에서는 지난 4월 중국에서 발견된 익룡(翼龍) ‘이치’(Yi qi)의 상상도가 꼽혔다. ‘낯선 날개’라는 뜻의 중국어인 이치는 박쥐처럼 깃털이 없는 날개를 가진 비둘기 크기의 공룡으로 현생 조류의 조상으로 추정된다. 특히 손목 쪽에서 길게 뻗어 나온 뼈로 날개를 지탱하는 형태의 익룡이 발견된 것은 처음이다. 필리핀 암초에 융단처럼 깔려 있는 40가지 이상의 바다민달팽이, 다세포생물 중 가장 하등한 종류로 알려져 있지만 가장 오래된 동물인 해면동물의 6억 년 전 화석, 물리학자가 수소와 헬륨의 혼합물에 고출력 레이저를 발사해 토성에서 내리는 헬륨비(雨) 실험 장면 등도 10대 사진에 포함됐다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

-우주의 진화를 밝혀줄 '단서' 포착 아주 멀리 떨어진 은하단 내에서 한 은하가 초고온의 가스 꼬리를 키우고 있는 광경이 최초로 목격되었다. 이러한 현상은 전례가 없었던 것으로, 은하 내의 극단적인 환경을 연구하는 데 좋은 자료가 될 것으로 보인다고 천문학자들은 밝혔다. 미항공우주국(NASA)의 찬드라 우주망원경이 포착한 X-선 이미지는 이 은하의 꼬리가 우리은하 크기의 2.5배로, 무려 25만 광년에 달하는 것을 보여준다. CGCG254-021 로 불리는 이 은하는 지구에서 7억 광년 떨어진 츠비키 8338 은하단의 깊숙한 곳에 자리잡고 있다. 이 꼬리는 초고온의 성간 가스의 흐름으로, 은하 내의 보다 뜨거운 가스와의 상호작용에 의해 찢겨져나온 것이다. 꼬리를 이루는 가스의 온도는 1천만 도K로 측정된 것에 반해, 츠비키 8338의 은하 내 가스 온도는 그 3배에 이르렀다. 이 같은 꼬리와 은하 간의 온도차는 별을 형성하는 모든 가스가 은하 내에서 고갈되어 버렸음을 시사한다. “은하로부터 이처럼 엄청난 꼬리가 분리되어 나온 것은 은하 내의 가스가 남김없이 빠져나갔다는 것을 말해준다"고 설명하는 토마스 라이프치히 독일 본 대학 교수는 “그 꼬리는 사실상 은하로부터 완전히 분리되었다" 고 밝힌다. 천문학자들은 우리은하 크기의 2배가 넘는 이 손실된 은하 가스는 은하단이 인수하여 별 생성 지역이 될 것으로 보고 있다. 실제로 별들이 형성되는 징후가 약간씩 나타나고 있다고 한다. 꼬리 가스의 다른 특성에 대해서도 연구되었는데, 꼬리의 앞부분(모은하에 가장 근접한 밝은 부분)에 보다 많은 중원소(헬륨보다 무거운 원소)들이 집중되어 있다는 사실도 밝혀졌다. "이 꼬리는 은하단의 역동적인 단면을 보여주는 생생한 본보기로, 은하가 은하단 속을 진행할 때 어떻게 변화하는가를 잘 보여주고 있다"고 게릿 셸렌버거 본 대학 교수가 설명한다. '천문학과 천체물리학' 11월호에 발표된 이 논문의 대표저자인 그는 "꼬리의 물질은 수소뿐 아니라, 중원소들도 포함되어 있는데, 여기서 다음 세대의 별들이 태어날 것이다"고 밝혔다. 은하단은 그 엄청난 질량으로 인해 천문학자들에게 초미의 관심사가 되고 있다. 보통 수백 개의 은하들을 아우르고 있는 은하단은 암흑물질과 시공간에 대해 강력한 중력을 행사하는 거대한 우주의 구조물이다. 암흑물질은 빛과 작용하지 않아 우리 눈에는 보이지 않지만, 우주의 모든 물질 중 무려 85%를 차지한다. 은하단의 깊숙한 내부를 들여다보면 개개의 은하들이 어떻게 진화의 과정을 밟고 있는가를 보다 잘 이해할 수 있게 된다. "은하단이란 너무나 거대한 구조물이기 때문에 우리가 우주의 진화를 이해하는 데 결정적인 단서를 가지고 있다"고 말하는 셸렌버거 교수는 "은하단을 알기 위해서는 그 속의 개별 은하들이 시간에 따라 어떻게 변화하는가 하는 문제를 풀어내야 하는데, 이 X-선 꼬리가 중요한 정보를 제공해 줄 것"이라고 기대감을 나타냈다. 이광식 통신원 joand999@naver.com　

-우주의 진화를 밝혀줄 '단서' 포착 아주 멀리 떨어진 은하단 내에서 한 은하가 초고온의 가스 꼬리를 키우고 있는 광경이 최초로 목격되었다. 이러한 현상은 전례가 없었던 것으로, 은하 내의 극단적인 환경을 연구하는 데 좋은 자료가 될 것으로 보인다고 천문학자들은 밝혔다. 미항공우주국(NASA)의 찬드라 우주망원경이 포착한 X-선 이미지는 이 은하의 꼬리가 우리은하 크기의 2.5배로, 무려 25만 광년에 달하는 것을 보여준다. CGCG254-021 로 불리는 이 은하는 지구에서 7억 광년 떨어진 츠비키 8338 은하단의 깊숙한 곳에 자리잡고 있다. 이 꼬리는 초고온의 성간 가스의 흐름으로, 은하 내의 보다 뜨거운 가스와의 상호작용에 의해 찢겨져나온 것이다. 꼬리를 이루는 가스의 온도는 1천만 도K로 측정된 것에 반해, 츠비키 8338의 은하 내 가스 온도는 그 3배에 이르렀다. 이 같은 꼬리와 은하 간의 온도차는 별을 형성하는 모든 가스가 은하 내에서 고갈되어 버렸음을 시사한다. “은하로부터 이처럼 엄청난 꼬리가 분리되어 나온 것은 은하 내의 가스가 남김없이 빠져나갔다는 것을 말해준다"고 설명하는 토마스 라이프치히 독일 본 대학 교수는 “그 꼬리는 사실상 은하로부터 완전히 분리되었다" 고 밝힌다. 천문학자들은 우리은하 크기의 2배가 넘는 이 손실된 은하 가스는 은하단이 인수하여 별 생성 지역이 될 것으로 보고 있다. 실제로 별들이 형성되는 징후가 약간씩 나타나고 있다고 한다. 꼬리 가스의 다른 특성에 대해서도 연구되었는데, 꼬리의 앞부분(모은하에 가장 근접한 밝은 부분)에 보다 많은 중원소(헬륨보다 무거운 원소)들이 집중되어 있다는 사실도 밝혀졌다. "이 꼬리는 은하단의 역동적인 단면을 보여주는 생생한 본보기로, 은하가 은하단 속을 진행할 때 어떻게 변화하는가를 잘 보여주고 있다"고 게릿 셸렌버거 본 대학 교수가 설명한다. '천문학과 천체물리학' 11월호에 발표된 이 논문의 대표저자인 그는 "꼬리의 물질은 수소뿐 아니라, 중원소들도 포함되어 있는데, 여기서 다음 세대의 별들이 태어날 것이다"고 밝혔다. 은하단은 그 엄청난 질량으로 인해 천문학자들에게 초미의 관심사가 되고 있다. 보통 수백 개의 은하들을 아우르고 있는 은하단은 암흑물질과 시공간에 대해 강력한 중력을 행사하는 거대한 우주의 구조물이다. 암흑물질은 빛과 작용하지 않아 우리 눈에는 보이지 않지만, 우주의 모든 물질 중 무려 85%를 차지한다. 은하단의 깊숙한 내부를 들여다보면 개개의 은하들이 어떻게 진화의 과정을 밟고 있는가를 보다 잘 이해할 수 있게 된다. "은하단이란 너무나 거대한 구조물이기 때문에 우리가 우주의 진화를 이해하는 데 결정적인 단서를 가지고 있다"고 말하는 셸렌버거 교수는 "은하단을 알기 위해서는 그 속의 개별 은하들이 시간에 따라 어떻게 변화하는가 하는 문제를 풀어내야 하는데, 이 X-선 꼬리가 중요한 정보를 제공해 줄 것"이라고 기대감을 나타냈다. 이광식 통신원 joand999@naver.com　

핵융합 발전은 궁극의 에너지로 불린다. 우주에서 가장 흔한 원소인 수소를 이용해서 핵분열보다 더 많은 에너지를 얻을 수 있을 뿐 아니라 위험한 핵폐기물을 만들지 않기 때문에 사실상 영구적으로 사용할 수 있는 청정에너지를 얻을 수 있기 때문이다. 하지만 20세기 중반 이후 과학자들이 깨달은 사실은 핵융합 반응을 안정적으로 유지하기가 극도로 어렵다는 것이다. 핵융합 반응은 초고온 고압 환경에서만 가능한데, 현존하는 어떤 소재도 이런 고온을 버티기 어렵기 때문이다. 그래서 현재 핵융합 연구의 중심은 뜨거운 플라스마 상태의 물질을 직접 물체에 접촉하지 않도록 자기장에 가두는 것이다. 대표적인 방식은 현재 가장 흔하게 시도되는 토카막(Tokamak) 방식이다. 도넛 모양의 원형 용기에 강력한 자기장을 만드는 토카막 방식은 플라스마 내로 전류가 흐르면서 다시 주변으로 자기장을 형성해 모양을 유지한다. 사실 자기장 방식 가운데는 1951년 미국 프린스턴 대학의 라이만 스피처 (Lyman Spitzer)가 고안한 스텔라레이터(stellarator)라는 장치도 있다. 이 장치는 타원 모양의 자기 코일을 서로 조금씩 회전하면서 배치해 자기장의 강약에 따라서 스스로 압축되는 효과를 사용한다. 물론 토카막 방식이 자기장을 가두는 데 더 유리했기 때문에 1970년대 이후 핵융합 연구는 토카막 방식에 집중되었다. 그러나 토카막 방식에도 플라스마 내부로 흘려보내는 전류가 불안정해지면 핵융합 반응이 중단될 뿐 아니라 밖으로 갈수록 자기장의 세기가 약해진다는 문제가 있었다. 스텔라레이터는 꽈배기처럼 꼬인 자기장을 만드는 방식이 극도로 복잡하지만, 이 문제는 쉽게 극복할 수 있다. 따라서 2000년대 일본, 독일, 미국 등 여러 국가에서 다시 진보된 기술력으로 다시 스텔라레이터에 도전했다. 이중 독일 막스 플랑크 연구소의 벤델슈타인 7X(Wendelstein 7-X·약칭 W7-X)은 10억6000만 유로 이상의 거금을 들여 2015년 완공되었다. 벤델슈타인 7-X는 높이 3.5m, 무게 6t짜리 초전도 자석 여러 개를 조금씩 회전하면서 도넛 모양으로 배치해 꽈배기 모양의 자기장을 만든다. 지름은 16m이지만 허용되는 오차 한계는 mm 단위 이하이기 때문에 극도로 정밀한 제작과정이 필요했다. 이런 장치가 실제로 만들어진 것은 슈퍼컴퓨터를 이용한 정밀한 계산과 현대 기술의 정수를 담은 첨단 제조 기술이 이뤄낸 쾌거라고 할 수 있다. 2015년 12월 10일, 막스 플랑크 연구소의 과학자들은 1mg의 헬륨을 이 장치에 넣어서 0.1초 만에 100만 켈빈(K)의 초고온으로 가열, 플라스마 상태로 만들어 자기장에 가뒀다. 막스 플랑크 플라스마 연구소의 수장인 한스-스테판 보쉬(Hans-Stephan Bosch) 박사는 모든 일이 계획대로 진행되었다고 설명했다. 실제 수소 플라스마를 이용한 테스트는 2016년부터인데 연구팀은 목표는 30분간 플라스마를 유지하는 것이다. 일단 핵융합 반응이 가능한 플라스마를 안정적으로 유지해야 그다음 목표가 가능하다. 벤델슈타인 7-X의 성공 여부는 앞으로 핵융합 연구에 큰 영향을 미칠 가능성이 크다. 의외의 성과를 거두면 현재 건설 중인 국제 열핵융합 실험로(ITER)와 경쟁 관계에 놓이면서 핵융합 연구의 중심을 뒤흔들 가능성이 있다. 물론 스텔라레이터가 핵융합 연구의 새로운 돌파구를 제시할 수 있을지는 2016년부터 시작될 테스트 결과에 달려있다. 따라서 앞으로 결과가 주목된다. 사진=사이언스/Max Planck Institute for Plasma Physics 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com