천문학자들이 은하계에서 가장 별이 생기기 어려워 보이는 장소에서 새로 생성된 아기별을 발견했다. 미국 노스웨스턴대학의 파하드 유세프-자데흐가 이끄는 천문학 연구팀은 세계 최대의 전파망원경인 ALMA를 이용해서 우리 은하 중심부의 거대 블랙홀 주변부를 관측했다. 이 블랙홀의 질량은 태양 질량의 400만 배에 달하는 데, 강력한 중력의 힘으로 주변부에 많은 가스와 별을 끌어들이고 있다. 연구팀은 거대 질량 블랙홀 주변 가스의 흐름을 분석하던 중 예기치 않게 ‘아기별’(protostar)의 증거를 발견했다. 새로 생성된 별은 주변에 가스와 먼지의 원반을 형성하며 이 원반에 수직으로 가스와 먼지를 분출하는 특징이 있다. 따라서 양방향으로 가스를 분출하는 천체를 발견하면 (사진) 태어난 지 얼마 되지 않은 별의 존재를 검증할 수 있을 뿐 아니라 질량과 나이 등 상세한 정보를 추정할 수 있다. 이번 연구에서 가장 놀라운 부분은 블랙홀과의 거리다. 연구팀에 의하면 아기별은 블랙홀에서 불과 1파섹(3.26광년) 이내의 가까운 위치에 존재했다. 그것도 하나가 아니라 11개나 되는 아기별이 무더기로 발견됐다. 이들의 평균 나이는 600만 년 정도로 별의 수명을 생각하면 갓 태어난 신생아나 다를 바 없다. 따라서 다른 장소에서 태어난 별이 중력에 이끌려 온 것이 아니라 바로 이 장소에서 생성된 것으로 보인다. 일반적으로 블랙홀에서 이렇게 가까운 장소에서는 중력이 강하고 가스의 흐름이 빠르다. 따라서 가스가 안정적으로 뭉치기 어려워 새로운 별이 생성되기 힘든 것으로 여겨졌다. 따라서 거대 질량 블랙홀에서 가까운 장소에 있는 별은 모두 외부에서 중력에 이끌려 온 것으로 생각했으나 이번 연구는 블랙홀 주변에서도 얼마든지 새로운 별이 생성될 수 있음을 보여주고 있다. 연구팀은 앞으로 이 블랙홀 주변 아기별에 대해서 더 상세한 관측을 진행할 예정이다. 어쩌면 이 아기별 주변에서는 행성이 생성되고 있을지 모른다. 거대 블랙홀 주변 행성은 SF 영화에서는 흔한 소재일지 몰라도 사실 현재까지 입증된 바가 없다. 종종 자연은 인간의 상상보다 더 놀라운 비밀을 간직하고 있기 때문에 앞으로 연구를 통해서 더 놀라운 사실이 밝혀질지도 모른다. 사진=거대 질량 블랙홀(별 표시) 주변에서 발견된 11개의 아기별. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Yusef-Zadeh et al.; B. Saxton (NRAO/AUI/NSF) 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

우연히 잘못 보낸 메시지 한 통이 세대와 피부색을 뛰어넘는 아름다운 우정으로 이어졌다. 27일(현지시간) 미국 뉴스 전문채널 CNN은 미국 애리조나주(州) 메사시에 사는 완다 덴치 할머니(60)의 특별한 추수감사절 사연을 소개했다. 지난해 덴치 할머니는 추수감사절을 맞아 손자에게 저녁 식사 초대 메시지를 보냈다. 하지만 그 메시지 전송 과정에 착오가 있었다. 메시지는 손자가 아닌, 일면식도 없던 자말 힌턴(18)이 받게 됐다. 잘못 온 메시지를 받은 힌턴은 “당신이 누군지 모르지만, 초대가 유효하다면 저녁을 먹으러 가고 싶어요”라는 의외의 답변을 보냈다. 이에 할머니는 “물론 그럴 수 있고 말고. 사람들을 배불리 먹이는 게 바로 할머니가 하는 일이란다”라고 답했다. 실제로 힌턴은 할머니 집을 방문했고, 두 사람은 이후로도 연락을 주고 받으며 절친한 친구가 됐다. 특히 힌턴이 할머니와 주고 받은 문자메시지를 인터넷에 올리면서 그들의 이야기는 화제가 됐다. 그리고 올해, 할머니는 힌턴과 또 한 번의 추수감사절을 함께 보냈다. 그녀는 “약 한 달 전에 그에게 연락해 이번 추수감사절에도 와주면 정말 좋을 것 같다고 말했다. 인근에 가족들이 있어 그가 올 수 없을거라 생각했다. 그런데 그는 여자친구와 직접 만든 호박파이를 들고 나타나 추수감사절의 절반을 우리와 지냈다”며 기뻐했다. 이어 “남편 역시 힌턴의 방문에 기뻐했다. 우린 차분하고 평온한 분위기에서 식사를 했고, 그는 내가 전혀 몰랐던 인터넷에 대해 많은 것을 알려줬다. 우린 추억에 잠겨 1년 전에 대한 이야기를 나눴다”고 덧붙였다. 힌턴 역시 할머니와 좋은 저녁 시간을 가졌다고 전했다. 그는 “새 할머니가 내 여자친구를 좋아해주는 것 같아서 기쁘다. 할머니에게 추수감사절에 언제든 와도 좋다는 초대를 받았다. 하지만 이번엔 내가 우리 가족과 할머니 가족을 초대하고 싶다”고 감사함을 표현했다. 사진=인스타그램(jamalmanning) 안정은 기자 netineri@seoul.co.kr

인간이 어린 시절 빠르게 자라는 것과 마찬가지로 은하 역시 초기에는 작고 별이 거의 없는 가스 구름에서 빠른 속도로 새로운 별을 생성하며 성장했다. 과학자들은 초기 은하의 진화를 이해하기 위해 멀리 떨어진 초기 은하를 관측해왔는데, 최근 무려 127억 광년 떨어진 먼 은하가 발견되었다. 이 은하에서 출발한 빛이 날아온 거리가 127억 광년이라는 이야기는 127억 년 전의 모습을 보고 있다는 이야기다. 이렇게 멀리서도 관측이 가능한 이유는 관측 기술이 발전한 덕분이기도 하지만, 이 은하가 매우 빠른 속도로 별을 생성하는 스타버스트 은하 가운데서도 특히 밝은 초고광도 스타버스트 은하 (hyper luminous starburst galaxy)이기 때문이다. 과학자들은 100억 광년 이상 떨어진 은하들을 관측해서 우주 초기 은하가 지금의 나이든 은하보다 평균 10배 이상 빠른 속도로 새로운 별을 생성한다는 점을 밝혀냈다. 하지만 성장 속도가 사람마다 다른 것처럼 이 중에는 매우 빠른 속도로 별을 생성하는 스타버스트 은하가 존재한다. 코넬 대학의 도미니크 리처스(Dominik Riechers)가 이끄는 연구팀은 유럽 남방 천문대(ESO)의 APEX 망원경, 유럽 우주국(ESA)의 허셜 우주 망원경, 그리고 전파 망원경인 ALMA를 이용해서 ADFS-27라는 127억 광년 떨어진 은하를 관측했다. 흥미롭게도 관측 과정에서 이 은하가 하나가 아니라 사실 두 개의 밝은 스타버스트 은하라는 점이 밝혀졌는데, 우리 은하에 비해 별을 생성할 수 있는 가스 구름이 50배나 많고 별이 생성되는 속도는 무려 1,000배나 빨랐다. 역대급으로 빠르게 성장하는 은하인 셈이다. 비록 먼 거리때문에 작은 얼룩처럼 관측되기는 하지만, 새로 생성된 별이 방출하는 빛은 나이든 별과 다르기 때문에 구분이 가능하다. 두 은하는 은하치고는 가까운 거리인 3만 광년 정도 떨어져 있기 때문에 연구팀은 결국 두 은하가 하나로 합쳐져 큰 타원 은하로 진화할 것으로 예상하고 있다. 과학자들은 우리 은하가 빅뱅 직후 생긴 매우 오래된 은하라고 보고 있다. 어쩌면 우리 은하도 어린 시절 이런 과정을 거쳐 현재의 모습이 되었을지도 모른다. 비록 우리가 그 시절로 돌아가서 확인하기는 어렵지만, 멀리 떨어진 은하를 관측해서 우리 은하의 어린 시절을 유추할 수 있다. 태초에는 우리 은하도 지금보다 작고 빠르게 별을 생성하는 은하였을 것이다. 그 시절 다른 은하와 합체를 통해서 점차 몸집을 키운 우리 은하는 결국 멋진 나선형 팔을 지닌 대형 은하로 성장했다. 무수히 많은 별이 태어나는 이 은하는 말없이 이 과거를 우리에게 보여주고 있다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

영원할 것 같이 보이는 태양 역시 정해진 수명이 있다. 비록 인간과는 비교할 수 없을 만큼 오랜 세월을 살지만, 태어난 지 100억 년이 지난 후에는 적색거성 단계를 거쳐 가스를 대부분 잃고 생을 마감하게 된다. 이후 남은 가스는 행성상 성운이라는 아름다운 가스 성운이 되고 중심에 남은 잔해는 모여 백색왜성을 이룬다. 물론 이 과정은 인간의 수명보다 훨씬 긴 시간 동안 발생하므로 어떤 천문학자도 한 번에 이 변화를 관측할 수 없다. 하지만 각 단계에 있는 별을 관측해서 그 과정을 재구성할 수 있다. 특히 지구에서 비교적 가까운 거리에 있는 적색거성이나 백색왜성은 중요한 관측 목표가 된다. 스웨덴 칼머스 대학의 천문학자들은 강력한 전파 망원경인 ALMA를 이용해 지구에서 320광년 떨어진 적색거성인 바다뱀자리 W(W Hydrae) 별을 관측했다. 이 별은 태양과 비슷한 질량을 지니고 있지만, 이제는 수명이 다해 거대하게 부풀어 오른 적색거성이 됐다. 그 지름은 태양보다 수백 배 이상 커져서 그 내부에 지구 공전 궤도가 들어갈 수 있을 정도다. 하지만 이렇게 크기가 커졌다고 해도 별의 표면을 직접 관측하는 일은 매우 어렵다. 천문학자들은 ALMA의 강력한 성능을 이용해서 바다뱀자리 W 표면의 모습을 직접 확인했다. 비록 해상도가 매우 높지는 않지만, 표면 온도와 물질 분포가 균일하지 않고 주변으로 가스를 잃고 있다는 사실은 분명하게 확인할 수 있었다. 태양 역시 적색거성 단계에 이르면 주변으로 가스를 배출하면서 많은 질량을 잃고 마침내 중심부에 핵연료가 떨어지면 핵융합 반응이 멈추면서 생을 마감하게 될 것이다. 물론 이 과정은 50억 년 정도의 시간이 필요하므로 우리가 직접 볼 순 없지만, 바다뱀자리 W 같은 별을 관측해 그 과정을 예측할 수 있다. 그런데 별의 최후는 역설적으로 새로운 별의 탄생이라는 관점에서 중요하다. 죽어가는 별이 내뿜는 가스는 다시 뭉쳐서 새로운 세대의 별이 되기 때문이다. 그리고 이 가스에는 핵융합 반응의 결과물인 질소나 탄소 같은 더 무거운 원소가 풍부해 지구 같은 행성을 만들 수 있는 원료가 된다. 물론 우리 태양과 지구 역시 이전 세대 별이 남긴 잔해에서 태어났다. 별의 죽음은 끝이 아니라 새로운 별과 생명의 탄생을 의미한다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com　

태양계에서 가장 가까운 별은 작은 적색왜성인 프록시마 센타우리(Proxima Centauri)다. 물론 4.25광년이라는 거리가 아주 가까운 것은 아니지만, 천문학자가 관측할 수 있는 별 가운데는 가장 가깝기 때문에 집중적인 관측이 이뤄지고 있다. 특히 이 별 주변에 지구와 비슷한 암석형 행성인 프록시마 b가 있다는 사실이 밝혀지면서 더 많은 관심을 받고 있다. 최근 안달루시아 천체 물리학 연구소(Instituto de Astrofísica de Andalucía)의 귈렘 안글라다(Guillem Anglada)와 유럽 남방 천문대(ESO)의 천문학자들은 세계 최대의 전파 망원경인 알마(ALMA)를 이용해서 프록시마에 먼지 고리가 있다는 사실을 발견했다. 프록시마 b가 별에 매우 가까운 위치에서 공전하는 것과 달리 이 먼지 고리는 지구–태양 거리의 1~4배 정도 거리에 있으며 밀리미터에서 킬로미터 크기 먼지와 소행성으로 구성된 것으로 파악됐다. 이를테면 태양계의 소행성대와 비슷한 천체들의 모임인데, 그 질량은 모두 합쳐 지구의 100분의 1 수준으로 얼마 되지 않지만 너비는 수백만㎞에 달한다. 물론 고리가 있다고 해서 토성의 고리처럼 선명하게 눈으로 볼 수 있는 고리가 있다는 의미는 아니다. 프록시마 b 자체가 작고 어두운 별로 지구에서 가까워도 눈으로는 볼 수 없으며 고리 역시 매우 희미해서 현재 가장 강력한 전파 망원경으로 간신히 그 정체가 확인되는 수준이기 때문이다. 더구나 온도도 매우 낮아 영하 230도에 불과하다. 하지만 이 고리의 발견에 천문학자들이 흥분하는 이유는 따로 있다. 소행성대와 카이퍼 벨트 등 고리 모양으로 분포한 작은 천체의 모임을 지닌 태양계와 마찬가지로 프록시마 센타우리 역시 복잡한 행성 시스템을 가지고 있을 가능성이 커졌기 때문이다. 과학자들은 앞으로 프록시마 행성계에 대해서 추가 관측 프로젝트를 진행할 예정이다. 태양계에 행성이 여러 개 있듯이 프록시마 행성계 역시 여러 행성을 거느릴 가능성이 크며 어쩌면 생명체가 살 만한 행성이 하나 이상 존재할 수 있다. 생명체가 사는 외계 행성이 존재하는지, 혹은 먼 미래 인류가 정착할 수 있는 외계 행성이 존재하는지에 대한 해답을 우리의 가까운 이웃 별이 지니고 있을지 모른다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

우리 은하 안에서 처음으로 중간급 규모의 블랙홀이 발견됐다. 최근 일본 게이오 대학 등 공동연구팀은 우리 은하 중심부에서 태양 질량의 약 10만 배에 달하는 블랙홀을 발견했다는 연구결과를 발표했다. 지구에서 약 2만 5000광년 떨어진 곳에 위치한 이 블랙홀은 지금까지 분자가스로 이루어진 구름에 가리워져 그 존재가 드러나지 않았다. 이번 발견의 가치를 알기 위해서는 먼저 블랙홀에 대한 이해가 필요하다. 일반적으로 대부분의 은하들은 그 중심부에 우리 태양 질량의 수백 만 배 심지어 수십 억 배가 넘는 거대한 블랙홀을 품고 있다. 우리 은하 역시 예외가 아닌데 실제 중심에는 태양의 400만 배가 넘는 초질량 블랙홀 ‘궁수자리 A*’가 얌전하게 똬리를 틀고 있다. 칠레에 위치한 전파망원경 알마(ALMA)로 감지한 새 블랙홀은 궁수자리 A*에 이은 두번째 크기로 아직까지는 학계의 공식적인 인정을 받지는 않았다. 그러나 연구팀의 주장처럼 중간급 규모 블랙홀이라면 연구 가치가 높다. 블랙홀은 태양 질량과 비교해 '체급'을 나누는데 태양보다 수십 만 배 이상 큰 초질량 블랙홀과 태양보다 3배 이상 큰 항성질량 블랙홀로 구분한다. 이 둘 사이에 존재하는 '미들급'이 바로 중간질량 블랙홀로 블랙홀의 생성과 진화의 비밀을 알 수 있는 단서가 될 수 있다. 연구를 이끈 토모하루 오카 교수는 "중간질량 블랙홀의 기원은 여전히 불분명하며 여러 이론이 존재한다"면서 "한 가지 가설은 젊은 성단(星團)의 융합과정에서 '가출'해 형성됐다는 주장"이라고 설명했다. 이어 "중간질량 블랙홀은 천체 진화의 미싱링크(missing link·진화계열의 중간에 해당되는 존재)이자 초질량 블랙홀 형성의 비밀을 푸는데 도움을 줄 것"이라고 전망했다. 　 이번 연구결과는 세계적 학술지 네이처의 자매지인 ‘네이처 아스트로노미’(Nature Astronomy) 최신호에 발표됐다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

천문학자라고 하면 사람들은 뭘 연구하느냐고 묻곤 한다. 그러면 나는 “별을 만든다”고 답한다. 엄밀히 따지면 별이 만들어지는 과정을 밝히는 사람이지만 말이다. 우주 공간을 가득 채우고 있는 별이 어떻게 만들어지는지 알아내는 일은 천문학에서 중요한 연구과제다. 천문학의 연구 대상은 크기와 시간 면에서 실험실의 짧은 시간 동안 어찌해 볼 수 있는 대상이 아니다. 때문에 관측된 현상을 실험이 아닌 컴퓨터로 구현해 낸다. 나 역시 슈퍼컴퓨터를 이용해 태양과 같은 별이 어떻게 만들어지고 있는가를 연구하고 있다. 별은 기체와 먼지로 이루어진 성간운의 중력 수축에 의하여 형성된다. 별과 별 사이란 뜻을 갖는 ‘성간’은 인터스텔라(interstellar)를 번역한 말이다. 많은 사람들이 별 사이의 공간은 아무것도 없는 진공이라고 생각한다. 하지만 이 공간에는 기체와 먼지로 이루어진 성간물질이 있다. 우리 은하 내 성간물질은 별들의 전체 질량의 수 퍼센트에 해당하는 어마어마한 양이 존재한다. 천문학자들은 전파망원경을 통해 성간물질의 분포를 파악하고 있다. 기체와 먼지가 주변보다 많이 분포하는 곳이 존재하는데 그 모습이 구름과 비슷해 성간구름(성간운)이라 부른다. 이런 성간운에서 별이 만들어진다. 성간운 안에 작용하는 강한 자기장과 기체의 난류 운동 때문에 성간운 전체가 중력 수축을 하지 않는다. 그러나 성간운 내의 밀도는 제각각이기 때문에 밀도가 높은 곳은 자기장과 난류의 저항을 극복하고 중력 수축을 하기도 한다. 이때 자전하면서 중력 수축하기 때문에 호떡 모양의 원반이 형성되고 원반의 중심에는 별이, 중심으로부터 떨어진 곳에서는 행성들이 만들어진다. 이 시나리오는 현재 태양계의 모습, 즉 ‘태양은 여러 행성들의 궤도 중심에 위치하고 여러 행성들의 궤도면들은 거의 한 평면에 존재한다’는 사실을 잘 설명해준다. 칠레에 있는 알마(ALMA) 전파망원경은 태양에서 가까운 ‘바다뱀자리 어린별 TW’와 ‘황소자리 어린별 HL’에서 원반과 행성 형성의 증거를 보여 주었다. 필자는 별 생성 시나리오를 검증하기 위해서 슈퍼컴퓨터를 이용한 수치 계산 연구를 하고 있다. 좀 더 구체적으로 말하면 우리 태양계보다 약 1000배 큰 공간에서 자기장과 자체 중력을 받고 있는 성간 기체의 운동을 기술하는 방정식을 풀어 어린 별이 생성되는 장면을 추적한다. 넓은 성간 공간에서 어린 별은 분해할 수 있어야 하며 천만년 정도의 진화를 추적해야 하기 때문에 성능 좋은 슈퍼컴퓨터를 이용한다. 컴퓨터 계산 결과와 관측 사실을 비교해 별 만드는 시나리오를 좀 더 정교하게 만드는 작업이 천문학자의 일이다.

지구촌 천문학자들이 즐겨 찾는 별 베텔게우스가 최근 가장 선명한 모습을 드러내 화제다.최근 프랑스 파리천문대 등의 국제 천문학자들은 세계 최대 전파망원경 ‘알마’(ALMA)로 포착한 베텔게우스의 모습을 지난 26일(현지시간) 공개했다. 적색 초거성인 베텔게우스는 오리온자리의 좌상 꼭짓점에 있으며 지구와의 거리는 약 650광년으로 별 중에서는 그나마 가깝다. 붉게 타오르는 듯한 베텔게우스의 ‘신상’ 이미지가 볼품없는 것처럼 보이지만 지구와의 거리 때문에 사실 점 수준으로도 촬영하기는 쉽지 않다. 베텔게우스는 여러 모로 흥미로운 별이다. 먼저 베텔게우스의 크기는 태양의 1400배로 50만배나 밝게 빛난다. 만약 베텔게우스를 우리의 태양 자리에 끌어다 놓는다면 목성의 궤도까지 잡아먹을 정도다. 또한 나이가 ‘불과’ 850만년으로 젊디젊지만, 조만간 임종을 앞둔 별이기도 하다. 곧 수명을 다해 초신성으로 폭발할 운명으로 어쩌면 현장에서는 이미 폭발했을지도 모른다. 만약 오늘 초신성으로 폭발했다면 우리는 650년 후에나 ‘우주의 불꽃놀이’를 지켜볼 수 있다. 연구에 참여한 이몬 오고르만 박사는 “수십 년간 베텔게우스를 관측해 왔는데 표면뿐 아니라 내부 온도까지 일정치 않다”면서 “자기장에 의해 온도 변동이 이루어지는 것으로 보이는데 이는 우리 태양과 유사하다”고 설명했다. 이어 “베텔게우스는 태양계와 가장 가까운 곳에 위치한 별은 아니지만 엄청난 크기 덕분에 알마로 관측하는 데 이상적”이라고 덧붙였다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

지구촌 천문학자들이 즐겨찾는 별 베텔게우스(Betelgeuse)의 역대 가장 디테일한 이미지가 포착됐다. 최근 프랑스 파리천문대 등 국제 천문학자들은 세계 최대의 전파 망원경인 알마(ALMA·Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)로 포착한 베텔게우스의 모습을 공개했다. 붉게 타오르는 듯한 베텔게우스의 '신상' 이미지가 볼품 없는 것처럼 보이지만 지구와의 거리 때문에 사실 점 수준으로도 촬영하기는 쉽지 않다. 적색 초거성인 베텔게우스는 오리온자리의 좌상 꼭짓점에 위치해 있으며 지구와의 거리는 약 650광년으로 별 중에서는 그나마 가깝다. 베텔게우스는 여러모로 흥미로운 별이다. 먼저 베텔게우스의 크기는 태양의 무려 1400배로 50만 배나 밝게 빛난다. 만약 베텔게우스를 우리의 태양 자리에 끌어다 놓는다면 목성의 궤도까지 잡아먹을 정도.(사진 아래 참조) 또한 나이가 ‘불과’ 850만 년으로 젊디 젊지만, 조만간 임종을 앞둔 별이기도 하다. 곧 수명을 다해 초신성으로 폭발할 운명으로 어쩌면 현장에서는 이미 폭발했을지도 모른다. 만약 오늘 초신성으로 폭발했다면 우리는 650년 후에나 '우주의 불꽃놀이'를 지켜볼 수 있는 셈이다. 　 연구에 참여한 이몬 오고르만 박사는 "수십 년 간 베텔게우스를 관측해왔는데 표면 뿐 아니라 내부 온도까지 일정치 않다"면서 "자기장에 의해 온도 변동이 이루어지는 것으로 보이는데 이는 우리 태양과 유사하다"고 설명했다. 이어 "베텔게우스는 태양계와 가장 가까운 곳에 위치한 별은 아니지만 엄청난 크기 덕분에 ALMA로 관측하기에 이상적"이라고 덧붙였다. 사진=ESO/NAOJ/NRAO)/E. O’Gorman/P. Kervella　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

지구에서 5000광년 떨어진 곳에 있는 부메랑 성운(Boomerang Nebula)은 사실 부메랑과 별로 닮지 않았지만, 한 가지 흥미로운 특징 때문에 과학자들의 시선을 끌었다. 1995년 이 성운을 관측할 때 빅뱅의 흔적인 우주 배경 복사가 흡수되는 현상이 관찰된 것이다. 우주 배경 복사는 우주 전체에서 관측되는 우주의 기본 온도라고 할 수 있는데, 그 온도는 영하 270도 이하인 2.725K(켈빈, 절대 온도의 단위)에 불과하다. 이 파장을 흡수한다는 것은 이보다 더 온도가 낮다는 이야기다. 이후 이뤄진 정밀 관측에서 과학자들은 이 성운의 온도가 절대 영도에 가까운 0.5K에 불과하다는 사실을 발견했다. 이는 이제까지 관측된 가장 낮은 온도의 가스로 부메랑 성운은 우주에서 가장 추운 장소라는 명성을 얻게 됐다. 이렇게 온도가 낮은 이유는 가스가 빠르게 팽창하면서 온도가 낮아지기 때문이다. 그런데 왜 가스가 빠르게 팽창하는지는 정확히 몰랐다. 최근 국제 과학자팀은 세계 최대의 전파 망원경인 ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)를 이용해서 부메랑 성운을 상세하게 연구했다. 가스 성운에는 광학 망원경보다는 파장이 긴 밀리미터/서브 밀리미터 전파 망원경이 유리하기 때문이다. 연구 결과에 의하면 이 부메랑 성운은 적색 거성이 마지막 단계에서 가스를 뿜어내면서 죽는 초기 단계에 형성되는 전행성상 성운(pre-planetary nebula)이다. 태양 같은 별은 나이가 들면 크게 부풀어올라 적색 거성이 되는데, 마지막 순간에는 가스를 잡아둘 수 없어 주변으로 가스를 뿜어내면서 죽게 된다. 그런데 이 과정에서 동반성이 있는 경우 가스의 흐름에 영향을 주게 된다. 적색 거성과 동반성의 중력 상호 작용 때문에 일부 가스가 매우 빠른 속도로 이동하게 되는 것이다. 지구에서 관측할 때는 동반성 역시 가스에 가려 잘 보이지 않지만, 이런 이유로 인해 가스의 팽창속도가 초속 150km로 빨라져 온도가 빠르게 떨어지게 된다. 현재 이 가스 성운은 3조km나 되는 엄청난 길이로 늘어난 상태다. 연구팀에 의하면 부메랑 성운이 이런 모습을 보여주는 것은 별의 일생에서 매우 짧은 시기로 우리는 별의 임종을 지켜보는 중이다. 한때 별을 이뤘던 뜨거운 가스는 이제 우주에서 가장 차가운 가스가 되어 별의 마지막을 장식하고 있다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

25일(현지시간) 이라크 바그다드에서 열린 ‘미스 이라크’ 선발대회에서 우승을 차지한 비안 살만(Vian Salman)이 왕관을 수여받고 기뻐하고 있다. 사진=AP 연합뉴스

포말하우트(Formalhaut)는 지구에서 25광년 떨어진 가까운 별로 밤하늘에서 밝게 보이므로 중국에서도 오래전부터 북락사문(北落師門)이라고 불리는 등 우리에게 친숙한 별이다. 최근 포말하우트는 과학자들의 중요한 관측 대상이 되고 있는데, 이 별이 태어난 지 4억4000만년 이내의 젊은 별로 주변에 거대한 가스와 먼지 원반을 가지고 있고 행성도 같이 거느리는 것으로 생각되기 때문이다. 특히 별에서 평균 200억km에는 태양계의 카이퍼 벨트와 유사하지만 더 거대한 얼음 고리가 존재한다. 본래 이 위치에 있는 어둡고 차가운 고리를 관측하는 일은 쉽지 않지만, 국제 천문학 연구팀은 세계 최대의 전파 망원경인 ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)를 이용해서 포말하우트의 고리를 관측했다. 이번 관측에서 고리의 평균 폭은 20억km에 달하는 것으로 밝혀졌으며, 그 구성 성분은 우리 태양계의 혜성과 크게 다르지 않은 것으로 나타났다. 따라서 태양계와 마찬가지로 이 얼음 천체와 입자들이 나중에 중력에 이끌려 행성계 내부로 진입하면 혜성이 될 가능성도 있다. 논란의 여지는 있지만, 일부 과학자는 지구의 물과 대기, 그리고 생명의 기초를 이루는 유기물질이 혜성에서 공급되었다고 보고 있다. 만약 태양계와 같은 과정이 다른 행성계에서도 일어난다면 비슷한 경로로 생명 탄생에 필요한 물질이 외계 행성에 공급될 수 있다. 과학자들은 태양계 얼음 천체의 모임인 카이퍼 벨트나 오르트 구름 같은 구조가 외부 행성계에도 있다고 믿고 있다, 하지만 대개 어둡고 너무 멀어서 관측이 어렵다. 따라서 포말하우트의 관측 결과는 태양계 진화는 물론 다른 행성계의 진화과정을 연구하는 데 큰 도움을 주고 있다. 이번 관측에서 확인된 또 다른 흥미로운 사실은 얼음 고리가 궤도에 따라 밀도가 다르다는 것이다. 타원 궤도를 공전하는 경우 가까운 궤도에서는 속도가 빨라지고 먼 궤도에서는 속도가 느리다. 따라서 토성의 고리처럼 원형 고리가 아닌 타원 고리를 지닌 경우 별에서 먼 곳에 있는 얼음 입자의 밀도가 높아지는 현상이 나타난다. 이번 관측 결과에서는 이 이론적인 예측이 실제로 맞는 것으로 나타났다. 포말하우트는 앞으로도 중요한 관측 대상이다. 제임스웹 우주망원경을 비롯한 차세대 망원경이 더 상세히 관측해야 할 중요한 별이라고 할 수 있다. 오랜 세월 인류에게 그 존재가 알려진 별이지만, 이제 최신 과학의 힘으로 이 별의 진짜 모습이 드러날 것으로 기대된다. 사진=ALMA로 관측한 포말하우트. 오렌지 색의 타원이 얼음 고리이고 중앙은 관측을 위해 빛을 가린 상태 - ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), M. MacGregor; NASA/ESA Hubble, P. Kalas; B. Saxton (NRAO/AUI/NSF) 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

지난 3월 미국 천문학회 학술지에 우주 나이가 6억년이었을 때 은하를 ‘알마’(ALMA) 전파망원경으로 관측했다는 연구 결과가 실렸다. 현재 우주의 나이인 138억년을 100살이라고 한다면 우주의 나이가 4살 때의 은하를 발견한 것이다. 지구 나이가 45억년이니, 이 은하는 지구가 있기 훨씬 이전에 존재했다. 천문학자들은 빛의 속도를 이용해 과거를 본다. 빛은 1초 동안 약 30만㎞를 이동한다. 태양 표면에서 출발한 빛이 우리 눈에 도달하는 데 걸리는 시간은 약 8분이다. 그러니 우리 눈에 들어온 태양의 모습은 8분 전의 것이다. 태양계에서 가장 멀리 떨어진 행성인 해왕성의 경우 우리는 약 4시간 전 모습을 보고 있는 셈이다. 만화영화에서 자주 등장하는 안드로메다 은하는 250만년 전 모습이다. 이번에 학술지에 발표된 은하는 약 130억년 전에 출발한 빛이 지금 지구에 도달한 것이다. 천문학자들은 어떻게 멀리 떨어진 은하의 거리를 알 수 있을까? 거리를 알아야 은하에서 나온 빛이 지구에 도달하는 데 걸리는 시간을 추정할 수 있다. 지구에서 멀리 떨어진 은하일수록 빠른 속도로 멀어져 간다. 이 사실은 1929년 미국 천문학자 에드윈 허블이 밝혀내 ‘허블 법칙’이라고 불리며 현대 빅뱅 우주론의 근간이 됐다. 허블 법칙에 따라 은하의 속도를 알면 은하까지의 거리를 계산할 수 있다. 은하의 속도는 도플러 효과를 이용해 쉽게 측정한다. 기차역으로 접근하는 기차의 기적 소리는 멀어져 가는 기적 소리보다 작게 들린다. 이는 멀어져 가는 기적 소리의 파장이 길어지기 때문이다. 같은 원리로 천체에서 오는 특정한 파장이 얼마나 길어졌나를 재면 그 천체가 얼마만큼 빠른 속도로 멀어져 가고 있는가를 확인할 수 있다. 천문학이 궁극적으로 답하려고 하는 질문은 ‘우주는 어떻게 만들어졌는가’이다. 이를 위해 천문학자들은 멀리 보기 경주를 하고 있다. 멀리 볼수록 더 오래된 과거를 볼 수 있기 때문이다. 우주 생성 초기를 봐야만 우주가 어떻게 만들어졌는가에 대해 정확한 답을 찾을 수 있다. 같은 밝기의 천체라도 멀리 떨어져 있을수록 어두워진다. 2013년에 완성된 알마 망원경은 지름이 12m인 50개 안테나를 동시에 사용해 이전에는 볼 수 없었던 어두운 천체들을 관측하고 있다. 현재 지상에 건설된 가장 큰 망원경은 직경이 10m 정도이다. 2022년 완공 예정인 거대한 마젤란 망원경의 직경은 25.5m나 된다. 두 거대 망원경 사업 모두 한국이 참여하고 있다. 멀리 보기 경주에 동참한 한국 천문학자들이 우주의 기원에 관한 좋은 연구 결과를 발표할 것으로 확신한다.

중국의 사드 관련 보복 조치로 국내 화장품 브랜드들의 타격이 심해지고 있다. 승승장구하던 K-뷰티 열풍이 조금은 사그라들었지만, 기업마다 각기 다른 방법으로 각자의 살 길을 모색하는 모습이다. 이에 패션회사 ㈜아이올리에서 론칭한 라라폭스는 미국 시장에 진출하는 방법으로 다시 한 번 K뷰티 열풍을 일으키겠다는 포부를 보이고 있다. 라라폭스는 급변하는 뷰티 트랜드를 선도하기 위한 뷰티 브랜드로 펜필드, 메종드매긴, 에고이스트, 플라스틱 아일랜드 등 다양한 패션 브랜드를 전개해왔으며, 특히 중국과 일본, 동남아 등에서 이름을 알리며 글로벌 패션 브랜드로 성장해왔다. 라라폭스는 전체 월마트 오프라인 4,600개 매장 중 1,000여 개 매장에 입점하게 되며, 특히 온라인몰에도 입점하며 미국인에게 합리적인 가격대의 제품들을 어필할 예정이다. 온오프라인에 선보이는 라라폭스 제품은 쿠션과 클레징, 립제품과 마스크팩 등 색조제품 52종이며, 가격대는 6~12달러 수준이다. 저렴한 가격에 비해 높은 품질과 VMD, 구성 등에서 타 브랜드에 비해 경쟁력이 있다는 것이 라라폭스 측이 내세우는 브랜드 전략의 핵심이다. 월마트는 기존의 소비자들이 대형 오프라인 할인마트로 인식을 굳히는 것에 대해 경계하며, 온라인 판매 비중을 높이기 위해 다양한 인수와 합병, 새로운 콘텐츠 개발 등으로 노력해왔다. 이번 라라폭스 입점 또한 온라인 비중을 높이기 위한 목표 아래 진행되었으며, 짧지 않은 협상 기간을 거쳐 2017년 8월 14일에 공식 론칭하게 되었다. 월마트 관계자는 “월마트에 대한 기존의 인식을 바꿔 온라인 매출 비중을 높이기 위한 전략 중 하나”라며 “앞으로도 패션과 뷰티, 잡화 등 다양한 콘텐츠를 확장시켜나갈 것”이라고 라라폭스 입점에 대한 의견을 개진했다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

별의 일생은 인간의 일생과 어딘가 비슷한 부분이 있다. 별 역시 태어나고 성장하고 나이가 든 후 마지막으로 자신의 존재를 알리고 조용히 사라진다. 물론 인간과는 비교할 수 없을 만큼 긴 시간을 살아가지만, 언젠가는 끝이 있다는 점도 비슷하다. 별의 일생은 너무 길어서 우리는 그 과정을 목격할 수 없지만, 과학자들은 다양한 시점에 있는 별을 관측해서 그 비밀을 풀고 있다. 별의 일생 가운데 가장 관측이 어려운 시점은 바로 별의 탄생이다. 별은 가스 성운에서 중력에 의해 가스가 뭉쳐 형성된다. 문제는 가스 성운 안쪽에서 생성되는 작은 별을 관측하기 어렵다는 것이다. 따라서 종종 과학자들은 가시광보다 파장이 긴 전파망원경을 이용해서 아기별을 관측한다. 미국과 대만의 천문학 연구팀은 아직 생성된 지 4만 년에 불과한 젊은 은하계인 HH212 내부에 아기별 IRAS 05413-0104을 관측했다. 두꺼운 가스와 먼지에 둘러싸여 있으므로 광학망원경으로는 관측이 어려워 세계에서 가장 강력한 전파망원경인 알마(ALMA)를 사용했다. 이번 관측 결과는 아기별 주변에 존재하는 강착 원반(accretion disk)의 모습을 선명하게 드러냈다. 토성 주변의 고리처럼 별 주변의 가스와 먼지 역시 별의 적도 주변으로 원반 모양의 디스크를 형성한다. 아기별은 이 디스크에서 물질을 흡수해 커지는 데, 이를 강착 원반이라고 한다. 연구팀은 해왕성 궤도보다 더 먼 거리까지 펼쳐진 강착 원반의 모습을 실제로 포착했다. 흥미롭게도 먼지와 가스의 디스크가 마치 햄버거 모양 (사진)으로 포착됐다. 가운데는 아기별이 있고 주변의 강착 원반이 있는데, 물질의 분포가 균일하지 않은 것이다. 연구팀은 아기별의 자기장이 강착 원반의회전을 방해해서 더 많은 물질을 흡수하도록 돕는다고 보고 있다. 무럭무럭 자라는 태아처럼 아기별은 이렇게 물질을 흡수해서 언젠가는 다 자란 별인 주계열성이 될 것이다. 비록 이 별 역시 생자필멸의 이치를 벗어나지 못하지만, 오히려 그러므로 더 소중한 일생을 살게 될 것이다. 사진=아기별에서 나오는 제트와 강착 원반의 이미지. ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Lee et al) 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

과학자들은 태양계의 끝인 해왕성과 명왕성 궤도 밖에도 많은 얼음 천체가 존재한다고 믿어왔다. 카이퍼 벨트나 오르트 구름 같은 얼음 천체의 모임이 있다는 사실은 혜성의 주기로부터 예측되었던 일이지만, 최근에는 실제로도 많은 천체가 발견되어 이론을 뒷받침하고 있다. 하지만 태양에서 멀리 떨어진 천체일수록 어두워서 관측이 매우 어려워 현재까지 발견한 천체들은 지구 - 태양 거리의 100배 이내 (150억km)에 위치한 것이 대부분이다. 궤도가 분명하게 확인된 천체 가운데 지금까지 가장 먼 거리에서 발견된 것은 에리스로 현재 태양 - 지구 거리의 96배 정도 거리에 있다. 이보다 조금 더 먼 장소에서 발견된 천체로 V774104라는 후보 천체가 있으나 아직 궤도가 확실히 확인되지 않아 확실치 않은 부분이 있다. 따라서 현재까지 확인된 태양에서 두 번째로 먼 천체는 2014 UZ224로 태양 - 지구 거리의 91.6배 (약 137억km)에 있다. 먼 왜소행성(distant dwarf)이라는 뜻의 디디(DeeDee)라는 별명으로 불리는 이 천체는 아무리 강력한 망원경으로 봐도 작은 점으로밖에 보이지 않는다. 최근 국제 천문학자 팀이 세계에서 가장 강력한 전파 망원경인 알마(ALMA, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)를 이용해서 디디의 모습을 포착했다. 워낙 춥고 어두운 천체라서 다른 파장보다 밀리미터파에서 관측이 더 쉽기 때문이다. 비록 해상도가 낮아서 작은 얼룩처럼 보이지만 (사진) 과학자들은 이 관측 데이터를 이용해서 여러 가지 사실을 알아냈다. 디디의 표면 온도는 30K (영하 -243.15도)에 불과하다. 비록 에리스보다 태양에 약간 가깝지만, 표면 온도는 에리스보다 더 낮다. 동시에 매우 어두워 받은 태양 빛의 13% 정도만 반사하는 것으로 보인다. 아마도 표면이 얼음 대신 어두운 물질로 덮여있을 가능성이 있지만, 그럼에도 온도가 이렇게 낮은 이유는 아직 확실치 않다. 확실한 것은 디디의 지름이 630km 정도로 에리스의 2300km보다 훨씬 작다는 점이다. 크기가 작고 표면까지 어두워 현재까지 태양계 외곽에서 발견된 천체 가운데 관측이 가장 힘든 천체인 셈이다. 과학자들은 디디처럼 어두워서 잘 보이지 않지만, 더 먼 장소에도 비슷한 왜소 행성들이 있을 것으로 추정하고 있다. 그리고 어쩌면 9번째 행성이 숨어 있을 가능성도 있다. 현재 망원경보다 더 강력한 차세대 망원경이 건설되면 지구 - 태양 거리의 100배 이상 먼 거리에 위치한 어두운 천체들이 하나씩 모습을 드러낼 것으로 기대된다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

​​오리온자리서 벌어진 별들의 불꽃놀이​​ 별들의 충돌 현장을 잡은 놀라운 사진이 공개되어 우주 마니아들에게 커다란 충격을 주고 있다고 7일(현지시간) 영국 일간지 데일리메일이 보도했다. 충돌이 일어난 곳은 오리온자리이고, 충돌한 별들은 둘 다 비교적 젊은 별이며, 충돌 현장을 잡은 것은 칠레 아타카마 사막에 있는 알마전파망원경(ALMA·Atacama Large Millimeter-submillimeter Array)이다. 두 별은 충돌하면서 우주 공간으로 엄청난 잔해와 광휘를 내뿜었다. 이 같은 별의 충돌은 우주에서 흔한 일이긴 하지만, 이렇게 충돌 현장을 잡은 것은 아주 드문 일이다. 보통 별의 폭발은 늙은 별이 생애의 마지막 순간을 폭발로 마감하는 초신성 폭발에서 주로 볼 수 있는 현상으로, 이때 내뿜는 빛은 온 은하가 내뿜는 빛과 맞먹을 정도로 우주 최대의 드라마를 연출한다. 그러나 이번 오리온 대성운에서 일어난 두 별의 충돌은 초신성 폭발과는 다르게 별의 죽음과 탄생 사이클에 대한 다른 통찰을 제공하는 것이다. 지구에서 1350광년 떨어져 있는 오리온 분자 구름 1(OMC-1·Orion Molecular Cloud 1)은 유명한 오리온 대성운 복합체의 일부로, 별들의 탄생이 활발히 이루어지고 있는 별들의 우주 분만실이다. 별들의 탄생은 우리 태양 질량의 수천 배 되는 성운이 자체 중력 붕괴를 일으켜 뭉쳐질 때 이루어진다. 성운은 99% 이상이 수소와 헬륨으로 이루어져 있는데, 이 가스가 뭉쳐져 밀도가 최고조에 이르면 그 중심부는 압력이 높아감에 따라 온도가 급격히 상승한다. 온도가 일단 1000만 도에 이르면 하나의 사건이 발생하는데, 바로 수소 핵융합이 시작되는 것이다. 이렇게 하여 핵에너지가 만들어지고 가스체에 반짝하고 불이 켜지게 되어 최초의 빛을 우주 공간으로 발산하는데, 이것이 바로 ‘스타 탄생’이다. 이렇게 태어난 원시 별은 우주 공간에서 이리저리 떠돌다가 시간이 지남에 따라 더욱 더 큰 원시 별이 만든 중력권으로 진입하게 된다. 그러나 만약 원시 별들이 그들의 분만실에서 탈출하기 전에 아주 가까이 서로 만나는 경우, 격렬한 상황이 일어날 수 있다. 약 10만 년 전, OMC-1 안의 깊숙한 곳에서 몇 개의 원시 별들이 생성되기 시작했다. 그들은 중력으로 서로 끌어당기다가 마지막으로 500년 전 이윽고 결렬한 충돌을 일으켰다. 이 충돌이 발생시킨 에너지는 태양이 1000만 년 동안 생산하는 에너지와 맞먹는 것으로서, 엄청난 빛과 잔해들을 뿜어내 주변의 원시 별들과 가스들을 우주 공간으로 내팽개쳤다. 수천 가닥의 먼지와 가스 흐름이 초속 150km의 속도로 뻗어 나갔다. 이같이 별들이 태어나자마자 최후를 맞기도 하지만, 여기서 나온 물질들은 또 다른 별들을 잉태하는 데 사용된다, 이것이 바로 별의 환생이다. 오리온성운 안에는 지금 이 순간에도 별들이 태어나고 있다. 이 성운 속에 태어났거나 태어나고 있는 별들의 수는 3000개가 넘는다. 이광식 통신원 joand999@nave.com

사람과 마찬가지로 별 역시 태어나고 성장한 후 나이가 들어 생을 마감한다. 물론 그 과정이 인간과는 비교도 할 수 없을 만큼 길지만, 한 번 태어난 만큼 끝날 때도 있다는 생자필멸의 운명은 같은 것이다. 과학자들은 비록 별의 일생을 추적할 수 있을 만큼 오래 살지는 못하지만, 대신 여러 단계에 있는 별을 관측해서 별의 일생을 연구한다. 지구에서 5500광년 떨어진 고양이 발 성운(Cat's Paw Nebula, NGC 6334)는 새로운 별이 탄생하고 있는 가스 성운이다. 특히 성운의 중심부인 NGC 6334I에서는 가스에 가려 잘 보이지 않지만, 특이한 변화를 보이는 아기 별이 있다. 미 국립 전파 천문대의 천문학자 토드 헌터(Todd Hunter)와 그 동료들은 2008년 이 아기별을 하와이에 설치된 전파 망원경인 SMA(Submillimeter Array)로 관측했다. 가스 성운에 중심에 있어 일반적인 광학 망원경으로는 관측이 어렵기 때문이다. 연구팀은 다시 2015년에서 2016년 사이 이 별을 세계 최대의 전파 망원경인 ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)를 이용해서 다시 관측했다. 그 결과 놀랍게도 10년이 채 안 되는 시간 동안 밝기가 100배나 밝아진 것이 확인되었다. 10년이면 강산도 변한다고 하지만, 짧아도 수백 만 년, 길면 수백 억 년 이상을 사는 별에서는 거의 눈 깜짝할 사이 큰 변화가 발생한 것이다. 연구팀은 이 변화가 별에 흡수되는 가스의 양이 일정하지 않기 때문이라고 보고 있다. 즉 아기별의 성장은 인간 태아와는 달리 그 성장 속도가 주변에 있는 가스의 양에 따라 불규칙하게 일어난다는 이야기다. 이는 이전부터 이론적으로는 예상이 되었던 일이지만, 대부분 아기별이 두꺼운 가스에 가려 있어 실제로 관측이 어려웠다. 이번 연구는 이를 실제로 밝혀내 앞으로 별의 형성과 성장을 이해하는 데 도움을 줄 것으로 기대된다. 인간과 마찬가지로 별의 탄생은 별의 일생 가운데 가장 신비로운 순간이다. 앞으로도 이 신비를 밝히기 위한 연구가 계속될 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

30년 전 발견된 놀라운 초신성 하나가 허블 망원경을 포함한 손꼽히는 망원경들을 사로잡았다. 찬드라 X선 우주망원경과 칠레 아타카마 사막의 알마 전파망원경(ALMA·Atacama Large Millimetre/submillimetre Array)도 문제의 초신성을 끈질기게 관측했다. SN 1987A로 불리는 이 초신성은 대마젤란은하 부근에 위치하는데, 이는 “수백 년래 발견된 초신성 중 가장 가까운 거리에 있는 것”이라고 미국항공우주국(NASA) 측은 밝혔다. ‘타이태닉’이란 별명을 가진 이 초신성은 1987년 2월 23일에 발견된 것으로, 태양 밝기의 100만 배나 되는데, 이는 400년래 발견된 초신성 중 가장 밝은 것이다. 초신성이란 거대 질량의 별이 항성 진화의 마지막 단계에서 대폭발로 생을 마치는 것으로, 새로운 별이 탄생한 것이 아니라, 늙은 별의 죽음이다. 초신성이란 별이 없던 곳에서 엄청 밝은 별이 나타난 것처럼 보여 붙여진 이름일 뿐이다. 미국 하버드 스미스소니언 천체물리학센터의 로버트 커시너 연구원은 “SN 1987A는 30년 동안 관측할 만한 가치가 있는 천체인데, 별의 진화에서 최종 단계를 보여주는 귀중한 사례이기 때문”이라고 밝혔다. 천문학자들은 관측 데이터를 분석한 끝에 이 초신성의 충격파가 별이 폭발하기 전 방출한 가스 고리 너머로 진출하는 중요한 단계를 막 넘어섰다는 결론을 내렸다. 이 같은 현상은 별에서 방출된 고속의 항성풍이 그전 적색거성 단계에서 나온 느린 항성풍과 충돌할 때 발생하는 것이다. 그러나 가스 고리 바깥으로 무엇이 있는지에 대해서는 아직 알려진 바가 없다. 미국 펜실베이니아주립대의 카리 프랭크 박사는 “이 변화에 관한 자세한 과정은 종말에 이른 별이 어떻게 별의 생애를 끝내게 되는가에 대해 많은 것들을 알려주리라 기대된다”고 설명했다. 그는 찬드라 망원경으로 진행된 SN 1987A 연구를 이끈 대표 저자다. 이 같은 초신성 폭발은 다른 별과 행성의 생성으로 이어질 수 있는데, 별이 폭발하기 전 중심부의 핵융합으로 생명 기본 구성물질인 탄소, 산소, 질소, 철 같은 원소들을 벼려서 켜켜이 내부에 쌓아둔 것을 폭발과 함께 우주 공간으로 흩뿌린다. 이러한 잔해들이 다른 별과 지구 같은 행성들을 만드는 재료로 사용되며, 여기에서 생명이 싹튼 것이다. 초신성에 관한 연구는 이러한 별과 생명의 진화과정을 이해하는 실마리를 얻을 수 있다고 연구자들은 믿고 있다. 허블 망원경은 여러 해에 걸친 관측으로 1987A 초신성의 가스 고리가 가시광선을 방출하면서 빛나며, 그 지름이 무려 1광년이나 된다는 사실을 알아냈다. 이 가스 고리는 적어도 별이 폭발하기 이전부터 약 2만 년 동안 존재해온 것으로, 폭발에서 나온 자외선으로 몇십 년간 에너지를 공급받아 빛나기 시작한 것이다. 현재 가스 고리 속의 중심 구조는 지름이 반 광년 정도로 팽창되었으며, 중앙에 보이는 두 잔해 덩어리는 시간당 3000만 km의 속도로 서로 멀어져가고 있다. 1999~2013년의 찬드라 데이터는 X선을 방출하면서 확장하는 가스 고리가 더욱 밝아지고 있음을 보여준다. 이는 최초의 폭발에서 나온 충격파가 고리에 에너지를 공급했기 때문이다. 그러나 지난 몇 년간 관측에서 이 가스 고리는 더는 밝아지지 않고 있는데, 고리의 저에너지 X선 에너지 총량은 유지되고 있는 것으로 알려졌다. 위 사진의 좌측 하단에 있는 고리는 흐릿해지기 시작하고 있다. 천문학자들은 폭발의 충격파가 가스 고리의 얇은 부분을 지우고 있기 때문으로 보고 있는데, 이 같은 과정이 계속 진행되면 이윽고 고리의 시대는 마감된다. 2012년부터 시작된 ALMA의 관측 데이터는 초신성 잔해가 선대의 별이 남긴 물질로 새로운 우주먼지를 만들고 있을 보여준다. 이 발견은 초기 우주에서 이와 비슷한 경로로 우주먼지가 생성되었음을 시사하는 것이다. 연구진은 이 초신성 폭발에서 중성미자를 발견하고, 중성자별이나 블랙홀이 혹시 없을까 싶어 고리 중심부를 뒤지고 있는 중이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

지구에서 약 57억 광년 거리에 있는 ‘봉황자리 은하단’. 그 중심의 한 은하에는 거대질량 블랙홀이 존재한다. 그런데 이 블랙홀은 주변 가스를 흡수하면서도 그중 일부를 마치 ‘트림’하는 것처럼 고속으로 분출한다. 미국항공우주국(NASA)의 찬드라 X선 위성이 관측한 데이터에서는 이른바 ‘전파제트’로 불리는 이 천문 현상이 호스트 은하 양쪽으로 거대 거품을 일으키고 있다. 거품은 플라스마로 이뤄진 희박한 가스로 은하를 둘러싸고 있는데 그 온도가 너무 높아 별의 탄생에 필요하다고 여겨지는 ‘식어서 수축하는 과정’을 발견할 수 없을 것으로 여겨졌다. 그런데 영국 케임브리지대의 헬렌 러셀 박사가 이끄는 천문학 연구진이 알마 우주망원경을 사용한 최근 관측 조사에서 해당 거품의 측면을 따라서 저온의 분자 가스가 가늘고 길게 분포하고 있다는 것을 밝혀냈다고 천체물리학저널(Astrophysical Journal) 최신호에 발표했다. 저온 가스는 은하의 양쪽에 8만2000광년에 달하는 길이에 걸쳐 있으며, 총질량은 무려 태양 100억 개분에 달하는 것으로 나타났다. 또한 이 가스는 거품에 의해 은하 중심부에서 밀려나고 있거나 거품의 표면에서 만들어지고 있는 것으로 추정되고 있다. 러셀 박사는 “거대질량 블랙홀에 의해 형성된 거품의 구조와 은하의 성장에 필요한 별의 재료인 가스 사이의 관계를 알마 망원경의 관측으로 직접 확인했다”면서 “이번 연구는 이런 블랙홀이 앞으로 별 형성 활동을 어떻게 제어하고 연료가 되는 물질을 호스트 은하가 어떻게 얻는지 새로운 정보를 제공한다”고 말했다. 사실, 블랙홀이 강력한 전파제트를 형성하려면 별의 재료가 되는 가스를 소비할 수밖에 없다. 그러면 별의 탄생 현장이 흐트러져 별의 탄생이 멈춘다는 게 지금까지의 생각이었다. 이론적으로는 은하의 중심에 전파제트와 같은 열원이 없으면 별이 맹렬한 기세로 형성되겠지만, 실제 관측에서는 이런 은하는 그다지 발견되지 않고 있다. 이 때문에 연구진은 활동성 은하핵(AGN, 활발하게 활동하는 천체)이 발하는 전파제트와 빛이 열원이 돼 별의 탄생을 방해한다고 생각해 왔다는 것이다. 이에 대해 공동 연구자인 캐나다 워털루대의 브라이언 맥나마라 교수는 “이번 관측으로 거대질량 블랙홀이 거품을 밀어내고 주변 가스를 가열해 은하의 성장을 제어하면서도 그와 동시에 가스의 온도를 충분히 식히고 있었다”고 설명했다. 이어 러셀 박사는 “이번 결과는 대부분의 거대질량 블랙홀이 60억 년이 넘는 우주 역사 동안 어떻게 폭발적인 별 형성의 폭주를 억제하면서 그와 동시에 은하의 성장을 제어해 왔는지를 설명할 수 있을 것”이라고 말했다. 사진=ALMA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr