태양계에서 가장 화산 활동이 활발한 ‘이오’(Io)에서 용암이 물결처럼 흐르는 모습이 자세히 포착됐다. 최근 미국 UC 버클리대학 등 국제공동연구팀은 이오의 화산 호수인 로키 파테라(Loki Patera)의 용암 움직임을 상세히 포착했다는 연구결과를 발표했다. 지난 2015년 3월 애리조나주(州) 그레이엄산에 있는 ‘거대 쌍안 망원경’(Large Binocular Telescope, LBT)의 적외선 데이터를 바탕으로 분석된 이번 연구는 '유황불 지옥'인 이오의 '속살'을 명확하게 보여준다. 이오는 목성의 갈릴레오 위성 4개(이오, 유로파, 칼리스토, 가니메데) 중 하나다. 지구 지름의 4분의 1 크기지만 태양계에서 가장 화산 활동이 활발한 천체다. 이오에서 분출하는 활화산만 400개 이상이다. 지구보다 최소 100배 이상의 마그마가 흐를 것으로 추정된다. 이오가 화산 천국이 된 이유는 공전주기가 42시간에 불과할 만큼 목성과 바짝 붙어있기 때문으로 해석된다. 목성과 주위 위성의 중력으로 인해 이오 내부에서 열이 발생해서 화산 활동이 매우 활발한 것. 이번에 용암의 움직임이 포착된 로키 파테라는 지름이 200km에 달하는 거대한 호수다. 물론 지구처럼 호수에 고여있는 것은 시원한 물이 아닌 뜨거운 용암이다. 흥미로운 점은 도넛 모양의 로키 파테라의 양 끝단에서 용암이 파도처럼 움직인다는 사실이다. 연구에 참여한 캐서린 데 클리어 연구원은 "로키 파테라의 양쪽 끝단에서 용암 파도가 움직이기 시작해 하루 1km를 파도처럼 이동한다"면서 "양쪽에서 흘러온 용암 파도가 중간지점에서 부딪혀 섞인다"고 설명했다. 이어 “이오의 화산 활동은 지구의 초기 모습을 추측할 수 있는 소중한 자료가 된다"고 덧붙였다. 이번 연구결과는 세계적 학술지 네이처(Nature) 최신호에 실렸다 　　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

우주에서 가장 큰 별은 과연 얼마나 클까? 지금까지 관측된 바로는 가장 큰 별은 방패자리 UY스쿠티(UY Scuti)라는 별로, 태양 크기의 1700배 정도 되는 것으로 밝혀졌다. 영국 일간지 데일리메일이 지난 3일(현지시간) 소개한 천문학자(박사후과정연구원) 질리언 스커더의 UY스쿠티에 관한 흥미로운 칼럼 '우리 우주의 진짜 거대별'(The REAL megastar in our universe)을 손질해 소개한다. 토성 궤도를 덮는 별의 크기​ 우주의 척도는 우리의 상상력을 비웃는다. 방패자리 UY는 지금까지 관측 가능한 한도의 우주에서 가장 큰 별로 밝혀졌다. 이런 별을 극대거성(hypergiant star)이라 하는데, 반지름이 태양의 반지름의 10~100배 정도인 거성(giant star), 그리고 100배 이상인 초거성(supergiant star)의 상위 클래스다. 대표적인 초거성으로는 오리온자리의 베텔게우스가 있다. UY스쿠티의 크기가 우주 최대이긴 하지만, 질량이 최대인 별은 아니다. 질량은 태양보다 약 30배 무거울 뿐이다. 이 정도로는 명함도 못 내민다. 우주에서 가장 무거운 별은 태양의 265배에 달하는 황새치자리의 'R136a1'이란 별이다. 하지만 이 별의 크기는 태양의 약 30배밖에 되지 않는다. 이처럼 별의 크기와 질량이 반드시 비례하는 것은 아니다. 특히 거성일 경우에는 더욱 그렇다. UY S스쿠티는 질량은 태양의 30배이지만, 반지름 크기는 무려 1700배에 달한다. 천문단위(AU)로 보면 8천문단위(1AU는 지구-태양 간 거리)이고, 미터법으로 환산하면 12억km나 된다. 지구로부터 9500광년 거리에 있는 UY 스쿠티를 태양 자리에다 끌어다 놓는다면 그 크기가 목성 궤도를 넘어 거의 토성 궤도에 육박하는 엄청난 것이다. 하나의 물체가 이렇게 클 수 있다니, 놀라울 뿐이다. 그런데 놀라운 것은 크기뿐이 아니다. 그 거대한 중력으로 당장 태양을 한입에 집어삼키고, 태양에서 가까운 차례로 지구를 포함해서 5개의 행성들을 차례대로 끌어당겨 삽시에 먹어치울 것이다. 그리고 소행성대의 천체들과 멀리 있는 미행성들도 남아나지 않을 것이다. 어쨌든 태양계의 천체들은 거의 UY스쿠티의 게걸스러운 식욕의 희생자가 될 것이고, 약간 남겨진 것들은 수천 년에 걸쳐 서서히 이 괴물 둘레를 도는 하나의 궤도를 따라 움직일 것으로 예상된다. UY 스쿠티는 시간에 따라 밝기가 변하는 변광성이다. 별의 크기가 역시 시간에 따라 신축을 거듭하기 때문이다. 이처럼 대부분의 별들은 크기가 고정되어 있지 않다. 별 자체가 가스체이기 때문에 표면이 단단하지 않고 끊임없이 요동치기 때문이다. 어떤 별은 주기적으로 신축을 거듭하기도 하는데, 이런 별을 맥동 변광성이라한다. 별의 가장자리를 어디까지로 결정하는가 하는 문제에 있어 천문학자들은 별이 둥글게 빛나 보이는 표면인 광구의 위치를 기준으로 삼는다. 태양의 빛나는 표면이 바로 태양 광구다. 여기에서 별의 중심에서 만들어진 광자, 곧 별빛이 우주공간으로 탈출하는 것이다. UY 스쿠티는 누가 발견했나? UY 스쿠티를 가장 먼저 발견한 것은 1860년 독일 본 천문대의 천문학자이지만, 이 별이 우주 최대의 항성인 것을 알아낸 것은 2012년 유럽남방천문대의 천문학자들이다. 그들은 천문대에 설치된 초대형망원경(Very Large Telescope)을 이용하여, 방패자리 UY가 가장 거대하여 그 크기는 정확히 태양 반지름의 1708±192 배라는 사실을 밝혀냈던 것이다. 이는 지금까지 발견된 항성들 중 물리적 부피가 가장 큰 값으로, 오리온자리 초거성인 베텔게우스 반지름의 1.7배에 이른다. 이로써 방패자리 UY는 그때까지 최대 별로 군림했던 큰개자리 VY, 백조자리 NML들을 누르고 우리은하 최대의 별로 등극하게 된 것이다. 인간의 척도로 보면 지구는 엄청나게 거대하다. 하지만 별들과 비교하면 참으로 티끌 하나에 지나지 않는다. 만약 지구를 지름 20cm인 축구공이라면 방패자리 UY의 높이는 약 1만 3000m로 에베레스트 산 높이의 1.5배가 된다. 날마다 우리가 햇볕을 즐기는 태양은 지름이 지구의 109배, 약 130만km이고, 둘레는 약 500만km나 된다. 이게 얼마만한 크기일까? 차를 타고 시속 100km로 달린다면 태양을 한 바퀴 도는 데 5년 동안 밤낮 없이 가속 페달을 밟고 있어야 한다는 뜻이다. 이 태양을 지름 2m짜리 대형 트랙터 바퀴라고 하면, 지구는 바둑돌만 하고, UY 스쿠티는 백두산 높이의 약 1.5배인 3400m나 된다. 비행기를 타고 지구를 한 바퀴 도는 데는 2일이면 족하다. 그러나 비행기를 타고 이 별 둘레를 한 바퀴 돌려면 무려 1000년이 걸린다. 그러나 이런 별도 우주에 비하면 역시 모래알 하나에 지나지 않는다. 우주는 이처럼 광막하다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

해가 갈수록 극심해지는 지구온난화는 많은 사람들에게는 그저 먼 얘기처럼 들려왔던 것이 사실이다. 그렇지만 몇 년 전부터 매년 여름 폭염일수가 늘어나고 그 강도도 더해지면서 지구온난화로 인한 기후변화를 더이상 방치해서는 안 된다는 목소리가 더욱 높아지고 있다.과학자들은 공학기술을 활용해 지구 기온 상승을 막는 ‘지구 공학’(geoengineering) 기술을 다양하게 연구하고 있다. 대기와 땅, 바다로 이어지는 지구 전체의 온도순환시스템에 인위적으로 개입해 온난화 속도를 늦추는 방식이다. 대기 중에 에어로졸(미세입자)을 뿌리거나 지구 궤도에 거대한 거울을 설치해 태양의 열에너지를 반사 또는 차단하고, 대기 중 이산화탄소를 분리해 심해나 암반에 저장하는 기술들이 대표적이다. 미국 연구자들을 중심으로 지구 온난화 대응 기술 개발을 위해 2000만 달러(약 222억 5600만원)가 투입되는 세계 최대의 지구공학 실험을 계획하고 있다. 하버드대 연구진은 4월 중에 지구 대기권과 성층권의 변화에 따른 지구온난화 효과를 연구하는 ‘지구공학 거버넌스 이니셔티브’(GGI)에 돌입한다. GGI의 첫 번째 연구는 ‘성층권 통제 섭동실험’(SCoPEX)이다. 우선 지상에서 20㎞ 높이의 성층권에 물 분자를 뿌려 가로, 세로 각각 1㎞, 100m의 얼음 깃털을 만들어 낸 뒤 풍선 형태의 기상관측기구(라디오존데)를 이용해 대기에 미치는 영향을 분석한다. 2022년까지 진행하는 이 실험을 통해 물 분자가 태양복사를 부분적으로 차단한다는 결과를 얻게 되면 일상생활에서 흔히 볼 수 있는 물질인 탄산칼슘 분자를 살포하는 실험을 수행한다. 이후 자외선 차단제에 주로 쓰이는 알루미늄 산화물 그리고 탄소로 이뤄진 다이아몬드 가루를 뿌리는 연구도 진행할 예정이다. 이번 실험에는 하버드대 연구진 외에도 미국 국립해양대기관리청(NOAA)뿐만 아니라 지구공학과 관련한 ‘옥스퍼드 원칙’을 발표한 영국 옥스퍼드대 기후연구소 과학자들도 참여한다. 옥스퍼드 원칙은 ‘지구공학은 대중을 위해 사용하고, 민주적 절차에 따라 적용 여부를 결정하고 결과와 영향평가는 연구를 진행한 조직과는 다른 별도의 기관에서 진행하며 연구 결과도 대중에게 투명하게 공개해야 한다’는 연구 선언이다. 이뿐만 아니라 마이크로소프트 창업자인 빌 게이츠의 ‘게이츠&멀린다재단’도 이번 연구에 관심을 갖고 자금을 지원하고 있는 것으로 알려져 있다. 이번 연구는 태양광 에너지 제어기술 개발에 도움이 될 것으로 전망되고 있어 관련 연구에 대한 잠재력에 관심을 갖고 있는 에너지 및 항공우주 관련 기업들도 참여할 것으로 전망되고 있다. 이번 연구를 주도하고 있는 하버드대 대기과학과 프랭크 케우치 교수는 “성층권의 대기성분 변화가 지구 환경에 어떤 영향을 미칠지 아직까지는 정확히 알 수 없다”며 “실험실 규모로 연구가 시작되지만 대기에 영향을 미칠 수 있는 에어로졸의 특성을 이해하는 것이 이번 프로젝트의 첫 번째 목적”이라고 설명했다. 그러나 환경운동가들 사이에서는 인공적으로 기온을 바꿀 경우 전 지구적 강우나 기후 패턴이 급속히 바뀌어 예상치 못한 결과를 가져올 수 있어 연구를 중단해야 한다는 목소리를 높이고 있기도 하다. 기후 변화에 관한 유엔정부 간 패널(IPCC) 수석연구자인 케빈 트렌버스는 “기후변화에 대한 현재 과학기술의 대응이 지구공학에 대한 관심을 높이고 있지만 기후변화에 대한 근본적인 대응책이 되기는 어렵다”며 “태양에너지의 지구 유입을 줄이는 것은 전체 기후에 변화를 일으켜 한쪽에서는 홍수, 다른 한쪽에서는 가뭄을 일으키는 등 날씨를 더 불안하게 만들 가능성이 높다”고 우려를 표했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

블랙홀은 주변에 물질이 있다면 계속해서 질량을 흡수하면서 점차 커진다. 대표적인 것은 은하 중심 블랙홀이다. 은하 중심부는 은하에서 가장 물질 밀도가 높은 장소이므로 은하 중심에는 태양 질량의 수백만 배에 달하는 거대한 블랙홀이 존재한다. 하지만 은하 중심 이외의 장소에도 동반성에서 물질을 뺏으면서 커지는 항성 질량 블랙홀이 존재한다. 최근 국제 천문학자팀은 나사의 찬드라 X선 망원경과 누스타(NuSTAR) 위성, 그리고 호주의 전파 망원경인 ATCA(Australia Telescope Compact Array)를 통해 지구에서 1만 4800광년 떨어진 X선 천체인 X9를 관측했다. 과학자들은 이전부터 이 천체가 28분 주기로 밝기가 변한다는 사실을 알고 있었지만, 그 이유에 대해서는 몰랐다. 이번 관측에서 밝혀진 바에 의하면 이 밝기 변화의 원인은 블랙홀과 그 동반성의 공전에 의한 것일 가능성이 가장 크다. 블랙홀과 별이 불과 28분 주기로 서로의 주변을 공전하는 것이다. 둘 사이의 거리는 지구-달 거리의 2.5배 수준에 지나지 않는다. 동시에 찬드라 X선 망원경은 여기서 많은 양의 산소를 찾아냈다. 이 관측결과를 종합하면 블랙홀의 동반성은 일반적인 별이 아니라 산소가 풍부한 백색왜성이 가능성이 크다. 연구팀이 생각하는 시나리오는 이렇다. 본래 두 개의 별로 이뤄진 쌍성계가 있었는데, 질량이 큰 쪽이 먼저 초신성 폭발을 일으키고 남은 부분은 블랙홀이 되었다. 그 후 동반성 역시 적색거성이 되었는데, 가까운 거리 때문에 블랙홀이 동반성의 가스를 대거 흡수한 것으로 보인다. 결국, 동반성은 수소를 대부분 빼앗기고 남은 부분이 모여 백색왜성이 된 것으로 추정된다. 이 백색왜성의 운명은 확실치 않지만, 현재 많은 물질을 빼앗기고 있어서 결국 미래에는 완전히 블랙홀에 흡수될 가능성이 크다. 과학자들이 목격한 것은 블랙홀이 동반성을 조금씩 뜯어먹고 있는 장면인 셈이다. 우리 관점에서 보면 블랙홀이 괴물처럼 보일 수 있지만, 사실 모든 것은 중력의 법칙에 따른 자연의 섭리일 뿐이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

블랙홀은 주변에 물질이 있다면 계속해서 질량을 흡수하면서 점차 커진다. 대표적인 것은 은하 중심 블랙홀이다. 은하 중심부는 은하에서 가장 물질 밀도가 높은 장소이므로 은하 중심에는 태양 질량의 수백만 배에 달하는 거대한 블랙홀이 존재한다. 하지만 은하 중심 이외의 장소에도 동반성에서 물질을 뺏으면서 커지는 항성 질량 블랙홀이 존재한다. 최근 국제 천문학자팀은 나사의 찬드라 X선 망원경과 누스타(NuSTAR) 위성, 그리고 호주의 전파 망원경인 ATCA(Australia Telescope Compact Array)를 통해 지구에서 1만 4800광년 떨어진 X선 천체인 X9를 관측했다. 과학자들은 이전부터 이 천체가 28분 주기로 밝기가 변한다는 사실을 알고 있었지만, 그 이유에 대해서는 몰랐다. 이번 관측에서 밝혀진 바에 의하면 이 밝기 변화의 원인은 블랙홀과 그 동반성의 공전에 의한 것일 가능성이 가장 크다. 블랙홀과 별이 불과 28분 주기로 서로의 주변을 공전하는 것이다. 둘 사이의 거리는 지구-달 거리의 2.5배 수준에 지나지 않는다. 동시에 찬드라 X선 망원경은 여기서 많은 양의 산소를 찾아냈다. 이 관측결과를 종합하면 블랙홀의 동반성은 일반적인 별이 아니라 산소가 풍부한 백색왜성이 가능성이 크다. 연구팀이 생각하는 시나리오는 이렇다. 본래 두 개의 별로 이뤄진 쌍성계가 있었는데, 질량이 큰 쪽이 먼저 초신성 폭발을 일으키고 남은 부분은 블랙홀이 되었다. 그 후 동반성 역시 적색거성이 되었는데, 가까운 거리 때문에 블랙홀이 동반성의 가스를 대거 흡수한 것으로 보인다. 결국, 동반성은 수소를 대부분 빼앗기고 남은 부분이 모여 백색왜성이 된 것으로 추정된다. 이 백색왜성의 운명은 확실치 않지만, 현재 많은 물질을 빼앗기고 있어서 결국 미래에는 완전히 블랙홀에 흡수될 가능성이 크다. 과학자들이 목격한 것은 블랙홀이 동반성을 조금씩 뜯어먹고 있는 장면인 셈이다. 우리 관점에서 보면 블랙홀이 괴물처럼 보일 수 있지만, 사실 모든 것은 중력의 법칙에 따른 자연의 섭리일 뿐이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

배우 김민희가 ‘베를린 여우주연상’ 수상 직후 홍상수 감독과 다정한 모습으로 사진을 찍었다. 18일 김민희는 제67회 베를린국제영화제 폐막식 및 시상식에서 홍상수 감독의 신작 ‘밤의 해변에서 혼자’로 여우주연상을 수상했다. 김민희는 “오늘 받은 이 기쁨은 모두 홍상수 감독님 덕분이다. 존경하고 사랑한다”고 수상소감을 전했다. 이에 캐나다 영화 전문지 시네마스코프(Cinema Scope)는 이날 공식 트위터 계정에 수상을 하고 객석으로 돌아온 김민희의 모습을 포착해 공개했는데, 두 사람은 팔짱을 낀 채 손을 꼭 잡고 애정을 숨기지 않는 모습을 보이기도 했다. 한편 홍상수 감독의 19번째 장편영화인 ‘밤의 해변에서 혼자’는 유부남인 영화감독과 관계 때문에 모든 것을 잃고 괴로워하는 한 여배우의 이야기를 다룬 영화로 오는 3월 한국에서 개봉예정인 것으로 알려졌다. 사진 = 시네마 스코프 공식 트위터 연예팀 seoulen@seoul.co.kr

우리는 머지않아 초질량 블랙홀의 이미지를 최초로 볼 수 있을지도 모른다. 과학자들은 4월 5~14일 사이에 궁수자리 A 블랙홀을 관측하기 위해 가상 망원경(virtual-telescope)을 구축 완료했다. 궁수자리 A는 지금까지 직접적으로 관측된 적은 한번도 없지만, 과학자들은 근처 별들의 움직임을 통해 틀림없이 블랙홀이 있을 것이라 믿고 있다. 만약 블랙홀의 이미지를 직접 관측할 수 있다면 이는 아인슈타인의 중력 이론을 재평가하는 결정적인 사례가 될 것이며, 물리학을 기초부터 다시 써야 하는 상황이 올지도 모른다. 궁수자리 A는 지구로부터 약 2만 6,000광년 떨어진 거리에 있으며, 지름은 2000만km 정도 된다. 과학자들은 수많은 전파수신기의 연결로 이루어진 지구 크기의 가상 망원경으로 이 블랙홀의 사건 지평선 이미지를 최초로 잡아낼 수 있게 되기를 희망하고 있다. 블랙홀의 사건 지평선이란 외부에서는 물질이나 빛이 자유롭게 안쪽으로 들어갈 수 있지만, 내부에서는 블랙홀의 중력에 대한 탈출속도가 빛의 속도보다 커서 원래 있던 곳으로 다시 되돌아 갈 수 없는 경계선을 말한다. 다시 말하면, 블랙홀의 일방통행 구간이다. 가상 망원경은 이런 이유로 해서 ‘사건 지평선 망원경’이란 이름이 붙게 되었다. 프로젝트 리더인 셰퍼드 돌먼 하버드스미소니언 천체물리학연구소 교수는 BBC와의 인터뷰에서 “참으로 흥미진진한 결과가 기대된다”면서 흥분을 감추지 못했다. 이어 “우리는 지난 20년 동안 이 가상 망원경을 구축해왔다. 오는 4월이면 사상 최초로 블랙홀의 사건 지평선 이미지를 망원경 초점에 잡을 수 있을 것으로 기대하고 있다"면서 "가상 망원경은 남극에서 하와이, 아메리카 대륙과 유럽까지, 전 지구적으로 연결된 전파 수신기 네트워크"라고 설명했다. 다시 말하면, 이 가상 망원경의 지름이 지구 크기와 맞먹는 만큼 궁수자리 A 블랙홀의 사건 지평선을 잡아낼 수 있을 만한 해상력을 확보했다는 얘기다. 우리은하 중심에 있는 블랙홀은 1931년 미국 물리학자 칼 잰스키가 은하 중심에서 오는 라디오 파를 발견함으로써 그 존재가 예측되었다. 돌먼 교수는 “아인슈타인의 이론에 대해 내기를 하는 것은 아주 현명치 못한 일이다. 하지만 기대치와 전혀 다른 결과가 나왔다면 아인슈타인의 중력이론도 재평가되어야 한다"면서 "물론 그런 일이 일어날 것으로 보진 않지만, 그렇다고 그 가능성을 제외할 수는 없다. 그게 물리학의 아름다움”이라고 밝혔다. 가상 망원경을 이루는 각 전파 수신기에는 데이터를 저장할 수 있는 대형 하드 드라이브를 갖추고 있으며, 이 데이터들은 모두 미국 메사추세츠 보스턴 근교에 있는 MIT 헤이스텍 천문대로 수집되어 분석에 들어간다. 분석작업에는 오랜 시간이 걸리는데, 금년 말 또는 내년까지 가야 그 결과가 도출될 수도 있다. 어쨌든 우리는 사상 최초로 궁수자리 A 블랙홀의 사건 지평선을 눈으로 볼 수 있게 될 것이며, 혹 아인슈타인 이론에 결함이 있다면 그 사진이 무엇이 진실인지를 보여줄 것이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

과체중이나 비만, 제2형 당뇨병 환자의 확산은 세계적 추세다. 이러한 현상이 포화지방 섭취와 관련있음을 시사하는 연구 결과가 나왔다. 독일과 포르투갈 공동 연구진은 더 많은 양의 포화지방을 1회만 섭취해도 체내 인슐린 감수성이 줄어들어 지방 축적량이 늘며 간의 에너지대사 변화를 유발하는 것을 발견했다고 ‘임상연구 저널’(Journal of Clinical Investigation) 최신호(1일자)에 발표했다. 연구진은 건강하고 날씬한 남성 참가자들을 대상으로, 무작위로 팜유 음료 혹은 물 한 잔을 마시게 하는 비교 실험을 진행했다. 이때 팜유 음료에는 베이컨 치즈버거 2개와 라지 사이즈의 감자튀김이나 살라미 피자 2판에 해당하는 포화지방이 들어 있었다. 이를 통해 연구진은 이런 단일 고지방 식사가 인슐린 저항성을 유발하고 간의 지방 함량을 늘리는 등 인슐린 작용을 줄이는데 충분히 영향을 줄 수 있다는 것을 확인했다. 또한 간에서 에너지 균형에 변화가 생긴다는 것도 입증했다. 실험을 통해 관찰된 에너지대사 변화는 제2형 당뇨병이나 비알콜성지방간질환(NAFLD) 환자들에게서 보이는 변화와 유사했다. 여기서 NAFLD는 산업 기반 국가에서 가장 흔한 간질환으로, 비만과 대사증후군은 물론 제2형 당뇨병 위험의 증가와 연관성이 있다. 또한 이 질환이 더 진행하면 심각한 간 손상을 초래할 수 있다. 이에 대해 연구를 이끈 독일 당뇨병센터(DDZ)의 마이클 로덴 박사는 “놀랍게도 일회분의 팜유가 건강한 사람의 간에 빠르면서도 직접적으로 영향을 줬으며 투여된 지방의 양은 즉시 인슐린 저항성을 유발했다”고 말했다. 또한 “이번 연구는 자기공명분광법(magnetic resonance spectroscopy)과 같이 비침습적인 기술을 사용해 간의 에너지대사를 관찰한 것이 특징으로, 이를 통해 우리는 설탕과 지방의 축적뿐만 아니라 세포에서 발전소 역할을 하는 미토콘드리아의 에너지대사 과정을 추적할 수 있었다”고 말했다. 연구진은 이런 새로운 조사 방식 덕분에 팜유 섭취가 근육과 간, 그리고 지방 조직의 대사 활동에 영향을 주는 것을 확인할 수 있었다. 이런 고지방 식사를 통해 유도된 인슐린 저항성은 골격근에서는 당 흡수를 줄이고 간에서는 새로운 당을 생성하는 것을 증가시킨다. 이는 당뇨병과 그 이전 단계에 있는 사람들의 포도당 수치가 높아지는 메커니즘이다. 또한 지방 조직의 인슐린 저항성은 지방이 혈류로 들어가는 양이 늘어나는 것으로 인해 촉진된다. 이렇게 증가한 지방의 가용성은 미토콘드리아의 작업량을 높이는 것으로 이어져 장기간에 걸쳐 혹사되면 간 질환으로 이어질 수 있다는 것이다. 이에 대해 연구진은 건강한 사람들은 유전적인 소인에 따라 지방 식사가 에너지대사에 직접적으로 미치는 영향을 쉽게 관리할 수 있지만, 이런 고지방 식사를 계속해서 먹으면 그에 따른 장기적인 결과는 훨씬 더 문제가 될 수 있다고 말했다. 사진=ⓒ 포토리아(위), 독일 당뇨병센터(DDZ) 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

유럽 남방 천문대 (ESO)가 공개했던 사진 가운데 가장 큰 사진이 공개되었다. 원본이 20억 픽셀 (4만9511 x 3만 9136)에 달하는 이 대형 사진은 두 개의 밝은 성운을 담고 있다. 각각 고양이 발바닥 성운 (Cat’s Paw Nebula, NGC 6334)와 랍스터 성운 (Lobstar Nebula, NGC 6357)이 그것으로 전자는 사진의 오른쪽 위에 귀여운 고양이 발바닥 같은 모습을 가지고 있고 후자는 그렇게 보이지 않을 수도 있지만, 왼쪽 아래에 랍스타 같은 모양으로 누워있다. 유럽 남방 천문대의 거대 망원경 서베이 망원경 (Very Large Telescope Survey Telescope)에 설치된 256 메가픽셀의 오메가 캠(256-megapixel OmegaCAM)은 이 성운의 모습을 세밀하게 관측해 새로운 사진에 담았다. 본래 이 두 성운은 영국의 천문학자 존 허셜에 의해 처음으로 발견되었다. 당시에는 토패드 성운이라고 명명했는데, 허셜이 가진 망원경으로는 이 성운의 정체를 알기 어려웠고 존재 여부만 확인할 수 있었다. 이 성운의 정체는 사실 새로 태어난 밝은 별을 품고 있는 거대 수소 가스다. 성운 내부의 수소 가스가 모여 태양의 10배에 달하는 매우 밝은 별이 탄생했고, 이 별에서 나오는 강력한 에너지로 인해 가스 성운이 사진처럼 밝게 빛나는 것이다. 참고로 지구에서 거리는 고양이 발 성운이 5500광년, 랍스타 성운이 8000광년 정도로 겉보기와는 달리 이웃한 성운은 아니다. 단지 지구에서 바라볼 때 방향이 비슷한 것뿐이다. 과학자들은 매우 높은 해상도를 지닌 오메가 캠의 힘으로 여러 성운과 별, 은하의 모습을 세밀하게 연구할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 수많은 밝은 별이 탄상하는 고양이 발 성운과 랍스타 성운 역시 그중 하나다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

12만년 전 기후를 분석해 인류의 이동 경로를 분석한 지구과학자와 세계에서 가장 작은 영화를 만들어 칸 국제광고제에서 황금사자상을 받은 양자물리학자가 국내에서 기후변화와 양자컴퓨터 연구를 시작한다. 기초과학연구원(IBS)가 액슬 티머먼(47) 미국 하와이대 교수와 안드레아스 하인리히(48) 이화여대 석좌교수를 각각 기후물리연구단과 양자나노과학연구단 단장으로 임명했다고 4일 밝혔다. 기후물리연구단 단장인 티머먼 교수는 독일계 과학자로 막스플랑크 기상학연구소를 거쳐 하와이대 해양학 교수로 재직 중이며 해양기후학 분야에서 대표적인 석학이다. 지난해에는 12만5000여년 전 기후변화를 추적해 초기 인류의 이동경로를 밝힌 연구를 세계적인 과학저널 ‘네이처’에 발표해 학계는 물론 대중들의 주목을 받은바 있다. 티머먼 단장은 엘니뇨 상호작용과 기후변동, 고(古)기후역학 등을 중점 연구하면서 기후에 영향을 미치는 다양한 요소들을 고려해 모델을 만들고 슈퍼컴퓨터 시뮬레이션을 통해 과거, 현재 그리고 미래의 기후변화에 대한 종합적 연구를 할 계획이다. 양자나노과학연구단 단장으로 임명된 하인리히 교수도 독일계 과학자로 지난해 이화여대에 임용되기 전까지 IBM 알마덴 연구소에서 20여년간 고체물리학과 광학연구를 해왔다. 특히 주사터널링현미경(Scanning Tunneling Microscope·STM) 분야 최고 권위자로 알려져 있다. STM은 전자의 양자역학적 성질을 이용해 물질 표면의 이미지를 원자 수준까지 확보할 수 있는 장비다. 수평 방향으로는 0.1㎚(나노미터), 수직으로는 0.01㎚ 가량의 고해상도를 보이기 때문에 원자를 하나씩 보거나 움직이게 할 수도 있다. 하인리히 단장은 2013년 구리 기판 위 일산화탄소 분자들을 하나씩 옮겨 만든 스톱모션 애니메이션 ‘소년과 그의 원자’라는 작품으로 칸 국제광고제 황금사자상을 받고 기네스북에 세계에서 가장 작은 영화로 이름을 올리기도 했다. 하인리히 단장은 원자 단위의 양자적 특성을 연구해 양자컴퓨팅의 정보 기본단위인 큐비트의 원자 수준 제어를 목표로 연구할 예정이다. 양자컴퓨터는 현재 있는 슈퍼컴퓨터로도 1000년이 걸리는 계산을 양자 알고리즘을 이용해 4분 만에 답을 낼 수 있는 미래형 컴퓨터로 구글은 물론 MS 등에서도 양자컴퓨터 개발을 위해 인력과 자금을 대거 투입하고 있는 상황이다. 김두철 IBS 원장은 “이번에 새로 만든 신규 연구단은 사회적, 경제적 파급효과가 큰 기초과학을 연구하게 될 것이며 연구단을 이끄는 과학자들도 독창적 연구로 세계적인 명성을 얻고 있는 최고 수준의 학자들”이라며 “한국의 기초과학이 새로운 지식의 영역을 개척하고 전 지구적 이슈에 대응하는데도 큰 역할을 하게 될 것”이라고 말했다. 한편 이번 2개의 연구단이 신설되면서 IBS는 총 28개의 연구단을 갖추게 됐고 이 중 외국인 연구단장은 10명(한국계 4명 포함)으로 늘었다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

외계행성 발견은 지구 행성인들에게 언제나 흥미로운 소식이다. 특히 올해는 이제껏 발견된 것보다 갑절이나 되는 외계행성들을 태양계 바깥에서 발견해 한층 화제가 되었다. 그중 지구와 가장 비슷한 외계행성으로 보이는 프록시마b 의 발견은 단연 압권이었다. 두 개의 태양을 갖고 있는 프록시마b를 포함해 중요한 외계행성 '톱 5'를 살펴보도록 한다. 1. 지구의 우주 이웃​ 지난 8월 태양에서 가장 가까운 항성인 프록시마 센타우리를 공전하는 프록시마b라는 외계행성이 발견되었다. 이 행성은 지구 질량의 약 1.3배로, 지구로부터 4.22광년 거리에 있다. 더 중요한 사실은 이 행성이 생명거주 가능지역의 궤도를 돌고 있다는 점이다. 이는 곧 프록시마b 표면에 물이 액체상태로 존재할 수 있을 만큼 온도가 적정하다는 뜻이다. 따라서 이 바위 행성에는 생명체가 서식하고 있을 가능성이 높다고 과학자들은 생각하고 있다. 2. 제9 행성(Planet Nine) 태양계 변두리인 카이퍼 벨트에 있을 거라고 예측되던 거대한 얼음의 세계인 플래닛9의 발견이 눈앞에 다가온 것으로 보인다. 플래닛9는 질량이 지구 10배를 웃돌며, 평균기온은 섭씨 -226도 정도로 보인다. 천문학자들은 지난 1월 이 행성이 발견될 가능성이 있음을 발표했으며, 10월에는 앞으로 16개월 이내에 발견될 것이라고 예측했다. 천문학자들은 수학적인 모델과 컴퓨터 시뮬레이션을 이용해 이 행성의 정확한 위치를 결정할 예정이다. 공전주기는 1~2만 년, 태양과의 거리는 320억~1600억km에 달하는 것으로 보이며, 중심은 암반으로 되어 있고 대기층과 옅은 가스층으로 구성되어 있을 것이라고 추정된다. 만약 이 행성이 발견된다면 2006년 국제천문연맹(IAU) 총회에서 분류법 변경에 따라 카이퍼 벨트 내의 천체 중 하나라고 결론나면서 왜소행성으로 분류된 명왕성을 대신하여 플래닛9가 태양계 9번째 행성으로 인정받을 가능성이 높아졌다. 3. 새로 발견된 외계행성 1284개 지난 5월 천문학자들은 새로운 외계행성이 모두 1284개가 발견되었다고 발표했다. 이는 이제껏 외계행성 사냥에서 가장 많은 양이 외계행성 목록에 오른 것이라고 밝혔다. 발견된 외계행성 중 9개는 암석행성으로, 생명체가 서식하고 있을 가능성이 있다. 외계행성 탐색은 케플러 우주망원경으로 이루어지는데, 행성이 그 모항성 앞을 지날 때 별빛을 가림에 따라 일어나는 광도의 변화를 감지해 외계행성의 존재를 발견한다. 지금까지 발견된 외계행성의 수는 모두 3439개에 이른다. 미항공우주국(NASA) 관계자는 "이로써 우리 태양과 비슷한 별 주위를 도는 외계행성 중 제2의 지구를 발견할 수 있다는 희망을 가지게 되었다"고 말했다. ​ 실제로 케플러-1638b와 케플러-1229b는 지구와 가장 닮은 행성으로서, 생명서식 가능지역의 궤도를 돌고 있다. 4. 역대 최대 크기 떠돌이 행성 2MASS J2126라는 이름의 거대 외계행성이 모항성에서 무려 1조km 떨어진 궤도를 돌고 있는 것이 발견되었다. 이제껏 발견된 항성계 중 최대에 속한다. 이 행성이 모항성으로부터 너무나 멀리 떨어져 있어 천문학자들은 처음엔 모항성 없이 우주를 떠도는 '떠돌이' 행성인 줄 알았다. 이 행성의 궤도와 모항성 간의 거리를 태양계와 비교해보면, 태양-지구간 거리의 7000배에 해당하며, 태양-명왕성 간 거리의 약 200배에 달하는 엄청난 거리로, 이 거대한 가스 행성이 모항성의 둘레를 한 바퀴 도는 데는 무려 90만 년이나 걸린다. 5. 모항성 하나에 외계행성 셋 지난 5월, TRAPPIST-1이라고 불리는 외계 항성계가 발견되었다. 거리는 지구로부터 40광년 떨어진 곳이다. 이 항성계의 특징은 모항성이 아주 작고 차가운 왜성이며, 그 둘레를 도는 3개의 행성이 생명거주 가능 행성일 확률이 높다는 점이다. TRAPPIST-1 왜성은 우리 태양에 비해 밝기는 약 2000분의 1, 온도는 2분의 1 이하다. 질량은 태양의 12분의 1, 지름은 8분의 1 정도로, 목성보다 조금 더 큰 별이다. 이 기묘한 별은 칠레에 있는 TRAPPIST(TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope) 망원경으로 발견되었는데, 이 별을 공전하는 3개의 행성들은 모두 지구의 약 10분의 1 크기에 지나지 않는다. 이 항성계의 발견은 아주 차가운 왜성으로 이루어진 항성계로는 최초의 것이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

올 한해에도 인간의 눈을 번쩍 뜨게 만든 신비로운 우주 사진들이 공개됐다. 아름다운 목성의 오로라와 보석처럼 빛나는 별, 푸른 거품 속에 찬란한 별, 광활한 은하 지도, 태양 앞을 지나가는 국제우주정거장(ISS)의 환상적인 모습까지... 최근 미 시사주간지 타임(TIME) 등 해외언론들은 2016년을 결산하는 '올해의 우주사진'(The Best Space Photos of 2016)을 선정해 발표했다. 미 항공우주국(NASA), 유럽우주국(ESA), 일본 우주항공연구개발기구(JAXA)가 촬영한 작품들이 망라된 사진들 중 일부와 국내에서 인기있었던 사진을 가감해 소개한다. - 보석처럼 빛나는 별들의 고향 마치 우주에 보석을 뿌려놓은듯 빛나는 이곳은 겨울철 남쪽 하늘에서 보이는 별자리인 용골자리(Carina)에 위치한 '트럼플러 14'(Trumpler 14)로 지구에서 약 8000광년 떨어져 있다. 사진에서처럼 트럼플러 14가 유독 보석처럼 반짝거리는 것은 약 50만 년 나이를 가진 젊은 별들이 빽빽히 밀집해 빛을 내기 때문이다. 청백색으로 빛나는 이 별들은 주요 성분인 수소를 불태우며 화려하게 빛나다가 결국 수백 만 년 안에 항성 진화의 마지막 단계인 초신성 폭발과 함께 사라진다. 1월 21일 허블우주망원경 촬영. 출처=J. Maíz Apellániz-Institute of Astrophysics of Andalusia, Spain/ESA/NASA　　 - 푸른 거품 속에 찬란하게 빛나는 별 거품처럼 파랗게 부풀어 오른 우주 구름 중심에서 십(十)자 모양으로 찬란하게 빛나는 별 ‘WR 31a'. 지구에서 용골자리 방향으로 3만 광년 떨어진 곳에 위치한 WR 31a는 울프-레이에(Wolf-Rayet) 별이다. 프랑스 천문학자 샤를 울프의 이름을 딴 이 별은 태양 질량의 20배 이상 되는 극대거성으로 자체 ‘연료’를 빠르게 소모하는 탓에 결국 초신성 폭발을 일으키면서 찬란한 최후를 맞는다. 수명이 수십 만년 밖에 되지 않아 우주의 시간에서는 그야말로 굵고 짧게 생을 마감하는 셈. 2월 22일 허블우주망원경 촬영. 출처=ESA/Hubble Space Telescope/NASA　 - 우리의 이웃 화성 지구와 묘하게 닮은듯 닮지 않은 화성. 11년 만에 지구와 화성이 가장 가까웠던 지난 5월 허블우주망원경으로 촬영했다. 화성의 얼음층과 구름의 변화가 엿보이는 역동적인 화성의 계절이 담겨 있다. 출처=NASA/ESA/Hubble Heritage Team (STScI/AURA)/J. Bell (ASU)/M. Wolff (Space Science Institute) 　 - 목성의 오로라 올해 우주사진 중 대표적인 걸작으로 꼽히는 작품이다. 허블우주망원경이 촬영한 것이다. 강력한 자기장과 고에너지 입자가 충돌해 발생하는 목성의 오로라는 지구보다도 큰 규모. 6월 NASA 공개. 출처=NASA/ESA - 태양면 통과하는 수성 그리고 ISS 지난 6월 미국과 서유럽 등 일부 국가의 천문학자와 동호회원들은 망원경을 앞에 두고 10년 만에 일어난 태양과 수성의 ‘우주쇼’를 즐겼다. 바로 2006년 이후 처음 벌어진 수성의 태양면 통과(Transit of Mercury) 현상이다. 이 천문현상은 수성이 태양을 가리는 식(蝕)의 일종으로 100년에 단 13번 일어날 정도의 보기 드문 우주쇼다. 이는 태양과 수성, 지구가 일직선에 놓이면서 관측되는 것으로 수성의 경우 공전궤도면이 지구 궤도면과 정확히 일치하지 않기 때문에 이 같은 현상이 자주 일어나지는 않는다. 환상적인 이 사진은 수성이 태양 품에 안기던 이날, ISS가 태양 앞을 지나치는 순간이 담겨있다. 사진을 자세히 보면 태양을 대각으로 가로지르는 것은 ISS이며 중앙 하단에 작은 검은색 둥근 점이 바로 수성이다. 환상적인 이 사진은 프랑스 출신의 천체 사진작가 티에리 르고가 촬영한 것이다. 출처=Thierry Legault　　 - 달의 숨막히는 뒤태 지난 7월 NASA의 심우주 기상관측위성(DSCOVR)이 촬영한 달의 숨막히는 뒤태. 달은 자전과 공전주기가 같아 지구에서는 달의 앞면 밖에 볼 수 없다. 그러나 지구와 달 너머에 위치한 DSCOVR 덕에 지구 앞으로 스윽 지나가는 '우주적 포토밤’(photobomb)을 포착할 수 있었다. 출처=NASA　 - 은하 3차원 지도 지난 9월 공개된 11억 개가 넘는 별이 담긴 인류역사상 가장 방대하고 정확한 은하 3차원(3D) 지도. ESA는 은하 관찰 위성 ‘가이아’를 이용해 은하에 있는 11억 5000만 개 별의 3D 지도를 만들었다. 무려 11억 개를 관찰했지만 우리 은하에 있는 전체 별의 1% 수준. 최종적으로 완성된 은하 지도는 내년 말 공개된다. 출처=ESA/Gaia/DPAC　 - 달에서 본 지구돋이와 지구넘이 일본의 탐사위성 카구야(Kaguya)가 달을 돌며 촬영한 이 자료들은 지난 2007년 10월부터 2009년 6월까지의 사진과 영상본이다. 과거에도 이 자료들은 일부 공개된 바 있으나 지난 10월 그간 일반에 공개되지 않았던 촬영본도 '창고 대방출' 됐다. 공개된 자료 중 가장 눈길을 끄는 것은 달에서 본 지구돋이(Earth-rise)와 지구넘이(Earth-set)다. 화질이 월등히 뛰어난 HDTV 카메라로 촬영한 덕에 푸른색 지구와 황량한 달표면이 아름다우면서도 신비로운 대조를 이룬다. 출처=JAXA/NHK 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

태양 같은 별은 가스 성운에서 탄생한다. 별의 재료가 되는 수소는 물론 이보다 무거운 다양한 원소들이 뭉쳐 별과 행성을 이루는 것이다. 어둡게 보이는 거대 성운은 사실은 아기별이 태어나는 창조의 장소라고 할 수 있다. 7,500광년 떨어진 용골 성운(Carina Nebula) 역시 아기별이 태어나는 장소로 유명한 성운이다. 그런데 이 성운에서 창조가 아닌 파괴의 모습이 포착됐다. 천문학자들이 유럽남방천문대(ESO)의 대형 망원경인 VLT (Very Large Telescope)에 설치된 MUSE 장치를 이용해서 이 성운을 관측한 결과, 주변에 존재하는 큰 별에서 나오는 강력한 항성풍과 에너지에 의해 성운 일부가 파괴되고 있다는 사실이 드러났다. 이 과정은 광증발 (photoevaporation)이라고 부르는데, 크고 밝게 빛나는 별에서 나온 에너지에 의해 성운의 가스 온도가 오르고 이온화되면 쉽게 뭉치지 못하고 흩어지게 되는 현상이다. 광증발이 발생하면 본래 별이 태어날 수 있었던 성운 내부의 가스가 흩어지면서 사라지게 된다. 사진에 보이는 검은 기둥은 독수리 성운에 존재하는 별이 탄생하는 장소인 창조의 기둥과는 달리 파괴되는 중이기 때문에 파괴의 기둥 (pillars of destruction)이라는 명칭을 얻었다. 파괴되는 기둥의 모습은 보기에 따라서 공을 든 사람처럼 보이기도 하는데, 흡사 사라지기 전에 우리에게 뭔가를 건네려는 것처럼 보인다. 우주에서는 끊임없는 창조와 파괴가 일어난다. 지금은 파괴되는 가스 성운이라도 다시 시간이 흐른 후에는 중력에 의해 가스가 뭉쳐져 별과 행성이 될 수도 있다. 그리고 언젠가는 그렇게 생성된 별 역시 다시 가스와 먼지로 돌아가게 된다. 사실 우리 인간 역시 그 순환 과정의 일부인 것이다. 사진=ESO / A. McLeod 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

우리 뇌의 독특한 메커니즘이 최신 연구로 밝혀졌다. 이에 따르면, 우리는 현재 의사결정으로 인한 결과를 ‘미래의 자신’ 입장에서 예상함으로써 자제력을 키운다는 것이다. 이런 인지 과정에는 현시점에서 이기적인 욕구와 바람이라는 자기중심적 편향을 극복하기 위해 다른 사람의 마음 등을 추측하는 기능인 ‘마음이론’(theory of mind)이 쓰인다. ■ 측두정엽, 이기적 충동에 관여 최근 심리학 전문지 ‘사이콜로지 투데이’(Psychology Today)에 따르면, 스위스 취리히대와 독일 뒤셀도르프대의 공동 연구팀이 자제력과 관련한 뇌 영역을 알아내기 위한 연구를 진행했다. 이들은 참가자들에게 ‘곧 받을 수 있지만 적은 보상’과 ‘즉시 주지 않지만 많은 보상’ 중 하나를 선택하게 했다. 이때 비침습적 기술로 뇌 측두정엽(temporoparietal junction·TPJ)의 기능을 ‘온·오프’ 했다. 또 연구팀은 참가자들에게 자신만 이득을 보는 이기적인 결정을 하거나 이익은 감소하지만 자신 이외의 참가자도 이득을 보는 이타적인 결정 중의 하나를 선택하게 했다. 그 결과, 큰 기대를 하지 않고 즉시 보상을 받는 충동이나 독차지하려는 충동에 저항하는 과정에는 측두정엽(TPJ)이 관여하는 것이 제시됐다. 이 부위는 마음이론으로 다른 사람의 입장에 서서 사물을 생각하는 데 사용하는 영역이다. 그런데 다른 사람뿐만 아니라 미래의 자신 입장에서도 자제력을 요구하는 데 중요한 역할을 해 연구팀은 놀라지 않을 수 없었다. ■ 측두정엽, 마음이론과 친사회적 행동의 열쇠 자제력에 관한 신경생물학적 근간은 역사적으로 전두엽의 전전두피질(prefrontal cortex·PFC)에 있다고 생각됐다. 이 영역은 특히 감정조절과 충동조절, 장기목표 설정에 관여한다. 하지만 이번 연구에서는 미래지향적인 행동과 자제력의 핵심이 측두정엽(TPJ)이라는 영역으로, 이는 마음이론을 시행해 다른 사람에 공감하고 향후 친사회적 의사결정을 촉진하는 데 관여하는 것으로 밝혀졌다. 지금까지, 자제력의 신경생물학적 기반에 관한 대부분 가설은 집행 기능(executive function)과 인지 조절을 이용해 상위 목표를 인코딩(입력)하는 전전두피질(PFC)의 기능에 초점을 맞추고 있었다. 하지만 최근 과학자들은 전전두피질(PFC)과 다른 영역과의 상호작용이 충동적 행동과 자제력에 미치는 영향에 대해서도 분석하기 시작했다. 예를 들어, 최근 미국 다트머스대의 신경과학자들은 행동 억제에 관한 동물 실험을 통해 청소년기 아이들의 위험 행동은 전전두피질(PFC)의 특정 영역과 측위신경핵(nucleus accumbens·NAC) 사이의 불균형과 관련됐을 가능성이 있다고 보고했다. 측위신경핵(NAC)은 보상을 추구하는 행동과 중독에서 중심적인 역할을 한다. 또한 전전두피질(PFC)이 완전히 발달하려면 십대 후반부터 이십대 초반이 될 때까지 시간이 필요하므로, 많은 청소년이 성인보다 자제력이 부족하다는 이유를 설명할지도 모른다. 이들 다트머스대 연구팀은 사춘기 동안 전전두피질(PFC) 내 안와전두피질(Orbitofrontal Cortex·OFC)의 활동은 부족하지만 측위신경핵(NAC)의 활동은 활발하다는 점이 행동 억제가 발휘되지 않는 것과 관련해 있다는 것을 밝혀냈다. 하지만 이번 발견에서는 측두정엽(TPJ) 또한 마음이론을 이용해 며칠 뒤, 몇 주 뒤, 혹은 몇 년 뒤 자신의 입장에 서서 보는 것으로 향후 요구에 주의를 돌리는 것으로, 자제력으로 중요한 역할을 할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 이번 연구에서는 ‘경두개 자기 자극법’(transcranial magnetic stimulation)이라는 비침습 기술로 참가자의 측두정엽(TPJ)의 활동을 일시적으로 억제했다. 그 결과, 측두정엽(TPJ)의 활동이 억제되면 참가자는 충동적인 결정(단기 이익을 위해 즉시 보수를 선택)을 내리고 더 이기적인 성향(보상을 독차지)을 보였다. 또 마음이론을 이용해 다른 사람의 입장이 돼 보고 다른 사람의 관점에서 사물을 생각하는 능력이 떨어졌다. 모든 점을 미뤄보면, 만족감이라는 욕망 충족을 지연하는 가장 효과적인 신경인지 과정은 전전두피질(PFC)과 측두정엽(TPJ) 모두를 활발하게 하는 방법일 가능성이 있다. 첫째, 현명한 장기적인 관점에서 결정을 돕는 자제력의 과정은 전전두피질(PFC)의 집행 기능을 활성화해 눈앞에 있는 보상에 대한 유혹을 의식적으로 차단해준다. 둘째, 측두정엽(TPJ)이 관여함으로써 미래의 자기 입장에 서서 자기중심적인 생각을 극복할 수 있다. 즉, 욕망 충족을 지연해 얻을 수 있는 이익과 자제력을 발휘하고 미래에 장기적으로 얻을 수 있는 보상의 가치를 구상할 수 있다. ■ 현재의 자기중심적 태도를 극복, 자제력을 키운다 자기중심적인 태도를 억제해 다른 사람에게 도움이 되는 행동을 취하는 능력은 측두정엽(TPJ)이 관여한다. 흥미롭게도, 제삼자의 입장에서 미래 자신의 장기적 요구를 떠올림으로써 즉각적인 욕구와 바람에서 관심을 돌리는 것은 인식의 도약이다. 여기에는 또한 마음이론에서 다른 사람을 배려하는 데 사용되는 측두정엽(TPJ)이 관여한다. 연구팀은 연구 개요에서 “우리 연구결과는 자제력과 친사회적 의사결정 영역 간의 근본적인 공통점을 입증하고 자제력에 관여하는 신경인지 과정의 새로운 측면을 강조하는 것을 입증했다”고 결론지었다. 이번 연구는 ‘미래의 자신’에 관한 웰빙에 관심을 둠으로써 자기중심적인 생각을 억제하는 측두정엽(TPJ)의 역할에 관한 것으로, 중독과 강박 장애 등 질환 치료에서 자제력을 높이고 충동적 행동을 최소화하는 광범위한 치료적 개입의 개발로 이어질 수 있다. 이번 연구성과는 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스’(Science Advances) 10월 5일자에 게재됐다. 사진=ⓒ francescopaoli / fotolia 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

지구로부터 약 7500광년 떨어진 곳에는 ‘별중의 별’로 불리는 특이한 쌍성이 존재한다. 마치 날갯짓하는 것 같은 환상적인 모습 덕에 아름답지만 치명적인 쌍성계 ‘에타 카리나이’(Eta Carinae)다. 용골자리(Constellation Carina)에 위치한 에타 카리나이는 지금도 매우 격렬하면서도 불안정하게 활동하는 별로, 크고 작은 두개의 ‘태양’으로 이루어져 있다. 큰 별은 태양보다 질량이 90배 정도 크지만 무려 500만 배나 밝은 것이 특징이다. 작은 별 역시 태양보다 30배 정도 큰 질량을 가졌으며 100만 배는 더 밝다. 그간 천문학계의 주요 관측대상이 된 에타 카리나이의 '속살'이 담긴 역대 최고화질 사진이 포착됐다. 최근 독일 막스플랑크 전파 천문학연구소 등 국제공동연구팀은 유럽남방천문대(ESO)의 초대형망원경 간섭계(Very Large Telescope Interferometer·VLTI)를 이용해 격렬하게 활동하는 에타 카리나이를 촬영했다고 발표했다. 공개된 사진을 보면 전체 배경을 차지하고 있는 것은 용골자리다. 이중 가운데 사진 박스의 주인공이 에타 카리나로, 대폭발로 인해 방출된 물질로 구성된 호문쿨루스라 불리는 아름다운 성운으로 보인다. 곧 에타 카리나는 두 개로 별로 구성된 쌍성계지만 이 사진에 보이는 것은 별이 아닌 별이 남긴 흔적(성운)인 것이다. 이번에 국제 천문학연구팀이 관측한 것은 바로 그 성운 안을 처음으로 들여다 본 것이다. 붉은 원형으로만 보이는 이 사진은 보잘 것 없는 것처럼 여겨지지만 별의 진화과정을 연구하는데 큰 도움을 준다. 연구를 이끈 게르디 웨이겔트 박사는 "두 개의 별 사이에서 시속 1000만 km에 달하는 무시무시한 항성풍이 분다"면서 "이 성운 속에는 태양을 10개 이상 만들 수 있는 막대한 에너지가 숨어 있다"고 밝혔다. 사진=ESO 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

중국이 세계 최대 규모의 전파망원경 설치공사를 마치고 시험가동에 들어갔다. 영국의 BBC방송은 25일(현지시각) 중국과학자들을 인용해 지름 500미터로 세계에서 가장 큰 접시모양의 전파망원경 설치 공사가 중국 남서부에 위치한 구이저우성에서 마무리됐으며 이날부터 3년동안 시험가동에 들어간다고 보도했다. 이 망원경은 중국과학원 산하 국가천문대가 5년에 걸쳐 1억 8000만 달러를 투자해 완공했다. 천체의 빛을 실제로 받는 망원경의 직경이 500미터인 전파망원경(Five hundred meter Aperture Spherical Telescope, FAST)으로 중국어로 ‘하늘의 눈’이라는 뜻의 톈옌(天眼)이라는 별명을 갖고 있다. 삼각형 모양의 패널 수천장으로 이뤄져 있는 이 망원경은 이름 그대로 500미터 크기의 단일 접시 개구부 구경을 지니고 있어 이전까지 단일 접시 망원경으로 최대였던 푸에르토리코의 아레시보 천문대 망원경(구경 305미터)을 제치고 세계 최대 규모의 단일 접시 망원경이 된 셈이다. FAST 프로젝트 부책임자인 펭보 교수는 이와 관련, “대단히 신나는 일이다. 우리는 지금까지 오랜 기간동안 천체관측을 위해 중국 밖으로 가야 했는데 이제 세계에서 가장 큰 망원경을 갖게됐다”고 말했다. FAST는 중국과학원 산하 국가천문대에서 운영하게된다. 중국과학원 산하 국가천문대는 앞으로 3년간 FAST 시험 및 세부조정을 한 뒤 본격적인 관측활동에 투입할 방침이다. 시험가동 단계에서도 세계 천문과학자들과 함께 일을 할 수있을 것으로 내다보고 있다. 중국은 이 망원경을 활용해 저 멀리 우주에서 나오는 각종 전파 신호들을 모아 분석함으로써 우주를 구체적으로 파악할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 전문가들은 중국의 우주과학 기술이 조만간 미국을 따라잡을 것으로 내다보고 있다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

멀고 먼 우주에서 지구를 노려보는 '신의 눈동자'가 있다면 이같은 모습일까? 20일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 스피처 우주 망원경(Spitzer Space Telescope)이 촬영한 나선성운(Helix Nebula)의 모습을 ‘오늘의 천체사진’(APOD)으로 공개했다. 특별한 모습때문에 '신의 눈'이라고도 불리는 나선성운(또는 NCG 7293)은 지구로부터 약 700광년 떨어진 물병자리에 위치한 행성상 성운이다. 크기는 우리의 태양과 비슷하며 다른 성운들처럼 수소와 헬륨이 구성 성분의 대부분. 나선성운이 학술적 가치가 높은 것은 이 성운의 중심에는 백성왜성이 자리잡고 있기 때문이다. 백색왜성(white dwarf)은 우리의 태양같은 항성이 진화 끝에 나타나는 종착지를 말한다. 곧 성운의 신비로운 모습과 색은 죽어가는 백색왜성이 뿜어내는 가스와 먼지가 만들어낸 것이다. 약 50억 년 후 우리 태양도 외부가 떨어져나가 이와 유사한 행성상 성운이 될 것으로 학자들은 예측하고 있다. 이처럼 아름다운 '작품'을 촬영한 스피처 우주망원경은 세상에 널리 알려진 허블 우주망원경보다 유명하지는 않지만 이에 못지않은 수많은 과학적 성과를 남겼다. 10m 길이의 길쭉한 스피처 우주망원경은 적외선 영역을 관측하는 용도로 제작됐다. 그 이유는 우주의 셀 수 없이 많는 천체들이 구름과 먼지로 둘러쌓여 그 속을 가시광선으로는 들여다 볼 수 없기 때문이다. 사진=NASA, JPL-Caltech, Spitzer Space Telescope　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

한국시간으로 8일 새벽 2시경, 소행성이 지구를 아슬아슬하게 스쳐 지나갈 것으로 보인다고 영국 일간지 데일리메일이 7일 보도했다. 2016RB1이라고 명명된 이 소행성은 길이 10m 정도며, 영국 시간으로 7일 저녁 6시 12분에 지구를 스쳐 지나갈 것으로 보인다. 전문가들은 이 소행성이 지구 표면으로부터 약 4만㎞ 상공을 지날 것으로 보고 있다. 이는 달의 중심과 지구 중심의 평균 거리인 38만 4400㎞의 약 10분의 1 정도의 거리다. 　이는 우주 프로젝트 전문사이트인 ‘The Virtual Telescope Project’ 관계자들이 지난 6일 발견했으며, 지구를 근접해 지나가는 소행성은 지구 남반구에서만 관찰할 수 있을 것으로 보인다. 이번 주, 지구를 인근을 지나가는 소행성은 2016RB1 하나 뿐은 아니다.　 미국항공우주국(NASA)에 따르면, 수 일 내로 길이가 각각 61m, 1.6㎞ 가량 되는 대형 소행성이 역시 지구를 스쳐 지나갈 것으로 예상된다. 다행히 이 소행성들은 지구 표면에서 매우 떨어진 거리를 지나가거나 시속 5만㎞의 빠른 속력으로 지구를 지나칠 것으로 알려졌다. 한편 지난달 28일 지구와 달 사이 거리의 5분의 1에 불과한 8만 ㎞까지 접근한 소행성의 크기는 수 십 m 정도였다. 전문가들은 최소 1㎞ 이상 길이의 소행성이 지구와 충돌할 경우에만 지구에 피해를 끼칠 수 있다고 보고 있다. 다만 지구에 근접한 천체들이 지구와 충돌할 가능성이 점차 높아지고 있다는 의견이 끊임없이 제기되는 만큼, 전문가들은 우주 탐구에 박차를 가하고 있다. NASA는 한국시간으로 9일 오전, 소행성 탐사선인 ‘오시리스-렉스’를 쏘아올린다. 이 탐사선은 소행성의 궤도를 예측하고, 지구와 충돌을 피하거나 피해를 최소화하는 방법을 찾는 한편 소행성으로부터 먼지와 자갈 등을 채집해 지구 생명체의 기원을 찾는 미션에 돌입한다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

작년 5월 러시아의 과학자들은 RATAN 600 전파 망원경을 이용해 우주를 관측하던 중 지구에서 95광년 정도 떨어진 태양과 유사한 별인 HD 164595에서 이상한 신호를 발견했다. 이 전파는 11GHz 주파수로 수초간 감지되었는데, 사실 아주 잠시간 관측되었을 뿐 아니라 이전 관측에서는 유사한 신호가 관측된 바가 없어 본래대로라면 주목받기 어려운 신호였다. 이 신호가 유명해진 것은 우연한 기회에 언론에 보도되면서 외계인 신호 가능성으로 알려졌기 때문이다. 아무튼, 이를 관측한 과학자들은 외계 신호를 포함한 전파천문학연구기관(SETI)에 검증을 의뢰했고, SETI의 Allen Telescope Array(ATA) 전파 망원경은 8월 28일부터 30일까지 이 별에서 나오는 신호를 관측했다. 그 결과 외계인의 신호를 포함해서 이 주파수에서 나오는 어떤 신호도 감지할 수 없었다. 이 신호는 처음부터 잡음이나 혹은 미세 중력 렌즈 등 다른 원인에 의한 신호일 가능성이 제기되었는데, 독특한 주파수와 강도 때문이었다. 11GHz는 우리가 사용하는 LTE/3G는 말할 것도 없고 일반적인 Wi-Fi 주파수(2.4/5GHz) 보다 훨씬 높은 주파수다. 그런데 이런 높은 주파수는 많은 정보를 보내는 데 유리해도 장거리 통신에는 적합하지 않다. 주파수가 높을수록 중간에 흡수되거나 가로막혀 신호가 약해지거나 전달되지 않을 가능성이 커진다. 외계인이 우리와 교신을 시도한다면 굳이 이 주파수를 택할 이유가 없는 것이다. 이 신호의 강도는 0.75 잰스키(Jansky·천문학에 사용하는 전파 신호의 강도)였는데, 일반적인 휴대전화가 1km 떨어진 지점에서 내는 출력이 110 잰스키라는 점을 생각하면 얼마나 약한 신호인지를 짐작할 수 있다. 문제는 이런 약한 신호라도 95광년 거리에서 이 주파수로 보내려면 엄청난 에너지가 필요하다는 것이다. 만약 모든 방향으로 신호를 보낼 경우 10^20W(10의 20승 와트)의 출력이 필요한데, 이는 태양이 지구에 공급하는 에너지를 훌쩍 뛰어넘는 양이다. 지구로만 방향을 한정해도 엄청난 크기의 안테나와 더불어 1조W의 에너지가 필요하다. 따라서 천문학자들은 처음부터 이 신호가 잡음이거나 혹은 다른 원인에 의한 것일 가능성에 무게를 뒀다. 다만 새로운 천문현상을 발견했을 가능성이 있는 만큼 이를 다시 검출하기 위해 관측이 진행 중이다. 일단 초기 관측 결과는 0.1 잰스키 이상 강도에서 어떤 신호도 찾지 못했다. 한편, 러시아 응용 천문학 연구소의 알렉산더 이파토프(Alexander Ipatov) 소장은 아마도 이 신호가 구소련 시절 발사된 위성 때문에 생긴 잡음일 가능성이 있다고 언급했다. 더 검증을 거쳐야 하겠지만, 후속 관측에서도 비슷한 신호가 나타나지 않는다면 이 신호는 새로운 천문 현상이나 혹은 외계인의 신호가 아닌 잡음으로 결론이 날 가능성이 크다. 그러면 HD 164595에는 외계인이 없는 것일까? 이 별 주변에서는 해왕성 크기의 외계 행성만 발견되었지만, 아직 발견되지 않은 지구형 행성이 있을 가능성이 있다. 이번 재관측은 신호가 다시 발견되지 않는다는 것만 말해줄 뿐 외계인이 존재에 대해선 아무것도 이야기해줄 수 없다. 앞으로도 천문학자들은 이 별을 포함해 외계인의 신호일 가능성이 있는 전파를 계속 찾아 나설 것이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

행성은 다양한 물질로 구성되어 있다. 하지만 크게 나누면 지구처럼 암석형 행성과 목성 같은 가스형 행성으로 나눌 수 있다. 암석형 행성은 크기가 작은 대신 밀도가 높고 가스형 행성은 크기가 큰 대신 밀도가 낮다. 태양계에서는 가스 행성이 워낙 크기 때문에 낮은 밀도에도 불구하고 가스형 행성의 질량이 훨씬 크다. 이는 대부분의 다른 태양계에서도 볼 수 있는 현상이다. 하지만 우주는 우리의 상상보다 훨씬 복잡하다. 최근 미국 르하이 대학 천문학자들은 KELT(Kilodegree Extremely Little Telescope) 망원경을 이용해서 지구에서 320광년 떨어진 별인 HD 93396(혹은 KELT-11)을 관측했다. 이 별 주변에는 가스형 행성으로 생각되는 외계 행성이 하나 있다. 이런 외계 행성 자체는 매우 흔하지만, 과학자들을 놀라게 만든 부분은 그 밀도다. 이 행성은 목성 지름의 1.37배 정도의 지름을 가지고 있다. 부피는 목성의 2.57배 정도다. 하지만 질량은 목성의 20%에 미치지 못한다. 목성 자체도 가스 행성이지만, 이 행성은 더 희박한 밀도의 가스 행성이다. 지구와 비교하면 밀도가 50분의 1 수준이다. 조금 과장을 섞으면 풍선 행성이라고 불러도 좋을 정도다. 가스 행성이 부풀어 오르는 이유는 뜨거운 온도로 인해 크게 부풀어 오른 상황을 가정할 수 있다. 이 행성은 모성에서 매우 가까운 위치에서 공전하고 있어 공전 주기는 4.7일에 불과하며 표면 온도도 섭씨 1,400도 수준이다. 이른바 뜨거운 목성의 일종이다. 하지만 그렇게 생각해도 외계 행성 KELT-11b의 크기는 정상에서 한참 벗어나 있다. 아무리 뜨거운 기체라고 해도 이런 큰 행성은 강한 중력에 의해 가스를 압축하게 되므로 풍선처럼 부풀어 오르지 않기 때문이다. 실제로 대부분의 뜨거운 목성은 이렇게 밀도가 낮지 않다. 과학자들은 왜 이렇게 밀도가 낮은 행성이 존재하는지 아직 그 이유를 모르고 있다. 현재 존재하는 망원경으로는 그 지름을 겨우 측정할 수 있을 뿐 대기의 상태까지 정밀하게 파악하기 어렵다. 연구팀은 앞으로 제임스 웹 우주 망원경 같은 차세대 망원경이 이 비밀을 풀어줄 것으로 기대하고 있다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com