지구처럼 모성(母星)인 태양 주위를 공전하는 일반적인 행성과 달리 우주에는 ‘엄마’ 없이 떠도는 이른바 ‘고아 행성’(orphan planet)도 있다. ‘떠돌이 행성’(free-floating planet) 등 다양한 별칭으로 불리는 이 행성의 존재는 학계의 큰 관심을 불러 일으켰으며 그간 여러 개의 떠돌이들이 발견됐다. 지난 20일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 지구에서 약 175광년 떨어진 바다뱀자리 TW별(TW Hydrae) 무리에서 자유롭게 떠도는 행성을 발견했다고 발표했다. NASA의 광역적외선탐사망원경(WISE·Wide-field Infrared Survey Explorer)으로 포착해 'WISEA J114724.10−204021.3'(이하 WISEA 1147)으로 명명된 이 행성은 우리 태양계의 '큰 형님' 목성보다 질량이 5~10배는 더 크다. NASA가 밝힌 WISEA 1147의 정체는 '행성급 질량 천체'(Planetary-Mass Object)다. 그냥 행성이라 쉽게 부르지 않고 굳이 행성급 질량 천체라는 어려운 '딱지'가 붙은 이유는 행성의 정의에 항성의 주위를 돌아야 한다는 조건이 있기 때문이다. 이처럼 엄마없는 행성에 학계에 관심이 쏠리는 이유는 '출생의 비밀'을 알고 싶어서다. 일반적으로 행성은 우리 태양계처럼 항성을 중심으로 형성된다. 이 때문에 WISEA 1147 역시 원래는 TW별무리 중 모항성을 공전하다가 어떤 이유로 중력 균형을 잃고 튕겨져 나왔을 가능성이 있다. 한마디로 집에서 쫓겨나 고아가 됐다는 가설이다. 그러나 NASA는 WISEA 1147이 갈색왜성일 가능성이 높다고 보고있다. 행성과 별의 중간인 갈색왜성(brown dwarf)은 핵에서 연속적인 수소 핵융합 반응을 유지할만한 중력을 가지지 못한 천체를 의미한다. 한마디로 갈색왜성은 별이 되려다 실패한 천체로 애초에 성간물질이 중력으로 뭉쳐져 홀로 태어난다. NASA 측은 논문에 "TW별무리는 나이가 1000만년에 불과할 만큼 매우 어린 축에 속한다"면서 "행성이 형성되려면 최소 1000만년 이상은 있어야하고 그 속에서 쫓겨나려면 더 많은 시간이 필요한 만큼 WISEA 1147이 갈색왜성일 가능성이 높다"고 적었다. 연구에 참여한 털리도 대학 아담 슈나이더 박사는 "WISEA 1147이 고립돼 홀로 형성됐는지 쫓겨났는지 역사를 알기 위해 계속 모니터 중"이라면서 "갈색왜성은 홀로 존재하는 탓에 가시광선을 거의 발산하지 않아 적외선 탐사망원경인 WISE가 큰 도움이 된다"고 밝혔다. 사진=NASA/JPL-Caltech 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

화성과 목성 사이 소행성 벨트에 위치한 왜소행성 세레스(Ceres)의 속살이 서서히 드러나고 있다.지난 19일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 세레스에 위치한 '하울라니 크레이터'(Haulani Crater)의 모습을 홈페이지에 공개했다. 지름이 약 34km에 달하는 하울라니는 멀리서 촬영된 과거의 사진에서는 빛나는 하얀 점으로 포착돼 왔다. 　 이번에 공개된 사진은 NASA의 무인탐사선 던(Dawn)이 불과 385km 거리에서 촬영한 것으로 한눈에 보기 쉽게 인위적으로 색보정됐다. 연구팀에 따르면 하울라니는 우주에서 날아온 천체와의 충돌로 인해 생긴 것으로 추정된다. 이는 크레이터 주변의 파헤쳐진 물질이 세레스의 일반적인 표면 물질과 다르다는 것을 통해 확인할 수 있다. 던 미션 공동연구원인 독일 막스플랑크 연구소 마틴 호프먼 박사는 "하울라니는 갓 생성된 충돌 자국의 모습을 완벽히 보여준다"면서 "특히 세레스의 크레이터는 다른 천체처럼 원형태가 아닌 직선으로 이루어진 다각형 모습을 한 것이 특징"이라고 설명했다. 이번에 공개된 하울라니 외에도 세레스에는 크고 작은 수많은 크레이터가 존재한다. 그중 가장 주목받고 있는 것이 북반구에 위치한 오카토르 크레이터(Occator crater)다. 폭이 무려 92km, 깊이 4km의 오카토르는 일찌감치 던 탐사선에 포착돼 언론의 주목을 받아왔다. 그 이유는 유독 반짝반짝 빛나는 거대한 하얀 점을 가지고 있기 때문이다. 이에 전문가들은 그 하얀 점을 놓고 다양한 주장을 내놨으며 현재는 그 정체를 소금기 있는 황산마그네슘의 일종인 헥사하이드라이트(hexahydrite)로 보고있다. 곧 세레스의 표면 아래에는 소금기 있는 얼음이 존재하고 소행성 충돌로 그 일부가 밖으로 드러나 태양빛을 받은 헥사하이드라이트가 반짝반짝 빛난다는 설명이다. 한편 던은 왜소행성 세레스와 소행성 베스타를 탐사하기 위해 지난 2007년 8월 발사됐다. 두 천체는 화성과 목성 사이에 있는 소행성대에서 가장 큰 천체로 베스타는 지름이 530㎞, 세레스는 지름이 950㎞나 된다. 던은 2011년 7월 16일 베스타 궤도에 진입, 14개월에 걸친 조사 임무를 성공적으로 수행한 후 현재 세레스에서 임무 수행 중이다.　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

45일동안 한반도 대기자료 수집 공동연구도 추진… 예보 개선 기대 ‘하늘 위의 실험실’로 불리는 미국 항공우주국(NASA) 항공기(DC8)가 27일 우리나라에 들어온다. 최근 부정확하다는 지적을 받은 우리나라의 미세먼지 예보 개선에 도움이 될 전망이다. 환경부와 국립환경과학원은 DC8 등 NASA 항공기 2대가 이날 오산공항에 도착해 45일 정도 한반도 상공의 대기 자료를 수집하게 된다고 19일 밝혔다. NASA가 대기 질 연구에서 외국과 협업하는 것은 처음이다. DC8은 환경 모니터링 전용기로, 내부에 실험실 5개를 갖췄다. 송창근 환경과학원 대기질통합예보센터장은 “NASA와의 협력을 통해 한반도 상공에서 직접 대기 자료를 장시간 확보할 수 있게 돼 여러 분야에서 이를 활용할 수 있을 것으로 기대된다”며 “미세먼지 생성 메커니즘을 규명하고 예보 정확도를 높이는 데 도움이 될 것”이라고 말했다. 환경부와 환경과학원은 DC8이 수집한 자료를 1년 동안 다양한 방식으로 분석할 계획이다. 총 150억원 정도의 예산이 투입된다. DC8이 확보한 자료는 기상청이 개발 중인 기상 수치 예보모델과 연계해 국내 미세먼지 발생 특성과 지형 등을 반영한 한국형 미세먼지 예보모델을 개발하는 데도 활용하게 된다. 미세먼지의 이동경로를 실시간 관측하는 위성 데이터로도 사용해 예보 정확성을 높인다는 복안이다. 환경과학원은 NASA와 오는 6월까지 미세먼지 공동 연구를 하는 한편, 교환 연수를 실시해 예보관 역량을 높이고 통합예보실 인력도 보강한다. 또 황사 등으로 고농도 미세먼지 발생이 예상되면 예보 체계를 현행 ‘24시간 평균 예보’에서 ‘12시간 수시 특보’로 바꿔 운영하는 등 국민들이 대비할 수 있도록 예보제를 개선하기로 했다. 세종 박승기 기자 skpark@seoul.co.kr

지구의 에너지원인 태양에서 강력한 태양 폭발 현상이 관측됐다.최근 미 항공우주국(NASA)은 지난 17일(현지시간) 태양의 상단 우측에 위치한 하트 모양의 흑점 AR 2529에서 강력한 태양 플레어(solar flare)가 방출됐다고 밝혔다. 태양 플레어는 태양 표면에서 일어나는 폭발현상으로, 갑작스러운 에너지 방출에 의해 다량의 물질이 우주공간으로 고속 분출되는 것을 뜻한다. NASA의 태양활동관측위성 SDO(solar dynamics observatory)가 촬영한 AR 2529는 사진 상으로는 작은 점으로 보이지만 사실 5개의 지구가 들어갈 만큼 어마어마한 규모다. 이번에 AR 2529에 분출한 플레어의 강도는 M6.7이다. 태양 플레어는 그 강도에 따라 세 가지 등급으로 분류되는데 가장 약한 C, 중간급의 M, 가장 강력한 X급으로 나뉜다. M급은 C급보다 10배 강하며 마찬가지로 X급은 M급보다 10배 강하다. 이중 X급 플레어의 강도는 지구상에서 폭발되는 핵무기 1개 위력의 100만 배에 달한다. 관련 전문가들이 태양폭발을 주의깊게 관찰하는 이유는 이 물질이 지구까지 날아와 일시적으로 전파장애나 GPS의 정확도를 떨어뜨리기 때문이다. 　 NASA 측은 "이날 저녁 지구촌 일부 지역에서 일시적으로 전파장애가 일어났다"면서 "태양플레어에서 방출된 유해한 방사선의 경우 지구 대기를 통과할 수 없어 지상에 미치는 영향은 없다"고 밝혔다. 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

전세계 70억 명 인구 중 이 광경을 우주에서 앉아 구경할 수 있는 사람은 몇 명이나 될까? 지난 17일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 국제우주정거장(ISS)에서 촬영한 환상적인 오로라 모습을 고화질 영상으로 공개했다. 이번 영상이 유독 눈길을 끄는 이유는 '4K 해상도'로 불리는 울트라-HD(Ultra-HD)의 해상도를 자랑하기 때문이다. Ultra-HD는 일반적으로 잘 알려진 풀-HD(Full-HD)보다 4배나 높은 해상도일 만큼 매우 선명하다. 공개된 영상 속에서 녹색의 환상적인 색채로 지구를 덮고 있는 것이 바로 오로라다. ISS에서 지구의 모습을 촬영하는 임무를 수행 중인 유럽우주국(ESA) 소속 팀 피크는 오로라에 대해 "두꺼운 녹색 안개처럼 보이며 으스스한 느낌을 주지만 매우 아름답다"는 '감상평'을 트위터에 남겼다. 오로라는 태양표면 폭발로 우주공간으로부터 날아온 전기 입자가 지구자기(地球磁氣) 변화에 의해 고도 100∼500 km 상공에서 대기 중 산소분자와 충돌해서 생기는 방전현상이다. 너풀너풀 하늘에 날리는 모습 때문에 ‘천상의 커튼’이라고도 불리는 오로라는 ‘새벽’이라는 뜻의 라틴어 ‘아우로라’(Aurora)에서 유래했다. 오로라는 북반구와 남반구 고위도 지방에서 주로 목격돼 극광(極光)이라 불리기도 하며 목성, 토성 등에서도 비슷한 현상이 나타난다. ISS는 고도 약 350~460km에서 시속 2만 7740km의 속도로 하루에 16번 지구 궤도를 돈다. 이 때문에 ISS는 일출과 일몰, 오로라, 태풍과 번개, 수많은 별들을 관측하기에 가장 좋은 명당자리로 우주비행사들은 하루에 16번 일출과 일몰을 본다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

최근 억만장자들의 우주를 향한 도전이 화제가 되고 있습니다. 일론 머스크가 세운 스페이스 X는 팔콘 9 R(Reusable) 1단을 바다에서 회수하는 데 성공했고, 아마존 CEO인 제프 베조스의 블루 오리진 역시 아직 궤도에 위성을 발사할 순 없지만, 프로토타입 우주 로켓을 재착륙 시키는 데 성공했습니다. 여기에 상대적으로 덜 알려졌기는 하지만, 마이크로소프트의 공동 창업자 가운데 하나인 폴 앨런 역시 스트라토런치 시스템이라는 거대한 항공기 기반 우주 발사체를 개발하고 있습니다. 이들의 목표는 모두 하나로 수렴됩니다. 즉, 재활용이 가능해서 상대적으로 저렴한 발사체를 만드는 것이죠. 값비싼 로켓을 한 번 쓰고 버렸기 때문에 우주 발사 비용은 매우 비쌀 수밖에 없었습니다. 이를 경제적으로 만들기 위해서는 비행기나 자동차처럼 여러 번 재사용이 가능한 우주 발사체가 필요합니다. 사실 이들의 목표는 과거 미 항공우주국(NASA)과 미 방위고등연구계획국(DARPA)의 목표와 일치합니다. 유명한 NASA의 우주 왕복선 역시 일회용이 아니라 100회 이상 재사용이 가능한 우주 발사체를 목표로 개발된 것입니다. 하지만 1970년대 미국의 경제가 어려워지면서 개발 예산이 축소되었고, 우주 왕복선은 여러 차례 설계를 변경해 최종적으로는 거대한 연료 탱크를 한 번 쓰고 버리는 타협안을 채택할 수밖에 없었습니다. 그런데 이 과정에서 구조가 복잡해져 비용이 크게 상승했고 사고까지 나는 바람에 결국 퇴역하는 운명을 맞게 되었습니다. 사실 NASA는 10여 년 전 우주 왕복선을 대체하기 위해서 SSTO(단단식 궤도 발사체)라는 재사용 우주 발사체를 개발했으나 프로토타입 제작 도중 취소되어 시험 비행 한 번 못해보고 프로젝트가 종료됩니다. 이후 NASA는 아레스 I이라는 새로운 로켓을 이용해서 1단을 재사용하는 방식을 개발했습니다.(낙하산으로 바다에서 회수하는 방식) 그러나 한번 시험 발사가 성공한 후 당시 금융위기로 미국 정부의 재정 적자가 급격히 커지면서 역시 예산이 삭감되어 개발이 취소되는 비운을 겪습니다. 이렇듯 정부 주도하의 개발은 아무리 엔지니어들이 획기적인 아이디어를 내놓는다고 해도 예산권을 쥔 정부 관료와 의회에서 예산을 배정받지 못하거나 삭감되면 쉽게 취소되는 운명을 맞이하곤 했습니다. 그래서 오히려 이런 변덕(?)에 좌우되지 않는 스페이스 X 같은 민간 기업이 앞으로 우주 분야에서 혁신을 주도할 것이라는 예상도 나오고 있습니다. 하지만 DARPA는 다시 한 번 재사용 우주 발사체 개발을 시도하고 있습니다. 전투기에서 소형 위성을 발사하는 계획은 잠정 보류지만, 비즈니스 제트기 만한 크기의 소형 발사체를 만드는 XS-1 프로젝트는 1단계를 넘어 실제 크기 프로토타입을 제작하는 2단계로 진행할 계획입니다. - 저렴한 재사용 우주 발사체 XS-1 XS-1은 과거 우주 왕복선의 소형화 버전으로 저렴한 위성 발사를 목표로 하고 있습니다. 위성 발사는 군사 목적으로 매우 중요하기 때문이죠. 동시에 적에 의해 GPS 및 정찰 위성이 파괴되었을 때 위성 시스템을 긴급 복구하기 위해서 재발사 시간이 매우 빨라야 한다는 것도 목표입니다. 현재 DARPA는 보잉, 노스럽 그루먼, 마스턴 우주 시스템의 3개 회사를 1차 대상자로 선정해 각각의 디자인을 경쟁시키고 있습니다. XS-1의 프로토타입은 음속의 10배까지 속도를 높인 다음 작은 로켓을 발사해 위성을 저지구궤도(LEO)에 올리는 2단 로켓 구성입니다. 1단에 해당하는 로켓은 항공기 구조로 재사용이 가능하며 위성을 발사하는 2단은 일회용입니다. XS-1의 1회 발사 비용은 500만 달러 이하로 저렴해야 하며 프로토타입에서 페이로드는 900~500파운드(408kg~80kg) 정도입니다. 그리고 10일 내로 10회라는 아주 빠른 재발사 시간을 지녀야 합니다. 달성이 쉽지 않아 보이는 목표지만, XS-1은 이전의 우주 왕복선과 큰 차이가 있습니다. 우주 왕복선은 화물 포함 100t에 달하는 거대한 우주선을 궤도에 올리기 위해서 엄청난 연료가 필요했습니다. 이는 100t에 달하는 우주선을 음속의 25배로 가속해야 가능한 일입니다. 반면 XS-1은 음속의 10배 정도라는 훨씬 쉬운 목표를 달성하고 다시 귀환하는 준궤도(sub orbital) 로켓입니다. 무인 로켓으로 사람이 타는 부분도 필요없고 연료도 훨씬 적게 실어도 문제없습니다. 그래서 비용이 낮아질 수 있는 것입니다. 물론 최종 성공 여부는 지켜봐야 알 수 있습니다. 이번에도 역시 비용을 초과하거나 기술적 어려움에 직면하면 취소될 가능성은 얼마든지 있습니다. 이 역시 정부 개발 사업이니까요. 솔직히 앞서 NASA가 계획했던 프로젝트 중 하나라도 성공했다면 머스크나 베조스 모두 우주 로켓 대신 다른 사업을 알아봐야 했을지 모릅니다. 의도한 바는 아니겠지만, NASA의 실패 덕분에 이들의 성공이 있었던 것이죠. 그런데 그 실패는 앞서 말했듯이 관료제의 산물일 수 있습니다. 어쩌면 일각에서 제기하는 것처럼 진정한 혁신은 이제 민간 주도로 진행되는 것이 맞을지도 모릅니다. XS-1이 실패한다면 이와 같은 주장은 더 설득력을 얻게 될 것입니다. 반면 XS-1이 성공한다면 재사용 발사체 개발 사업은 또 다른 전환점을 맞이할 수도 있습니다. 여기서 기술력을 확보한 보잉이나 록히드 마틴같은 전통적 대기업이 이 분야에 끼어들어 민간 기업과 경쟁을 할지 모릅니다. 어느 쪽이 옳은지는 아직 결론을 내리기는 이르지만, 한동안 침체기를 겪었던 저렴한 우주 발사체 개발이 민간과 정부의 투자로 다시 치열해지는 것 같습니다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com　　

영화 '마션'의 마크 와트니(맷 데이먼 분) 박사처럼 이제 화성에서 감자를 키워 먹을 날이 머지 않은 것 같다. 최근 미 항공우주국(NASA)은 화성에서 감자를 재배해 먹기 위해 페루 리마에서 장기간의 테스트 실험을 진행한다고 밝혔다. 리마의 비영리 연구단체인 국제감자센터(CIP)와 진행되는 이번 실험은 영화 '마션'의 현실판이다. 화성과 기후 및 토양조건이 비슷한 지역에서 가장 잘 성장하고 대량생산이 가능한 감자의 품종을 찾는 것이 이번 실험의 목적이다. 이는 2030년까지 화성을 유인탐사겠다는 NASA의 야심찬 계획과 맞물려 있다. 우주인이 화성을 탐사하는데 있어 식량은 필수적인 것으로 특히 현지에서 이를 조달할 수만 있다면 그만큼 우주선에 실리는 화물량은 감소하며 이는 예산 축소와도 직결된다. 이 때문에 '편도행 화성 프로젝트'를 추진 중인 네덜란드의 비영리 단체인 마스원과 화성에 도시를 건설하겠다는 일론 머스크 회장이 이끄는 '스페이스X' 역시 감자재배에 관심이 많다. NASA 측은 화성탐사로봇 큐리오시티 등이 분석한 화성의 토양 정보를 바탕으로 지구상에서 가장 유사한 리마의 팜파스 데 라 조야 사막을 실험실로 삼았다. 이 지역에서 수천 종의 감자품종 중 65개를 선발한 후 화성과 유사한 대기조건까지 만들어 감자를 심을 예정이다. 곧 여기서 특정 품종이 성공적으로 재배되면 향후 화성으로 가져가 감자를 심는다는 복안인 것. NASA의 행성과학자 크리스 맥케이 박사는 "인류가 화성에 정착하는데 있어 식량은 필수적인 것"이라면서 "선발된 품종의 감자 냉동튜브를 인류보다 먼저 화성에 보내 재배한다면 우주인이 도착했을 때는 이미 어느정도 자랐을 것"이라고 밝혔다. 이어 "화성은 방사능 수치가 높고 지구 중력의 60% 정도이며 평균 온도가 매우 낮다"면서 "이 때문에 영화에서처럼 실내에서 키우는 것이 필수적"이라고 덧붙였다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

초음속 비행기가 마치 태양을 찢어버릴 것처럼 날아가는 흥미로운 모습이 공개됐다.최근 미 항공우주국(NASA)은 공군의 고등훈련기 T-38이 초음속으로 태양 앞을 지나가는 모습을 담은 사진을 홈페이지에 공개했다. 이 사진은 항공기의 초음속 비행에서 발생하는 이른바 ‘쇼크웨이브’(Shockwave·충격파)를 확인할 수 있게 촬영된 것이다. NASA가 특허출원한 이 기술은 지난 1864년 독일 물리학자 어거스트 토플러가 개발한 촬영법인 ‘슐리렌법’(schlieren method)을 응용·발전시킨 것이다. 슐리렌법은 본래 공기의 밀도 등에 따라 달라지는 빛의 굴절률(refractive index)을 가시적으로 확인할 수 있도록 해주는 촬영법이다. NASA에서는 그간 슐리렌법을 개선한 ‘배경 지향 슐리렌’(Oriented Schlieren using Celestial Objects·이하 BOSCO)을 연구해왔으며 본래 BOSCO는 풍동(인공적인 바람을 발생시키는 터널형태의 실험장치)과 모형비행기를 이용한 소규모 공기역학 실험에만 주로 사용돼왔다. NASA 측이 쇼크웨이브를 연구하는 이유는 방산업체 록히드마틴과 함께 초음속 여객기 개발에 나섰기 때문이다. 초음속 여객기의 가장 큰 난제가 바로 음속 돌파 때 발생하는 굉음으로 이는 세계 최초의 초음속 여객기 '콩코드' 퇴장의 원인이 되기도 했다. BOSCO 수석 연구원 마이크 힐은 "차기 초음속 여객기 개발의 핵심이 음속돌파 시점에 발생하는 소음인 ‘소닉붐’을 줄이는 것"이라면서 "쇼크웨이브는 공기 압력 등이 불연속적으로 변하는 대기를 보여줘 공기역학 기술을 개발하는데 큰 도움을 준다"고 밝혔다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

지난주 케플러 우주 망원경이 갑자기 응급모드(emergency mode)에 들어갔다. 이유는 정확하지 않지만, 2009년 발사된 이후 처음 있는 일이었다. 미 항공우주국(NASA)은 이를 긴급히 공개했으나 다행히 케플러는 본래 상태로 다시 복구돼 새로운 임무에 투입될 준비를 마쳤다. 사실 케플러는 본래 목표했던 3년 반의 임무 기간을 다 채운 상태였고, 자세를 잡는 데 절대적으로 필요한 리액션 휠 4개 가운데 2개가 고장나 이전에도 임무 종료를 고려했던 상태였다. 그러나 NASA의 과학자들은 K2 임무라는 새로운 방식으로 케플러를 본래의 임무인 외계 행성 탐사에 다시 투입했다. 케플러의 임무 종료 시점은 더는 사용할 수 없는 시점까지 연장되었다. 케플러 우주 망원경은 은하계의 한 지점을 계속 관측해서 별의 밝기 변화를 관측하는 용도로 제작되었다. 행성은 별보다 밝기가 매우 낮아 이를 직접 관측하기 어렵다. 대신 행성이 별 앞을 지나면서 주기적으로 밝기가 약간 감소하는 것을 관측해서 행성의 존재를 증명한다. 이런 방법으로 지금까지 케플러는 5,000개가 넘는 외계 행성 후보를 찾아냈다. 그리고 그중 1,000개 이상이 확정된 상태이다. 케플러가 응급모드에 들어간 시점은 공교롭게도 케플러와 지상 망원경이 힘을 합쳐 은하계의 중심을 관측하는 임무 시작 시점이었다. 'K2 임무 캠페인 9'라고 명명된 이 임무는 7월 1일까지 최적의 위치에서 은하계 중심부를 관측하는 것으로 이전과는 다른 방식으로 외계 행성을 찾는 것이 목적이다. 이전 방법을 통해서 발견하는 외계 행성은 대부분 별 가까이에서 공전하는 행성들이다. 목성이나 해왕성처럼 별에서 멀리 떨어져 수십 년에 한 번 공전하는 행성은 기존의 방식으로는 찾을 수 없었다. 물론 별 주변을 공전하지 않고 우주를 홀로 다니는 떠돌이 행성도 관측할 수 없다. 과학자들은 마이크로렌징(microlensing)이라는 새로운 관측 방법으로 이를 관측할 예정이다. 이는 아인슈타인의 상대성 이론에서 예측한 중력렌즈 효과를 응용한 것이다. 중력렌즈는 은하처럼 큰 질량을 가진 천체를 지나는 빛이 경로가 휘어지면서 마치 렌즈처럼 작용하는 현상을 말한다. 이를 통해서 멀리 있는 천체를 확대해서 볼 수도 있고, 렌즈 역할을 하는 천체를 밝혀낼 수 있다. K2 임무 캠페인 9에서는 행성이 일으키는 마이크로렌징 효과를 이용해서 보통은 관측할 수 없는 행성을 찾아내는 것이 목표다. 그래서 별이 가장 많은 은하계 중심을 향하는 것이다. 운이 좋다면 이를 통해서 목성이나 그보다 먼 궤도에 있는 외계 행성은 물론 홀로 방랑하는 행성을 발견할 수 있을 것이다. 케플러는 이미 목표로 한 임무를 마무리했다. 하지만 본래 주어진 임무를 넘어 이제 새로운 영역에 계속해서 도전하고 있다. 물론 이것이 가능한 이유는 케플러 자신이 아니라 이를 만든 인간의 노력과 도전 덕분이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

영화 ‘스타워즈’를 보면 주인공 루크 스카이워커가 살던 외계 행성이 있다. 바로 태양이 두개 뜨는 행성 ‘타투인’이다. 최근 하버드 스미스소니언 천체물리학 센터(CfA) 연구팀은 가스행성인 KELT-4Ab가 무려 3개의 태양을 가진 삼성계에 속해있다는 연구결과를 발표했다. 지구에서 약 680광년 떨어진 곳에 위치한 목성같은 행성 KELT-4Ab는 과거 쌍성계로 여겨졌던 KELT-4계에 속해있다. 곧 이곳에는 우리의 태양같은 별 KELT-4B와 KELT-4C가 존재해 30년 주기로 서로를 공전하는 것. 그러나 이번에 하버드 연구팀의 추가 조사 결과 이 쌍성계가 멀리 떨어진 KELT-4A라는 밝은 별을 4000년 주기로 공전한다는 사실이 밝혀졌다. 이 정도면 태양과 명왕성 사이의 거리에 무려 8배일 만큼 상상하기 힘들만큼 멀리 떨어져 있다. 특히 KELT-4Ab는 우리 태양계의 '큰 형님' 목성보다 50% 더 큰 가스행성으로 위치상으로 KELT-4A와 바짝 붙어있어 그야말로 '불타는 목성'이라 할 수 있다. 그렇다면 3개의 태양을 가진 KELT-4Ab에서 위를 올려다보면 하늘은 어떻게 보일까? 먼저 KELT-4Ab에서는 우리 태양보다 적어도 40배는 더 큰 별을 구경할 수 있을 것이다. 여기에 나머지 2개의 별은 망원경이 없다면 새끼손가락 정도 거리만큼 떨어진 2개의 밝은 점으로 보인다는 것이 연구팀의 설명. 연구를 이끈 제이슨 이스트맨 박사는 "KELT-4Ab는 역대 발견된 행성 중 3개의 별을 가진 4번째 행성"이라면서 "다른 어떤 행성보다 뜨거울 뿐 만 아니라 상대적으로 지구와 가까운 곳에 위치해 있다"고 설명했다. 이어 "이번 발견은 삼성계 같은 특이한 시스템이 어떻게 형성되는지 이해할 수 있는 소중한 자료가 될 것"이라고 덧붙였다.　 　 한편 우주에는 우리처럼 태양이 하나인 곳 뿐 아니라 쌍성계, 삼성계, 심지어 사성계인 곳도 많은 것으로 알려져 있다. 지난 2014년 미국 서던 코네티컷 주립 대학교 연구팀은 기묘한 모습의 타투인 행성이 전체 외계행성의 50%에 달할만큼 우주에 흔하디 흔하다는 연구결과를 발표한 바 있다. 또한 지난해 3월 미 항공우주국(NASA)의 제트추진연구소는 태양이 무려 4개나 있는 사성계 ‘30 Ari’를 발견했다는 연구결과를 발표한 바 있다. 　　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

우주에는 영어와 숫자가 합쳐진 정식 명칭외에 곤충과 비슷한 모습 덕에 붙여진 별칭을 가진 성운도 많다. 흑거미 성운(Black Widow Nebula), 벌레 성운(Bug Nebula), 개미성운(Ant Nebula) 등이 그 대표적인 예. 미 항공우주국(NASA)은 15일(현지시간) 스피처 우주망원경이 촬영한 성운 'IC 417'의 환상적인 사진을 홈페이지에 공개했다. 형광빛 녹색 가스가 우주로 퍼지는듯 보이는 성운이 바로 IC 417이다. 이 성운의 별칭은 '거미 성운'(The Spider Nebula)으로 앞으로 기어가는 거미처럼 보인다고 해서 이같은 이름이 붙었다. 지구에서 약 1만 광년 떨어진 마차부자리에 '살고있는' 거미 성운은 사실 수많은 별들이 태어나는 고향이다. 인간의 머리로는 상상할 수 없는 성간 가스와 우주 먼지로 가득찬 구름같은 이 속에서 셀 수 없는 수많은 별들이 새로 태어난다. 이 사진은 지난 2009년 적외선 우주망원경인 스피처가 촬영한 것을 가공한 것으로 빛의 파장을 쉽게 파악하기 위해 색보정됐다. 　 사진= NASA/JPL-Caltech/2MASS 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

초음속 비행기가 마치 태양을 찢어버릴 것처럼 날아가는 흥미로운 모습이 공개됐다.최근 미 항공우주국(NASA)은 공군의 고등훈련기 T-38이 초음속으로 태양 앞을 지나가는 모습을 담은 사진을 홈페이지에 공개했다. 이 사진은 항공기의 초음속 비행에서 발생하는 이른바 ‘쇼크웨이브’(Shockwave·충격파)를 확인할 수 있게 촬영된 것이다. NASA가 특허출원한 이 기술은 지난 1864년 독일 물리학자 어거스트 토플러가 개발한 촬영법인 ‘슐리렌법’(schlieren method)을 응용·발전시킨 것이다. 슐리렌법은 본래 공기의 밀도 등에 따라 달라지는 빛의 굴절률(refractive index)을 가시적으로 확인할 수 있도록 해주는 촬영법이다. NASA에서는 그간 슐리렌법을 개선한 ‘배경 지향 슐리렌’(Oriented Schlieren using Celestial Objects·이하 BOSCO)을 연구해왔으며 본래 BOSCO는 풍동(인공적인 바람을 발생시키는 터널형태의 실험장치)과 모형비행기를 이용한 소규모 공기역학 실험에만 주로 사용돼왔다. NASA 측이 쇼크웨이브를 연구하는 이유는 방산업체 록히드마틴과 함께 초음속 여객기 개발에 나섰기 때문이다. 초음속 여객기의 가장 큰 난제가 바로 음속 돌파 때 발생하는 굉음으로 이는 세계 최초의 초음속 여객기 '콩코드' 퇴장의 원인이 되기도 했다. BOSCO 수석 연구원 마이크 힐은 "차기 초음속 여객기 개발의 핵심이 음속돌파 시점에 발생하는 소음인 ‘소닉붐’을 줄이는 것"이라면서 "쇼크웨이브는 공기 압력 등이 불연속적으로 변하는 대기를 보여줘 공기역학 기술을 개발하는데 큰 도움을 준다"고 밝혔다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

지난주 케플러 우주 망원경이 갑자기 응급모드(emergency mode)에 들어갔다. 이유는 정확하지 않지만, 2009년 발사된 이후 처음 있는 일이었다. 미 항공우주국(NASA)은 이를 긴급히 공개했으나 다행히 케플러는 본래 상태로 다시 복구돼 새로운 임무에 투입될 준비를 마쳤다. 사실 케플러는 본래 목표했던 3년 반의 임무 기간을 다 채운 상태였고, 자세를 잡는 데 절대적으로 필요한 리액션 휠 4개 가운데 2개가 고장나 이전에도 임무 종료를 고려했던 상태였다. 그러나 NASA의 과학자들은 K2 임무라는 새로운 방식으로 케플러를 본래의 임무인 외계 행성 탐사에 다시 투입했다. 케플러의 임무 종료 시점은 더는 사용할 수 없는 시점까지 연장되었다. 케플러 우주 망원경은 은하계의 한 지점을 계속 관측해서 별의 밝기 변화를 관측하는 용도로 제작되었다. 행성은 별보다 밝기가 매우 낮아 이를 직접 관측하기 어렵다. 대신 행성이 별 앞을 지나면서 주기적으로 밝기가 약간 감소하는 것을 관측해서 행성의 존재를 증명한다. 이런 방법으로 지금까지 케플러는 5,000개가 넘는 외계 행성 후보를 찾아냈다. 그리고 그중 1,000개 이상이 확정된 상태이다. 케플러가 응급모드에 들어간 시점은 공교롭게도 케플러와 지상 망원경이 힘을 합쳐 은하계의 중심을 관측하는 임무 시작 시점이었다. 'K2 임무 캠페인 9'라고 명명된 이 임무는 7월 1일까지 최적의 위치에서 은하계 중심부를 관측하는 것으로 이전과는 다른 방식으로 외계 행성을 찾는 것이 목적이다. 이전 방법을 통해서 발견하는 외계 행성은 대부분 별 가까이에서 공전하는 행성들이다. 목성이나 해왕성처럼 별에서 멀리 떨어져 수십 년에 한 번 공전하는 행성은 기존의 방식으로는 찾을 수 없었다. 물론 별 주변을 공전하지 않고 우주를 홀로 다니는 떠돌이 행성도 관측할 수 없다. 과학자들은 마이크로렌징(microlensing)이라는 새로운 관측 방법으로 이를 관측할 예정이다. 이는 아인슈타인의 상대성 이론에서 예측한 중력렌즈 효과를 응용한 것이다. 중력렌즈는 은하처럼 큰 질량을 가진 천체를 지나는 빛이 경로가 휘어지면서 마치 렌즈처럼 작용하는 현상을 말한다. 이를 통해서 멀리 있는 천체를 확대해서 볼 수도 있고, 렌즈 역할을 하는 천체를 밝혀낼 수 있다. K2 임무 캠페인 9에서는 행성이 일으키는 마이크로렌징 효과를 이용해서 보통은 관측할 수 없는 행성을 찾아내는 것이 목표다. 그래서 별이 가장 많은 은하계 중심을 향하는 것이다. 운이 좋다면 이를 통해서 목성이나 그보다 먼 궤도에 있는 외계 행성은 물론 홀로 방랑하는 행성을 발견할 수 있을 것이다. 케플러는 이미 목표로 한 임무를 마무리했다. 하지만 본래 주어진 임무를 넘어 이제 새로운 영역에 계속해서 도전하고 있다. 물론 이것이 가능한 이유는 케플러 자신이 아니라 이를 만든 인간의 노력과 도전 덕분이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

어쩌면 태양계와 같은 항성계가 어떻게 진화하는지 보여주고 있는 것일지도 모르겠다. 과학자들이 우리 태양처럼 행성을 거느린 주항성에 의해 대기가 거의 벗겨진 이른바 ‘벌거숭이 행성’들을 발견했다. 이들 벌거숭이 행성은 모성이 되는 주항성과 너무 가까이 있어 그 별에서 발생하는 맹렬한 방사선 에너지를 고스란히 맞을 수밖에 없다. 이 때문에 기체 상태의 외각층 즉 대기가 벗겨진 것이라고 국제 연구팀은 설명했다. 연구팀은 미국항공우주국(NASA)의 케플러 우주망원경이 관측 자료를 사용해 기존에 알려진 천체와 다른 외계항성들을 공전하고 있는 외계행성들을 발견하고 연구하기 시작했다. 이들은 우리가 흔히 ‘슈퍼 지구’로 부르는 행성에 주목했다. 슈퍼 지구는 우리 지구보다 약 2~10배 더 큰 질량을 갖는 암석형 행성을 말한다. 이번 연구에 공동저자로 참여한 영국 버밍엄 대학의 가이 데이비스 박사는 “이런 행성은 마치 가장 뜨꺼운 바람이 나오도록 설정한 헤어 드라이어 바로 옆에 있는 것이나 마찬가지”라면서 “이런 행성이 대기를 빼앗길 수 있다는 이론적 추측은 많았다”고 말했다. 또 “이제 우리는 이런 행성을 확인하는 실질적 관측 증거를 통해 기존 이론에서 풀리지 않던 의문을 해결하게 됐다”고 설명했다. 연구팀은 이번 연구를 위해 별의 내부 구조를 탐색하는 ‘별진동학’(성진학,asteroseismology)이라고 불리는 학문적 기술을 사용했다. ‘항성의 지진학’(stellar seismology)으로도 불리는 이 학문은 볓빛이 밝아졌다가 다시 어두웠졌다를 반복하는 ‘맥동변광성’의 내부 구조를 주로 연구하며 항성의 자연적인 공명을 사용해 그 특성과 내부 구조를 밝히는 것이다. 연구팀은 이같은 방법으로 주항성의 특징을 분석해 그 주위를 공전하고 있는 행성의 정확한 크기를 결정할 수 있었다. 이번 연구는 주항성의 역할을 포함해 시간이 지남에 따라 행성을 가진 항성계가 어떻게 진화하는지 이해하는데 중요한 의미를 갖는다. 이에 대해 데이비드 박사는 “우리 결과는 항성과 가까이 있는 특정 크기의 행성들이 진화 시작 부분에서 훨씬 더 컸을 수도 있다는 것을 보여준다”면서 “실제로 벌거숭이 행성은 매우 다르게 보였을 것”이라고 말했다. 한편 이번 연구결과는 세계적 학술지 ‘네이처’ 자매지인 ‘네이처 커뮤니케이션스’(Nature Communications) 최신호에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

美 우주왕복선, 재사용 기술 기반 닦아 ‘바다 위 고철’ 재활용 땐 수백억원 절감안녕, 난 미국의 우주비행사 로버트 크리픈일세. 올해 79세가 됐지. 친구들은 날 ‘밥’이라고 부른다네. 벌써 35년 전이군. 1981년 4월 12일은 내게 정말 대단한 날이었지. 플로리다주 케이프커내버럴에 있는 케네디 우주센터에서 첫 우주왕복선 컬럼비아호를 타고 하늘로 오른 그 순간은 아직도 내 머릿속에 선명하다네. 난 조종사였고, 선장은 달 탐사를 다녀왔던 베테랑 우주인 존 W 영(86)이었지. 컬럼비아호는 지구를 36바퀴를 돌면서 시스템 점검 등 여러 가지를 실험한 뒤 54시간 20분의 비행을 마치고 4월 15일 뉴멕시코주 화이트샌드 미사일 발사장에 무사히 착륙했지. 어떤 프로젝트든 첫 번째는 엄청난 위험이 따른다네. 그래서 난 안전하게 착륙해 땅에 발을 내디디는 순간까지 한순간도 긴장을 늦추지 못했지. 1983년 6월 18일에는 우주왕복선 2호기인 챌린저호의 기장으로 두 번째 비행을 지휘하면서 캐나다와 인도네시아의 통신위성을 정지궤도에 투입하기도 했어. 그 이후로 1984년 챌린저호의 4번째 비행과 6번째 비행을 지휘하는 등 네 번이나 우주왕복선을 타 23일 13시간 46초라는 비행시간을 기록하기도 했지. 우주왕복선 프로젝트는 소련에 앞서 달에 우주인을 보내겠다는 ‘아폴로 프로그램’이 끝난 뒤 미국 항공우주국(NASA)이 내놓은 야심 찬 프로젝트였지. 당시 NASA는 유인 화성 탐사와 우주정거장, 우주정거장에 인력과 물자를 나를 수 있는 우주 수송시스템을 생각했는데 최종 승인받은 것은 우주왕복선 프로젝트뿐이었다네.처음 우주왕복선 프로젝트를 계획할 때는 완전한 재사용을 목표로 했지만 그렇게 하기 위해서는 기체가 무거워져 제작 비용이 너무 많이 들어간다는 게 문제로 지적됐어. 그래서 결국 왕복선에 고정돼 재사용이 가능한 고체연료 부스터 2개, 메인 엔진에 액체 연료를 공급하는 1회용 연료탱크 1개를 장착하는 부분적인 재사용 방식으로 타협을 보게 됐지. 1986년 1월 28일 25번째 임무에 나선 챌린저호가 이륙 73초 만에 폭발해 승무원 7명이 전원 사망하는 안타까운 사건이 발생하기도 했지만, 우주왕복선은 우주선 재사용 기술의 기초를 닦았다는 평가를 받고 있다네. 며칠 전에 전기차 제조회사 테슬라의 창업자인 일론 머스크가 설립한 민간 우주개발업체 ‘스페이스X’가 5차례 도전 끝에 로켓 1단 부분을 바다 위 무인선에서 온전히 회수하는 데 성공했다는 소식을 들었네. 스페이스X나 아마존 창업자 제프 베저스가 세운 ‘블루 오리진’이 로켓 회수에 열을 올리는 것은 로켓 발사 비용을 획기적으로 줄일 수 있기 때문이지. 현재 우주로켓들은 대부분 일회용이지. 위성이나 우주선을 궤도에 올려놓은 뒤에는 바다나 땅에 떨어져 고철 신세를 면할 수가 없지. 어느 분야든 민간업체의 가장 큰 관심사는 비용을 줄이고 이윤을 높이는 것 아니겠나. 로켓을 회수해 재활용하면 로켓을 한 번 발사하는 데 드는 6000만 달러(약 692억원)를 수백만 달러 수준으로 낮출 수 있다는 거야. 그렇게 되면 우주여행 비용도 확 줄지 않겠어. 어쨌든 우주왕복선의 역사에서도 볼 수 있듯이 우주개발에서 성공의 여신은 실패에 굴하지 않고 끝까지 도전하는 자에게 최후의 미소를 짓는 법이라네. 한국도 2020년 달 탐사를 목표로 우주개발 계획을 추진하고 있다지? 단기적이고 가시적인 성과에 목매지 않고 차근차근 준비한다면 한국도 분명히 우주개발 역사의 한 장을 쓸 수 있을 걸세. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

일명 ‘우주사나이’로 불리는 우주비행사 스콧 켈리(52)가 우주에 다녀온 뒤 극심한 정신적 스트레스에 시달리고 있다고 고백했다. 1996년부터 미국항공우주국(NASA)소속의 우주비행사였던 스콧 켈리는 러시아 우주비행사인 미하일 코르니엔코와 함께 2015년 3월 국제우주정거장(ISS)으로 출발했다. 340일이 지난 올해 3월 지구로 돌아왔으며, 우주에서 약 1년간 체류한 기록을 세운 뒤 지난 1일 은퇴했다. 스콧 켈리의 가장 중요한 임무는 중력이 거의 없고 우주 방사선이 많은 우주공간에 장시간 노출될 경우 신체에 어떤 변화가 생기는지의 데이터를 수집하는 것이었다. 스콧은 지구에 있을 때보다 평균 10배에 달하는 방사능에 노출돼 있었으며, 이 때문에 치명적인 암에 걸릴 위험이 수 배로 높아졌다. 영국 일간지 텔레그래프의 10일자 보도에 따르면, 스콧 켈리는 지구로 돌아온 뒤 이러한 위험에 대한 불안을 호소한 것으로 알려졌다. 현재까지는 지구에 있을 때보다 키가 약 5㎝정도 자란 차이점 등이 발견됐지만, 여전히 정밀 검사가 진행 중이다. 그는 현지 언론과 한 인터뷰에서 “우주공간에 있는 동안 뼈의 질량이 감소하고 근육이 위축됐으며 혈액의 흐름이 달라져 심장에 강한 압박이 생기기 시작했다. 무엇보다도 강한 방사능에 장기간 노출됐기 때문에 치명적인 암에 걸릴 확률이 매우 높아졌다”고 전했다. 이어 “심리적인 스트레스 강도에 있어서는 말할 필요도 없다”고 말해 불안감이 극에 달해 있음을 시사했다. 스콧 켈리가 우주비행사로서 임무를 수행하며 느낀 스트레스를 고백한 것은 이번이 처음은 아니다. 그는 지난 3월 지구로 귀환하기 전 “우주에 있는 것이 매우 좋긴 하지만 한편으로는 극심한 심리적 고립감을 느껴야 한다. 사람들과의 접촉이 거의 없기 때문”이라고 밝힌 바 있다. 한편 NASA는 “우주인 스콧 켈리와 관한 연구는 지구 귀환 후 1년 이상 진행될 예정”이라면서 “비교 연구를 통해 얻은 데이터는 최종적으로 유인 화성탐사에 활용할 계획”이라고 밝혔다. 　 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

미국 전기자동차 테슬라의 일론 머스크 회장이 창업한 우주개발업체 스페이스X가 세계에서 처음으로 우주로 발사한 1단계 추진 로켓을 해상 무인선에서 회수하는 데 성공했다. AP, AFP 등에 따르면 스페이스X의 팰컨9 로켓은 400㎞ 상공에 떠 있는 국제우주정거장(ISS)에 배달할 보급품 3100㎏을 실은 우주선 드래건을 탑재한 채 8일(현지시간) 오후 4시 43분 미 플로리다주 케이프커내버럴 공군기지에서 발사됐다. 드래건을 궤도에 올린 1단계 추진 로켓은 본체와 분리돼 발사 8분 만에 케이프커내버럴 기지 북동쪽 해안에서 300㎞쯤 떨어진 대서양의 ‘나는 당신을 여전히 사랑합니다’라는 이름의 무인 플랫폼에 4개의 착륙장치를 펴고 수직 착륙하는 데 성공했다. 스페이스X의 로켓 해상 회수 실험 비용은 미국항공우주국(NASA)이 댔다. 스페이스X는 앞서 지난해 12월 1단계 추진 로켓을 지상에서 회수하는 데 성공했지만 해상에서 회수한 것은 처음이다. 4번을 실패한 뒤 5번째 시도 끝에 나온 결과다. 머스크 회장은 “1단계 추진 로켓이 (너무 빠른 속도로 떨어져) 무인선에 구멍을 뚫거나 뒤집어지지 않고 제대로 착륙했다”고 밝혔다. 스페이스X는 우주에 접근하기 위한 비용을 낮추기 위해 로켓 재사용 기술을 개발해 왔다. 그동안 로켓에서 가장 비싼 1단계 추진 로켓은 주로 해상에 떨어져 일회용에 불과했다. 그러나 재사용 로켓은 이를 회수해 우주선 발사 비용을 10분의1 수준으로 절감할 수 있다는 분석이다. 한편 버락 오바마 미 대통령은 트위터를 통해 “바다 위에 로켓을 착륙시킨 스페이스X에 축하 메시지를 전한다”며 “미국이 계속해서 우주 탐험을 선도해 나갈 수 있는 것은 스페이스X와 같은 혁신가 덕분”이라고 밝혔다. 김규환 선임기자 khkim@seoul.co.kr

태양계 너머의 외계행성을 찾는 데 기념비적인 성과를 거둔 미국항공우주국(NASA)의 케플러 우주망원경이 이번 주부터 떠돌이 행성 찾기 미션에 들어간다고 우주전문 사이트 스페이스닷컴이 9일(현지시간) 보도했다. 떠돌이 행성이란 우리 지구의 태양 같은 모항성이 없이 우주공간이 떠돌아다니는 행성을 말한다. 성간행성, 유목민행성, 자유부동행성, 또는 고아행성으로도 불리는 이 떠돌이 행성이 우주공간에 얼마나 많이 있는가 알아내라는 것이 케플러 망원경이 부여받은 새 미션이다. 모항성의 중력권 내에서 공전하지 않는 이들 떠돌이 행성은 그렇다고 제멋대로 떠돌아다니는 것은 아니다. 홀로 외로이 은하 중심에 대하여 공전하고 있는 것이다. 과학자들이 떠돌이 행성이 원래는 모항성 둘레를 돌다가 어떤 이유로 중력 균형을 잃어버려 튕겨져나왔거나, 애초에 성간물질들이 중력으로 뭉쳐져 항성이나 갈색왜성처럼 홀로 태어났을 것으로 믿고 있다. 그런데 이런 떠돌이 행성이 우주공간에 얼마나 있는지는 아직까지 알려져 있지 않은 상태다. 천문학자들이 떠돌이 행성을 발견하기 위해 사용하는 방법은 미세중력렌즈(microlensing) 기법이다. 망원경 쪽으로 진행하는 별빛이 중간에 보이지 않는 천체를 지나칠 때 빛이 해당 천체의 중력으로 굴절되는 현상을 미세중력 렌즈 효과라 한다. NASA 제트추진연구소(JPL)의 천문학자 캘런 핸더슨 박사는 “이 같은 별빛의 렌즈 효과는 빛이 경과하는 천체의 질량에 따라 달라진다”면서 “일반적으로 빛의 굴절이 짧은 시간 동안 일어나면 그 천체의 질량은 가볍다는 뜻”이라고 설명했다. 또 “떠돌이 행성에 의해 일어나는 렌즈 효과 시간은 몇 시간 또는 며칠 지속되기도 한다”면서 “만약 당신이 한 천체를 모니터링한다면, 그러한 렌즈 효과를 정말 아주 드물게밖에는 발견할 수 없을 것”이라고 말했다. 이어 “한 개의 항성에서 이러한 렌즈 효과를 발견할 비율은 평균 30만 년에서 한 번 꼴”이라고 덧붙였다.​ 이처럼 미세중력 렌즈 효과를 찾기란 사막에서 바늘찾기처럼 어려운 일이라 지난 몇십 년간 이 기법의 개발은 거의 숫자 놀음 수준에서 벗어나지 못했다. 그러나 지상 망원경으로 수천만 혹은 수억 개의 별에 초점을 맞추어 탐색을 해본 결과 짧은 시간의 렌즈 효과를 찾을 수 있는 확률을 지속적으로 높여나갈 수 있었다. 별의 광도 변화에는 여러 원인이 있을 수 있는데, 예컨대 별 자체의 플레어 폭발이나 주기적이 대격동에 의해 별빛의 밝기가 변하는 경우가 있는 반면, 별의 앞으로 어떤 천체가 지나가면서 별빛을 가리는 경우에도 별빛을 휘게 하며 별의 광도에 변화가 나타난다. 핸더슨 박사는 “우리가 앞으로 K2팀으로 하고자 하는 일은 떠돌이 행성으로 인해 일어나는 이러한 렌즈 효과를 찾아내는 것”이라면서 “우리는 지상 관측과 연계하여 렌즈 효과를 찾아내고, 그에 근거해 렌즈 효과를 일으키는 천체의 질량을 계산해낼 것”이라고 말했다. 또 “이것은 실제적으로 이러한 천체들의 질량을 측정하는 최초의 기회이자, 해당 외계행성이 모항성에 중력적으로 묶여 있는가의 여부를 밝혀내는 최초의 기회가 될 것”이라고 설명했다. 어쨌든 이 렌즈 효과 기법을 사용하면 토성 크기나 혹은 그보다 더 큰 떠돌이 행성을 찾아내기란 그리 어렵지 않을 것으로 과학자들은 믿고 있다. K2의 떠돌이 행성 사냥은 오는 14일부터 시작되어 7월1일까지 계속될 예정이다. 한편 이번 프로젝트에 관한 공식 보고서는 지난 1월에 있었던 미국천문학회 올란도 회의에서 발표되었다. 사진=NASA/JPL-Caltech 이광식 통신원 joand999@naver.com

다이아몬드처럼 찬란하게 빛나는 아름다운 천체의 모습을 담은 사진이 공개돼 화제다. 8일(현지시간) 미국항공우주국(NASA)에 따르면, 사진 속 천체는 ‘적색 직사각형’(Red Rectangle)이라는 이름을 가진 기이한 성운이다. 이 성운은 지구로부터 약 2300광년 거리에 있는 외뿔소자리(유니콘)에 있는데, 초기 지구에서 관측한 사진에서는 붉은색에 직사각형처럼 보여서 이런 이름이 붙여졌다. 하지만 NASA와 유럽우주국(ESA)이 함께 운용 중인 허블 우주망원경이 포착한 선명한 사진에서는 직사각형보다 알파벳 엑스(X)자형에 가깝다. 마치 다이아몬드와 같은 결정체에 빛이 반사돼 나오는 것처럼 말이다. 사실 이 성운의 중심에는 ‘HD 44179’라는 명칭을 가진 별이 있다. 우리 태양처럼 질량이 그리 크지 않은 이 별은 현재 진화 마지막 단계에 있다. 초신성 폭발을 하게 되는 질량이 큰 별들과 달리, 이 별은 최후의 단계에서 수축해 크기가 작고 밀도는 큰 백성왜성이 된다. 그런데 이런 별의 중력은 비교적 작으므로, 별 바깥 부위에 있는 가스나 먼지 같은 물질은 우주 공간으로 확산하고 만다. 이게 바로 성운이다. 이런 성운은 겉으로 봤을 때 행성처럼 보여 행성상성운으로도 불리며 현재 사진 속 성운은 바로 전 단계인 원시 행성상성운으로 분류된다. 그런데 성운에서 나온 빛이 X자형으로 보이는 것은 이 천체 중심에 있는 별이 짝별(쌍성)을 이루고 있기 때문이라고 NASA는 설명한다. 우리 태양은 홀로 존재하지만 우주에 있는 대부분의 항성이 이런 짝별을 이루는 데 질량이 비슷한 두 별이 서로 인력으로 공전하고 있는 것을 말한다. 특히 이 짝별 주위로는 마치 도넛처럼 생긴 두꺼운 먼지가 둘러싸고 있는데 망원경이 있는 지구 쪽에서는 측면을 보는 것이어서 가장자리만 보여 빛이 X자형으로 나타나는 것이라고 한다. 이번 사진은 허블 망원경에 있는 첨단관측카메라(ACS)의 고해상도 채널을 사용해 관측한 것이다. 사진 속 적색광은 F658N 필터를 통과해 붉게 보이는 것으로 수소에서 나온 빛으로 추정되며, 더 광범위한 파장의 주황빛은 F625W 필터를 통과시켜 푸른색에 가깝게 만들어 색 대비를 극대화한 것이다. 사진=ESA/Hubble and NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

과학자들은 오랜 세월 무거운 원소들이 어디서 기원했는지를 두고 논쟁을 벌여왔습니다. 우주가 생성되었을 초기에는 주로 수소와 헬륨밖에 없었지만, 현재 우주에는 다양한 원소들이 존재하기 때문이죠. 수소와 헬륨보다 무거운 원소는 별의 중심에서 핵융합 반응을 통해서 생성됩니다. 철 이상의 무거운 원소는 초신성 폭발 같은 더 극적인 환경에서 생성되었지만 금처럼 매우 무거운 원소의 생성에 대해서는 다소 의견이 갈렸습니다. 일부 과학자는 일반적인 초신성 폭발이 그 기원이라고 주장했고 일부에는 중성자별의 충돌 같은 더 격렬한 상황에서 주로 생성되었다는 주장을 내놓았습니다. 사실 두 반응 모두 가능하나 어디서 주로 생성되었느냐의 문제였죠. 그런데 최근 중성자별의 충돌이 더 가능성이 크다는 연구 결과가 발표되었습니다. 중성자별은 초신성 폭발 후 별의 남은 잔해가 강한 중력으로 뭉쳐서 생성됩니다. 극도로 높은 밀도를 가지고 있어 태양보다 질량이 크지만, 그 지름은 수십km 이내로 압축되어 있습니다. 쌍성계를 이룬 중성자별은 드물기는 하지만, 서로 충돌할 경우 매우 격렬한 폭발을 일으킵니다. 초고밀도로 뭉친 두 개의 천체가 충돌하기 때문이죠. 따라서 중성자별 충돌 시에는 상당량의 물질이 광속의 10~50% 정도의 속도로 사방으로 흩어지게 됩니다. 이때 나오는 강력한 에너지는 무거운 원소를 합성하는데 충분한 에너지를 제공합니다. 미국 메사추세츠공과대(MIT)의 알렉산더 지 박사과정 연구원을 비롯한 여러 연구기관의 과학자들은 오래된 왜소은하의 화학적 구성을 연구해 중성자별 충돌이 원인일 가능성이 더 크다는 내용을 ‘네이처’(Nature)지에 발표했습니다. 연구팀은 다른 은하와의 충돌 없이 보존된 왜소은하에서 정확한 원소비율을 측정해 이와 같은 결론을 내렸습니다. 이 연구가 옳다면 우리가 끼는 금반지의 금은 중성자별이 그 기원인 셈입니다. 이는 놀라운 사실 같지만, 사실 앞서 언급했듯이 수소와 헬륨보다 더 무거운 원소는 핵융합 반응의 결과물이죠. 따라서 우리 몸을 구성하는 원자 중 수소를 제외한 원자 역시 별의 중심부에서 기원한 것입니다. 우리와 우리가 사는 지구는 사실 ‘별 중심에서 온 그대’라고 할 수 있습니다. 그리고 어쩌면 일부는 중상자별에서 기원한 것일지도 모릅니다. 사진=NASA 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com