지구 같은 행성은 태양계 초기에 있었던 가스와 먼지의 원반인 원시 행성계 원반(protoplanetary disc)에서 태어났다. 물론 과학자들이 직접 지구의 탄생을 목격한 건 아니지만, 새로운 행성이 태어나는 다른 행성계를 연구해 이와 같은 사실을 확인했다. 지구를 구성한 암석 성분과 물, 그리고 생명체를 만든 유기물 역시 원시 행성계 원반에 포함된 물질로 과학자들은 다른 별 주변의 원시 행성계 원반에서 이런 물질들을 대량으로 확인했다. 네덜란드 라이덴 천문대 과학자들은 가장 강력한 전파 망원경 중 하나인 ALMA를 이용해 지구에서 444광년 떨어진 아기별인 IRS 48를 관측했다. IRS 48 주변에는 다른 아기별과 마찬가지로 새로운 행성이 만들어지는 원시 행성계 원반이 있다. 연구팀은 여기서 지금까지 발견된 가장 복잡한 유기물인' 디메틸 에테르'(Dimethyl ether, CH3OCH3)를 발견했다. 디메틸 에테르는 9개의 원자로 구성된 단순한 유기물로 아미노산이나 당 분자 같은 더 복잡한 유기물을 만드는 원료가 된다. 지금까지 별이 태어나는 가스 성운에서 이 물질이 포착된 적은 있었지만, 원시 행성계 원반에서 포착된 것은 처음이다. 디메틸 에테르가 존재한다는 것은 더 복잡한 유기물이 합성되고 있다는 강력한 증거이기 때문에 과학자들은 이번 연구 결과에 주목하고 있다. 이번 관측에서 더 흥미로운 부분은 마치 캐슈넛 같이 생긴 먼지 트랩의 존재다.(사진) 별의 중력에 의해 원형 고리 모양을 유지하고 있는 원시 행성계 원반의 모양이 변한 것은 보이지 않는 작은 행성의 존재를 시사한다. 그리고 이 장소에서 별의 에너지를 받은 일산화탄소의 얼음이 승화된 후 다른 원자와 화학 반응을 일으켜 디메틸 에테르나 다른 유기물 분자를 만드는 것으로 보인다. 초기 행성의 생성과 유기물의 진화를 암시한다는 점에서 중요한 관측 결과다. 아마 지구 역시 이렇게 유기물이 풍부한 원시 행성계 원반에서 태어났을 가능성이 높다. 행성이 생성되기 전 우주 공간에서 합성된 유기물은 지구로 흡수된 후 생명체의 재료가 됐을 것이다. 과학자들은 46억 년 전 지구 탄생 시점에 있었던 일을 태양과 비슷한 별이 생성되는 가스 성운에서 관측하고 있다. 앞으로 관측 기술이 발전함에 따라 지구 생명체가 정확히 어떤 과정을 통해 생성되었는지, 그리고 생명체가 태어날 수 있는 제2의 지구는 우주에 얼마나 흔한 지 같은 여러 가지 질문에 대한 답을 찾을 수 있을 것으로 기대된다.

2021년에 확인된 베르나디넬리-번스타인 혜성(이하 BB 혜성)은 지름이 137㎞로, 공식적으로 관측된 혜성 중 최대를 기록한 혜성이다. 이는 서울-공주간 거리에 맞먹는 지름으로, 남한땅의 반만 한 크기라 할 수 있다. 이 같은 사실은 출판 전 데이터베이스인 아카이브(arXiv)에 보고됐으며, 현재 ‘천문학 및 천체물리학 회보’에 게재가 승인된 이 새로운 기록은 헤일-밥 혜성을 1위 자리에서 밀어냈다. 기존 기록은 1995년에 발견된 헤일-밥 혜성으로 지름이 대략 74㎞이며, 대중적으로 잘 알려진 핼리 혜성의 지름이 약 5.6㎞인 것과 비교하면 이 혜성이 얼마나 큰지 알 수 있다. 공식명칭 혜성 2014 UN271로 알려진 BB 혜성은 최초 발견자인 미 펜실베니아대 우주론자 게리 번스타인과 미 워싱턴대 박사후 연구원인 페드로 베르나디넬리의 이름을 따서 명명됐으며, 이들은 암흑 에너지 조사 데이터 세트에서 이 혜성을 처음 발견했다.  BB 혜성을 보여주는 이미지는 2014년으로 거슬러 올라가는데, 그해부터 혜성 이미지를 본 베르나디넬리와 번스타인은 이후 몇 년 동안 이미지를 연구하면서 작은 점이 움직이는 것을 알아차렸다.당시 BB 혜성은 연구자들이 크기를 측정하기에는 너무 멀리 떨어져 있었지만 꽤 클 것으로 추정할 수는 있었다. 혜성은 태양계의 가장자리를 둘러싸고 있는 얼음 덩어리와 암석 덩어리인 오르트 구름에서 온 것으로, 그 궤도는 태양에서 1광년 거리로, 공전주기는 무려 550만 년이나 된다. BB 혜성은 현재 태양계 내부를 향해 날아오고 있는 중이다. 2031년에 지구에 가장 가까워지만, 그래도 지구와의 거리가 16억㎞로, 토성의 궤도 밖을 돌 것으로 보여 지구에 위협이 될 만큼 가깝지는 않다. 새로운 연구는 파리천문대 천문학자인 엠마뉴엘 를로슈가 주도했으며, 혜성이 19.6AU(1AU는 지구-태양간 거리 1.5억km) 떨어져 있을 때인 2021년 8월에 촬영한 남미의 아타카마 대형 밀리미터 집합체(ALMA)의 데이터를 사용했다. 연구원들은 혜성의 벌크에서 나오는 마이크로파 복사의 파장을 연구해 혜성의 크기를 추정할 수 있다. 연구자들은 이것은 이런 유형의 측정이 수행된 이래 가장 긴 거리의 측정이라고 새 논문에서 밝혔다. 연구자들은 이처럼 멀리 떨어져 있는 혜성을 측정하는 작업이 흥미진진했다고 덧붙였는데, 왜냐하면 이 혜성이 지구에 가까워지면 덩치가 크게 줄어들기 때문이다. 혜성이 태양에 가까워지면 먼지와 가스의 꼬리가 팽창하게 되고 그에 따라 본체는 수축하게 된다. 헤일-밥 혜성이 가장 가까이 접근했을 때 맨눈으로 볼 수 있었던 것과는 달리 이 혜성은 최근 거리에 접근해도 맨눈으로는 관측이 불가능하다. 그러나 과학자들은 혜성으로부터 오르트 구름의 천체에 대해 많은 것을 알아낼 수 있을 것으로 기대하고 있다. 장주기 혜성의 고향인 오르트 구름은 태양계를 껍질처럼 둘러싸고 있는 가상의 천체집단이다. 거대한 둥근 공처럼 태양계를 둘러싸고 있으며 수천억 개를 헤아리는 혜성의 핵들로 이루어져 있다. ALMA 전파망원경과 같은 대형 망원경을 사용하면 혜성이 지나갈 때 혜성의 화학적 구성에 대해 더 많은 것을 알 수 있을 것이며, 더불어 혜성의 온도, 회전 및 모양에 대해서도 보다 자세히 알게 될 것이라고 를로슈와 그의 동료들이 논문에 밝히고 있다.

인류의 천체 관측 사상 가장 덩치가 큰 혜성이 공식적으로 확인됐다. 최근 프랑스 파리 전문대와 스페인 안달루시아대학 우주물리학연구원 등 국제공동연구팀은 혜성 'C/2014 UN271'(이하 2014 UN271)이 역대 발견된 것 중 가장 지름이 큰 137㎞에 달한다는 연구결과를 발표했다. 지난 2014년 처음 존재가 확인된 2014 UN271은 무려 40억㎞ 떨어진 먼 거리에서 처음 발견돼 천문학자들도 그 크기를 밝혀내지 못했다. 이후 지구와 점점 가까워지면서 혜성의 크기가 95~370㎞로 추정됐으며, 이번에 연구팀은 칠레 고산 지대에 설치된 강력한 전파 망원경인 ALMA의 데이터를 이용해 보다 정확한 크기를 밝혀냈다. 기존 기록은 헤일-밥 혜성으로 지름이 대략 74㎞이며, 대중적으로 잘 알려진 핼리 혜성의 지름이 약 5.6㎞인 것과 비교하면 이 혜성이 얼마나 큰지 알 수 있다. 연구를 이끈 파리천문대 엠마뉴엘 를르슈 박사는 "오르트 구름 출신의 천체 중 역대 가장 큰 혜성으로 확인됐다"면서 "혜성의 알베도(반사도)를 이용한 가장 먼거리 측정으로 기록됐으며 향후 혜성이 고향으로 돌아가게 되면 현재 크기에서 절반으로 줄어들 것"이라고 설명했다. 　연구자의 이름을 따 지금은 ‘베르나디넬리-번스타인 혜성’(Bernardinelli-Bernstein Comet)으로 불리는 2014 UN271은 2031년이면 토성 궤도까지 근접할 것으로 예상된다. 지구와 최근접 거리가 무려 16억㎞에 달해 지상에서 화려한 혜성쇼를 볼 수는 없으나 천문학자들은 관측할 시간이 충분하기 때문에 오르트 구름 천체에 대한 비밀을 풀 많은 단서를 제공할 것으로 기대하고 있다. 2014 UN271이 흥미로운 점은 크기 외에도 인간의 머릿속으로는 상상하기 힘듯 ‘숫자’로도 설명된다. 먼저 이 혜성은 오르트 구름 출신으로, 태양과 가장 멀리 떨어졌을 때 거리는 약 6조㎞로 추정된다.태양계 끝자락에 있는 명왕성이 지구와 대략 60억㎞ 떨어진 것에 비춰보면 이 역시 상상하기 힘든 먼 거리다. 장주기 혜성의 고향인 오르트 구름은 태양계를 껍질처럼 둘러싸고 있는 가상의 천체집단이다. 거대한 둥근 공처럼 태양계를 둘러싸고 있으며 수천억 개를 헤아리는 혜성의 핵들로 이루어져 있다. 한편 ‘태양계의 방랑자’ 혜성은 타원 혹은 포물선 궤도로 정기적으로 태양 주위를 도는 작은 천체를 말한다. 소행성과의 가장 큰 차이점은 소행성이 바위(돌) 등으로 구성된 것과는 달리 혜성은 얼음과 먼지로 이루어져 있다. 이 때문에 혜성이 태양에 가깝게 접근하면 내부 성분이 녹으면서 녹색빛 등의 아름다운 꼬리를 남긴다.　   

과학자들이 갓 태어난 아기별 주위 가스 원반에 누군가 침입하고 달아난 현장을 포착했다. 그런데 인간 사회의 사건 사고와 달리 과학자들의 관심은 범인이나 아기보다 가스 원반에서 생성될 행성계에 쏠려 있다. 이상한 궤도를 공전하는 행성의 생성 이유를 밝혀줄 중요한 단서가 될 수 있기 때문이다. 큰개자리 Z 별(Z Canis Majoris, Z CMa)은 나이가 30만 년에 불과한 어린 별로 사람으로 치면 아직 태어난 지 몇 시간 되지 않은 신생아다. 하지만 그 밝기는 태양을 압도할 정도로 밝다. 사실 하나가 아니라 두 개의 별로 된 쌍성계일 뿐 아니라. 태양보다 훨씬 크기 때문이다. 이 두 별 주변에는 거대한 가스와 먼지 고리인 원시 행성계 원반(protoplanetary disk) 역시 거대한 크기를 자랑한다. 캐나다 빅토리아 대학의 루오빙 동이 이끄는 연구팀은 칠레 고산 지대에 설치된 거대 전파 망원경인 ALMA와 미국에 있는 대형 전파 망원경인 VLA(Karl G. Jansky Very Large Array)로 큰개자리 Z 별을 관측하고는 깜짝 놀랐다. 주변에 있는 원시 행성계 원반이 원형이 아니라 한쪽으로 길게 늘어나 있었기 때문이다.연구팀은 후속 관측을 통해 범인의 정체를 확인하지는 못했지만, 늘어난 형태로 볼 때 어떤 천체가 주변을 스쳐 지나가면서 중력으로 물질을 끌어당긴 결과로 보고 있다. 쌍성계의 강력한 중력을 이기고 물질을 끌어당긴 점을 보면 침입자의 정체는 다른 별일 가능성이 유력하다. 큰개자리 Z 별이 있는 가스 성운에는 여러 개의 새로운 별이 태어나고 있기 때문에 가장 자연스러운 설명이기도 하다. 과학자들은 이렇게 근처를 지나는 별의 중력이 원시 행성계 원반에서 생성 중인 행성의 궤도에 큰 변화를 줄 수 있다고 보고 있다. 별의 질량은 행성과는 비교도 안 될 정도로 크기 때문에 스쳐 지나간 경우에도 행성의 궤도는 크게 변할 수 있다. 결국 별에 매우 가까운 궤도로 이동하거나 혹은 아예 아주 먼 궤도로 끌려갈 수 있다. 그리고 심한 경우 아예 별 주변에서 이탈해 떠돌이 행성이 될 수도 있다. 다른 별의 중력 간섭에 의한 행성 궤도 변경은 이론적으로는 예측되었던 일이지만, 원시 행성계 원반에서 실제 증거를 포착한 것은 처음이다. 그러나 이것이 마지막이 되진 않을 것이다. 과학자들은 이런 일이 얼마나 자주 생기고 행성계에 구체적으로 어떤 영향을 미치는지 알아내기 위해 계속해서 망원경을 이용해 우주를 관측할 것이다.  

허블 우주 망원경은 지구에서 100억 광년 이상 떨어진 초기 은하를 다수 포착해 은하의 생성과 진화에 대한 여러 가지 정보를 제공했다. 하지만 광학 망원경의 특성상 가시광선과 자외선/적외선 일부 파장에서만 관측이 가능하다는 단점이 있다. 만약 관측하려는 은하가 가스나 먼지에 가려져 있는 경우 적외선이나 전파처럼 파장이 긴 영역에서 관측이 필요하다. 과학자들은 이렇게 파장이 긴 전파를 관측하기 위해 해발 5,000m가 넘는 칠레 고산 지대에 거대한 안테나를 건설했다. 바로 지구에서 가장 강력한 전파 망원경 가운데 하나인 ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA))다. ALMA는 미국, 유럽, 한국, 대만, 일본, 칠레, 캐나다의 국제 협력 프로젝트로 총 14억 달러의 비용을 들여 설치한 66개의 고성능 안테나로 구성되어 있다. ALMA는 기존의 망원경으로는 보기 힘들었던 수많은 천체를 관측해 천문학 발전에 크게 공헌했다. 연구팀은 과거 허블 우주 망원경이 관측했던 초기 은하가 몰려 있는 지역을 ALMA로 다시 관측했다. 그 결과 허블 관측 영역에서 보이지 않던 새로운 은하를 찾아낼 수 있었다. (사진) REBELS-12-2과 REBELS-29-2라고 명명된 이 은하는 지구에서 130억 광년 떨어진 은하로 이제 막 별을 생성하기 시작한 초기 은하다. 두 은하는 아직 별보다 가스가 풍부해 수많은 별을 생성하고 있지만, 가시광선 영역에서는 숨어 있는 은하라고 할 수 있다. 연구팀은 이렇게 숨어 있는 초기 은하가 전체 은하의 10-20%에 달할 것으로 보고 있다. 지금까지 알려진 것보다 더 많은 은하가 우주에 존재할 수 있다는 이야기다. 과학자들은 허블 우주 망원경의 후계자인 제임스 웹 우주 망원경이 이런 은하들을 찾고 연구하는 데 도움이 될 것으로 기대하고 있다. 제임스 웹 우주 망원경은 허블 우주 망원경보다 훨씬 희미한 은하도 관측할 수 있는 강력한 차세대 망원경일 뿐 아니라 파장이 긴 적외선 영역 관측에 특화되어 가스나 먼지에 가려진 천체를 관측할 때 훨씬 좋은 결과를 기대할 수 있다. 제임스 웹 우주 망원경이 성공적으로 발사되면 초기 은하에 대한 우리의 이해도 더 넓어질 것이다. 

지구에서 128억 광년 떨어진 은하에서 물의 흔적이 발견됐다. 이는 지금까지 나온 흔적 중 가장 멀고, 가장 오래된 것으로 전해졌다. 미 어바나샴페인 일리노이대 연구진은 칠레 아타카마 사막의 알마(ALMA) 망원경을 사용해 빅뱅 이후 7억8000만 년 만에 생성된 고대 은하 ‘SPT0311-58’에서 수소(H)와 산소(O) 원자로 만들어진 물(H2O) 분자에 관한 증거를 찾았다. 이런 증거는 빅뱅 당시 형성된 우주 최초의 분자로 여겨지는 수소 이온과 헬륨으로 이뤄진 수소 이온화 헬륨(HeH＋·Helium hydride ion)에서 더 복잡한 분자가 매우 빠르게 만들어졌다는 점을 시사한다. 헬륨(He)이나 수소보다 무거운 원소는 별의 수명이 끝남에 따라 중심핵에서 융합된다. 따라서 이 연구는 우주 초기 8억 년 안에 처음 별들이 생겨나고 사라지면서 물 분자를 생성했다는 점을 시사한다. 그 결과, 그 자체는 지구와 태양, 태양계 그리고 인류 등 오늘날 우리가 아는 모든 물질로 이어졌다. 물의 흔적이 나온 은하는 2017년 알마 망원경을 사용한 과학자들에게 처음 발견된 것으로 사실 두 은하로 이뤄졌다. 게다가 이 은하가 지구로부터 128억 광년 떨어져 있다는 점은 우리가 지금 보는 빛이 128억 년 전부터 날아왔다는 것이다. 이른바 ‘재이온화 시대’(Epoch of Reionization)로 불리는 당시에는 최초의 별과 은하가 탄생했다. 날아온 빛을 보면 당시 두 은하는 융합하기 시작한 것처럼 보인다. 그리고 두 은하의 빠른 별 형성 속도는 결국 가스를 소진해 한 쌍의 거대 타원 은하를 형성했을 것이다. 연구 주저자인 스리바니 자루굴라 수석연구원은 “SPT0311-58로 알려진 한 쌍의 은하에서 분자 가스에 관한 알마 망원경의 고해상도 관측을 통해 두 은하 중 큰 쪽 은하에서 물과 일산화탄소 분자를 모두 발견했다”면서 “특히 산소와 탄소는 1세대 원소이며 일산화탄소와 물의 분자 형태에서는 우리가 알 수 있듯이 생명에 매우 중요하다”고 밝혔다.이 은하는 알려진 초기 은하 중 가장 커서 가스와 먼지도 많다. 이는 분자 관찰을 더 쉽게 해 물 분자와 같이 생명에 관여하는 요소가 초기 우주 발전에 어떤 영향을 줬는지를 더욱더 잘 이해할 기회를 줄 것이라고 주저자는 설명했다. 물은 수소와 일산화탄소 다음으로 우주에서 세 번째로 풍부한 분자다. 이전 연구에서는 물의 배출과 먼지의 원적외선 방출을 연관지었다. 먼지는 은하의 별로부터 자외선을 흡수해 원적외선 광자로 다시 방출한다. 이는 물 분자를 더욱더 활성화시켜 과학자들이 관찰할 물의 배출을 일으킨다. 이런 원리는 이번 연구에도 도움을 줬다. 이런 연관성은 물을 별 형성의 추적 지표로 쓸 수 있어 앞으로 우주적 규모로 적용할 수 있다. 자세한 연구 결과는 미국 코넬대에서 운영하는 출판 전 논문공개 사이트인 아카이브(arXiv.org)에 공개됐으며 곧 세계적인 학술지 ‘천체물리학저널’(ApJ·Astrophysical Journal)에 실릴 예정이다.

칠레 북부 아타카마 사막에는 세계 최대 구리 광산과 세계 최대 전파망원경 알마(ALMA)가 있다. 땅을 파는 채굴과 우주 행성 탐험이 공존하는 독특한 공간이다. 독일 베를린을 기반으로 활동하는 최찬숙 작가는 2019년 이곳에서 3개월간 머물렀다. 오랜 이주 생활을 통해 땅과 터전, 토지 소유 문제에 관심을 가져온 그는 원시적인 땅의 모습을 간직한 아타카마 사막에서 태초부터 이어져 온 땅과 인간의 관계를 깊이 사유했다.●최찬숙 ‘큐빗 투 아담’… 땅과 인간의 관계 란 20일 개막한 국립현대미술관 ‘올해의 작가상 2021’ 전시에서 최 작가는 아타카마 사막에서 촬영한 영상으로 제작한 신작 ‘큐빗 투 아담’을 선보였다. 모두의 자연이었던 땅의 원래 모습을 탐사하면서 땅을 소유하려는 인간의 욕망이 메타버스 같은 가상세계에서조차 토지 소유권을 거래하는 모습으로 발현되는 현실을 짚는다. 폭등하는 집값으로 부동산 불로소득, 토지공개념 등에 관한 논의가 주목받는 시점에서 눈길을 끄는 작품이다. ●김상진 ‘로파이…’ 현실 파고드는 가상 경험 올해로 10회를 맞은 ‘올해의 작가상’이 동시대 이슈를 다룬 4인 4색의 개성적인 전시로 관람객을 맞는다. 이 상은 매년 상반기에 후보 작가 4명을 뽑아 하반기에 신작 전시를 공개하고, 전문가 심사를 거쳐 최종 1명을 선정한다. 올해는 김상진, 방정아, 오민, 최찬숙 작가가 후보에 올랐다. 조각, 설치, 회화, 영상 등 다양한 매체 실험과 시의성 있는 주제로 모처럼 짜임새 있는 전시를 보는 재미를 선사한다.김상진 작가는 소셜네트워크서비스(SNS), 가상화폐, 메타버스 등의 가상 경험이 현실 세계에 미치는 영향과 그로 인한 현상에 주목한 설치, 조각, 영상 작품을 선보였다. 전시장 중앙에 놓인 ‘로파이 마니페스토-클라우드 플렉스’는 교탁과 책상은 비어 있고, 천장의 LED 스크린에 사람들의 다리가 매달려 있는 장면을 연출한 설치 작품이다. 코로나19 팬데믹 시대에 온라인 수업이 일상화된 현실을 은유했다. 영상 합성기술에 사용되는 초록색 크로마키 슈트를 입은 사람이 투명 샌드백 안에 갇혀 있는 조각 작품 ‘크로마키 그린’은 가상과 현실의 경계에 대한 질문과 아울러 자연을 상징하는 초록색이 삭제를 위한 인위적 도구로 활용되는 역설을 돌아보게 한다.●방정아 ‘흐물흐물’… 권력·체제 향한 날 선 회화 방정아 작가는 자신이 거주하는 부산에서 벌어진 주한미군의 탄저균 실험과 원전의 위협, 복잡한 정치 상황 등을 소재로 한 회화 작품들을 출품했다. ‘흐물흐물’을 주제로 한 그림들은 윤곽을 일부러 흐트러뜨린 탓에 흘러내릴 듯하다. 권력, 체제 등에 대한 비판 의식이 1980년대 걸개그림을 차용한 형식과 맞물려 선명하게 다가온다.●오민 ‘헤테로포니’… 시간의 본질 꿰뚫는 감각 음악, 사운드, 퍼포먼스 등을 통해 시간의 속성과 본질에 천착해 온 오민 작가는 5개 화면과 사운드로 구성한 신작 ‘헤테로포니’에서 과거의 퍼포먼스를 촬영한 영상이 현재와 미래의 시간 속에서 어떤 의미를 지닐 수 있는지 모색한다. 헤테로포니는 하나의 선율을 여러 사람이 동시에 연주할 때 연주자 개개인의 선율이 한데 공존하는 상태를 뜻하는 음악 용어다. 전시는 내년 3월 20일까지.

우주에는 두 개의 별이 서로 주위를 공전하는 쌍성계가 흔하다. 과학자들은 쌍성계 주변에는 별의 중력 간섭 때문에 행성이 생성되기 어렵다고 생각했지만, 관측 결과 생각보다 많은 외계 행성을 포착했다. 스타워즈에 나오는 태양이 두 개인 행성인 타투인 행성이 사실은 그렇게 드문 경우가 아니었던 셈이다. 과학자들은 쌍성계 주변에서 행성이 생성된 후 안정적으로 궤도를 유지할 수 있는 이유를 알아내기 위해 후속 연구를 진행했다. 일본 가고시마 대학의 이치카와 타카노리가 이끄는 연구팀은 칠레 고산 지대에 설치된 강력한 전파 망원경인 ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)를 이용해 지구에서 460광년 떨어진 어린 별인 'XZ 타우리'(XZ Tauri)를 조사했다. XZ 타우리는 T 타우리 별(T Tauri stars, TTS)이라고 불리는 태어난 지 1000만 년 이내의 어린 별로 분류된다. 별의 긴 일생을 생각하면 1000만 년 이내는 신생아에 속하는 아기별이다. 따라서 T 타우리 별 주변에는 아직 행성으로 자라나지 못한 가스와 먼지의 고리인 원시행성계 원반(protoplanetary discs)을 흔히 관측할 수 있다. XZ 타우리는 두 개의 T 타우리 별이 태양과 명왕성 거리만큼 가까운 위치에서 서로의 주변을 공전하는 아기별 쌍성계다. 연구팀은 2015년, 2016년, 2017년에 이르는 3년 간의 관측 데이터를 분석해 그 사이 XZ 타우리 쌍성계의 공전 속도와 방향을 확인했다. 3년 동안 동반성이 이동한 거리는 지구-태양 거리의 3.4배인데, 데이터를 분석한 과학자들은 두 별 주변의 원시행성계 원반이 같은 평면에 있는 것이 아니라 서로 다른 각도로 마주치고 있다는 사실을 확인했다.이 관측 결과가 중요한 이유는 쌍성계와 쌍성계 주변 행성 생성 가설 중 하나를 지지하기 때문이다. 쌍성계의 생성 가설은 크게 두 가지다. 첫 번째는 큰 가스 구름에서 작은 가스 구름들이 조각나면서 각각 자전하는 원시 가스 구름이 생성되었다는 주장이다. 두 번째 가설은 하나의 큰 원반에서 작은 원반이 분리되어 나와 두 개의 아기별이 생성된다는 것이다. 두 번째 가설이 맞다면 두 개의 원반이 같은 평면에서 나란히 공전하겠지만, 첫 번째 가설이 옳다면 초기부터 다른 각도로 공전할 수 있다. 이번 관측 결과는 첫 번째 생성 가설을 지지한다. 물론 아직 쌍성계 주변 원시 행성계 원반 중 극히 일부만 관측했기 때문에 주로 어떤 방식으로 쌍성계 주변 행성계가 형성되는지 판단하기는 이르다. 과학자들은 최신 관측 장비와 기술의 도움으로 이 질문에 대한 정답에 조금씩 접근하고 있다.

우주에서 가장 희귀한 유형의 행성이 존재한다는 유력한 증거들이 포착되었다. 오리온자리의 ‘오리온 코’에 위치한 별 시스템에 속하는 한 행성이 동시에 세 개의 태양을 공전하는 희한한 삼중성계를 보여주고 있다. GW 오리오니스(GW Ori)로 알려진 이 삼중성계는 지구에서 약 1300광년 떨어져 있다. 먼지 투성이의 주황색 고리 3개가 서로 중첩되어 있는 이 시스템은 말 그대로 하늘의 거대한 황소 눈 과녁처럼 보인다. 황소 눈의 중심에는 세 개의 별이 있다. 두 개의 별은 서로 긴밀한 쌍성 궤도에 묶여 있고, 세 번째는 다른 두 개를 중심으로 넓게 소용돌이치듯 돌고 있다. 삼중성계는 우주에서 드문 사례지만, GW 오리오니스는 천문학자들이 가까이서 관찰할수록 더욱 기괴한 모습이 드러나면서 연구 대상이 되고 있다. ‘아스트로노미 저널 레터스’에 발표된 논문에 따르면, 연구원들이 칠레의 아타카마 ALMA(Large Millimeter/submillimeter Array) 망원경으로 GW 오리오니스를 자세히 관찰한 결과, 시스템의 3개의 먼지 고리가 실제로 서로 어긋나게 정렬되어 있음을 발견했다. 가장 안쪽에 있는 고리가 궤도에서 격렬하게 흔들리고 있다. 연구팀은 삼중성계에 속한 젊은 행성 하나가 GW 오리오니스의 복잡한 삼중 고리 배열의 중력 균형을 무너뜨릴 수 있다고 제안했다. 이 같은 사실이 확인된다면 GW 오리오니스는 우주에서 첫 번째 삼중성 행성이 된다. 영화 '스타워즈'에 쌍성을 공전하는 타투인 행성은 상대가 되지 않는다.별이 가스와 먼지로 된 분자 구름에서 만들어지면 남은 물질이 주변을 휘돌면서 원시 행성계 원반을 형성하고 이 안에서 행성이 만들어져 위치와 궤도가 정해진다. GW 오리오니스도 항성 3개 만들어진 뒤 주변에 원시 행성계 원반이 형성됐지만 평평한 것이 아니라 안쪽이 뒤틀려 있고, 그 안으로 원반에서 떨어져 나온 물질로 고리가 형성돼 사선으로 돌고있는 것이 관측됐다. 이 안쪽 고리는 지구 30개의 질량을 가져 행성을 형성하기에 충분한 것으로 분석됐다. 연구팀은 “이 고리 안에서 형성되는 행성은 매우 큰 각도로 별을 사선으로 돌게 될 것이며, ESO의 차세대 ‘극대망원경’(ELT) 등을 이용한 행성 탐사에서 많은 사선 궤도 행성을 찾아낼 것으로 예상한다”고 밝혔다. 영국 왕립천문학회 ‘월보’ 9월 17일자에 실린 한 논문은 그 희귀한 행성의 존재에 대한 신선한 증거를 제공한다. 연구 저자들은 우주의 다른 먼지 고리(또는 원시행성 원반)의 관찰을 기반으로 항성계 고리의 신비한 틈이 어떻게 형성될 수 있었는지 모델링하기 위해 3D 시뮬레이션을 수행했다. 연구팀은 두 가지 가설을 테스트했다. GW 오리오니스의 고리가 시스템 중심에서 회전하는 3개의 별에 의해 가해진 토크로 인해 형성되거나 고리 중 하나에서 행성이 형성될 때 원반이 뒤틀리는 현상이 나타난다. 연구원들은 항성 토크 이론이 작동하기에 충분한 난기류가 고리에 있지 않다고 결론지었다. 그보다는 모델은 목성 크기의 거대한 행성 또는 여러 행성의 존재가 고리의 이상한 모양과 행동의 원인일 가능성 있다고 제안한다. 연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 GW 오리오니스에서 관측된 현상이 이론으로만 제시돼온 ’원반찢김 효과‘(disc-tearing effect)와 분명하게 일치하는 것을 밝혀냈다. 연구팀의 설명에 따르면, 이 삼중성계의 행성에 지적 존재가 산다면 실제로 세 개의 태양이 하늘에서 뜨고 지는 것을 볼 수는 없을 것이다. 시스템의 중심에 있는 두 개의 별은 하나의 큰 별처럼 보일 정도로 좁은 쌍성 궤도에서 움직이며, 세 번째 별은 주위를 휩쓸듯이 돌고 있기 때문이다. 그러나 GW 오리오니스의 존재가 확인된다면 과학자들이 이전에 인식했던 것보다 더 광범위한 조건에서 행성이 형성될 수 있다는 것이 증명될 것이다.　

‘보물 소행성’으로 불리는 ‘16프시케’(16 Psyche·이하 프시케)의 표면 온도를 새로 측정하는 연구에서 예상대로 1000경 달러(약 114해 6000경 원)가 넘는 가치를 지닌 금속이 가득 차 있는 것으로 나타났다.화성과 목성 사이에 있는 도넛 모양의 소행성 벨트에 서 태양 주위를 공전하는 프시케 소행성은 지름이 200㎞가 넘는 비교적 큰 우주 암석으로, 태양계 형성 초기 몸집을 불리는 데 실패한 작은 행성의 핵이 노출된 천체로 여겨진다.이에 따라 미국항공우주국(NASA)은 프시케의 기원을 밝혀내기 위해 내년 8월 스페이스X의 대형 로켓인 ‘팰컨 헤비’에 소행성 이름과 같은 탐사선 프시케를 실어 발사할 예정이다. 프시케 탐사선이 예정대로 순항하면 이듬해 화성을 지나 2026년 1월 소행성 프시케 궤도에 진입하게 된다. 프시케 탐사선은 프시케 소행성이 있는 궤도에 도달하면 21개월간 여러 관측 장비를 사용해 해당 소행성의 표면 특성을 지도화하고 연구할 계획이다. 이 임무의 목표는 무엇보다 이 소행성이 정말로 행성의 핵이 노출된 천체인지 아니면 커다란 금속 소행성인지를 확인하는 것이다.이런 임무를 지원하는 캘리포니아주 패서디나에 있는 캘리포니아공대팀은 프시케의 표면 특성에 관한 정보를 얻기 위해 새로운 온도 지도를 만들었다. 일반적으로 소행성의 적외선 이미지는 단일 픽셀의 정보를 제공하지만, 이들 연구자는 칠레에 있는 알마(ALMA) 망원경을 이용해 50픽셀의 해상도를 얻어 해당 암석 표면에 대해 더욱더 많은 정보를 알아낼 수 있었다. 이를 통해 연구진은 프시케의 표면은 적어도 30%의 금속으로 구성돼 있어 표면의 암석은 금속 입자로 덮여 있다고 판단할 수 있었다. 1852년 처음 발견된 프시케는 다른 암석이나 얼음 소행성과 달리 대부분 철과 니켈로 만들어져 잠재적인 채굴 가치는 엄청난 것으로 알려졌다. 앞서 미국 애리조나대의 린디 엘킨스-텐튼 박사는 프시케 소행성에 있는 철의 가치만 1000경 달러에 달한다는 계산 결과를 내놓은 바 있다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘행성 과학 저널’(The Planetary Science Journal) 최신호에 실렸다.

131억 년 전 우주에 존재한 은하에서 휘몰아치는 강력한 ‘은하 폭풍’(이하 은하풍)을 알마(ALMA) 전파망원경을 사용한 관측 연구로 발견했다고 일본 국립천문대(NAOJ) 등 연구진이 밝혔다. 연구진에 따르면, 이런 은하풍이 발견된 은하로는 관측 사상 가장 오래된 것이다. 이번 발견은 은하와 블랙홀이 서로 영향을 미치며 진화해온 역사를 푸는 중요한 단서가 된다. 대형 은하의 중심에는 태양의 몇백만 배에서 몇백억 배 질량을 지닌 초거대 질량 블랙홀이 존재한다. 그리고 블랙홀의 질량은 은하 중심부의 질량에 거의 비례하므로 양측은 서로 영향을 주면서 진화한다고 여겨진다. 이 진화에 크게 관여하는 것이 바로 은하풍이다. 블랙홀로 빨려들어간 물질로부터 방출되는 막대한 양의 에너지는 블랙홀 주변의 기체를 밖으로 밀어내는데 그것이 은하 전체에 휘몰아치는 바람, 즉 은하풍이 된다. 은하풍은 별을 만드는 재료인 성간 가스를 은하 밖으로 몰아내므로 은하 안에서 별이 태어나기 어렵다. 블랙홀이 일으키는 은하풍은 은하의 진화에 영향을 미치게 된다는 것이다. 이에 대해 연구 주저자인 이즈미 다쿠마 NAOJ 조교수는 “이런 은하풍은 138억 년 우주 역사 중 언제부터 존재했을까?”라고 질문을 던지면서 “이 의문에 관한 답은 은하와 초거대 질량 블랙홀이 어떻게 서로 영향을 미치며 진화해 왔는지를 알아내는 중요한 열쇠가 된다”고 설명했다. 연구진은 하와이에 설치된 8.2m 구경 스바루 망원경의 하이퍼 슈프림-캠(Hyper Suprime-Cam, 이하 HSC) 카메라를 사용한 관측 연구로 130억여 년 전 우주에서 초거대 질량 블랙홀을 지닌 은하를 100개 이상 발견했다.그중 한 은하를 알마 망원경으로 관측해 은하 안의 기체 움직임을 분석한 결과, 초속 500㎞ 또는 시속 180만 ㎞나 되는 빠른 속도로 이동하는 기체가 존재하는 것으로 나타났다. 이것이 바로 은하풍이며, 이런 대규모 은하풍이 발견된 사례로는 가장 오래된 은하가 된다. 추정된 이 은하 중앙부의 질량과 다른 방법으로 계산한 블랙홀의 질량을 비교한 결과, 현대 우주에 있는 은하의 비율과 거의 일치했다. 이는 우주가 탄생한 지 10억 년도 안 된 이른 시기에 은하와 블랙홀이 서로 영향을 미치며 함께 진화하고 있었음을 시사한다고 연구진은 설명했다. 연구진은 앞으로 블랙홀을 가진 은하를 초기 우주에서 다수 관측하는 연구를 계획하고 있으며, 이번에 포착한 현상과 같은 것이 초기 우주에서 보편적인 것인지를 밝혀내길 기대하고 있다. 자세한 연구 결과는 세계적인 학술지 ‘천체물리학저널’(ApJ·Astrophysical Journal) 최신호에 실렸다. 사진=ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

우리은하 중심부에는 태양 질량의 400만 배에 달하는 거대 질량 블랙홀이 존재한다. 그 주변으로는 블랙홀의 중력에 이끌려온 많은 별과 가스가 존재한다. 하지만 과학자들은 은하 중심부 근방에서 새로운 별이 생성되기는 어려울 것으로 생각해왔다. 별의 재료가 될 가스는 풍부하지만, 블랙홀에서 나오는 강력한 에너지와 빈번한 초신성 폭발, 그리고 강한 자기장 등 여러 가지 방해 요소가 많기 때문이다. 그러나 최근 일본국립천문대 싱 루가 이끄는 국제 천문학자 팀은 강력한 전파 망원경인 ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)를 이용해 과거 생각했던 것보다 많은 별이 은하 중심부에서 생성된다는 증거를 발견했다. 연구팀은 과거 새로 생성되는 별이 거의 없는 것으로 알려진 중심 분자 지대(Central Molecular Zone)를 관측하던 도중 이런 사실을 확인했다. 중심 분자 지대는 천문학적 관점에서 은하 중심 거대 질량 블랙홀 인근인 1000광년 이내에 위치한 거대한 분자 구름으로, 만약 블랙홀에서 충분히 떨어진 위치에 있었다면 내부의 가스가 뭉쳐 수많은 아기 별이 탄생할 조건을 갖추고 있다. 연구팀은 분자 구름 내부에서 생성되는 별이 매우 드물 것으로 예상했다가 800개에 달하는 가스 핵(gas core)를 발견하고 깜짝 놀랐다. 국소적으로 밀도가 높아진 가스가 뭉쳐 가스 핵을 만드는데, 이는 새로운 별이 생성되는 초기 단계이기 때문이다. 더 나아가 연구팀은 두꺼운 가스와 먼지를 뚫고 내부를 관찰할 수 있는 ALMA의 강력한 성능으로 43개의 가스 핵에서 에너지와 물질이 방출되는 확인했다.(사진) 이는 가스 핵이 더 뭉치면서 내부 온도가 상승해 나타나는 현상으로 아기별이 아기 새처럼 껍질을 뚫고 나오는 것에 비유할 수 있다. 다시 말해 새로운 별이 탄생하는 장면을 여럿 목격한 것이다. 연구팀은 이 데이터를 근거로 중심 분자 지대에서 새로운 별이 생성되는 속도가 기존 이론처럼 은하 다른 지역의 10% 수준이 아니라 사실상 비슷하다는 연구 결과를 천체물리학 저널(Astrophysical Journal) 최신호에 발표했다. 이론과 다른 결과가 나온 이유는 모르지만, 여러 가지 악조건 속에서도 아기 별은 꿋꿋하게 태어난다는 이야기다. 그리고 이론적으로 그럴 듯하고 초기 관측 역시 이론과 부합되는 결과가 나와도 과학자는 끊임없는 이론을 검증해야 한다는 교훈을 남기는 이야기이기도 하다. 참고로 ALMA는 칠레의 고산 지대에 설치된 여러 개의 거대 전파 망원경 집합으로 광학 망원경이나 일반 전파 망원경보다 더 긴 파장인 밀리미터/서브밀리미터 파장에서 우주를 관측하고 있다. 파장이 길수록 가스나 먼지를 뚫고 관측하는데 용이하기 때문에 ALMA의 진가는 두꺼운 가스에 가린 천체를 연구할 때 드러난다. 앞으로 비슷한 천체를 연구하는 데 있어 ALMA의 활약을 계속해서 기대할 수 있는 대목이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

경기 남양주시와 주한 스웨덴 대사관이 공동으로 주최하는 스웨덴 아동 문학 전시회 ‘축하해, 삐삐! & ALMA 수상 도서전’이 26일부터 9월 30일까지 정약용도서관 어린이자료실에서 열린다. 이번 전시회는 스웨덴을 대표하는 ‘말괄량이 삐삐’ 캐릭터 탄생 75주년과 백희나 작가의 ALMA 수상을 기념하기위해 마련됐다. 삐삐 캐릭터의 탄생 배경과 세계적으로 인기를 얻게 되는 과정,백 작가 등 ALMA 역대 수상자 작품을 조명한다. ALMA는 말괄량이 삐삐를 탄생시킨 스웨덴 여성 동화작가 아스트리드 린드그렌(1907∼2002년)을 기리고자 스웨덴 정부가 2002년 제정했다. 아동·청소년을 위한 문학 창작에 힘쓴 글 작가,일러스트레이터,구연동화가,독서 단체 등이 대상이며 유엔아동권리협약을 바탕으로 운영된다. 린드그렌의 소설 속 주인공인 ‘삐삐 롱스타킹’은 1945년 탄생했다. 어린이뿐만 아니라 모든 연령대가 자유분방한 삐삐를 독립과 반권위주의의 상징으로 여긴다.아동 문학을 뛰어넘어 교육 현장에서 성평등의 소재로도 널리 활용되고 있다. 이날 오프닝 행사에는 조광한 시장, 야콥 할그렌 주한 스웨덴 대사, 백희나 작가가 참여해 관내 학부모와 함께 ‘내 이름은 삐삐 롱 스타킹’의 작가인 아스트리드 린드그렌의 작품 세계와 ALMA의 의미, 아동 인권에 대해 의견을 나누는 스웨덴토크를 진행했다. 조광한 시장은 “스웨덴의 공공 도서관을 벤치마킹해 설립된 정약용도서관에서 스웨덴 아동 문학 전시회를 개최하게 돼 더욱 뜻깊다.”라며 “남양주시의 어린이들이 도서를 통해 다양한 문화를 경험할 수 있도록 더 많은 기회를 만들기 위해 노력하겠다”고 밝혔다. 야콥 할그렌 대사는 “어려운 시기에 아동 청소년을 위한 전시회를 개최할 수 있어 기쁘다. 코로나19로 인해 문화 활동이나 외부 활동의 부재로 힘들었을 아동과 학부모가 삐삐를 비롯한 아스트리드 린드그렌 소설 속 인물들과 호흡하고 희망찬 내일을 꿈꾸는 시간이 되기를 바란다.”고 말했다. 이날 개막 행사로 학부모 대상 스웨덴 토크와 6∼8세 아동을 위한 마임 공연이 열렸다. 신동원 기자 asadal@seoul.co.kr

행성은 별과 함께 가스 성운에서 탄생한다. 태양과 지구 역시 46억 년 전 가스 성운에서 뭉쳐진 가스와 먼지에서 태어났다. 물론 대부분의 가스는 중력에 의해 중앙으로 몰려 태양을 형성했고 중력에 이끌려 왔지만, 태양에 포함되지 않은 남은 가스와 먼지는 태양 주변을 돌면서 행성, 소행성, 혜성이 됐다. 대략적인 내용은 이렇지만, 과학자들은 아직 잘 알려지지 않은 세부적인 내용을 알아내기 위해 계속해서 아기별과 그 주변을 관측하고 있다. 독일 막스 플랑크 외계 물리학 연구소(MPE)의 도미니크 세구라-콕스와 그 동료들은 칠레에 있는 강력한 전파 망원경인 ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)를 이용해 지구에서 470광년 떨어진 가스 성운인 L1709을 관측했다. 여기에 생성된 지 50만 년에 불과한 아기별인 IRS 63이 있기 때문이다. 50만 년은 인간의 기준으로는 아득한 세월이지만, 천문학적 관점에서 보면 신생아나 다를 바 없다. 그러나 이 시간 동안 아무 변화도 일어나지 않는 것은 아니다. 과학자들은 이 단계에서 아기별이 먼저 생성된 후 주변의 가스와 먼지를 모아 원시행성계 원반(protoplanetary disk)을 만든다고 생각했다. 그 후 원시 행성이 원시행성계 원반에서 생성된다.그러나 IRS 63 관측 결과는 이런 예상과 달랐다. IRS 63은 아직도 주변에서 가스를 흡수하면서 성장하는 아기별이지만, 그 주변에 있는 원시행성계 원반은 새로운 행성의 생성 증거인 고리(ring)와 간극(gap)을 가지고 있었다. 원시행성계 원반에서 간극이 생성되는 주된 이유는 물질을 흡수하는 원시 행성 때문이다. 원시 행성은 지구에서 관측하기에 너무 어둡지만, 고리와 간극의 존재는 다른 이유로 설명하기 힘들다. 사람으로 치면 아기가 아기를 낳는 일이 우주에서 벌어진 셈이다. 참고로 IRS 63의 고리는 두 개 존재한다. 태양계와 크기를 비교하면 안쪽 고리는 해왕성 궤도에 해당되며 두 번째 고리는 명왕성궤도보다 더 먼 거리에 있다.(사진 참조) 행성은 이 고리 안쪽에 있는 간극에 있는데, 정확한 질량과 크기는 아직 모르는 상태다. 다만 연구팀은 여기에 목성 질량의 0.03배 정도 되는 암석 행성이 있다면 고리에 있는 가스를 끌어 모아 목성급의 거대 가스 행성으로 자랄 것으로 예상했다. 이번 관측 결과가 의외인 이유는 주변에서 가스를 모으면서 커지는 아기별 주변에서는 행성이 생성되더라도 결국 별로 흡수되어 사라질 것으로 예상했기 때문이다. 하지만 IRS 63 관측 결과는 별과 충분한 거리를 두고 떨어져 있으면 원시 행성이 삼켜지지 않고 살아남아 커질 수 있음을 시사한다. 이런 경우가 일반적인지 아니면 드물게 일어나는 일인지는 더 연구가 필요하지만, 이번 연구는 행성의 탄생 역시 매우 복잡하고 다양한 방식으로 일어날 수 있음을 보여줬다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

미국항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)이 공동으로 운영하는 허블 우주망원경이 남쪽 하늘 별자리인 화로자리 방향으로 약 5600만 광년 떨어진 막대 나선은하 NGC 1365의 중심 부근을 선명하게 포착했다. 이 중심 부근은 이제 막 별들이 태어나거나 미래에 또 다른 별들이 태어날 먼지가 풍부한 영역으로, 파랗거나 불타는 듯한 주황빛의 불꽃들이 소용돌이치는 것처럼 보인다. 이미지의 바깥쪽 가장자리에는 이 은하 내부의 거대한 항성 형성 영역을 곳곳에서 볼 수 있다. 밝고 푸른색 영역은 이 은하의 외각 팔들 안의 가스와 먼지가 합쳐져 탄생한 아기별 몇백 개의 존재를 보여준다. 빗장 나선은하로도 불리는 이 은하는 은하 중심핵을 통과하는 두드러진 막대와 막대 끝에서 솟아나는 나선 팔 등을 잘 보여준다. 이 은하는 또 세이퍼트은하로도 분류되는 데 이는 격렬한 활동은하핵을 가진 은하를 말한다. 즉 그 중심에는 빠르게 회전하는 거대질량 블랙홀이 존재한다. 이번 이미지는 허블 망원경의 ‘광시야 카메라 3’(WFC 3)에 의한 가시광선과 자외선의 파장을 사용한 관측 자료로부터 생성한 것으로, 지난 5일 허블 망원경 홈페이지(spacetelescope.org)에서 ‘이번 주 사진’(PICTURE OF THE WEEK)으로 공개됐다. 이미지화는 칠레에 있는 알마(ALMA) 망원경과 유럽남천문대(ESO)의 초대형망원경(VLT)과의 공동 연구 프로젝트 ‘펑스’(PHANGS)의 일부분으로 진행됐다. 펑스 프로젝트는 우리 은하 밖에 있는 10만 개가 넘는 가스 구름이나 항성 형성 영역을 이미지화해서 차가운 가스 구름이나 별 형성 메커니즘 또는 은하들의 전체적 형태에 관한 많은 연관성을 밝혀내고 규명할 것으로 기대되고 있다.사진=ESA/Hubble & NASA, J. Lee and the PHANGS-HST Team 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

물은 우주에 아주 흔한 물질이다. 물론 지구처럼 표면에 액체 상태의 물이 풍부한 행성은 태양계에 하나 뿐이지만, 얼음 형태의 물은 태양계에 매우 흔하다. 과학자들은 망원경을 이용해 물이 태양계 이외의 장소에서도 매우 흔한 원소라는 사실을 확인했다. 우주에 비교적 흔한 원자인 산소 하나와 우주에서 가장 흔한 원소인 수소 두 개로 이뤄진 분자이니 당연한 일이다. 하지만 지구에는 흔해도 우주에서는 쉽게 검출되지 않는 분자도 있다. 염화나트륨(NaCl) 혹은 소금은 지구에서는 쉽게 구할 수 있는 물질이지만, 망원경으로는 쉽게 검출되지 않는다. 상대적으로 미량 원소일 뿐 아니라 망원경으로 쉽게 검출될 수 있는 형태로 존재하지 않기 때문이다. 그런데 일본 국립 천문대(National Astronomical Observatory of Japan, NAOJ)의 과학자들은 뜻밖의 천체에서 소금의 존재를 확인했다. 타나카 케이가 이끄는 천문학 팀은 칠레에 있는 거대 전파 망원경인 아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터파 집합체(ALMA, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)를 이용해 지구에서 9500광년 떨어진 아기별인 IRAS 16547-4247을 관측했다. 이 아기별은 태양 질량의 25배에 달하는 아기별로 사실은 두 개의 별로 이뤄진 쌍성계다.이렇게 무거운 거대 아기별도 드물지만, 쌍성계는 더 드물기 때문에 이 아기별은 이전부터 과학자들의 관심을 끌었다. 하지만 이렇게 큰 아기별은 중력도 강해 주변에서 많은 가스와 먼지를 흡수하면서 커지는 특징이 있다. 따라서 두꺼운 먼지와 가스를 뚫고 내부를 관측하기가 쉽지 않다. 그러나 ALMA의 강력한 분해능 덕분에 연구팀은 두 아기별의 거대 가스 디스크를 확인하는데 성공했다. 그리고 여기서 의외의 물질인 소금의 존재를 확인했다. 소금이 이런 장소에서 왜 관측되는지 알아내기 위해 연구팀은 아기별과 아기별 주변의 물질이 모인 원반인 디스크의 구조를 조사했다. 그 결과 두 별의 디스크가 서로 반대 방향으로 회전한다는 사실을 확인했다. 이렇게 반대 방향으로 회전하는 디스크는 사실 두 별이 같은 장소에서 태어난 형제가 아니라 다른 장소에서 태어났다가 중력에 의해 결합한 쌍성계라는 점을 시사한다. 연구팀은 두 별의 디스크가 서로 접근하면서 디스크에 있던 작은 입자들이 가열되고 증발했다고 보고 있다. 그러면서 본래는 잘 검출되지 않는 소금과 다른 분자들이 검출된 것이다. 연구팀은 뜨거운 물 분자와 유기물인 시안화메틸(methyl cyanide, CH3CN)의 존재도 확인했는데, 같은 가설로 설명이 가능하다. 거대 질량 쌍성계는 초신성 폭발이나 중성자별, 블랙홀 생성에 중요한 역할을 담당한다. 과학자들은 뜻밖의 관측 결과를 통해 거대 질량 쌍성계의 생성 미스터리를 풀 단서를 얻었다. 과학자들은 하나씩 단서를 찾아가면서 퍼즐의 조각을 완성해 나갈 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com　

얼마 전 금성 대기에서 발견된 ‘생명체 흔적’은 지구에서 유래한 것일 수도 있다는 연구 결과가 나왔다. 미국 하버드대 연구진은 최근 금성 대기에서 발견된 미량의 수소화인(PH₃) 기체가 지구를 스쳐간 소행성에 유입된 미생물이 생성한 것일 수 있다는 이론을 제시했다. 이 개념은 2017년 호주 상공에서 지구 대기를 스친 뒤 다시 우주로 날아간 소행성 사례에서 시작됐다.연구진은 당시 소행성이 지구 대기권에서 약 1만 마리에 달하는 미생물 군집을 획득해 다른 행성으로 옮겼을 가능성이 있다고 본다. 소행성은 우주로 돌아가기 전 1분 30초 동안 시속 27만2700㎞ 이상의 속도로 지구 대기를 횡단했다. 궤적을 토대로 소행성의 무게는 최대 60㎏으로 추정됐다. 미국 코넬대가 운영하는 출판전 논문·자료 저장소 ‘아카이브’(ArXiv.org)에 9월 22일자로 공개된 이번 연구는 지난 37억 년간 지구 대기를 스쳐간 수많은 소행성 가운데 적어도 60만 개가 금성과 충돌했다고 지적했다. 연구진은 논문에서 “상층 대기권에서 지구 생명체가 존재하는지는 알려지지 않았지만, 이처럼 지구를 스쳐간 소행성들은 잠재적으로 지구와 금성의 대기 사이에서 미생물을 옮겼을 수도 있을 것”이라면서 “결과적으로 금성 생명체의 가능성 있는 기원은 근본적으로 지구 생명체의 기원과 구별할 수 없을지도 모른다”고 명시했다. 기존 연구에서는 지구 생명체가 지표에서 상공 77㎞ 정도까지만 발견되는 것으로 나타났었다. 지구를 스치가는 소행성은 상공 85㎞에 도달할 때까지 막대한 열에 노출되지 않는다. 이는 이보다 낮은 고도로 내려오면 지구 대기에서 미생물을 획득하더라도 살아남을 가능성이 없다는 것이다. 이에 대해 연구진은 “상층 대기권 안에 있는 미생물의 존재 여부와 밀도를 조사하려면 추가적인 연구가 필요하다”고 지적했다. 연구진은 또 지구를 스쳐간 소행성은 다른 행성 대기에 진입하고 나서 분해되기 전 ‘히치하이킹’한 미생물들이 구름 속에 방출될 수도 있다는 점에 주목했다. 이 점에 대해서는 “금성의 거주 가능한 구름마루(cloud deck, 구름의 꼭대기부분) 표본을 조사할 수 있는 미래의 탐사선은 잠재적으로 지구 밖 미생물을 직접 발견할 것”이라고 예상하며 “특히 현장에서 미생물을 직접 분석하거나 대기의 표본을 지구로 회수하는 능력은 임무를 성공하기 위한 설계 과정에서도 매우 중요할 것”이라고 앞으로 탐사 계획에 대해서도 지적했다. 이어 “금성과 지구에서 정확히 같은 게놈 물질과 헬리시티(소립자가 운동하는 방향의 스핀 성분 값)를 발견하는 것은 판스페르미아에 관한 결정적 증거로 여겨질 것”이라고 덧붙였다. 여기서 판스페르미아는 생명은 지구상의 무기물에서부터 진화하지 않았고 멀리 있는 행성에서 날아온 박테리아 포자 형태에서 발생되었다는 이론을 말한다. 이번 연구에 앞서 지난 14일 영국 카디프대의 제인 그리브스 교수가 이끄는 국제 연구진은 금성 대기에서 생명체 존재를 증명할 생명지표(biosignature) 흔적을 찾았다고 국제 학술지 ‘네이처 천문학’에 발표했다.국제 연구진은 하와이 마우나케아천문대의 제임스 클러크 맥스웰 전파망원경과 칠레의 아타카다 대형 밀리미터 집합체(ALMA) 전파망원경을 사용해 금성 표면의 50~60㎞ 상공 대기에서 미량의 수소화인(PH₃) 기체를 발견했다. 10억개 대기 분자 중 10~20개가 수소화인 분자였다. 수소화인은 인(P) 원자 하나와 수소(H) 원자 3개가 결합한 물질로 지구 실험실에서 합성하거나 늪처럼 산소가 희박한 곳에 사는 미생물이 만든다. 국제 연구진은 금성에서도 구름에 있는 미생물이 수소화인을 생성했을 가능성이 있다고 밝혔다. 국제 연구진은 금성 대기에서 발견된 수소화인이 생명체 존재를 아직 입증한 것은 아니지만, 인류가 알지 못하는 생명 현상이 존재할 수도 있다는 여지를 열어야 한다면서 수소화인의 기원에 대해 더 자세히 탐구하려면 추가적인 연구가 필요할 것이라고 말했다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

인간을 포함한 모든 생물이 작은 세포 하나에서 시작하듯이 별 역시 크기와 형태가 다양해도 중력에 의해 뭉친 작은 가스 덩어리에서 시작한다는 공통점이 있다. 과학자들은 별의 탄생하는 과정을 알아내기 위해 많은 연구를 진행했지만, 본격적으로 핵융합 반응을 일으켜 빛나기 이전 단계의 가스 구름을 찾아내기는 쉽지 않았다. 작고 어두울 뿐 아니라 대부분 큰 성운 내부 깊숙한 곳에 자리잡아 고성능 망원경으로도 보이지 않기 때문이다. 일본 오사카 부립 대학의 천문학자인 카즈키 토쿠다와 그 동료들은 현존하는 가장 강력한 전파 망원경 중 하나인 ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)를 이용해 지구에서 430광년 떨어진 가스 성운인 황소자리 분자구름(Taurus Molecular Cloud) 내부를 관측했다. 황소 자리 분자 구름은 많은 별이 탄생하는 가스 성운으로 지구에서 비교적 가까운 거리에 있어 별의 생성과 진화 과정을 연구하는 과학자들에게 중요한 연구 대상이다. 연구팀은 ALMA의 성능을 최대한 활용해서 황소자리 분자구름 내부 깊숙한 곳에서 생성되고 있는 가스 덩어리 32개와 아기 별 9개를 추가로 발견했다. 사실 관측이 쉽지 않은 영역이지만, 일반적인 광학 망원경보다 긴 파장을 관측하는 밀리미터/서브밀리미터 전파 망원경인 ALMA의 관측 능력을 최대로 끌어내 포착하는 데 성공한 것이다. (사진) 이 가스 덩어리들은 아직 임계 질량에 도달하지 못해 핵융합 반응이 일어나지 않은 상태로 앞으로 가스를 더 모아 아기 별로 진화하는 과정에 있다. 연구팀은 이 가스 덩어리들이 부화를 기다리고 있는 별의 ‘알’(stellar egg)이라고 설명했다. 32개의 별의 알 가운데 12개는 다른 것보다 더 많이 자라서 이미 내부 구조를 지니고 있는 것으로 추정된다. 연구팀은 별의 알이 별로 부화하는데 필요한 가스의 밀도가 대략 입방 센티미터 당 수소 100만개 정도라는 사실을 확인했다. 이는 별에 비해 상당히 낮은 밀도이지만, 주변 가스에 비해서는 밀도가 높기 때문에 상대적으로 강한 중력으로 더 많은 가스를 흡입해 커지는 데 충분하다. 점점 커지면서 중력이 더 강해지면 결국 내부 핵융합 반응이 일어나는 데 충분한 질량에 도달해 아기 별로 탄생한다. 오래 전 태양 역시 비슷한 과정을 거쳐 태어났을 것이다. 과학자들은 과거로 돌아갈 순 없지만, 발생 초기 단계에 있는 별과 가스 성운을 연구해 태양과 태양계 행성들이 어떻게 생성되었는지 알아낼 순 있다. 앞으로 더 강력한 망원경과 관측 기술을 통해 과학자들은 그 과정을 더 자세히 알아낼 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

파라다이스로 불렸던 하와이가 각종 재해로 몸살을 앓고 있는 상황이다. ‘코로나19’(신종 코로나바이러스 감염증) 추가 확진자 수가 지난 23일(현지시각)부터 25일까지 사흘 간 최고치를 기록하는 등 감염자 재확산 문제가 심각한 상황이다. 이날 기준 하와이 주에서의 추가 감염자 수는 73여 명(누적 감염자 수 1620명, 사망자 26명) 으로, 지난 24일 60명에 이어 최고치를 기록 중이다. 여기에 더해 대형 허리케인 ‘더글라스’(Hurricane Douglas)가 하와이 제도에 근접하면서 이번 주말인 25~26일(현지시각)을 기준으로 인명, 재산 상의 피해가 우려되고 있다. 실제로 하와이 주 정부는 25일 오전 6시를 기준으로 허리케인 상륙 경보 메시지를 섬 주민 전원에게 전송했다. 이어 같은 날 오전 11시, 12시 등 이날 하루에만 총 세 차례에 걸쳐서 허리케인 대피 경보 메시지가 추가 전달됐다.해당 메시지에는 주말 동안 주민들의 외부 활동을 최대한 자제할 것과 최소 2주 분량의 생수와 각종 저장용 먹거리 등 비상식량을 구비토록 주문했다. 또 시 정부는 25~26일 양일 간 코로나19 감염 여부를 진단하는 비상 의료원 운영을 잠정 중지할 것이라고 밝혔다. 허리케인 상륙에 따른 의료진 보호를 위한 방침으로 알려졌다. 시 당국은 코로나19 확진 여부를 진단받을 수 있는 의료원 서비스는 빠르면 오는 27~28일 재개될 것이라고 공고한 상태다. 사실상 25~26일 양일 동안 섬 일대에서의 코로나19 감염 및 비상 진료 시스템은 잠정 중단된 셈이다. 단, 이 기간 동안 시 일대에는 총 25곳의 허리케인 비상 대피소가 설치, 운영될 방침이다. 이번에는 생수 ‘싹쓸이’…시민의식은 어디에 이날 오전 데이비드 이게 하와이 주지사는 주민들에게 최소 2주 치 물과 비상식량을 갖춰놓고 대피 준비를 할 것을 주문했다. 이 같은 시 정부의 ‘2주간 비상식량 구비’ 방침에 따라 주민들은 대형 상점을 찾아 저장용 식량을 준비하는데 분주한 모습이 섬 곳곳에서 목격됐다. 허리케인 상륙이 예고되면서 하와이 주 마트 내 진열장이 또 한 번 텅텅 비는 기현상이 이어지고 있는 것. 앞서 코로나 사태 초반 휴지와 쌀 빵 통조림 라면 등 저당 식품 대란 때와 매우 흡사한 모습이다. 물자 부족을 직접 경험했던 주민들이 생수와 저장 식품 등을 사들이는데 오히려 더 열을 올리고 있는 셈이다. 특히 이 과정에서 성숙한 시민의식을 찾아보기는 힘들다는 지적이다.실제로 필자가 직접 찾은 호놀룰루 시 중심의 대형 마트에서는 생수와 각종 저장 식품 등을 사재기하는 이들이 모습이 재등장했다. 더욱이 코로나19 ‘팬데믹’ 기간 동안 한 차례 사재기 소동과 심각한 생필품 부족을 직접 목격했던 주민들이 이번 사태에서는 앞 다퉈 생필품 사재기에 나섰다는 지적이다. 이날 오전 9시 경 와이키키 해변과 ‘알라모아나’(Alamoana) 쇼핑몰에 인접한 대규모 유통업체 ‘월마트’(Walmart) 내부에는 생수와 라면, 쌀 등의 진열대가 텅 빈 상태였다. 그 가운데 가장 심각한 사재기 품목은 단연 생수, 쌀 등의 먹거리였다. 이 같은 모습은 지난 3월 25일 주 정부가 공고했던 섬 일대에 대한 ‘팬데믹’ 선언 직후의 모습과 매우 유사한 상황이다.실제로 현지 언론들은 이날 오전 6시 주민들에게 내려진 허리케인 경보 메시지 직후 호놀룰루 시 중심의 상당수 상점에서는 생수와 라면, 통조림 등이 빠르게 팔려나가고 있는 상황을 중점적으로 보도했다. 현지 언론들은 앞서 코로나 사태 직후 휴지, 손소독제, 라면, 쌀, 생수 등에 대한 사재기 현상이 또 다시 재현되고 있다고 지적했다. 이와 관련해, 현지 주민들 역시 위기 시 확산되는 사재기 문제가 개선되지 않는다는 점에서 피로감을 느낀다는 목소리다. 일부 주민들은 이미 수개월 동안 지속된 사재기 현상에도 불구하고 각종 재난 재해 발생 때마다 시민 의식을 기대할 수 없는 현지 사회상이 안타깝다고 말한다. 하와이 호놀룰루 시에 거주 중인 정찬미 씨(41세)는 “이미 한 차례 심한 사재기를 목격한 이후 오히려 사재기는 빨리 할수록 마음이 놓인다는 것을 배웠다”면서 “아쉽게도 대부분의 주민들은 태평양 섬 한 가운데 있는 하와이 지리적 특성 상 물건 부족현상에 대한 두려움을 느끼고 있는 것 같다”고 했다.또 다른 주민 존 투 씨(28세)는 “코로나 사태 초반 하와이에서 휴지 대란이 있었을 때 타이완에 사는 가족들로부터 해외 배송으로 휴지 한 박스를 받아서 위기 상황을 겨우 견뎠다”면서 “위기 때 드러난다는 시민의식은 이전에는 물론이고 현재도 기대할 수 없는 상황이다. 매번 피할 수 없는 자연 재해 때마다 오히려 주민들의 사재기 현상은 점점 더 두드러지고 있어서 아쉽다”고 했다. 팬데믹 선언 이후 하와이 주에 거주 중인 유학생 셀레나 짱 씨(30세, 대학원생)는 “코로나19 사태 초반 목격된 끔찍했던 휴지 대란이나 이번 허리케인 상륙으로 시작된 생수 대란은 그 물품의 종류만 다를 뿐 위기 때마다 생필품을 구할 수 없게 되는 상황은 어처구니 없게도 동일하다”면서 “외국인의 입장에서 바라보는 현지 상황은 자연재해인 허리케인보다 주민들의 마구잡이식 생필품 사재기가 더 두렵다. 자연재해가 곧 인재로 이어지고 있는 상태”라고 지적했다.한편, 하와이 주는 허리케인, 사이클론의 영향을 거의 받지 않는 지역이다. 하와이에 대형 허리케인이 상륙한 적은 지난 1952년과 1992년 단 두 차례에 불과하다. 하지만 기상청은 해안지역에는 높은 파도로 인한 피해가 예상되고, 섬 안쪽에는 폭우로 홍수와 산사태 우려가 크다고 경고했다. 이에 따라 호놀룰루 시 정부는 혹시 모를 피해에 대비할 것을 당부, 커크 콜드웰 시장은 이달 말까지 호놀룰루 시 중심에서 이어질 예정이었던 ‘차 없는 거리’ 행사를 일제히 취소했다. 또, ‘빅 아일랜드’와 ‘마우이’ 섬 등에 허리케인 주의보를 추가 발령, 각 섬 사이의 이동 제한이 있을 것이라는 전망이 제기되고 있다. 호놀룰루=임지연 통신원 808ddongcho@gmail.com 　

코로나19 팬데믹으로 전 세계가 멈춰버린 가운데, 천문학자들이 우려를 감추지 못하고 있다. 세계 최대 망원경이 코로나19로 ‘눈’을 닫아버렸기 때문이다. 세계 최고의 성능을 자랑하는 망원경은 대부분 칠레에 자리잡고 있다. 전파망원경 배열인 아타카마 대형 밀리미터 집합체(ALMA)를 포함해 다양한 전파망원경이 가동돼왔다. 하지만 지난 3월, 칠레 당국은 방문객과 연구자들의 코로나19 감염 위험을 막기 위해 전파망원경 가동을 중단했다. 예상보다 가동 중단 기간이 길어지자, 전문가들이 우려하고 나섰다. 이미 상당수의 연구 프로젝트가 영향을 받은데다, 지구로 향하는 소행성이나 우주과학 분야에서 꼭 필요한 초신성 또는 신물질 발견이 가능한 감마선 폭발 천체(GRB)등의 관찰이 중단되면서 학문 발전에도 차질이 생기고 있기 때문이다. ALMA 소속 천문학자인 존 카펜터는 AFP와 한 인터뷰에서 “초신성이나 감마선 폭발 천체의 발견은 우리가 우주망원경을 폐쇄한 순간에도 언제든 일어날 수 있다”면서 “우리는 다양한 우주 관찰의 기회를 놓치게 될 것이다. 우주의 특별한 현상은 매우 빠르게 지나가며 두 번 다시 나타나지 않기 때문”이라고 밝혔다. 실제로 2011년 가동을 시작할 당시 세계 최대 규모였던 ALMA는 지난해 4월 최초의 블랙홀 관측에 동원되는 등 굵직한 천문 연구에 공을 세웠다. 또 ALMA와 400㎞ 떨어진 지역에 있는 유럽남방천문대(ESO)가 운영하는 가장 강력한 지상망원경으로 꼽히는 초거대 망원경(VLT)이 자리잡고 있지만 역시 가동이 중단된 상황이다. ESO의 한 관계자는 “천문대에는 최소한의 직원들이 남아 일을 하고 있지만, 망원경이 가동되는 것은 아니다”라며 “코로나19 팬데믹이 끝나고 다시 망원경을 가동하기 위해서는 몇 개월이 더 필요할 것으로 보인다”고 밝혔다. 이어 “이는 매우 심각한 (우주연구의) 지연 상황”이라면서 “ALMA는 매년 4000시간 가까이 우주를 관찰해 왔지만, 우리는 지난 6개월간 코로나19 봉쇄로 인해 2000시간의 손실이 발생했다”고 덧붙였다. 한편 칠레는 세계 각국의 천문 연구진이 모이는 ‘천문 강국’으로, 전 세계 천문학 투자의 70%가 칠레로 몰린다. 칠레 북부 사막 지역은 대기가 맑고 안정적이어서 천문 관측의 최적지로 꼽힌다. 하지만 첫 코로나19 확진자가 발생한 지난 3월 이래 칠레에서는 3000~5000명의 누적 사망자와 약 17만 5000명의 확진자가 발생했고, 당국은 감염 확산을 막기 위해 대부분의 천문대를 봉쇄했다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr