지난 1990년 4월 24일(현지시간) 우주의 심연을 들여다 보고 싶은 인류의 꿈을 담은 우주망원경 한 대가 미 항공우주국(NASA)의 디스커버리호에 실려 힘차게 날아올랐다. 다음 주면 29번째 생일을 맞는 ‘허블우주망원경’(Hubble Space Telescope)이다. 지난 18일(현지시간) NASA와 유럽우주국(ESA)은 허블우주망원경의 29번째 생일을 자축하는 환상적인 천체 사진을 공개했다. 매해 이맘 때 생일카드처럼 공개하는 이 사진 속 대상은 마치 모래시계같은 모습을 띤 '남쪽의 게성운'(Southern Crab Nebula)이다. 남쪽 게성운은 늦봄부터 초여름에 남쪽하늘에서 볼 수 있는 센타우루스자리에 위치에 있으며 우리와는 약 7000광년 떨어진 곳에 위치해 있다.정식명칭이 'Hen2-104'인 게성운은 그 이름처럼 몸과 다리가 마치 게처럼 생겼다. 남쪽 게성운이 이렇게 환상적인 모습을 띄는 이유는 성운 중심에 적색거성과 백색왜성이 쌍성계를 이루고 있기 때문이다. 영원할 것 같아 보이는 우리의 태양같은 별도 역시 주어진 수명이 있어 적색거성 단계를 거쳐 가스를 잃고 생을 마감하게 된다. 이후 남은 가스는 행성상 성운이라는 아름다운 가스 성운이 되고 중심에 남은 잔해는 모여 백색왜성을 이룬다. 곧 이 사진은 수명을 다한 두 별의 상호작용이 만든 작품으로 NASA 측은 '중력의 왈츠'(gravitational waltz)라는 재미있는 표현으로 묘사했다.지름 2.4m, 무게 12.2t, 길이 13m로, 지금도 지상 569㎞ 높이에서 97분 마다 지구를 돌며 먼 우주를 관측하고 있는 허블우주망원경은 대기의 간섭없이 멀고 먼 우주를 관측하기 위해 제작됐다. 허블우주망원경은 29년의 세월동안 100만 건이 넘는 관측 활동을 벌였으며 이를 통해 천문학자들은 1만 2000건 이상의 논문을 발표했다. 그간 몇 번의 수리 과정을 거치는 우여곡절을 겪었지만 허블우주망원경은 지상 천체망원경보다 10~30배의 해상도를 가진 사진을 지금도 충실히 전송해오고 있다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

과학자들이 마침내 우주의 시발점인 대폭발 즉 빅뱅 당시 형성된 분자를 발견해냈다고 미국 CNN 등 주요외신이 17일(현지시간) 일제히 보도했다. 지금으로부터 약 138억 년 전, 빅뱅이 일어나며 초기 우주가 만들어질 때 그 여파에 의한 화학 반응으로 최초의 분자가 만들어졌다. 이런 분자는 현재 우리가 아는 모든 물질을 만드는 데 결정적인 역할을 했다.　‘수소 이온화 헬륨’(HeH＋·Helium hydride ion)이라는 이 분자는 지난 몇 년간 우주 최초의 분자로 추정돼 왔다. 하지만 지금까지 과학자들은 그 존재에 관한 어떤 증거도 발견하지 못했었다.빅뱅 이후 형성된 ‘HeH+’은 수소 이온과 헬륨으로 이뤄진 화합물로 가장 강력한 산 중 하나다. 이 산성 물질이 나중에 수소 분자와 헬륨 원자로 분해됐다는 것이다. 수소와 헬륨은 현재 우주에서 가장 많은 원소로 각각 1, 2위를 차지한다. 과학자들은 1925년 한 실험실에서 HeH+ 분자를 만들어냈고 덕분에 지난 몇십 년 동안 우주에서 이를 찾는 연구가 진행돼 왔다. 연구에 참여한 독일 막스플랑크 전파천문학연구소의 천문학자 롤프 귀스턴 박사는 성명에서 “우주의 화학물질은 HeH+에서 시작됐다. 성간 우주 공간에서 이 물질의 존재에 관한 결정적 증거가 없다는 점은 오랫동안 천문학계의 딜레마였다”고 말했다. 1970년대 말 우주화학 모델을 통해 HeH+ 분자의 발견 가능성이 제기됐다. 이는 과학자들에게 HeH+ 분자가 태양과 같은 별이 초신성 폭발 전 마지막 단계에서 방출한 혼돈 상태의 ‘행성상 성운’에 존재할 수 있다는 생각을 하게 했다. HeH+ 분자는 온도 10만 ℃ 이상인 별의 방사선이 행성상 성운을 이온화할 때 형성된다. 하지만 가장 강력한 파장으로도 HeH+ 분자의 징후를 감지하는 것은 어려웠다. 지구 대기가 불투명한 탓에 지상의 망원경들로 어려웠기 때문이다.이에 따라 연구진은 보잉 747SP를 개조해 2.5m 구경의 적외선 망원경을 탑재한 미국항공우주국(NASA)의 성층권 관측 망원경인 소피아(SOFIA·Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy)를 사용했다. 소피아에 탑재된 그레이트(GREAT·German Receiver for Astronomy at Terahertz Frequencies)라는 이름의 고해상도 원적외선 분광기가 행성상 성운 NGC 7027에서 HeH+ 분자를 검출하는 데 성공한 것이다. 이에 대해 연구에 참여한 미국 존스홉킨스대학의 데이비드 뉴펠드 물리천문학부 교수는 “HeH+ 분자의 발견은 분자를 형성하려고 하는 자연의 성향을 극적이고 아름답게 보여주는 것”이라고 말했다. 자세한 연구 성과는 세계적인 학술지 ‘네이처’(Nature) 최신호(17일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

지난 2017년 10월 마치 시가처럼 길쭉하게 생긴 특이한 외형을 가진 천체가 발견돼 전세계 천문학계의 큰 관심을 끌었다. 미국 하버드 스미스소니언 천체물리학센터의 에이브러햄 러브 교수 연구팀이 발견한 이 천체의 이름은 ‘오무아무아'(Oumuamua)로 태양계가 아닌 '외계에서 온 첫 손님'으로 분석됐다. 당시 오무아무아는 베가(Vega)성 방향에서 시속 9만2000㎞의 빠른 속도로 날아와 태양계를 곡선을 그리며 방문한 후 페가수스 자리 방향으로 날아갔다. 지난 17일(현지시간) 미국 CNN 등 현지언론은 오무아무아가 찾아오기 5년 앞선 지난 2014년 '외계에서 온 작은 천체'가 지구에 떨어진 것으로 보인다는 놀라운 연구결과를 전했다. 역시 같은 러브 교수 연구팀이 발표한 이 논문을 보면 2014년 1월 파푸아뉴기니 북쪽 해안 남태평양 상공에서 산산조각난 폭 0.9m 정도의 물체가 확인됐다. 곧 태양계를 떠돌던 천체 하나가 지구에 떨어지면서 유성이 됐고 만약 타지않고 남은 물질이 있다면 남태평양 어딘가에 운석이 돼 떨어진 셈이다. 결과적으로 이 유성이 외계에서 온 것으로 실제 확인된다면, 이 유성은 지구 대기권에 들어온 최초의 인터스텔라 천체가 된다. 물론 이는 오무아무아처럼 인류가 확인한 첫번째 일 뿐, 실제로는 지구 역사상 이와같은 일이 많다는 것이 합리적인 추론이다. 이를 알아보기 위해 러브 교수 연구팀은 미 항공우주국(NASA)의 지구근접천체연구센터(CNEOS)에 저장된 지난 30년 간 지구에 떨어진 유성 데이터를 분석했다. 그 결과 오무아무아처럼 특이한 궤도를 갖고 태양의 중력에 얽매이지 않는 이 유성을 발견했다.연구팀에 따르면 이 천체는 시속 21만6000㎞의 빠른 속도로 이동했으며 그 궤도를 거슬러 올라가보면 태양계 밖 아마도 다른 행성계 안쪽에서 기원됐을 것으로 보인다. 러브 교수는 "오무아무아의 경우 덩치가 크고 지구에서 아주 멀리 떨어진 곳에서 발견됐지만 우주에는 이보다 작은 천체가 흔하다"면서 "오무아무아처럼 멀리서가 아닌 지구에 떨어지는 유성에서 찾아보자는 것이 연구 아이디어였다"고 설명했다. 이어 "만약 이 유성이 생명체 거주가능한 영역에서 온 것이라면 하나의 행성계에서 다른 행성계로 생명체를 옮기는 데 도움을 줄 수 있을 것"이라고 덧붙였다. 한편 하와이말로 ‘제일 먼저 온 메신저’를 뜻하는 오무아무아는 길이가 400m 정도의 천체로 소행성인지 혜성인지에 대해서도 학자들 사이에 의견이 분분하다. 오무아무아의 정식 명칭은 ‘1I/2017 U1’로, 이름에 붙은 ‘1I’의 의미도 첫 번째 인터스텔라라는 뜻이다. 오무아무아가 지구와 최근접한 것은 2017년 10월 14일로 당시 거리는 2400만㎞다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

새로운 세상을 찾아나선 차세대 ‘행성 사냥꾼’이 지구와 비슷한 크기의 외계행성을 찾아냈다. 지난 15일(현지시간) 미국 CNN 등 해외 주요언론은 지구에서 약 53광년 떨어진 항성계에서 지구만한 외계행성과 '형제' 행성이 새롭게 발견됐다고 보도했다. 우리 태양의 80% 정도 질량을 가진 항성 HD 21749 주위를 도는 이 외계행성의 이름은 HD 21749c. 항성을 단 8일 만에 공전할 만큼 바짝 붙어있는 HD 21749c는 지구 지름의 89%에 달하는 암석형 행성이다. 다만 HD 21749c는 암석형이면서 지구와 크기가 비슷한 특징이 있지만 표면온도가 427°C에 달해 생명체가 살기는 힘들어 보인다. 이에반해 함께 발견된 HD 21749b는 지구 질량의 23배, 반지름 기준 2.7배 크기의 가스형 행성이다. 태양계의 해왕성과 비슷해 '미니 해왕성'이라 불리지만 훨씬 더 따뜻하며 항성을 단 36일 만에 돈다. 이번 외계행성 발견이 언론의 주목을 받는 것은 차세대 행성 사냥꾼이라 불리는 미 항공우주국(NASA)의 우주망원경 ‘테스’(TESS·Transiting Exoplanet Survey Satellite)의 '작품'이기 때문이다.이번 연구를 이끈 미국 카네기 연구소 조한나 테스케 연구원은 "TESS가 발사된 지 1년 밖에 안됐지만 벌써 외계행성을 찾는 '게임 체인저' 역할을 하고 있다"면서 "우리은하에 지구만한 외계행성은 많지만 크기가 작아 발견하기 매우 어렵다"고 설명했다. 이어 "이번 외계행성 발견으로 앞으로 더 작은 항성에서 더 작은 행성을 찾아낼 수 있을 것"이라고 덧붙였다. 보도에 따르면 이번 발견은 TESS가 찾아낸 10번째 외계행성으로 기록됐다.　 지난해 4월 발사된 TESS는 지구 고궤도에 올라 13.7일에 한 바퀴 씩 지구를 돌면서 300~500광년 떨어진 별들을 집중 조사하고 있다. 특히 TESS에 ‘차세대’라는 명칭이 붙은 이유는 지금까지 임무를 수행해 온 케플러 우주망원경의 후임이기 때문으로 케플러보다 관측범위가 400배는 더 넓다. 케플러와 TESS가 이렇게 많은 별들 속 외계행성을 찾을 수 있는 이유는 식현상(transit)을 이용하기 때문이다. 천문학자들은 행성이 별 앞으로 지날 때 별의 밝기가 약간 감소하는 것을 포착해서 행성의 존재 유무를 확인한다. 이후 학자들은 추가 관측을 통해 외계 행성의 존재를 최종 판단하는데 향후 이 임무는 2021년 이후로 발사가 연기된 ‘제임스 웹 우주망원경’(JWST·James Webb Space Telescope)이 맡는다.　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

헝가리 과학자들이 또 다른 화성운석에서 미생물의 ‘징후’를 발견했다고 밝혔다. 이는 화성 생명체가 존재했음을 시사하는 것이다. 헝가리과학원(HAS) 산하 천문·지구과학연구센터 등 연구진은 ‘앨런힐스 77005’(ALH-77005·Allan Hills A77005)로 명명된 한 화성운석에서 유기체가 남긴 것으로 추정되는 질감과 특성, 즉 생물학적 징후(biosignatures)를 발견했다고 밝혔다.헝가리 연구진은 일본국립극지연구소(NIPR)가 1977년 남극의 앨런힐스에서 발견해낸 이 운석의 질감 등을 살피기 위해 그 단면 표본을 광학현미경과 적외선 기술 등 다양한 첨단 영상 기술로 분석했다. 또 이들 연구자는 운석에 포함된 광물과 다른 물질을 조사하고 생명체에 필수적인 성분을 확인하기 위해 동위원소 실험을 진행했다. 이를 통해 운석 표본 내부에서 화석화한 화성 미생물에 의해 형성된 것으로 보이는 세포질의 미세섬유를 발견했다고 연구진은 밝혔다. 거기에는 미세한 필라멘트(실) 가닥들이 존재하는 데 이는 철의 녹을 먹어 생존하는 세균 즉 ‘철산화세균’의 존재를 가리킬 수 있다고 연구진은 결론지었다. 사실 이런 주장은 이번이 처음은 아니다. 지난 1996년 미국항공우주국(NASA)의 과학자들 역시 이번 운석보다 뒤늦은 1984년, 같은 장소인 앨런힐스에서 미국 연구자들이 발견한 화성운석 ‘앨런힐스 84001’(ALH-84001·Allan Hills 84001)에서 비슷한 생명체 징후를 발견했다고 사이언스(Science) 학술지에 발표한 바 있다. 당시 연구진은 그 증거로 운석은 생물학적 과정으로 발생하는 방향족 탄화수소(PAHs)를 함유하고 있고 탄소 내에서 자철광이 발견됐는데 이는 주자성 세균에 의해 형성될 수 있다. 그리고 지렁이처럼 생긴 크기 20~100㎚ 정도 되는 나노화석이 발견됐다는 점을 제시했다. 하지만 이런 주장은 대부분 반론됐다. 먼저 방향족 탄화수소는 이미 소행성이나 혜성, 운석, 그리고 우주공간에서도 풍부하게 존재하는 물질로 생물학적 과정이 아니어도 생성될 수 있다. 탄소의 결정구조와 자철광의 결정구조가 일치하는 점은 탄소가 결정을 이룬 뒤 만들어진 것으로, 생물에 의해 만들어지지 않았을 수도 있다. 또한 나노화석의 경우 유기체를 구성할 수 있는 최소 크기는 150㎚로 여겨지는데, 그보다 작으므로 생물이 아닌 것으로 여겨진다. 끝으로 나노화석에 대해서는 사망 후 세포가 줄어들었거나, 생물체 파편의 화석일 확률이 있다는 등 논란이 계속되고 있다. 한편 이번 연구 결과는 독일의 대표적인 학술 출판사 발터 데 그루이터가 출간하는 오픈엑세스(OA) 학술지 오픈 아스트로노미(Open Astronomy) 최신호에 실렸다. 사진=Open Astronomy 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

지구의 달이 거대한 토성을 삼키는 흥미로운 영상이 공개됐다. 최근 미 항공우주국(NASA)은 토성과 달이 빚어낸 환상적인 '우주쇼'를 ‘오늘의 천체사진'(APOD)에 공개했다. 지구에서 볼 때는 거대해 보이는 달과, 작은 토성의 모습이 인상적인 이 사진에는 우주가 만들어 낸 천문현상이 담겨있다. 태양계에서 두번째로 큰 행성인 토성은 지름이 약 12만㎞에 달해 지구보다 9배는 더 크며 그 거리도 무려 15억㎞에 달한다. 이 때문에 사진에서처럼 토성이 우리에게는 작게 보이지만 특유의 고리만큼은 눈이 부시게 아름답다. 다만 이 사진(상단 사진)은 각각의 천체를 촬영해 만든 합성사진이다. 그러나 전문가들이 이 사진에 주목한 이유는 토성의 엄폐 현상을 담아냈기 때문이다.지난달 29일(현지시간) 남아프리카 공화국 요하네스버그에서는 흥미로운 토성-달 엄폐현상이 1시간 44분 동안 일어났다. 토성이 달 뒤로 사라졌다 나타나는 천문현상이 일어난 것으로 이는 달과 토성이 지구에서 봤을 때 일직선상에 놓일 경우에 볼 수 있다. 이 모습을 촬영한 코리 슈미츠는 "정말 탄성을 자아내는 놀라운 우주쇼"라면서 "영상을 보면 달 뒤로 토성이 사라지는 모습을 명확히 볼 수 있다"고 설명했다. 이어 "달빛이 토성의 밝기보다 훨씬 밝기 때문에 불가피하게 합성 이미지를 만들어야 했다"고 덧붙였다. 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

이론과 간접 증거로만 존재했던 블랙홀을 인류가 마침내 확인했습니다. 세계 8곳의 전파망원경을 연결하여 만든 지구 크기의 가상 망원경인 ‘사건지평선 망원경’(EHT·Event Horizon Telescope)으로 블랙홀을 포착함으로써 1세기 넘게 추적해온 블랙홀의 실체를 드디어 파악하기에 이른 것입니다. 이로써 1915년 발표된 알버트 아인슈타인의 일반 상대성 이론은 다시 한번 검증에 거뜬히 통과하는 쾌거를 이룩했습니다. 즉, 물체의 질량이 주변 시공간을 휘게 하며, 질량이 클수록 시공간의 곡률은 더욱 큰 곡률을 갖게 된다는 내용입니다. 천문학 최대의 화두인 블랙홀이란 과연 무엇일가요? 초간단 정리해보겠습니다. 상상 속에서 태어난 ‘검은 별’(Dark stars) 블랙홀은 우주에서 가장 기이하고도 환상적인 천체라 할 수 있습니다. 물질밀도가 극도로 높은 나머지 빛마저도 빠져나갈 수 없는 엄청난 중력을 가진 존재입니다. 가까이 접근하는 모든 물체를 가리지 않고 게걸스럽게 집어삼키는 중력의 감옥, 블랙홀. 모든 연령층, 모든 직업군을 아우르면서 블랙홀에 대해 크나큰 관심을 불러일으키고 상상력을 자극하는 것은 대체 무엇 때문일까요? 이 괴이쩍은 존재는 최초로 인간의 상상 속에서 태어났습니다. 1783년, 천문학에 관심이 많던 영국의 지질학자 존 미첼이 밤하늘의 별을 보면서 엉뚱한 생각을 합니다. 뉴턴의 중력 법칙과 빛의 입자설을 결합하여, '별이 극도로 무거우면 중력이 너무나 강한 나머지 빛마저도 탈출할 수 없게 되어 빛나지 않는 검은 별이 될 것이다' 이것이 블랙홀 개념의 첫 씨앗이었습니다. 미첼은 이런 생각을 쓴 편지를 왕립협회로 보냈습니다. '만약 태양과 같은 밀도를 가진 어떤 구체의 반지름이 태양의 500분의 1로 줄어든다면, 무한한 높이에서 그 구체로 낙하하는 물체는 표면에서 빛의 속도보다 빠른 속도를 얻게 될 것이다. 따라서 빛이 다른 물체들과 마찬가지로 관성량에 비례하는 인력을 받게 된다면, 그러한 구체에서 방출되는 모든 빛은 구체의 자체 중력으로 인해 구체로 되돌아가게 될 것이다' 그러나 당시 과학자들은 이론적인 것일 뿐, 그런 별이 실재하지는 않을 거라 생각하고 무시했습니다. 이러한 ‘검은 별’ 개념은 19세기 이전까지도 거의 무시되었는데, 그때가지 빛의 파동설이 우세했기 때문에 질량이 없는 파동인 빛이 중력의 영향을 받을 것이라고는 생각하기 힘들었기 때문입니다. 블랙홀 등장, 백조자리 X-1 그로부터 130년이 훌쩍 지난 1916년, 아인슈타인이 우주를 기술하는 뉴턴 역학을 대체하여 시간과 공간이 하나로 얽혀 있음을 보인 일반 상대성 이론을 발표한 직후, 검은 별 개념은 새로운 활력을 얻어 재등장했습니다. 일반 상대성 이론은 중력을 구부러진 시공간으로 간주하며, 질량을 가진 천체는 주변 시공간을 휘게 만든다는 이론입니다. 독일의 카를 슈바르츠실트가 아인슈타인의 중력장 방정식을 별에 적용해서 방정식의 해를 구했습니다. 그 결과, 별이 일정한 반지름 이하로 압축되면 빛마저 탈출할 수 없는 강한 중력이 생기게 되고, 그 중심에는 모든 물리법칙이 통하지 않는 특이점이 나타난다는 것을 알았습니다. 이것을 '슈바르츠실트 반지름'이라고 부릅니다. 이는 어떤 물체가 블랙홀이 되려면 얼마만한 반지름까지 압축되어야 하는가를 나타내는 반지름 한계치입니다. 이에 대해 아인슈타인은 “슈바르츠실트 반지름은 수학적 해석일 뿐, 실재하지 않는다는 것을 내 연구는 보여준다”면서 인정하지 않았습니다. 그러나 그 뒤 핵물리학이 발전하여 충분한 질량을 지닌 천체가 자체 중력으로 붕괴한다면 블랙홀이 될 수 있다는 예측을 내놓았고, 이 예측은 결국 강력한 망원경으로 무장한 천문학자들에 의해 관측으로 입증되었습니다. 1963년 미국 팔로마산 천문대는 심우주에서 유독 밝게 빛나는 천체를 발견했는데, 그것이 검은 별의 에너지로 형성된 퀘이사임을 확인했습니다. 오로지 상상 속에서만 존재하던 검은 별이 2세기 만에 마침내 실마리를 드러낸 것입니다. 사실 이전에는 ‘블랙홀’이란 이름조차 없었습니다. 대신 ‘검은 별’, ‘얼어붙은 별’, ‘붕괴한 별’ 등 이상한 이름으로 불려왔죠. ‘블랙홀’이란 용어를 최초로 쓴 사람은 미국 물리학자 존 휠러로, 1967년에야 처음으로 일반에 소개되었으며, 블랙홀의 실체가 발견된 것은 1971년이었습니다. 그 존재가 예측된 지 거의 200년이 지나서야 이름을 얻고 실체가 발견된 셈입니다. 1971년 미 항공우주국(NASA)의 X-선 관측위성 우후루는 블랙홀 후보로 백조자리 X-1을 발견했습니다. 강력한 X-선을 방출하는 이것이 과연 블랙홀인가를 놓고 이론이 분분했는데, 급기야는 과학자들 사이에 내기가 붙었습니다. 1974년 스티븐 호킹과 킵 손 사이에 벌어진 내기에서 호킹은 백조자리 X-1이 블랙홀이 아니라는 데에 걸었고, 킵 손 교수는 그 반대에 걸었습니다. 지는 쪽이 성인잡지 ‘펜트하우스’ 1년 정기 구독권을 주기로 했죠. 1990년 관측자료에서 특이점의 존재가 입증되자 호킹은 내기에 졌음을 인정하고 잡지 구독권을 킵 손에게 보냈는데, 그 일로 킵 손 부인에게 엄청 원성을 샀다고 합니다. 2005년에는 우리은하 중심에서도 블랙홀이 발견되었는데, 최신 관측자료에 의하면 전파원 궁수자리 A*가 태양 질량의 430만 배인 초대질량 블랙홀임이 밝혀졌습니다. 영화 ‘인터스텔라’ 제작에 자문역으로 참여하기도 했던 킵 손은 나중에 블랙홀 존재를 결정적으로 입증한 LIGO(레이저 간섭계 중력파 관측소)의 블랙홀 중력파 검출로 노벨 물리학상을 받았습니다. 블랙홀 연구에 큰 업적을 남긴 호킹은 노벨상을 받지 못해 안타깝게도 킵 손에게 두 번이나 패배한 형국이 되었습니다.블랙홀 존재, 어떻게 알 수 있나? 블랙홀은 엄청난 질량을 갖고 있지만 덩치는 아주 작습니다. 그만큼 물질밀도가 극도로 높다는 뜻이죠. 예컨대 태양이 블랙홀이 되려면 얼마나 밀도가 높아야 할까요? 슈바르츠실트 반지름의 해 공식으로 구해보면, 70만㎞인 반지름이 3㎞까지 축소되어야 하며, 밀도는 자그마치 1cm^3에 200억 톤의 질량이 됩니다. 각설탕 하나 크기가 그만한 무게가 나간다는 얘기죠. 지구가 블랙홀이 되려면 반지름이 우리 손톱 정도인 0.9cm로 작아져야 합니다. 이처럼 초고밀도의 블랙홀은 중력이 극강이어서 어떤 것도 블랙홀을 탈출할 수가 없습니다. 지구 탈출속도는 초속 11.2㎞이며, 빛의 초속은 30만㎞입니다. 블랙홀의 중력이 너무나 강해 탈출속도가 30만㎞를 넘기 때문에 빛도 여기서 탈출할 수가 없는 거죠. 따라서 우리는 블랙홀을 볼 수가 없습니다. 그런데 과학자들은 블랙홀의 존재를 확인할 수가 있습니다. 어떻게? 블랙홀이 주변의 가스와 먼지를 강력히 빨아들일 때 방출하는 X-선 복사로 그 존재를 탐색할 수 있습니다. 우리은하 중심부에 있는 초대질량 블랙홀은 두터운 먼지와 가스로 뒤덮여 있어 X-선 방출을 가로막고 있습니다. 물질이 블랙홀로 빨려들어갈 때 블랙홀의 사건 지평선 입구에서 안으로 들어가지 않고 스쳐지나는 경우도 있습니다. 블랙홀이 직접 보이지는 않지만, 물질이 함입될 때 발생하는 강력한 제트 분출은 아주 먼 거리에서도 볼 있습니다. 1958년에 미국 물리학자 데이비드 핀켈스타인이 블랙홀의 ‘사건 지평선’ 개념을 처음으로 선보였습니다. 사건 지평선이란 외부에서는 물질이나 빛이 자유롭게 안쪽으로 들어갈 수 있지만, 내부에서는 블랙홀의 중력에 대한 탈출속도가 빛의 속도보다 커서 원래의 곳으로 되돌아갈 수 없는 경계를 말합니다. 말하자면 블랙홀의 일방통행 구간의 시작점이죠. 어떤 물체가 사건의 지평선을 넘어갈 경우, 그 물체에게는 파멸적 영향이 가해지겠지만, 바깥 관찰자에게는 속도가 점점 느려져 그 경계에 영원히 닿지 않는 것처럼 보입니다. 블랙홀은 특이점과 안팎의 사건 지평선으로 구성됩니다. 특이점이란 블랙홀 중심에 중력의 고유 세기가 무한대로 발산하는 시공간의 영역으로, 여기서는 물리법칙이 성립되지 않습니다. 즉, 사건의 인과적 관계가 보장되지 않는다는 뜻이죠. 이 특이점을 둘러싸고 있는 것이 안팎의 사건 지평선으로, 바깥 사건 지평선은 물질이 탈출이 가능한 경계이지만, 안쪽의 사건 지평선은 어떤 물질이라도 탈출이 불가능한 경계입니다. 블랙홀, 화이트홀, 웜홀 1964년, 이론 물리학자 존 휠러가 최초로 ‘블랙홀’이라는 단어를 대중에게 선보인 데 이어 1965년에는 러시아의 이론 천체물리학자 이고르 노비코프가 블랙홀의 반대 개념인 ‘화이트홀’이라는 용어를 만들었습니다. 만약 블랙홀이 모든 것을 집어삼킨다면 언젠가 우주공간으로 토해낼 수 있는 구멍도 필요하지 않겠는가 하는 것이 이 화이트홀 가설의 근거입니다. 말하자면, 블랙홀은 입구가 되고 화이트홀은 출구가 되는 셈이죠. 이렇게 블랙홀과 화이트홀을 연결하는 우주 시공간의 구멍을 웜홀(벌레구멍)이라 합니다. 말하자면 두 시공간을 잇는 좁은 통로로, 우주의 지름길이라 할 수 있습니다. 웜홀을 지나 성간여행이나 은하 간 여행을 할 때, 훨씬 짧은 시간 안에 우주의 한쪽에서 다른 쪽으로 도달할 수 있다는 거죠. 웜홀은 벌레가 사과 표면의 한쪽에서 다른 쪽으로 이동할 때 이미 파먹은 구멍으로 가면 더 빨리 간다는 점에 착안하여 이름지어진 거죠. 하지만 화이트홀의 존재가 증명된 바 없으며, 블랙홀의 기조력 때문에 진입하는 모든 물체가 파괴되어서 웜홀을 통한 여행은 수학적으로만 가능할 뿐입니다. 그래서 스티븐 호킹도 웜홀 여행이라면 사양하고 싶다고 말한 적이 있습니다. 어쨌든 블랙홀의 현관 안으로 들어갔던 물질이 다른 우주의 시공간으로 다시 나타난다는 아이디어는 그다지 놀랄 만한 것은 아니지만, 여기에서 무수한 공상과학 스토리가 탄생했습니다. ‘닥터 후(Doctor Who)’, ‘스타게이트(Stargate)’, ‘프린지(Fringe)’ 등 끝이 없을 정도죠. 이런 얘기들은 하나같이 등장인물들이 우리 우주와 다른 우주 또는 평행우주를 여행한다는 줄거리로 되어 있습니다. 그러한 우주는 수학적으로 성립되는 가공일 뿐으로, 그 존재에 대한 증거는 아직까지 하나도 밝혀진 것이 없습니다. ​그러나 어떤 의미에서 시간여행이 현실적으로 불가능하다는 얘기는 아닙니다. 만약 우리가 엄청난 속도로 여행하거나, 또는 블랙홀 안으로 떨어진다면 외부 관측자의 눈에는 시간의 흐름이 아주 느리게 보일 것입니다. 이것을 중력적 시간지연이라 합니다. 이 효과에 의해 블랙홀로 낙하하는 물체는 사건의 지평선에 가까워질수록 점점 느려지는 것처럼 보이고, 사건의 지평선에 닿기까지 걸리는 시간은 무한대가 됩니다. 즉 사건의 지평선에 닿는 것이 외부에서는 관찰될 수 없습니다. 외부의 고정된 관찰자가 보면 이 물체의 모든 과정은 느려지는 것처럼 보이기 때문에, 물체에서 방출되는 빛도 점점 파장이 길어지고 어두워져서 결국 보이지 않게 됩니다. 아인슈타인의 특수 상대성 이론에 따르면, 빠르게 운동하는 시계의 시간은 느리게 갑니다. 2014년 영화 ‘인터스텔라’는 블랙홀 근처에서 일어나는 이러한 현상을 보여주었죠. 우주 비행사 쿠퍼(매튜 맥커너히)가 시간여행을 할 수 있었던 것은 그 때문입니다. 블랙홀의 사건 지평선 안에는 실제로 어떤 것이 있을까란 문제는 여전히 뜨거운 논쟁거리가 되고 있습니다. 블랙홀 내부를 이해하기 위해 끈이론, 양자 중력이론, 고리 양자중력, 거품 양자 등등 현대 물리학의 거의 모든 이론들이 참여하고 있습니다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

영화 ‘인터스텔라’에서는 우주여행을 다녀온 아빠는 출발했을 때 모습 그대로인데 지구에 남아 있었던 딸은 백발노인이 돼 만나는 장면이 나온다. 아인슈타인의 상대성이론에서 나온 ‘쌍둥이 역설’을 영상으로 표현한 것이다. 그렇다면 실제로 우주여행을 다녀온 쌍둥이 형제 중 한 명의 신체에서는 어떤 일이 일어날까. 미국항공우주국(NASA) 우주생명·물리과학부 주도로 미국 내 23개 의대와 연구기관들이 참여해 최장기간 우주생활을 한 미국 우주인 스콧 켈리와 쌍둥이 형 마크 켈리의 신체 변화를 정밀 분석한 ‘NASA 쌍둥이 프로젝트’ 결과가 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 12일자에 실렸다. 스콧은 우주 환경이 인체에 미치는 영향을 시험하기 위해 2015년 3월 27일부터 2016년 3월 1일까지 340일 동안 400㎞ 상공에 위치한 국제우주정거장(ISS)에 머물렀다. NASA가 이처럼 우주인의 유전자를 분석하는 이유는 화상 유인탐사를 비롯해 원거리 행성에 대한 탐사 때 나타날 수 있는 신체 변화에 대응하기 위해서다. 우주 비행 시 사람이 받을 수 있는 가장 큰 영향은 우주방사선과 미세중력에 노출된다는 것이다. 이번 연구에 따르면 우주에 머물렀던 스콧은 수명과 관련된 텔로미어(흔히 장수유전자로 알려진 DNA 조각)가 약간 길어졌지만 체중과 면역력, 인지능력이 약간 떨어졌으며 망막이 두꺼워지는 등 안구 모양에도 변화가 있었다. 그렇지만 이 같은 변화들은 지구로 돌아오고 6개월 정도가 지나면서 거의 원상복귀됐다. 유전자, 안구 형태, 인지능력은 물론 텔로미어 길이도 90% 가깝게 지구에 머물렀던 형 마크와 비슷하게 되돌아간 것이다. 프랜신 개럿베클만 버지니아대 의대 교수는 “이번 연구를 통해 우주에서 장기간 생활이 건강상 큰 변화를 주지 않는다는 사실을 밝혀냈다”면서 “우주로 나서기 위한 인류의 작은 발자국이 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지난 5일(현지시간) 노르웨이 북쪽 밤하늘은 마치 색색의 물감으로 칠한듯 환상적인 풍경이 펼쳐졌다. 푸른색과 보라색 또한 오렌지색의 구름이 밤하늘에 펼쳐지며 희한한 모양의 '작품'을 만들자 이를 지켜보는 사람들은 모두 탄성을 내질렀다. 이에 트위터 등 SNS에서는 외계인의 침공이 아니냐는 흥미로운 글들이 올라왔을만큼 현지에서 큰 관심을 끌었다. 밤하늘에 피어오른 색색의 구름같은 이 현상은 과학 실험의 결과다. 최근 미 항공우주국(NASA)은 아주르(AZURE)라는 이름의 프로젝트를 진행 중이다. 이 실험은 쉽게말해 오로라의 비밀을 밝히는 것과 관계가 있다.너풀너풀 하늘에 날리는 모습 때문에 ‘천상의 커튼’이라고도 불리는 오로라는 태양표면 폭발로 우주공간으로부터 날아온 입자가 지구자기(地球磁氣) 변화에 의해 고도 100∼500 km 상공에서 대기 중 산소분자와 충돌해서 생기는 방전현상이다. 곧 오로라는 태양에서 날아온 전하를 띤 하전입자와 지구 대기에 있는 입자가 충돌하면서 일어난 현상으로 이번 실험은 이와 비슷한 조건을 만들어 지구 대기 이온층에서의 입자의 흐름을 추적하는 것이 목적이다. NASA는 이를 위해 노르웨이 안되위아 우주센터에서 2대의 사운딩 로켓을 114~250㎞ 상공에 연달아 쏘아올렸다. 연구목적으로 사용되는 사운딩 로켓은 우주 밖으로는 나가지 못하고 하늘로 올라갔다고 다시 떨어진다. 사람들의 눈길을 사로잡은 아름다운 현상은 로켓에서 나온 무해 가스인 바륨과 스트론튬, 트리메틸알루미늄으로 만들어진 것이다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

미 항공우주국(NASA)의 행성 탐사 미션이 우선 순위가 높은 탐사표적의 목록을 얻었다. 천문학자들은 TESS 우주망원경의 제2지구 탐색작업을 돕기 위해 ‘거주 가능 행성 목록’을 작성했다고 8일(현지시간) 우주 전문 사이트 스페이스닷컴이 보도했다. “생명체는 어떤 종류의 천체에도 존재할 수 있지만, 생명체를 지탱할 수 있는 종류는 우리 행성과 같은 천체이므로 지구와 비슷한 행성을 먼저 찾아보는 것이 타당하다”고 TESS 과학 팀원인 리사 캘터네거 코넬대 천문학 교수가 밝혔다. 목록을 작성한 새로운 연구를 이끈 캘터네거 교수는 “이 목록은 TESS에게 중요하다. 데이터를 다루는 누구나 가장 가까운 지구 유사체를 찾을 수 있는 별을 알고 싶어하기 때문”이라고 덧붙였다. 2018년 4월 18일에 발사된 TESS(Transiting Exoplanet Survey Satellite)는 전임자인 케플러 우주망원경의 미션을 물려받아 태양의 이웃에 있는 수십만 개의 별들을 조사하고, 외계행성들이 모항성의 앞을 가로지를 때 일어나는 밝기의 감소를 검색하는 방법으로 외계행성을 찾아낸다. 이를 트랜싯 방법이라 하는데, NASA의 유명한 케플러 우주망원경은 이 기법을 사용해 현재까지 발견된 3750 개의 외계행성 중 약 70%를 발견했다. 미션이 끝나면 케플러보다 훨씬 더 많은 업적을 올릴 수 있을 것으로 기대되고 있는 TESS는 2년간의 주요 임무 중 약 40만 개의 별을 관찰할 것으로 예상된다. 그 별들이 모두 제2 지구를 가지고 있을 가능성이 같지 않은 만큼 이번 새 목록이 필요한 것이다. 캘터네거 교수와 그 동료들은 1822개의 별을 확인했으며, 이들 별은 TESS가 한 번의 트랜싯 방법으로 발견한 것으로, 크기는 지구의 2배 이하, 모항성으로부터의 복사선 조사량은 우리 지구와 비슷한 행성들이다. 이는 곧 행성의 표면 온도가 지구와 비슷하다는 뜻이다. 연구팀은 TESS가 지구 크기의 따뜻한 행성을 발견할 가능성이 높은 408개의 별을 강조했다. “내가 특히 좋아하는 새로운 별 408개가 있는데, 하나만 골라야 할 필요가 없다는 것이 놀랍다. 나는 수백 개의 별을 찾아다닌다”고 캘터네거 교수는 말했다. 이 새로운 별 목록에는 89억 달러가 투입된 제임스웹 우주망원경이 지속적으로 관측할 137개의 별이 포함되어 있다고 연구진은 밝혔다. 2021년 발사 예정인 제임스웹은 산소와 메탄 같은 ‘생체 신호(biosignature)’ 가스를 탐색하는 등, 가까운 외계행성 대기를 분석할 수 있을 것으로 기대된다. 캘터네거 교수는 “TESS가 우리 목록에 있는 수백 개의 별 주변에서 얼마나 많은 거주 가능 외계행성을 발견할지는 알 수 없지만 그럴 가능성은 충분히 있다”면서 “일부 연구에 따르면 우리 카탈로그에 있는 것과 같이 많은 거주 가능 암석 행성의 존재를 시사하고 있으며, 우리는 그러한 세계의 발견을 흥미진진하게 지켜보고 있다”고 덧붙였다. 이 연구는 지난달 ‘아스트로피지컬 저널 레터’(The Astrophysical Journal Letters)에 발표되었다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

인도 정부가 자국의 저궤도 위성격추로 생겨난 잔해들이 국제우주정거장(ISS)을 위협하고 있다고 미 항공우주국(NASA)이 지적하자 즉각 반박했다. 7일(현지시간) CNN 등에 따르면 사티시 레디 인도 국방연구개발의장은 전날 “시뮬레이션상 위성의 잔해가 ISS와 충돌할 가능성은 전혀 없다”고 밝혔다. 그는 “이번 (위성격추) 임무는 잔해가 매우 빠르게 소멸하고 (더 높은 고도로) 올라가는 잔해도 없도록 설계됐다”며 위험이 있을 수 있는 것은 첫 10일인데, 이 기간 아무런 문제도 발생하지 않았다고 강조했다. 나렌드라 모디 인도 총리는 지난달 27일 TV 연설을 통해 미국과 러시아, 중국에 이어 세계 4번째로 위성격추 시험에 성공했다고 밝혔다. 격추된 위성은 지상에서 300㎞ 떨어진 궤도를 돌던 저궤도 위성이었다. 인도 정부의 격추시험 발표에 짐 브라이든스틴 NASA 국장은 지난 1일 “인도의 저궤도 위성격추 이후 궤도에 400개의 잔해가 생겼다. 이것이 ISS의 우주인들을 위협한다”며 “이는 인류 우주비행의 미래와 공존할 수 없는 행동”이라고 비판했다. 그는 그러면서 “잔해 중에는 너무 작아서 추적이 안 되는 것도 있다. 크기가 10㎝ 이상인 것만 추적할 수 있다. 현재 잔해 60여개의 움직임을 보고 있다”면서 “격추된 위성 잔해 중 24개는 ISS의 원지점(타원 궤도 위에서 지구에서 가장 먼 점) 상층부에 있어 끔찍하다”고 말했다. 김규환 선임기자 khkim@seoul.co.kr

미 항공우주국(NASA)의 태양탐사선 파커 솔라 프로브가 지난 4일(이하 미국동부표준시) 두번째 근일점 통과를 마쳐 또 다시 새로운 기록을 세웠다. 지난해 11월 5일 첫번째 근일점 통과 후 딱 5개월 만에 이루어진 이번 근일점 통과는 4일 오후 6시 40분에 이루어졌으며, 태양 표면에 약 2400만㎞까지 접근한 것으로, 첫번째 근일점 통과 때와 거의 같은 고도이다. 이 두 기록은 1976년 헬리오스 2호가 세운 종전 최고 기록(4300만㎞)을 깨뜨린 것으로, 미션이 진행되면서 계속 기록 갱신을 거듭하여 마침내 태양 표면으로부터 600만㎞ 거리까지 접근하게 된다. 파커 탐사선의 비행속도 역시 이 같은 지속적인 기록 갱신을 이룩하게 되는데, 두 차례의 근일점 통과 속도는 초속 95㎞를 찍어 가장 빠른 우주선 속도기록도 아울러 세웠다. 앞으로 점차 속도를 높여가 2025년 후반에 잡힌 마지막 플라이바이에서 파커는 초속 190㎞까지 찍게 된다. 이는 서울에서 대전까지를 단 1초에 주파하는 속도다. 파커 탐사선이 근일점을 통과하는 기간에는 며칠 간 지구와의 통신이 불가능하기 때문에 담당 과학자와 엔지니어들에게는 불안한 시기이기도 하다. 태양 대기인 코로나의 엄청난 열기 속을 통과하는만큼 안테나 등 통신장비를 두터운 열차폐막 뒤에 안전하게 감추어야 하기 때문이다.통신이 재개되는 것은 우주선이 다시 태양으로부터 안전 거리 밖으로 멀어졌을 때이며, 근일점 통과 시 수집된 데이터들은 이때부터 목빠지게 기다리고 있는 과학자들에게 전송되기 시작한다. 연구자들은 이 데이터로 수백만 도나 되는 코로나의 미스터리를 풀 수 있기를 기대하고 있다. 이 코로나의 높은 온도는 태양 표면 온도에 비해 무려 수백 배는 되는 엄청난 것으로, 과학자들의 머리를 싸메게 하고 있다. 코로나는 태양풍의 원천으로 태양과 태양계를 쉼없이 가로지르는 하전된 입자의 흐름이다. 지구 주위의 궤도에서 태양풍이 강해지면 통신이나 항행위성에 장애를 줄 수 있기 때문에 과학자들은 파커 탐사선 데이터로 태양풍의 근원과 작용에 대해 더 잘 이해할 수 있기를 희망하고 있다. 파커 탐사선은 9월 1일 세번째 근일점 통과를 예정하고 있으며, 금성의 중력을 이용한 플라이바이를 통해 태양에 더욱 근접하는 궤도를 만든다. 7년 동안의 미션 기간에 파커는 모두 24차례 근일점 통과를 수행함으로써 태양의 표면에 더욱 가까이 접근할 것이며, 또한 태양의 비밀에 보다 다가서게 될 것으로 예측된다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　　

만약 달이 태양을 가리는 현상인 일식(日蝕)을 지구가 아닌 화성에서 본다면 어떤 모습으로 보일까? 지난 5일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 화성탐사로봇 큐리오시티가 촬영한 흥미로운 화성의 일식 이미지를 공개했다. 태양 필터를 장착한 큐리오시티의 카메라 ‘마스터캠’(Mastcam)으로 촬영한 이 사진에서 화성에서의 일식은 작은 물체가 지나가며 태양을 조금 가릴 뿐 지구처럼 경외감을 자아내지는 않는다. 세간에 널리 알려져있지는 않지만 화성은 울퉁불퉁 감자모양을 닮은 포보스(Phobos)와 데이모스(Deimos)를 가지고 있다. 각각의 지름은 22㎞, 12㎞인 초미니 달로, 이 때문에 태양을 조금 가릴 뿐 밤하늘을 휘영청 밝혀주는 지구의 아름다운 달과는 비교조차 되지 않는다.포보스가 촬영된 것은 지난달 26일로, 큐리오시티가 화성에서 임무를 시작한 지 ‘2359솔’(SOL·화성의 하루 단위으로 1솔은 24시간 37분 23초로 지구보다 조금 더 길다), 데이모스는 지난달 17일(2350솔) 촬영됐다. 다만 포보스가 이렇게 작은 달이지만 태양을 일부나마 가릴 수 있는 것은 화성 표면에서 불과 6000㎞ 떨어진 곳을 돌기 때문으로 이는 태양계의 행성 중 위성과 거리가 가장 가깝다. 이같은 특징 때문에 결국 포보스는 화성의 중력을 견디지 못하고 점점 가까워져 짧으면 수백만 년 내에 갈가리 찢겨 사라질 운명이다. 그리스 신화의 쌍둥이 형제에서 이름을 따온 포보스는 ‘공포’를 뜻하는데 자신의 운명과 가장 어울리는 명칭을 가진 셈이다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

신세계백화점이 공기정화식물을 한자리에 모았다. 신세계백화점은 5일부터 열흘간 본점, 강남점, 센텀시티점, 대구신세계 등 주요 대형 점포에서 공기정화에 효과가 있는 식물을 소개하는 ‘신세계 그리너리 페어’를 진행한다고 4일 밝혔다. 일반적으로 4월이면 따뜻한 날씨에 맞춰 원피스, 카디건 등 봄 패션의류 행사를 열었지만, 이번에는 국가적인 이슈로 떠오른 미세먼지 문제 해결을 위해 행사를 마련했다. 특히 이번 행사에서는 아레카 야자, 관음죽, 인도 고무나무 등 미국 항공우주국(NASA)이 선정한 공기정화식물 8종을 포함한 총 20여 가지의 공기정화식물을 만나 볼 수 있다. 또 본점 1층과 강남점 5층, 대구신세계 미디어타워 파크 등에는 다양한 대형 식재를 마련해 ‘마치 온실에 온 듯’하게 연출할 계획이다. 공기정화식물의 효과와 관리법 그리고 추천 배치 공간까지 알려줘 아이 공부방, 거실 등에 필요한 상품을 고객이 직접 고를 수 있도록 준비했다. 김선진 신세계백화점 생활담당 상무는 “최근 집 안의 공기 질에 관심을 보이는 고객들이 많아져 패션이 아닌 라이프스타일 대형 행사를 4월 첫 주 행사로 준비했다”며 “에코 플랜테리어(Plant+interior) 등 최신 라이프스타일을 선보이며 업계를 선도할 것”이라고 말했다. 백민경 기자 white@seoul.co.kr

우리 머리 위 350㎞ 상공에는 우주비행사를 싣고 매일 지구를 15.78회 도는 기체가 있다. 바로 국제우주정거장(ISS)이다. 지난 2일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)이 운영하는 ‘오늘의 천문사진'(APOD)에 환상적인 달 사진이 게재돼 관심을 끌고있다. 달의 표면이 생생하게 드러난 사진도 환상적이지만 더욱 눈길을 끄는 것은 역시 검은색 실루엣으로 보이는 ISS다. 특히 이 사진에는 ISS의 전체적인 윤곽은 물론 특유의 태양전지판도 확실히 보인다. 또한 사진 왼쪽 하단에는 달에서 가장 유명한 크레이터 중 하나인 ‘티코 크레이터’(Tycho crater)가 선명히 보인다. 지름 85㎞의 티코 크레이터는 달이 보름달 모양일 때 특히 잘 보인다. 이 사진은 지난달 미국 캘리포니아 팔로알토에서 셔터스피드(1/667초)를 주고 촬영됐으며 당시 달은 보름달이 되기 직전이었다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

미래에 우주에 진출한 인류가 사는 집은 이렇게 생겼을지도 모르겠다. 최근 미국항공우주국(NASA)이 올해 개최 중인 ‘3DP 챌린지’(3D Printed Habitat Challenge) 경연대회의 최종후보 세 팀을 선정 발표했다고 CNN 등 미국언론이 2일(현지시간) 전했다. 2015년부터 매년 열리는 이 대회는 인류의 본격적인 우주 진출을 현실화하기 위한 아이디어 공모전으로, 3D프린터 기술을 활용해 달이나 화성 또는 그너머 행성에 건설할 거주시설을 디자인하고 모형을 만들어 겨루는 것이다. 최종후보에 오른 세 팀은 총 11개팀 중에서 선정됐다. 이들 팀은 각각 모델링 소프트웨어를 사용해 거주시설의 설계를 전면적으로 렌더링하고 각 시설이 갖는 특징을 설명하는 짧은 영상을 제작하는 과제에서 높은 점수를 받았다. 이번 경합에서는 각 모델의 건축적 배치와 프로그래밍, 실내공간의 효율성, 3D프린터 기술의 확장성 그리고 시공성은 물론 심미적인 표현에서도 점수가 매겨졌다.그 결과, 뉴욕에 본사를 둔 팀 ‘서치플러스/아피스코어’(SEArch+/Apis Cor)는 자연광을 들여보내기 위해 벽면 곳곳에 작은 구멍을 만든 독특한 트위스트 구조로 1위를 차지했다.그다음으로는 로저스의 ‘조페루스’(Zopherus)가 모듈식 구조물을 자동으로 제작할 수 있는 아이디어를 제시해 2위가 됐다. 이어 코네티컷주(州) 뉴헤이븐의 ‘마스인큐베이터’(Mars Incubator)가 식물재배용 공간을 포함한 4개의 뚜렷한 공간을 구성한 모듈식 디자인으로 3위에 오를 수 있었다. 이에 따라 이들 팀은 10만 달러(약 1억원)의 상금을 나눠 갖게 됐으며, 오는 5월 초 진행하는 결선에서 상금 80만 달러(약 9억 원)를 타기 위해 실제로 3D프린터를 사용해 실물 모형을 제작하는 치열한 경쟁을 벌이게 된다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

인류가 탐사한 가장 먼거리 천체 ‘울티마 툴레’의 미스터리가 하나씩 풀리고 있다. 2015년 7월 명왕성을 방문한 미국항공우주국(NASA)의 심(深)우주탐사선 뉴허라이즌스가 3년반 동안 16억㎞(11AU)를 더 날아 카이퍼벨트의 울티마 툴레에 도착한 것은 2019년 새해를 알리는 종이 친 직후였다. 울티마 툴레는 ‘알려진 세계를 넘어서’라는 의미의 중세시대 용어로 공식 이름은 ‘2014 MU69’다. 뉴허라이즌스가 초기에 보내온 데이터에 의하면, 지구로부터 지구-태양 간 거리의 44배인 65억㎞나 떨어져 있는 카이퍼벨트의 소행성 울티마 툴레는 처음에는 눈사람 모양으로 파악됐다. 이는 두 천체가 충돌로 인해 눈사람 모양으로 붙은 것으로, 큰 것은 울티마, 작은 것은 툴레로 각각 명명됐다.그러나 뉴허라이즌스가 플라이바이 직후 찍은 영상을 분석해본 결과, 울티마 툴레가 구형보다는 납작한 팬케이크처럼 편평한 모양임이 밝혀졌으며, 크기는 35x15㎞, 폭 15㎞임을 알아냈다. 울티마는 19.5㎞, 툴레는 14.2㎞이다. 이처럼 NASA 과학자들은 뉴허라이즌스의 데이터로 울티마 툴레의 퍼즐을 하나씩 풀어가면서 태양계 형성기의 진화와 조성 그리고 지질학을 배우고 있는 중이다. 이제껏 밝혀진 바에 따르면, 울티마 툴레는 의심의 여지가 없이 인류가 최초로 탐사한 연성(連星)이다. 이 천체의 접근 사진은 눈사람 같은 이상한 형태를 보여줬지만, 최근접 촬영된 이미지를 분석해본 결과, 뉴허라이즌스는 울티마 툴레로부터 불과 3,500㎞ 거리 이내까지 접근했다. 이 소행성은 놀랄만큼 특이한 형태를 하고 있는 것이 드러났다. 울티마 툴레는 크고 납작한 판형(울티마)에 작고 둥근 판형(툴레)이 연결된 형태로 이뤄져 있다.​ 이런 특이한 형태는 과학자들에게 커다란 놀라움을 안겨줬다. 미국 콜로라도주(州) 볼더에 있는 사우스웨스트연구소(SwRI)의 앨런 스턴 뉴허라이즌스 수석연구원은 “우리는 태양계 어디서도 이런 형태의 천체를 본 적이 없다”고 밝히면서 “이 발견은 행성을 형성하는 벽돌인 미행성이 어떻게 만들어지는지를 보여주는 것으로, 우리 행성과학자들을 행성 연구의 원점으로 되돌려보내는 사건”이라고 논평했다. 울티마 툴레는 원시 태양계의 물질이 완벽하게 보존돼 있는 천체로, 태양계가 탄생될 때 행성들이 어떻게 형성됐는가를 뚜렷이 보여주고 있다. 울티마와 툴레는 처음에는 분리된 소행성으로 카이퍼벨트에 있는 다른 연성계처럼 서로의 둘레를 공전하고 있었을 것이며, 무엇인가의 힘에 의해 ‘부드러운’ 합체를 이뤘을 것으로 과학자들은 보고 있다. “이 같은 추론은 우리 태양계의 형성에 대한 일반적인 이론에 부합되는 것”이라고 설명하는 미국 워싱턴대학의 윌리엄 매키넌 뉴허라이즌스 공동연구자는 “울티마 툴레의 상호 공전 모멘텀이 대부분 소실된 나머지 두 천체가 이처럼 합병하게 된 것”이라고 밝혔다. 그 합병의 증거는 울티마 툴레의 연결부인 목 부분에 증거를 남기고 있다. 뉴허라이즌스 과학자들은 울티마 툴레의 표면에서 메탄올, 물얼음 그리고 다른 유기 분자의 증거를 발견했다. 이 같은 발견은 과학자들에게 원시 태양계 천체 연구에 커다란 기회를 줄 것으로고 기대되고 있다. 울티마 툴레의 데이터 전송은 아직까지 계속되고 있으며, 2020년 여름이 돼야 모든 데이터 전송이 끝날 것으로 보인다. 현재 뉴허라이즌스는 여전히 카이퍼벨트 지역을 여행하고 있으며, 카이퍼 벨트 천체들에 대한 관측을 계속하는 한편, 카이퍼벨트 우주먼지 환경과 하전입자 방사선 지도를 작성하고 있다. ​2019년 4월 현재, 뉴허라이즌스는 지구에서 약 66억㎞(44AU) 떨어진 지점에서 초속 14.7㎞로 궁수자리 방향으로 항해하고 있는 중이다. 이는 빛이 6시간 달려야 하는 거리로, 지구와 교신을 주고받는 데 12시간이 걸리는 거리이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

박인비, 퍼팅 난조 눈앞 20승 놓쳐 박성현·고진영과 공동 2위에 올라 韓 선수 대회 3연속 정상에 실패미국여자프로골프(LPGA) 투어 시즌 7번째 대회에서 스무 살의 일본 신예 하타오카 나사가 ‘골프 여제’ 박인비(31)와 세계랭킹 1위 박성현(26), 고진영(24)을 따돌리고 우승했다. 1일(한국시간) 미 캘리포니아주 칼즈배드의 아비아라 골프클럽(파72·6558야드)에서 열린 LPGA 투어 KIA클래식 최종 라운드 승자는 하타오카였다. 앞서 3라운드까지 2위로 박인비의 뒤를 바짝 쫓던 하타오카는 이날 10번 홀까지 4타를 줄여 단독 선두를 굳혔다. 이후 16번 홀(파4) 티샷이 물에 빠져 보기가 됐지만 17번 홀 버디를 잡으며 3타 차로 추격자들을 따돌렸다. 하타오카는 최종합계 18언더파 270타로 우승컵을 차지했고, 상금은 27만 달러(약 3억원)다. 하타오카는 열여덟 살이던 2017년 일본여자프로골프(JLPGA) 투어 메이저인 제50회 일본여자오픈골프선수권에서 우승해 아마추어로 우승한 전 대회에 이어 2연패하는 대기록을 세운 기대주로 꼽힌다. 지난해 2승을 했고, 올 들어 이번 대회가 첫 우승 신고다. 하타오카는 지난해 NW아칸소챔피언십에서 투어 첫승을 거뒀고 이어 TOTO재팬클래식에서 우승하며 스스로 롤 모델이라고 밝힌 미야자토 아이(투어 9승)를 이어 일본을 대표하는 선수로 주목받고 있다. 딸에 대한 부모의 기대로 미국항공우주국(NASA) 이름을 갖게 된 하타오카는 골프장에서 일하던 어머니의 영향으로 11살에 골프에 입문해 골프전문학교에서 영재교육을 받았다. 현지 기자들이 우승한 하타오카에게 “우주비행사가 될 생각은 없느냐?”는 황당한 질문을 던지기도 했다. 통산 20승에 도전했던 박인비와 박성현, 고진영은 똑같이 15언더파 273타를 써내 공동으로 준우승을 차지했다. 공동 2위에 이어 김효주(24), 최운정(29), 허미정(30)이 14언더파 공동 7위로 한국 선수 6명이 ‘톱10’에 포진했다. 하지만 2017년 이미림, 2018년 지은희에 이은 KIA클래식에서의 한국 선수의 3연승 달성은 실패했다. 3라운드까지 1타 차 단독 선두를 달린 박인비는 이날 전반 9개 홀에서 퍼팅 난조로 보기 2개, 버디 1개로 1타를 잃은 게 패인으로 작용했다. 이어 후반 15, 16번 홀에서 연속 버디를 잡아 선두 하타오카를 1타 차로 추격했지만 17, 18번 홀 연속 파를 기록해 뒤집기는 무위가 됐다.현 랭킹 1위 박성현과 올 시즌 LPGA투어 상금 1위(현재 55만 달러)인 고진영은 ‘18번 홀’(파4)에서 발목을 잡혔다. 이날 5번 홀(파5) 이글로 기세를 올린 박성현은 8번 홀(파5)에서 더블보기를 기록했다. 이후 15~17번 홀에서 3연속 버디를 낚으며 역전을 노렸지만 18번 홀의 1m 버디 퍼트를 아쉽게 놓쳤다. 지난주 뱅크 오브 오프 파운더스컵에서 역전 우승을 일궈낸 고진영은 17번 홀(파5) 이글로 한때 1타 차 2위까지 치고 올라갔지만 18번 홀(파4) 보기로 준우승에 머물렀다. 안동환 기자 ipsofacto@seoul.co.kr

2년 후인 오는 2021년이면 인류의 피조물이 사상 최초로 다른 행성의 하늘을 나는 시대를 맞을 것으로 보인다. 지난 28일(현지시간) 미 항공우주국 제트추진연구소(JPL) 측은 향후 화성에서 비행할 헬리콥터의 시험비행을 성공적으로 마쳤다고 발표했다. 무게가 1.8㎏에 불과한 작은 이 헬기는 드론과 비슷한 모양으로 내년이면 탐사선에 실려 화성으로 발사된다. 잘 알려진대로 화성에는 그 궤도를 도는 위성과 땅바닥을 굴러다니는 큐리오시티 등이 탐사 중에 있지만 하늘을 날면서 표면을 한 눈에 내려다볼 수 있는 비행체는 지금까지 없었다. 만약 화성 헬기가 현실이 된다면 얻을 수 있는 이점은 많다. 대표적으로 주변 지역을 빠르게 정찰해서 정보를 얻을 수 있는데 이는 로버나 혹은 사람이 어디로 가야 하는지 쉽게 알 수 있어 탐사의 효율성을 높이고 위험을 사전에 차단해 준다.이론적으로는 지구와 닮은 행성인 화성에 헬기를 띄우는 것이 쉬울 수도 있으나 사실 과학적으로 넘어야 할 것이 많다. 먼저 화성 날씨는 혹독하게 추울 뿐 아니라 하루 일교차도 매우 크고 여기에 강력한 모래폭풍도 불어온다. 특히 화성의 중력은 지구의 1/3 수준으로 양력이 적어도 비행이 가능한 장점이 있지만, 대신 대기 밀도가 지구의 1% 수준에 불과해 양력 자체를 발생시키기 어렵다.이 때문에 NASA는 그간 화성에 띄울 다양한 비행체를 연구해왔으며 그 결실이 이번 테스트에 성공한 헬기다. 날개 위에 태양열 패널이 설치된 이 드론형 헬기는 8개의 전기모터로 구동되며 로터 직경은 1.2m다. 또한 화성의 혹독한 환경을 견디기 위해 내부는 보온·발열 처리를 했으며 로터는 1분당 2800번 회전한다. 회전 수만 놓고보면 지구의 헬기보다 10배 정도는 많은 수준. 여기에 고장나면 수리가 불가능하기 때문에 튼튼한 내구성은 기본이다. JPL에 따르면 이번 테스트는 화성의 대기와 비슷한 환경을 구축한 버스 만한 크기의 진공실에서 이루어졌다. 테스트를 진행한 테디 자네토스 박사는 "극도로 얇은 화성의 대기 속에 헬기를 띄우는 것은 우리에게 매우 힘든 도전"이라면서 "지구와 달리 조종사의 원격조정이 힘들기 때문에 자율적으로 작동이 이루어질 것"이라고 밝혔다. 이어 "처음에 이 헬기는 3m 정도 공중으로 올라갈 것이며 나중에 수백m 떨어진 거리를 날아가게 될 것"이라고 전망했다. 　 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

미 항공우주국(NASA)의 태양탐사선 파커 솔라 프로브(PSP)가 오는 4일(이하 미국 동부표준시) 두 번째 근일점 통과를 위한 준비단계에 돌입했다. 두 번째 도는 태양 궤도에서 태양에 가장 가까운 지점 통과 준비에 들어간 셈이다. 오는 10일까지 지속되는 태양과의 만남 단계에서 우주선은 4기의 과학장비들을 최대한으로 작동하여 태양 코로나에서 수집된 과학 데이터를 저장하게 된다. PSP가 태양 근일점 통과를 전후한 며칠 동안 지구와의 교신은 단절된다. 이는 PSP가 송신기를 지구 쪽으로 향하게 하는 것보다 열차폐 시스템(Thermal Protection System)이라 불리는 열 방패를 태양 쪽으로 유지하는 것을 우선적으로 하기 위함이다. 두 번째 근일점 통과에서 수집된 과학 데이터는 몇 주 후 미국 매릴랜드주 로럴의 존스홉킨스 응용물리학실험실로 전송될 예정이다.첫 번째 궤도의 미션처럼 PSP가 통과하는 근일점은 태양 표면으로부터 약 2400만㎞ 떨어진 지점으로, 이는 1976년 헬리오스 2호가 세운 4320만㎞ 기록을 넘어서는 것이며, 수성의 근일점 거리 4600만㎞에 비해 반 남짓한 거리이다. 두 번째 근일점 통과시 탐사선의 속도는 첫 번째 통과 때와 마찬가지로 시속 34만㎞, 초속으로는 95㎞를 찍게 되는데, 이는 2초 만에 서울-대전 간을 주파하는 속도이다. 오는 12월, PSP는 중력도움으로 더욱 빠른 속도와 태양에 근접하는 궤도를 타기 위해 7번의 금성 플라이바이 중 두 번째 플라이바이를 수행할 예정이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com