세 가지 박명(薄明)이란 시민박명, 항해박명, 천문박명을 일컫는다. 먼저 박명이란 정확히 무엇을 말하는가? 영어로 트와일라잇(twilight)이라 하는 박명이란 해돋이 전이나 해넘이 후에 태양빛이 남아 있는 상태를 말한다. 여기서 해돋이, 해넘이라고는 하지만, 사실 이는 지구의 자전으로 생기는 현상이다. 지구는 1시간에 15도씩 자전한다. 자전이 진행되면서, 서서히 태양이 떠오르는 것처럼 보여 그 윗부분이 수평선에 접하는 순간부터 점차 보이는 것을 해돋이 또는 일출이라 하고, 반대로 태양이 지는 것을 해넘이 또는 일몰이라고 한다. 태양이 수평선 위로 완전히 떠오르거나 아래로 완전히 진 후에도 태양빛이 지구의 상층 대기에 반사, 산란되어 하늘과 지표는 약간 밝은데, 이런 옅은 밝음을 박명이라 한다. 세 가지 박명은 태양의 고도에 따라 정의하는데, 태양이 지평선 아래 0~6도까지를 시민박명(市民薄明), 6~12도를 항해박명(航海薄明), 12~18도를 천문박명(天文薄明)으로 구분한다.  지속 시간은 위도와 계절에 따라 다르며, 극지방에서는 몇 시간 또는 하루 종일 지속되기도 한다. 일반적으로 저위도 지방에서는 박명의 시간이 짧고, 고위도 지방일수록 길다.시민박명은 적도 부근에서는 25분 정도, 북위 50도에서는 약 40분이다. 고위도 지방에서는 한여름에 태양이 지평선 아래로 충분히 낮아지지 않는 경우가 있다. 그렇게 되면 밤새도록 박명상태가 계속되는데, 이것을 백야(白夜)라 하며, 북위 50도 이북 지역에서 볼 수 있다. 시민박명(Civil Twilight)은 태양의 중심점이 지평선 밑으로 6도가 될 때까지는 밖에서 야외활동을 할 수 있고 신문의 활자를 읽을 수 있는 등 , 시민들이 일상생활이 여전히 지속되는 시간대의 밝기를 말한다.즉 시민박명은 해가 완전히 뜨기 전, 또는 완전히 진 후이긴 하지만, 전체적으로 하늘과 지표가 훤한 상태로, 대략 해뜨기 30분 전부터, 해진 후 30분 동안쯤이다. 하늘에서 초승달이나 금성을 볼 수 있다. 시민박명은 상용박명(常用薄明)이라고도 한다. 항해박명(Nautical Twilight)은 태양이 뜰 때나 질 때에, 태양의중심점이 지평선이나 수평선 아래 12도 사이에 있을 때의 어두컴컴한 상태다. 즉 해가 뜨진 않았으나, 전체적으로 훤하긴 하지만, 시민박명보다 어둡고, 바다에서 수평선을 구분할 수 있는 때를 말한다. 서울에서는 30분에서 40분 가량 지속되며, 해돋이 전 또는 해넘이 후 30분 ~ 1시간 10분에 해당하는 시간대다. 이 시기에는 잘 알려진 별들이 보이기 시작하고, 수평선도 구분할 수 있기 때문에 이를 이용하여 항해에서 현재의 위치를 알아내는 데 사용했다. 조명 없이도 사물의 윤곽은 알아볼 수 있으나 보통의 야외활동은 불가능하다. 천문박명(Astronomical Twilight)은 태양의 중심점이 지평선(또는 수평선)에서부터 12~18도 아래에 위치할 때의 박명이다. 내려본각 12도는 해상에서 수평선이 분간되는 한계이다. 서울에서는 30분에서 40분 가량 지속된다. 이 시기에는 하늘은 상당히 어둡고, 거의 대부분의 별들을 관측할 수 있으나, 성운이나 은하수 같은 천체들은 볼 수 없다. 일몰 후 천문박명 이후부터 일출 전 천문박명 이전까지의 '완전한 밤' 시간에는 6등급의 별도 육안으로 관측이 가능하다. 

우리가 사용하는 화석 연료는 사실 오래전 생물들의 유기물이 변해 생성된 것입니다. 그리고 이 생물들이 에너지를 얻는 방법은 현재와 마찬가지로 궁극적으로 광합성에 의존하고 있습니다. 우리는 오래전 생명체에 의해 전환된 태양 에너지를 사용하고 있는 셈입니다. 문제는 에너지를 저장하는 수단이 탄화수소라서 에너지를 얻기 위해 연소시키면 지구 온난화의 주범인 이산화탄소를 만든다는 것입니다. 이 문제만 극복할 수 있는 가장 좋은 방법은 신재생에너지처럼 화석 연료에 의존하지 않는 방법으로 에너지를 얻고 이 에너지로 전기차나 수소차 친환경 운송 수단을 사용하는 것입니다. 하지만 현재 우리가 사용하는 모든 운송 수단을 친환경 에너지로 바꾸는 것은 만만치 않은 과제입니다. 예를 들어 항공기의 경우 배터리의 무게가 너무 무거워 전기 비행기는 경제성을 확보하기 쉽지 않고 수소 연료전지 비행기는 비용과 더불어 안전성 문제가 대두될 수밖에 없습니다. 바다 위를 항해하는 대형 선박 역시 비슷한 딜레마가 있습니다. 배터리나 수소 연료 전지로 에너지원을 대체하기 어려운 운송 수단에 적합한 친환경 에너지로 주목받는 것이 바로 화석 연료와 비슷한 대체 연료입니다. 예를 들어 농작물로 만든 바이오 연료가 대표적입니다. 하지만 사람 먹을 식량도 부족한데, 연료로 전환하기 위해 옥수수나 사탕수수 같은 작물을 재배하는 데 대한 반대 의견도 적지 않습니다. 스위스 취리히 연방공과대학 (ETH Zurich)의 과학자들은 다른 기업 및 연구소와 협업해서 몇 년 전부터 새로운 대안을 연구하고 있습니다. 연구팀의 접근은 오래전 화석 연료가 생성되는 것과 같은 방향으로 햇빛, 물, 이산화탄소를 이용해 케로신이나 디젤 같은 합성 연료로 바꾸는 것입니다. 이렇게 만든 합성 연료는 항공기용 제트 연료나 대형 트럭, 중장비차, 선박 등에 사용할 수 있는 디젤로 쉽게 전환할 수 있습니다. 몇 년간의 연구 과정과 프로토타입 시스템을 테스트한 연구팀은 스페인 마드리드의 IMDEA 에너지 연구소와 함께 합성 연료 솔라 타워 플랜트를 건설했습니다. 이 솔라 타워는 햇빛을 반사해서 한 곳에 집중시키는 3㎡ 크기 거울 169개를 이용한 50kW의 소형 태양열 집중 시설입니다. 이 플랜트의 핵심 시설은 바로 열화학 환원 반응로 (thermochemical redox reactor) 입니다. 길이 405㎜의 드럼처럼 생긴 원통형 반응로 내부에는 이산화세륨 (CeO2) 혹은 세리아(Ceria) 촉매가 코팅되어 있어 태양열로 섭씨 1500도까지 가열하면 물과 이산화탄소를 수소, 일산화탄소의 합성 가스 (Syngas)로 만듭니다. (H2O + CO2 -> H2 + 2CO) 이 합성 가스는 솔라 타워 아래의 액화 반응 시스템에서 케로신과 디젤로 바뀌게 됩니다. 사실 합성 가스를 만드는 과정에서 대부분의 에너지가 투입되고 합성 가스를 다른 탄화수소 연료로 바꾸는 과정은 쉽기 때문에 반응로의 생산성이 핵심이라고 할 수 있습니다.열화학 환원 반응은 공기 중 산소와 환원 반응을 거치기 때문에 계속 진행될 수 없으며 한 번 휴식기를 갖게 됩니다. 따라서 두 개의 반응로를 번갈아 가면서 가열하는 구조입니다. 따라서 에너지 변환 효율이 4% 정도로 낮다는 것이 약점입니다. 연구팀은 저널 줄 (Joule)에 발표한 초기 가동 결과에 대해서 55시간 동안 플랜트를 가동해 5191리터의 합성 가스를 얻었다고 발표했습니다. 건설 및 유지 비용을 생각하면 경제적인 생산과는 거리가 있는 결과입니다. 연구팀은 에너지 효율을 태양광과 경쟁할 수 있는 20% 정도로 끌어올리고 플랜트의 규모를 크게 확장해 규모의 경제를 이루면 가능성이 있다고 보고 있습니다. 태양열 합성 연료는 몇 가지 장점이 있습니다. 우선 농작물을 연료로 전환하는 바이오 에너지와 달리 농작물을 키울 수 없는 사막에서 적합한 방식으로 식량난 이슈에서 자유롭습니다. 태양광처럼 밤에는 전기를 생산할 수 없다는 문제도 연료 생산이 목적이면 상관 없습니다. 무엇보다 항공기나 대형 선박 등은 현재의 제트 엔진이나 디젤 엔진이 가장 적합할 수밖에 없어 비싼 가격에도 친환경 대체 연료를 사용하는 것이 더 저렴한 대안일 수 있습니다. 다만 태양열 합성 연료는 이제 초기 개발 단계이고 상업적 생산이 가능한 대형 플랜트 건설까지는 많은 연구와 설비 투자가 필요할 수밖에 없습니다. 햇빛, 물, 이산화탄소로 제트 연료와 디젤유를 만들 수 있다는 점은 놀랍지만, 그렇게 만든 연료로 움직이는 여객기와 컨테이너선을 볼 수 있을지는 좀 더 두고 봐야 알 수 있습니다.

초당 지구 하나 쯤 되는 질량을 꿀꺽 삼키며 빠른 속도로 성장 중인 블랙홀이 관측됐다. 최근 호주국립대학(ANU) 연구팀은 역대 관측된 블랙홀 중 가장 빠른 속도로 성장 중인 초질량 블랙홀(supermassive black hole)이 켄타우로스자리에서 포착됐다고 밝혔다. 무려 90억 년의 나이로 추정되는 이 블랙홀은 인간의 머리로는 상상하기 힘든 숫자로 설명된다. 먼저 이 블랙홀은 우리 태양의 약 30억 배에 달하는 질량을 갖고 있어 우리은하 중심에 위치한 궁수자리 A* 블랙홀보다도 무려 500배는 더 크다. 특히 주위 물질을 닥치는대로 삼키는 과정에서 밝은 빛을 내는데, 이 수준이 우리은하의 모든 별에서 나오는 빛보다 7000배는 더 밝게 만들 만큼의 에너지를 방출한다. 이에 ANU 연구팀은 이 블랙홀을 밝게 빛나는 초대형 블랙홀인 퀘이사 ‘SMSS J114447.77-430859.3’(이하 J1144)로 명명했다.흥미로운 점은 더 있다. J1144와 비슷한 크기의 다른 블랙홀들의 경우 수십억 년 전 성장을 멈췄지만 이 블랙홀은 여전히 주위 물질을 흡수하면서 지금도 커지고 있다는 사실이다. 이에대해 연구팀은 J1144의 빠른 성장 원인이 명확하지 않다고 선을 그으면서도 우주 역사에서 그 해답을 추측했다. 논문의 수석저자인 크리스토퍼 온켄 연구원은 “아마도 2개의 큰 은하가 서로 충돌하면서 이 블랙홀에 엄청난 양의 물질을 공급하고 있는 것 같다”면서 "우주의 역사를 보면 은하 사이에 수많은 충돌과 합병이 일어났고 그 과정에서 블랙홀도 많이 성장했다"고 설명했다. 이어 "다만 현재 우주 나이의 절반 정도인 70억 년을 돌아본다면 J1144만큼 빠르게 성장하는 블랙홀은 이제까지 볼 수 없었다"고 덧붙였다.한편 SF영화의 소재로도 등장하는 블랙홀은 질량이 매우 큰 별의 진화 마지막 단계에서 만들어지며 강력한 중력으로 모든 것을 빨아들이는 시공간 영역을 말한다. 특히 블랙홀은 빛 조차도 흡수하기 때문에 직접 관측할 수 없다. 다만 전문가들은 블랙홀이 강력한 중력으로 주변에서 많은 물질을 흡수하면서 제트(jet)라는 강력한 물질의 흐름을 방출한다는 사실을 통해 그 존재를 확인한다. 이번 연구결과는 학술지 ‘호주천문학회 출판물’(Publications of the Astronomical Society of Australia) 최신호에 실렸다.  

애플의 블루투스 이어폰 에어팟 프로의 신형이 오는 하반기에 출시한다는 전망이 있다. 애플의 고급형 무선 이어폰인 에어팟프로는 일반 모델과 달리 세미커널형(semicanal)으로 디자인되어 기본적인 차음(遮音)이 뛰어나다. 차세대 에어팟 프로2는 이어폰 착용 형태는 그대로지만 일명 콩나물이라고 불리는 디자인은 사라질 전망이다. 미국의 경제 매체 블룸버그에서 제기한 예상 디자인은 삼성전자의 갤럭시버즈와 같은 이어버드(earbud·귀 안에 넣는 이어폰) 형태로 변경된다는 내용이다. 하지만 이같은 디자인 변화는 확실한 유출 정황이 없기 때문에 단정 짓기는 이르다. 무엇보다 에어팟의 줄기(stem)는 다른 브랜드와 차별화되는 시그니처 스타일로 디자인 도용의 대상이 되었다. 해당 주장을 제기한 블룸버그의 마크거먼 역시 해당 디자인은 테스트 단계로 검증 결과에 따라 폐기될 수 있다는 사실을 명시한 바 있다.에어팟 프로2는 디자인 외에도 몇 가지 개선사항이 예고되어 있다. 이어폰을 착용한 상태에서 음악을 재생하고 그렇지 않으면 멈추는 기능을 하는 착용 감지는 적외선 센서 대신 에어팟3에서 선보인 피부 감지센서로 변경될 예정이다. 적외선 센서의 이어폰은 급히 주머니에 넣었을 때 음악이 재생되는 경우가 있었지만 피부 감지센서는 이러한 점을 방지해준다. 에어팟 프로2에서는 H2칩셋을 최초 선보인다는 전망이 있다. 헤드폰(headphone)에서 앞 글자를 따온 애플의 H 시리즈는 음향 기기에 중점을 둔 칩셋으로 전력 효율 개선에 중요한 역할을 한다. 따라서 사용시간 증가 역시 예상해 볼 수 있다. 이 밖에도 신형 H2는 능동형소음저감(ANC·Active Noise Cancellation) 시스템에서 감쇠 정도와 애플 기기 간 연결전환(오토스위칭)할 때 발생하는 시간을 훨씬 단축시켜줄 것으로 보인다.대만 인터내셔널 증권의 애플 분석가 궈밍치는 에어팟 프로2에서 애플 무손실 음원을 감상할 수 있다는 전망을 내세웠다. 애플 무손실은 애플뮤직에서 제공하는 서비스로 AAC(Advanced Audio Codec)로 인코딩된 일반 음원과 다르다. ALAC(Apple Lossless Audio Codec)로 인코딩된 음원은 최대 24bit 48㎑의 무손실(Loseless)과 최대 24bit 192㎑ 고해상도 무손실(High Resolution Loseless)로 감상이 가능하다. 하지만 블루투스 무선 연결은 지원하지 않기 때문에 에어팟프로는 해당 되지 않는다. 이러한 이유로 에어팟 프로2 역시 고해상도의 음원 감상 가능성을 낙관적으로 바라보기는 어렵다. 하지만 퀄컴의 aptX 무손실을 살펴보면 가능성이 전혀 없지는 않다. 퀄컴의 aptX 무손실 기술은 무선 연결로 16비트 44.1㎑(CD급) 무손실 오디오를 전송하는 새로운 기능이다. 애플 역시 이와 비슷한 기술을 에어팟 프로2 이상의 기종에서 이용할 수 있도록 선보일 수 있다. 가능하다면 에어팟 시리즈 사용자를 높은 확률로 애플뮤직을 구독하게 만들 수 있기 때문이다.출시 당시 전문가와 소비자들은 에어팟 프로에 대해 높은 점수를 주었다. 기본적인 음질은 물론 통화품질 역시 뛰어나 표준 모델인 에어팟과 구분을 분명하게 했다. 뿐만 아니라 능동형소음저감(ANC)과 에어팟프로를 착용한 상태에서 외부 소리를 들을 수 있는 투명성모드(Transparency Mode·주변음 허용)의 성능이 기대 이상이라는 평가가 많았다. 덕분에 이러한 기능은 에어팟 프로2에서 개선폭이 크지 않겠지만 완성도를 높이는 쪽으로 개발할 가능성이 높다. 에어팟 프로2는 오는 하반기 애플 이벤트에서 공개될 가능성이 높으며 새로운 센서가 탑재되어 건강 추적이 가능하다는 소문이 있다.

영원히 빛날 것 같은 태양도 50억 년 후에는 핵융합 반응에 필요한 연료가 고갈되어 최후를 맞는다. 물론 인간의 수명과 비교하면 영겁의 세월이지만, 그래도 언젠가 태양도 가스를 주변으로 방출하면서 행성상 성운을 만든 후 타고 남은 물질이 모여 백색왜성이 될 것이다. 과학자들은 이 과정을 상세히 연구하기 위해 최후의 순간을 지나는 별들을 자세히 관측했다.  태양 같은 별은 마지막 순간에 엄청나게 부풀어 올라 적색거성이 된 후 주변으로 가스를 방출한다. 지구에서 1300광년 떨어져 있는 V 히드라 (V Hydrae)는 적색거성의 마지막을 생생하게 보여주는 별이다. 본래 이 별의 질량은 태양과 비슷했지만, 엄청나게 부풀어 올라 밝기는 7850배에 달한다. V 히드라는 이미 주변으로 가스를 방출하면서 행성상 성운이 될 준비를 하고 있다.  그런데 V 히드라는 임종을 앞두고 정적인 모습을 보이는 대신 역동적으로 물질을 분출하면서 화려한 피날레를 장식하고 있다. 가장 눈길을 끄는 것은 과녁처럼 생긴 거대한 여섯 개의 가스 고리 구조다.  나사 제트 추진 연구소의 가 이끄는 연구팀은 허블 우주 망원경과 ALMA 전파 망원경을 이용해 그 정체를 밝혀냈다. 이 우주 과녁은 마지막을 앞두고 매우 불안정해진 별에서 방출된 가스와 플레어가 2100년 동안 주기적으로 방출하면서 만들어졌다. 연구팀은 동적으로 팽창하는 가스 고리에 두드 (DUDE, Disk Undergoing Dynamical Expansion) 라는 명칭을 붙였다. 두드도 매우 특이한 현상이지만, 더 독특한 사실인 지구에서 봤을 때 수직 방향으로도 강력한 물질 분출이 이뤄지고 있다는 것이다. 만약 두드를 옆에서 본다면 거대한 모래시계 형태로 양방향으로 분출하는 물질을 확인할 수 있을 것이다. 그 속도는 초속 240km에 이른다. 과학자들은 비슷한 질량을 지닌 적색거성과 행성상 성운들이 매우 다른 모습을 보이며 최후를 맞이하는 것을 목격했다. 주변 동반성의 간섭이나 이전에 방출된 가스와 먼지가 다양한 형태를 보이는 이유 중 하나로 생각되지만, 아직도 모르는 부분이 많다. 우주의 신비와 먼 미래 태양의 운명을 알기 위한 연구는 계속될 것이다.

이창섭 계명대 화학전공 교수의 논문이 지난 21일자 Scientific Reports (Nature 자매지)에서 3129회의 다운로드를 기록하여, 2021년 중 가장 조회수가 많은 100대 논문 중 30위에 선정됐다. 이 교수 연구팀은 흑연 대신 이론 충전용량이 4,100mAh/g인 실리콘을 도입하여 리튬이차전지의 충방전 용량을 획기적으로 개선하였으며, 또한 실리콘의 충방전 시 문제점으로 나타났던 부피팽창의 문제를 탄소나노섬유와 환원된 그래핀을 사용하여 근본적으로 해결했다. 이창섭 교수는 연구 끝에 2021년 1월, 사이언티픽 리포트(Scientific Report)에 “결합제가 필요 없는 리튬이차전지 음극재로서 실리콘/탄소나노섬유/그래핀 복합체 필름의 합성 및 전기화학적 성능(Synthesis and Electrochemical Performance of silicon/carbon nanofiber/graphene composite films as anode materials of binder-free Li ion batteries)”이라는 제목으로 이 문제점을 개선한 논문을 발표했다. 이 연구논문은 실리콘/탄소나노소재 복합체를 사용한 전극으로 100 사이클까지 1,000mAh/g의 일정한 방전용량 및 99%의 쿨롬 효율을 얻어 음극재로서의 성능을 대폭 향상 시킨 연구결과를 소개했다. 논문의 주저자인 총여엽(Cong Ruye) 박사과정생은 중국 산동성의 곡부사범대학교 화학과에서 학사, 계명대학교 화학과에서 석사를 마치고, 현재 계명대 표면화학연구실에서 박사과정을 이수 중이다. 총여엽 연구원은 지금까지 리튬이차전지 분야에서 SCI 학술논문 3편 및 특허 3건을 출원하는 등, 이 분야의 연구를 활발히 하고 있다.

우주에서 관측되는 수수께끼의 천체 ‘오드 라디오 서클’(Odd Radio Circle·이상한 전파 고리) 중 가장 선명한 이미지가 공개됐다. 2020년 처음 발견된 이 천체에 대한 지식이 더 깊어질 전망이다. 24일(현지시간) CNN 등에 따르면, 국제연구진이 2년 전 ‘호주 스퀘어 킬로미터 어레이 패스파인더‘(ASKAP) 전파망원경 전파망원경에 포착된 오드 라디오 서클을 최근 성능이 더 뛰어난 남아프리카 전파망원경으로 다시 관측하는데 성공했다.남아프리카전파천문대(SARAO)의 전파망원경 미어캣(MeerKAT)으로 관측된 오드 라디오 서클은 이전보다 선명한 고리 모양을 띄었다. 연구진은 이 천체의 지름은 약 100만 광년으로, 태양계가 속한 우리 은하의 16배에 해당한다고 밝혔다. 이 고리는 매우 커 다른 은하들까지 확장됐으며, 앞으로 10억 년 후 최대 크기에 도달할 것으로 예측된다. 이 천체의 정체는 처음에 은하 규모의 충격파나 우주의 샛길인 웜홀일 가능성 등이 거론됐었다. 하지만 이번 관측으로 데이터가 추가돼 새로운 세 가지 가설이 주목된다. 첫째는 이 천체가 은하 중심에서 일어난 거대 폭발의 잔해일 가능성이 있다는 것이다. 그다음으로는 은하 중심에서 에너지 입자를 분출하는 강력한 제트일 가능성이다. 마지막은 은하 안에서 별이 태어날 때 발생하는 충격파의 결과일 수 있다. 오드 라디오 서클은 지금까지 단 다섯 차례밖에 관측되지 않았다. 전파망원경 외에 가시광선이나 적외선, X선을 관측하는 망원경으로는 그 모습이 잡히지 않았다. 한편 이번 연구 결과는 ‘영국 왕립천문학회 월간보고 회보’(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters) 3월 20일자에 실렸다.

암세포에만 선택적으로 침투해 사멸시키는 새로운 방식의 생화학적 나노머신이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 한국과학기술연구원(KIST)은 생체분자인식연구센터 정영도 박사팀이 울산과학기술원 곽상규 교수팀·유자형 교수팀, 퓨전바이오텍의 김채규 박사와 함께 이러한 특성을 지닌 나노머신을 만들었다고 20일 밝혔다. 나노머신은 에너지를 사용해 기계적으로 움직이는 나노 크기의 구조체를 말한다. 연구팀이 개발한 나노머신은 특정 세포 환경에서 접힘, 펴짐 등 분자의 움직임을 통해 세포막을 뚫고 들어간 뒤 암세포를 죽인다는 것이다. 연구팀은 단백질이 거대 구조의 축과 실제 움직이는 부분으로 분리돼있어 축을 중심으로 특정 부분만 의도적으로 움직일 수 있다는 사실에 주목했다. 이에 착안해 2나노미터(㎚) 수준의 나노입자를 축으로 하고 유기 분자를 움직이는 부분으로 설계한 나노머신을 만들었고, 이 나노머신이 세포막을 뚫고 직접 침투할 수 있도록 했다. 개발된 나노머신은 암 세포막을 만나면 접혔다 펴지는 기계적 움직임을 보였고 세포에 직접 침투해 세포소기관을 망가뜨려 사멸을 유도했다.그렇다면 암세포만을 특정해 노릴 수 있도록 하려면 무엇이 필요할까. 연구팀은 나노머신의 기계적 움직임을 더 정교하게 제어하기 위해 낮은 수소이온농도지수(pH) 환경에서만 풀리도록 설계된 걸쇠 분자를 나노 머신에 끼워 넣었다. 연구팀은 “치료용 약물을 전달하는 캡슐형 나노 전달체와 달리 나노머신은 항암제를 사용하지 않고 기계적 움직임을 통해 암세포를 직접 죽이는 방식”이라며 “pH가 높은 정상 세포(pH 7.4 내외)에서는 나노머신의 움직임이 제한돼 세포 안으로 침투할 수 없지만, 암세포 주변(pH 6.8 내외)의 낮은 pH에서는 나노머신의 걸쇠 분자가 풀려 암세포에 침투할 수 있다”고 설명했다. 정 박사는 “단백질이 환경에 따라 형태를 바꿔 생물학적 기능을 수행하는 것에서 아이디어를 얻었다”며 “기존 항암치료의 부작용을 극복할 수 있는 새로운 대안이 될 것”이라고 기대했다. 이번 연구 결과는 미국 화학회지(JACS·Journal of the American Chemical Society) 최신호에 게재됐다.

미국항공우주국(NASA)의 화성탐사 로버 퍼서비어런스가 화성에서 생명체의 구성요소인 유기화학물질을 발견했다. 퍼서비어런스는 화성의 고대 호수였던 예제로 크레이터의 바닥에서 조사한 일부 암석에서 탄소 함유 유기화학 물질을 확인했다고 미션 팀원들이 12월 15일(미국동부시간) 발표했다. 하지만 이것이 화성 생명체의 탐지를 의미하는 것은 아니다. 유기물은 생물학적 과정뿐 아니라 비생물학적 과정 으로도 생산될 수 있으며, 이번에 발견된 유기화학 물질이 어떤 과정에서 유기 화합물을 생성했는지 파악하려면 더 많은 작업이 필요하다. 퍼서비어런스는 빠르면 2031년에 NASA-유럽 우주국의 공동 작업으로 지구로 운반할 샘플을 수집하고 있다. NASA 제트추진연구소(JPL)의 루터 비글은 성명을 통해 "샘플이 지구로 반환될 때까지 해결되기 힘든 문제이지만 유기물의 보존된 상태는 매우 흥미진진하다"고 말했다. 퍼서비어런스의 셜록(SHERLOC/Scanning Habitable Environments with Raman and Luminescence for Organics and Chemicals) 기기의 수석 연구원인 비글은 "이 샘플이 지구로 반환되면 수년 동안 과학적 탐구와 발견의 원천이 될 것"이라고 덧붙였다. ​자동차 크기의 퍼서비어런스는 고대 화성의 큰 호수와 삼각주가 있던 폭 45km의 예제로 크레이터에 지난 2월 착륙했다. 퍼서비어런스는 두 가지 주요 임무를 가지고 있는데, 화성에서 고대 생명체의 흔적을 찾는 것과 인류 최초의 화성 샘플 반환을 위한 자료를 수집하는 것이다. 두 번째 임무를 위해 로버는 43개의 티타늄 튜브를 가져갔으며 그 중 6개는 현재까지 밀봉되어 있다. 봉인된 튜브 중 4개에는 코어 암석 샘플이 들어 있으며, 하나에는 화성 대기 샘플이 있고, 다른 하나는 임무 팀원이 퍼서비어런스가 지구에서 묻혀간 오염물질을 발견하는 데 쓰이는 '검색' 물질을 보유하고 있다고 JPL 관계자는 같은 성명에서 밝혔다. 퍼서비어런스는 화성에서 처음 몇 달 동안 장비와 시스템을 점검한 데 이어 2월에 탐사선과 함께 착륙한 인저뉴어티 헬리콥터의 초기 개척 비행을 지원했다. 또한 6월 초부터는 과학 임무에 집중하기 시작했으며, 그 이후로 상당한 진전을 이루어냈다. 예를 들어, 미션 팀 구성원이 수요일 뉴올리언스에서 열린 미국지구물리학연맹 가을 회의에서 공개한 유기물 발견을 들 수 있다. 셜록(SHERLOC)은 퍼서비어런스가 드릴로 연마한 일부 암석 내부의 유기물과 연마되지 않은 암석 상단의 먼지에서 유기물을 식별했다고 JPL 관계자가 수요일 성명에서 밝혔다. 비글은 2012년 8월부터 154km 폭의 게일 분화구를 탐사해온 NASA의 큐리오시티 탐사선을 언급하며 "큐리오시티는 또한 게일 분화구 내 착륙 지점에서 유기물을 발견했다"면서 "셜록의 기능은 암석 내부의 유기물의 공간적 분포를 매핑하고 그곳에서 발견되는 광물과 유기물을 연관시키는 능력으로, 이것은 유기물이 형성된 환경을 이해하는 데 도움이 된다"고 덧붙였다. 또 다른 퍼서비어런스 장비인 PIXL(X선 지표화학을 위한 행성 장비)은 고대 환경에 더욱 초점을 맞추고 있다. 사우스 세이타라고 불리는 에제로의 한 구역에서 마모된 암석의 PIXL 분석은 휘석 결정과 함께 놀랍도록 풍부한 감람석 결정을 보여주었다고 미션 팀원들이 발표했다. 패서디나에 있는 캘리포니아 공과대학의 퍼서비어런스 프로젝트 과학자인 켄 팔리는 "훌륭한 지질학 학생은 그러한 질감이 천천히 냉각되는 마그마(예: 두꺼운 용암 흐름, 용암 호수 또는 마그마 챔버)에서 결정이 성장하고 정착할 때 형성된 암석을 나타낸다고 말할 것"이라고 같은 성명에서 밝혔다. 팔리 박사는 "그 후 암석은 물에 의해 여러 번 변형되어 미래 과학자들이 예제로에서 발생한 사건의 연대를 측정하고, 표면에 물이 흔했던 시기를 보다 잘 이해하고 행성의 초기 역사를 밝힐 수 있는 보물 창고가 되었다"면서 "화성 샘플 반환에는 선택할 수 있는 훌륭한 것들이 있을 것!이라고 기대를 나타냈다. 퍼서비어런스가 계속해서 예제로의 상태를 측정해간다면 앞으로 몇 달, 몇 년 동안 그 퍼즐과 다른 많은 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있을 것으로 기대되고 있다. 이러한 탐사는 화성 지하로 확장될 것이며, 또한 임무 팀은 로버의 지표 관통 레이더 장비의 데이터를 사용하여 생성된 최대 10미터 깊이의 지하 스냅샷인 최초의 퍼서비어런스 '레이더그램'을 발표했다. JPL 관계자는 성명에서 "표면 아래에서도 지질학적 특징을 관찰할 수 있는 능력은 화성에서 팀의 지질학적 매핑 능력에 새로운 차원을 추가한 것"이라고 밝혔다. 

서울시립대학교는 최근 본교 화학공학과 문홍철 교수 연구팀이 건국대학교 김봉기 교수 연구팀과 전도성 공액 고분자의 전기변색 특성에 대해 규명하고, 이를 바탕으로 고성능 전기변색 시스템 구현에 성공했다고 7일 밝혔다. 문홍철 교수는 “해당 성과는 각 연구진이 보유한 전문 기술의 융합 및 그 시너지 효과가 잘 나타난 결과”라며 “소재를 합리적으로 설계해 기존 보고된 전도성 고분자 기반 전기변색 시스템들에 비해 고효율, 고안정성을 달성할 수 있었다”고 말했다. 이어 “이는 안정적으로 저전력 구동이 가능한 투명 디스플레이 플랫폼의 핵심 기술이 될 수 있을 것으로 기대한다”고 덧붙였다. 이번 연구는 한국연구재단 소재융합혁신기술개발사업 및 산업통상자원부 ICT 융합섬유 제조과정 전문인력양성 사업 지원으로 수행됐으며, 연구 결과는 화학공학 분야 국제학술지인 ‘케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)’에 온라인 출판됐다.

우주에서 가장 빠르게 회전하는 별을 과학자들이 발견했다. 영국 워릭대 연구진은 지구에서 양자리 방향으로 약 2000광년 떨어져 있는 백색왜성 ‘LAMOST J024048.51+195226.9’(약칭 LAMOST J0240+1952)가 약 24.93초에 한 번씩 회전한다는 분석 결과를 발표했다. 이는 이전까지 가장 빠르게 회전하는 별로 기록된 백색왜성 ‘HD 49798’보다 20% 더 빠른 것이라고 연구진은 설명했다. 연구 주저자인 잉그리드 펠리솔리 박사는 “이 백색왜성은 사람들이 자신에 관한 정보를 읽는 짧은 순간에도 몇 번이나 회전할 것“이라면서 “정말 놀랍다”고 말했다.백색왜성은 자신의 모든 연료를 태워버리고 바깥층을 벗어던지기 시작한 별을 말한다. 이 별은 크기가 지구와 거의 비슷하지만, 질량은 지구보다 최소 20만 배 큰 것으로 여겨진다. 연구진은 현존하는 가장 큰 광학망원경으로 스페인 카나리아제도 라팔마섬에 있는 ‘카나리아대형망원경’(GTC·Gran Telescopio Canarias)의 고감도 하이퍼캠(HiPERCAM) 카메라를 사용해 LAMOST J0240+1952를 분석했다고 밝혔다. 분석에 따르면, 이 백색왜성은 근처 항성(이하 동반성)인 적색왜성으로부터 가스 모양의 플라스마를 끌어내 초당 약 3000㎞의 속도로 우주 공간에 분출한다. 연구진은 이 백색왜성이 25초마다 1회 자전하는 것으로 계산됐다고 밝혔다. 지구가 1회 자전하는 데 24시간이 걸린다는 점을 고려하면 엄청나게 빠른 속도다. 펠리솔리 박사는 또 “백색왜성이 이처럼 빠른 회전력을 유지해도 산산조각 나지 않으려면 엄청난 질량을 지녀야 한다. 중력의 영향으로 동반성(쌍성계를 이루는 별 중 가볍고 어두운 별)에서는 가스 등 물질이 끌려나오는 데 이는 백색왜성에 가까워지면서 자기장의 지배를 받아 우주로 뿌려지게 된다”고 설명했다.　 천문학자들은 이같은 과정을 ‘자기 프로펠러 시스템’(magnetic propeller system)이라고 부르는 데 지금까지 이런 시스템이 발견된 사례는 70년 전이 처음으로 이번이 두 번째다. 이렇게 자기를 띤 가스 물질이 항성 밖으로 내던져지는 모습은 지난해 처음 관측되긴 했지만, 별의 맥동(펄스)은 빠르고 별의 밝기는 어두워 당시 사용한 다른 망원경으로는 자기 프로펠러의 주요지표인 ‘고속 회전’(rapid spin) 현상을 감지하기 어려웠다. 자세한 연구 결과는 ‘영국 왕립천문학회 월간보고 회보’(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters) 11월22일자에 실렸다.

금이나 우라늄과 같이 무거운 원소(이하 중원소)는 초신성 폭발이나 중성자별 간의 충돌로 생기는 커다란 에너지에 의해 생성된다. 그런데 이런 원소는 갓 태어난 블랙홀로 빨려 들어가는 가스나 먼지로 된 강착원반 속에서도 만들어지고 있을 가능성이 있다는 연구 결과가 나왔다. 이는 블랙홀이 우주의 연금술사일 수도 있다는 점을 시사하는 것. 빅뱅(대폭발) 이후 초기 우주에는 떠다니는 요소가 많지 않았다. 별들이 태어나고 그 중심부에서 원자핵 간의 충돌이 일어나기 전까지 우주는 대부분 수소와 헬륨으로 이뤄진 수프 같은 상태였다. 별의 핵융합은 우주에 탄소부터 철까지 무거운 원소를 불어넣는 원인이 됐다. 하지만 철이 만들어질 때는 약간의 문제가 발생한다. 핵융합을 통해 철을 생성하는 데 필요한 열과 에너지가 그 과정에서 발생하는 에너지를 넘어서 중심핵의 온도를 떨어뜨려 별의 죽음을 초래하는 데 그것이 바로 초신성 폭발이다. 초신성 폭발은 별에는 죽음을 뜻하지만, 그 안에서 탄생하는 것도 있다. 폭발의 에너지는 거대해서 원자는 충돌하며 서로의 중성자를 잇달아 포획한다. 이에 따라 금이나 우라늄과 같이 철보다 무거운 원소가 형성되는 것이다. 다만 이 과정은 빠르게 진행돼야만 한다. 그렇지 않으면 원자핵에 중성자가 붙기 전 방사성 붕괴가 일어난다. 따라서 이는 알과정(r-process)이라고도 부르는데 여기서 알은 빠름(rapid)을 뜻한다. 알과정은 초신성 폭발이나 중성자별 간의 충돌에 의해 일어나는 것으로 생각된다. 그 이외의 상황에서 알과정이 일어날지 어떨지는 지금까지 알 수 없었다. 다만 그 유력한 후보로 꼽히고 있는 것이 갓 태어난 블랙홀이라는 것이다. 예를 들어 중성자별들이 충돌할 때 그 질량이 블랙홀을 형성할 만큼 충분하면 알과정이 일어날 수 있다. 커다란 질량의 별이 자신의 중력으로 붕괴해 블랙홀화하는 사례에서도 마찬가지다. 두 경우 모두 갓 태어난 블랙홀은 거기에 흡입되는 물질의 소용돌이(강착원반)에 의해 둘러싸인다. 거기에는 대량의 중성미자(전기적으로 중성이며 질량이 0에 가까운, 경입자족에 속하는 소립자)가 방출돼 그 결과로 알과정에 의한 중원소의 형성이 일어나고 있을 가능성이 있는 것이다.‘영국 왕립천문학회 월간보고’(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) 10월8일자에 게재된 이번 연구에서는 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 이 같은 가설이 검증됐다. 독일 중이온연구소(GSI) 등 국제연구진은 블랙홀의 질량이나 스핀 등 다양한 매개변수를 조정하면서 방대한 수의 시뮬레이션을 시행했다. 그 결과, 조건에 따라 갓 태어난 블랙홀에서도 알과정이 일어나는 것으로 확인됐다. 이에 대해 연구 주저자로 GSI의 천체물리학자인 올리버 저스트 박사는 “결정적인 요인은 강착원반의 총 질량에 있다”면서 “강착원반의 질량이 클수록 중성미자의 방출로 전자가 포획돼 양성자로부터 중성자가 형성되기 쉬워진다”고 설명했다. 그만큼 알과정에서 중원소 재료가 되는 중성자가 늘어난다는 것이다. 다만 강착원반의 질량이 너무 크면 역반응이 증가해 중성미자가 원반을 떠나기 전 중성자가 그것을 포획해 버린다. 그러면 중성자가 양성자로 돌아가 알과정을 방해하는 것이라고 저스트 박사는 덧붙였다. 연구진에 따르면, 블랙홀 주위에서 중원소가 가장 활발하게 생성되는 조건은 강착원반의 질량이 태양의 1~10%일 때다. 그때 블랙홀은 이른바 중원소 공장이 되는 것이다. 다만 이런 질량을 지닌 강착원반이 우주에서 얼마나 일반적인지, 지금은 알 수 없다. 이 현상을 밝혀내기에는 데이터가 여전히 부족하기 때문이다. 하지만 현재 독일에서 건설 중인 차세대 입자가속기인 ‘중이온-반양성자 가속기 시설’(FAIR)이 완공돼 임무를 시작하면 더욱더 정밀한 연구를 할 수 있을 것이라고 연구 공동저자로 GSI의 천체물리학자 안드레아스 바우스와인 박사는 기대감을 드러냈다.

역대 발견된 행성 중 가장 어린 나이 중 하나로 꼽히는 '아기 행성'이 발견됐다. 최근 미국 하와이 대학 등 국제천문학연구팀은 불과 수백 만 년 전 생성된 것으로 추정되는 행성 '2M0437b'를 발견했다는 연구결과를 천문학 분야 국제학술지 ‘영국 왕립천문학회 월간보고’(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) 최신호에 발표했다. '태양계의 큰형님' 목성보다도 3~5배 정도 질량을 가진 2M0437b는 '별의 육아실'로 불리는 가스 성운인 황소자리 분자구름에서 형성된 주성인 2M0437의 주위를 돌고있다. 특히 두 천체와의 거리는 지구와 태양 사이와 비교해보면 무려 100배나 멀리 떨어져있다. 행성 2M0437b는 지난 2018년 하와이 마우나케아 산에 설치된 8.2m 구경의 스바루 망원경을 통해 처음 그 존재가 알려졌다. 이후 천문학자들은 3년 간에 걸쳐 이를 추적 관찰해 역시 같은 곳에 설치된 10m 구경의 켁 망원경을 통해 2M0437b가 멀리 떨어진 2M0437의 주위를 돈다는 것을 확인했다. 　 2M0437b가 흥미로운 점은 역시 매우 어린 행성이라는 사실이다. 우리 지구가 46억 년이라는 점과 비교하면 2M0437b는 그야말로 신생아에 불과하기 때문. 이에 전문가들은 행성이 어떻게 형성돼 진화해 나가는지 알 수 있는 소중한 자료가 될 것으로 보고있다. 연구에 참여한 하와이 대학 에릭 가이도스 교수는 "세계에서 가장 큰 망원경 두 개와 첨단 광학기술 그리고 마우나케아의 맑은 하늘이 이번 발견을 가능하게 했다"면서 "향후 발사될 제임스 웹 우주망원경과 같은 첨단 장비가 외계행성의 형성에 대한 보다 많은 것을 밝혀줄 것으로 기대한다"고 밝혔다.　

블랙홀은 빛조차 빠져나갈 수 없을만큼 강한 중력을 지녔지만, 다양한 방식으로 에너지를 만들어낸다. 그런데 인류보다 훨씬 더 발전한 외계 문명이 블랙홀 주변에 에너지를 포획하는 거대 구조물을 건설해 놨을지도 모른다는 이론이 제시됐다. 만일 이 이론이 맞다면 블랙홀 주변에 고도로 발달한 기술 문명이 존재할 수도 있다는 것이다. 대만 국립칭화대(NTHU) 천문연구소가 주도한 국제 연구진은 블랙홀이라는 에너지원이 이론적으로 한 기술 문명이 발전하는 데 활용할 수 있는지를 살폈다.블랙홀 주위의 가스 구름과 블랙홀 구멍 쪽으로 소용돌이치는 강착원반 그리고 블랙홀의 회전축을 따라 방출하는 강력한 제트 등 세 가지 요소는 충분한 에너지를 갖고 있다. 이런 에너지는 이른바 ‘다이슨구’(Dyson sphere)로 불리는 거대 구조물을 사용해 확보할 수 있다. 이는 원래 태양과 같은 항성을 둘러싸서 그 항성이 내보내는 에너지 대부분을 받아쓰는 이론적인 방법으로 여겨졌다. 하지만 이들 연구자는 태양 10만 개분에서 1억 개분까지의 에너지를 블랙홀이라는 단일 천체에서 공급받을 수 있다고 계산했다. 만일 블랙홀 주변에 다이슨구가 존재한다면 에너지를 사용 가능한 형태로 바꿀 때 발생하는 폐열 덕에 인류가 탐지할 수 있는 특징적인 신호가 나올 것이다. 사실 항성 주변에 있을수도 있는 전통적인 다이슨구는 오랫동안 지적 외계생명체를 찾는 표적이 돼 왔지만, 지금까지 어떤 것도 발견되지 않았다. 이에 대해 연구진은 “블랙홀은 유망한 에너지원이 될 수 있어 주계열성(항성)으로부터 에너지를 공급받는 것보다 훨씬 더 효율적”이라고 설명했다. 자세한 연구결과는 영국 왕립천문학회 월간보고(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) 최신호에 실렸다.

올해 미 항공우주국(NASA)은 인류의 태양계 탐사에서 새로운 이정표를 세웠다. 화성 헬리콥터인 인저뉴어티를 통해 사상 최초로 지구가 아닌 다른 행성에서 동력 비행에 성공했기 때문이다. 라이트 형제의 첫 비행 이후 가장 놀라운 비행이라고 불러도 과언이 아닌 성과였다. 하지만 우주 동력 비행은 이제 시작일 뿐이다. 화성에 이어 NASA가 두 번째 우주 동력 비행을 생각하는 장소는 금성과 토성의 위성 타이탄이다. 금성은 지구에서 가깝다는 장점이 있으나 표면은 고온 고압 상태이기 때문에 높은 고도에 풍선 혹은 글라이더형 탐사선을 보내는 방안이 검토되고 있다. 동력 비행기는 아마도 다음 목표가 될 가능성이 높다. 토성의 위성 타이탄은 매우 멀리 떨어진 차가운 위성이지만, 여러 가지 조건을 생각할 때 오히려 화성보다 동력 비행에 더 유리한 조건을 지니고 있다. 우선 타이탄의 표면 중력은 지구의 1/7에 불과하다. 반면 대기의 밀도는 지구보다 더 높다. 지구 중력의 1/3이지만, 대신 대기의 밀도가 지구의 1% 수준에 불과한 화성보다 훨씬 동력 비행에 유리한 조건이다.타이탄은 토성 최대의 위성으로 태양계에서 유일하게 두꺼운 대기를 지닌 위성이다. 대기의 주성분은 메탄 같은 탄화수소로 온도가 매우 낮기 때문에 일부는 액체 상태로 고여 큰 호수를 이루고 있다. 과학자들은 타이탄의 대기가 지구 초기 대기와 유사한 성분을 지니고 있고 약하더라도 태양 에너지를 받아왔기 때문에 생명체가 있을 가능성에 주목했다. 따라서 NASA와 유럽우주국(ESA)은 2005년 타이탄 표면에 호이겐스 탐사선을 착륙시켰지만, 타이탄의 극히 일부 지역만 탐사했을 뿐으로 결정적인 정보를 수집하지는 못했다. 타이탄은 매우 큰 위성이고 지형이 다양해 여러 지역을 이동하면서 조사할 탐사선이 필요하다. NASA의 드래곤플라이(Dragonfly) 탐사선은 이런 이유에서 인저뉴어티와는 비교되지 않을 만큼 먼 거리를 비행할 수 있는 우주 최초의 장거리 비행 탐사선을 목표로 개발되고 있다. 최근 드래곤플라이 프로젝트 책임자인 아이다호 대학의 제이슨 번즈 교수는 드래곤플라이의 과학적 목표를 학술지 행성과학 저널에 발표했다. 연구팀에 따르면 주 목표는 1) 화학적인 생물학적 신호(chemical biosignatures) 확인, 2) 타이탄의 메탄 사이클(methane cycle) 조사, 3) 현재 타이탄의 생물 전 단계 화학(prebiotic chemistry) 조사 등이다. 쉽게 말해 타이탄의 지표와 대기, 호수의 화학적 구성을 조사해 생명체의 존재 가능성과 타이탄의 독특한 탄화수소 사이클을 알아내는 것이다.드래곤플라이 탐사선은 무게 450㎏로(인저뉴어티는 1.8㎏) 지름 1m의 로터 네 쌍(4x2)을 이용해 비행한다. 타이탄 표면은 뿌연 안개 같은 탄화수소 가스로 가려져 있고 표면에 도달하는 태양 에너지가 너무 약하기 때문에 인저뉴어티처럼 태양전지를 동력원으로 사용할 순 없고 원자력 전지(MMRTG)를 사용한다. 타이탄의 두꺼운 대기와 낮은 중력 덕분에 드래곤플라이 탐사선은 한 번에 고도 4㎞까지 상승할 수 있어 매우 먼 거리를 이동할 수 있다. 그리고 원자력 전지 덕분에 몇 년 간 이동하면서 정보를 수집할 수 있다. 과학자들은 드래곤플라이가 타이탄의 다양한 장소에서 대기 및 지표의 화학 조성과 지형 등 중요한 정보를 수집해 지구로 보내줄 것으로 기대하고 있다. 드래곤플라이는 2027년 발사 예정으로 2030년대 중반 타이탄에 도달한다. 인저뉴어티가 퍼서비어런스 로버를 보조하는 정도의 역할이라면 드래곤플라이는 날아다니면서 이동하는 탐사선으로 본격적인 우주 동력 비행 탐사의 시작을 알리는 탐사선이 될 것이다. 드래곤플라이가 과연 타이탄에서 무엇을 보게 될지 궁금하다.

지구에서 10억 광년 거리에 있는 두 은하 주위에서 전자 소용돌이가 발견됐다. 호주 웨스턴시드니대(UWS)와 호주연방과학원(CSIRO) 공동연구진은 ‘춤추는 유령들’(Dancing ghosts)이라고 부르는 전자 소용돌이는 두 숙주 은하 중심에 있는 각 초대질량 블랙홀에서 뿜어내고 있는 것이라고 밝혔다.‘PKS2130-538’로 명명된 이 거대한 전자 구름은 두 은하 내부의 강력한 은하풍(galactic wind)에 사로잡혀 소용돌이치는 모습을 만들어냈다. 연구진은 전자 소용돌이의 발견으로 두 블랙홀이 어떻게 작용해 두 은하 사이에서 무슨 일이 일어날 수 있는지 더 많은 정보를 밝혀낼수 있으리라 기대하고 있다. 연구진은 성명에서 “‘춤추는 유령들’을 처음 봤을 때 무엇인지 전혀 몰랐다”면서 “몇 주간 연구 끝에 약 10억 광년 거리에 있는 두 숙주 은하를 보고 있다는 사실을 알게 됐다”고 밝혔다. 이와 함께 “그 중심에는 두 초대질량 블랙홀이 있으며 방출되는 전자가 두 은하 사이의 바람에 의해 기이한 모양으로 휘어졌다”고 설명했다. 이어 “새로운 발견이 항상 의문을 제기하듯 이번 역시 마찬가지다. 아직 바람이 어디서 불어오고 왜 이렇게 뒤엉키고 무엇이 전파의 흐름을 일으키는지 모른다”면서 “이런 의문을 이해하려면 더 많은 관찰 연구와 컴퓨터 모델링이 필요할 것”이라고 덧붙였다.이번 전자 소용돌이는 ‘호주 스퀘어 킬로미터 어레이 패스파인더‘(ASKAP) 전파망원경을 이용해 우주의 전파원을 분석하는 우주의 진화지도(EMU) 프로젝트에서 발견됐다. ASKAP 망원경은 CSIRO를 통해 운영되며, 호주 국립 망원경 시설의 일부를 구성하고 있다. 이 망원경은 초고속 탐사 속도를 달성하기 위해 새로운 기술을 사용해 전파 파장에 맞춰 하늘을 지도화하는 세계 최고의 관측 장비 중 하나다. EMU 프로젝트의 일부로 지금까지 밝혀진 다른 천체나 현상으로는 신비로운 ‘오드 라디오 서클’(Odd Radio Circle·이상한 전파 고리)이 있다. 이는 멀리 떨어진 은하를 둘러싼 100만 광년 가까이 되는 거대한 고리로 보인다. 자세한 연구 결과는 동료검토 학술지 ‘호주천문학회 출판물’(Publications of the Astronomical Society of Australia) 최신호에 실렸다.

지구에서 약 130광년 떨어진 곳에서 인간의 나이로 따지면 청소년 정도인 4개의 외계행성이 새롭게 발견됐다. 지난 12일(현지시간) 미 항공우주국(NASA) 에임스 연구센터 등 국제공동연구팀은 우주망원경 TESS의 데이터를 분석한 결과 TOI 2076 b, TOI 2076 c, TOI 2076 d 그리고 TOI 1807 B 등 총 4개의 외계행성을 발견했다는 연구결과를 천문학 분야 학술지 ‘천문학 저널’(The Astronomical Journal) 최신호에 발표했다. 먼저 네 행성의 항성인 TOI 2076과 TOI 1807은 지구에서 약 130광년 떨어진 곳에 자리잡고 있으며 두 별의 간격도 30광년에 달한다. 두 항성은 모두 K-타입의 왜성으로 분류되는데, 광도와 질량 및 크기가 평균 또는 평균 이하인 난쟁이별이라는 의미다. 별은 그 온도에 따라 O, B, A, F, G, K, M 타입으로 나뉘는데 가장 뜨거운 것이 O-타입이다. 우리의 태양이 중간 단계인 G-타입으로 표면온도는 5800K(켈빈, 약 5800도)에 달한다. 이에반해 TOI 2076과 TOI 1807은 3500~5000K 정도다.TOI 2076의 주위를 도는 TOI 2076 b, TOI 2076 c, TOI 2076 d는 지구보다 모두 덩치가 큰 행성이다. 이중 TOI 2076 b는 지구와 비교해 3배 만한 크기로 공전주기는 단 10일에 불과하다. 또한 TOI 2076 c와 TOI 2076 d는 지구의 4배 만한 크기로 공전주기는 17일 이상이다. 이렇게 항성과 가까운 탓에 TOI 2076 b의 경우 지구가 태양에서 받는 자외선의 약 400배 이상을 얻는다. 특히 흥미로운 것은 TOI 1807 B다. 지구보다 약 2배 정도 큰 TOI 1807 B는 불과 13시간이면 항성을 공전할 수 있다. 이 정도면 행성이 항성에 바짝 붙어있다고 해도 과언이 아닌 수준. 이 때문에 항성으로부터 받은 자외선은 지구와 비교해보면 무려 2만2000배다.연구팀이 이번 외계행성 발견에 주목하는 이유는 행성의 생성 초기를 지나 이른바 청소년기 모습을 보면서 지구와 같은 행성의 성장 과정을 유추할 수 있기 때문이다. 항성 TOI 2076과 TOI 1807는 서로 30광년이나 떨어져 있지만 약 2억년 전 같은 거대한 가스 구름(gas cloud)에서 태어난 출생의 비밀을 안고있다. 논문의 선임저자인 에임스 연구센터의 천문학자 크리스티나 헤지스는 "행성의 생명 주기로 보면 이들 외계행성들은 모두 과도기 또는 10대의 나이로 성장기에 있다"면서 "이는 행성의 진화과정을 알 수 있는 좋은 연구자료가 된다"고 설명했다. 이어 "특히 이론적으로 행성은 항성과 바짝 붙어 형성되기가 어려운데 TOI 1807 B는 좋은 연구모델이 된다"고 덧붙였다. 한편 TESS는(Transiting Exoplanet Survey Satellite)는 NASA가 운영 중인 우주망원경으로 지금까지 큰 업적을 남긴 케플러 우주망원경의 후임이다. 케플러보다 관측범위가 400배는 더 넓는 TESS는 행성이 별(항성) 앞으로 지날 때 별의 밝기가 약간 감소하는 식현상(transit)을 이용해 행성의 존재 유무를 확인한다.

보기에는 징그럽지만, 거미는 사실 인간에게 해가 되기보다 이득이 되는 생물이다. 사람에게 병을 옮기는 모기, 파리, 진드기는 물론이고 작물을 갉아먹는 각종 곤충을 잡아먹는 천적이기 때문이다. 하지만 그렇다고 해서 거미가 집안 여기저기에 거미줄을 치기를 바라는 사람은 거의 없을 것이다. 거미줄과 거미 모두 미관상 좋지 않기 때문에 일단 집안에 들어온 거미는 잡는 경우가 대부분이다. 하지만 살충제를 사용해서 거미를 잡는 것은 거미는 물론이고 인간 입장에서도 바람직한 일이 아니다. 집안에서 살충제를 사용하는 것 자체로 실내 환경에 좋지 않은 데다 사람에게 도움이 될 수 있는 익충을 해치는 일이기 때문이다. 물론 집 안에서는 다른 곤충을 사냥하기도 힘드니 거미 역시 들어오고 싶지 않을 것이다. 캐나다에 있는 사이먼 프레이저 대학 연구팀은 좀 더 현명한 대안을 제시했다. 바로 개미가 분비하는 화학 물질을 이용해 아예 처음부터 거미가 집 안으로 들어오지 못하게 하는 것이다. 온갖 곤충을 사냥하는 거미도 포식성이 강한 개미는 피한다. 주변에 먹잇감들이 줄어들 뿐 아니라 집단으로 거미를 사냥하는 경우도 있기 때문이다. 연구팀은 네 종의 흔한 거미를 포획한 후 공격성이 매우 강한 개미인 유럽 불개미(학명·Myrmica rubra)의 신호 전달 물질(semiochemical·페로몬처럼 의사 소통을 위해 분비하는 화학 물질)이 있는 종이에 어떻게 반응하는지 관찰했다. 참고로 이 개미는 거미도 사냥한다. 그 결과 예상대로 모든 거미가 유럽 불개미의 분비물이 있는 종이에는 거미줄을 치지 않고 피했다. 서로 다른 종의 거미들이지만, 모두 유럽 불개미의 냄새를 인지하고 피한 것이다. 만약 이 물질을 대량으로 생산할 수 있다면 적어도 해당 개미가 있는 장소에서는 인간과 거미 모두에 해가 없는 거미 기피제를 만들 수 있다. 이렇게 생물학적 신호 전달 물질을 이용한 해충 구제법은 살충제보다 더 친환경적이고 사람에게도 안전하다. 거미 같은 익충을 내쫓는 용도라면 더 말할 필요가 없다. 아직은 널리 쓰이는 방법이 아니지만, 많은 과학자들이 페로몬 같은 신호 전달 물질에 큰 관심을 보이는 이유다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

관측 사상 지구에서 가장 가까운 곳에 존재하는 블랙홀이 발견됐다. ‘더 유니콘’(The Unicorn)이라는 별명이 붙여진 이 블랙홀은 지구에서 불과 1500광년 거리에 있으며 질량은 태양의 3배에 불과하다. 더 유니콘을 발견한 미국 오하이오주립대 천문학과에 재학 중인 타린두 자야싱헤 박사과정 학생은 “이 블랙홀은 매우 독특하고 이상해서 유니콘이라는 별명이 잘 어울린다”고 말했다.자야싱헤 학생과 동료 연구자들은 이 블랙홀은 본질적으로 눈에 보이지 않는 곳에 숨어 있지만, 동반성으로 팽창 중인 적색거성에 의해서 발견할 수 있었다고 밝혔다. 연구진은 적색거성의 움직임이 주기적으로 변하는 현상을 알았을 때 이 별에 마치 뭔가가 달라붙은 것처럼 보이는 조석파괴(tidal disruption) 현상은 눈에 보이지 않는 블랙홀의 인력에 의해 발생한다는 결론을 내렸다.더 유니콘은 크기가 태양 질량의 3배라는 점에서 매우 드물 뿐만 아니라 지구에 가까이 존재하는데도 오랫동안 발견되지 않았다는 점에서 과학자들을 놀라게 했다. 공동저자인 크리스 스타넥 오하이오주립대 천문학과 교수는 “우리의 연구를 당신이 다른 시각으로 볼 때 당신은 다른 결과를 발견할 수도 있다”고 말했다. 스타넥 교수는 또 “타린두 학생은 다른 많은 사람이 봤던 이 천체를 보고 질량이 작다는 점에서 블랙홀일 수 있다는 가능성을 일축하는 대신 ‘그럼 만일 블랙홀일 수 있다면 어떨까?’라고 의문을 제기했다”고 회상했다. 하지만 연구진은 달의 중력이 지구의 바다를 왜곡하는 방식과 비슷하게 눈물 방울 모양으로 끌려가던 이 동반성이 없었다면 새로운 블랙홀을 발견하지 못했을지도 모른다.연구진은 관측된 파장의 변화인 도플러 이동과 동반성의 중력 효과로부터 항성의 왜곡된 타원체 변동률을 측정함으로써 블랙홀이 있다고 결론지을 수밖에 없었다. 연구진은 “적색거성의 속도와 궤도 주기 그리고 조석 운동에 의해 왜곡되는 방식에 따라 블랙홀의 질량을 알 수 있었다”면서 “이 블랙홀은 태양 질량의 약 3배 즉 태량의 3배라고 결론지었다”고 밝혔다. 이어 “앞으로 더 많은 질량 간극(태양 질량의 2.2~5배 사이의 천체)에 있는 블랙홀이 발견되기를 기대한다”면서 “이 분야의 연구는 실제로 얼마나 많은 저질량, 얼마나 많은 중질량, 얼마나 많은 고질량 블랙홀이 있는지를 알아내기 위해 추진되고 있다. 왜냐하면 이런 블랙홀을 발견할 때마다 어떤 별이 붕괴하거나 폭발하고 또는 그 중간에 있는지 알 수 있기 때문”이라고 설명했다.자세한 연구결과는 영국 왕립천문학회 월간보고(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) 최신호에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

최근 화성의 예제로 크레이터에 착륙해 탐사를 시작한 퍼서비어런스 로버의 가장 중요한 임무는 과거 있었을지도 모르는 화성 생명체의 증거를 찾는 것이다. 물론 아주 오래전 생명체가 있거나 혹은 최근까지 있었다고 해도 이를 증명하기는 쉽지 않다. 그래서 미 항공우주국(NASA)의 과학자들은 퍼서비어런스 로버에 '셜록'(SHERLOC, Scanning Habitable Environments with Raman & Luminescence for Organics & Chemicals) 이라는 탐사 장비를 탑재했다. 셜록은 라만 분광기의 일종으로 암석 샘플 속의 유기물의 흔적을 찾을 수 있다. 유기물, 특히 생명 현상과 연관이 있는 유기물을 셜록으로 확인하고 조사하면 화성 생명체에 대한 단서를 찾을 수 있을 것으로 기대된다. 그런데 태양계에서 생명체가 있을 가능성이 가장 높은 장소는 사실 화성이 아니라 내부에 바다가 있는 목성과 토성의 얼음 위성이다. 과학자들은 목성의 위성 유로파와 토성의 위성 엔셀라두스 내부에 바다가 있거나 최소한 액체 상태의 물이 존재한다고 확신한다. 많은 양의 물과 유기물이 있고 위성 내부에 열에너지가 존재한다면 지구 깊은 바닷속에 있는 열수 분출공처럼 많은 생명체가 존재할 수 있다. 하지만 얼음 위성의 두꺼운 얼음을 뚫고 내부의 바다를 조사하는 일은 현재 기술 수준에서 거의 불가능에 가까운 일이다. 지구에서 매우 멀리 떨어져 있어 탐사선을 보내기도 어렵지만, 더 큰 문제는 적어도 수십㎞ 두께의 단단한 얼음 밑에 바다가 있다는 사실이다. 따라서 과학자들은 이 난관을 극복하고 바다 내부의 유기물과 생명체의 증거를 수집하기 위해 여러가지 참신한 아이디어를 제시했다.2019년 그린란드의 서밋 기지(Summit Station)에서 드릴로 얼음을 뚫고 연구를 진행한 NASA 제트추진연구소(JPL) 왓슨 연구팀도 그중 하나다. 왓슨(WATSON, Wireline Analysis Tool for the Subsurface Observation of Northern ice sheets) 역시 셜록처럼 자외선 레이저 라만 분광기의 일종으로, 셜록과 다른 점은 드릴에 연결해 사용하기 위해 1.2m의 원통형 구조로 만들었다는 점이다. (사진) 왓슨이라는 이름은 아마도 셜록과 짝을 맞추기 위한 것으로 보인다. 연구 결과 왓슨은 100m 아래의 얼음 속에서 유기물과 미생물 군집을 매우 효과적으로 찾아냈다. 과학자들은 유로파나 엔셀라두스에 생명체가 있다면 균열을 타고 올라와 얼음 속에도 일부 존재할 것으로 기대하고 있다. 지구의 경우에도 지각과 얼음 속에 적지 않은 미생물이 존재하기 때문이다. 따라서 탐사선 역시 수십㎞의 얼음을 뚫고 내부로 들어가지 않더라도 표면과 가까운 장소에서 미생물을 발견할 수 있다. NASA는 2030년대에 유로파 클리퍼라는 궤도 탐사선을 보내 유로파를 상세히 관측할 계획이다. 실제 착륙선을 내려보내 얼음 지각을 탐사하는 것은 유로파 클리퍼 다음 탐사선의 임무다. 왓슨 같은 탐사 장치는 아마도 이 차세대 착륙선에 탑재될 것이다. 여기서 유기물이나 생명체의 증거가 확인되면 그 다음에는 샘플을 채취해 지구로 가져오거나 혹은 현지에서 조사할 방법을 고민해야 한다. 이 과정에는 적지 않은 시간과 비용이 들어가겠지만, 결국 인류는 답을 알아낼 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com