유럽남방천문대(ESO)의 초거대망원경(VLT)이 아름다운 대칭 구조를 지닌 나비 같은 행성상 성운을 포착했다. 그 정체는 지구에서 약 6500광년 거리 돛자리에 있는 ‘NGC 2899’이다. ESO는 지난달 30일(현지시간) 칠레 북부 아타카마 사막에 있는 VLT로 촬영한 행성상 성운 ‘NGC 2899’의 최신 이미지를 공개했다. 우주를 훨훨 날아다니는 나비처럼 보이는 이 행성상 성운은 푸른색 가스 주위를 붉은색 가스가 감싸고 있는 모습으로, 푸르게 빛나는 부분이 이온화된 산소 가스, 붉게 빛나는 것이 이온화된 수소 가스다. 나비 날개처럼 확산한 가스는 중심에서 최대 2광년 거리까지 퍼져 있다. 방출된 가스는 원래 별이 내뿜는 자외선을 받아 이온화돼 1만℃ 이상에 도달하면 별을 능가하는 밝기로 빛난다. 이런 양극성 형상은 행성상 성운의 약 10~20%에서 확인된다. 행성상 성운은 보통 가스가 둥글게 펼쳐지지만, 이번에 관측한 NGC 2899는 독특한 나비 모양을 하고 있다. 이는 중심에 별 두 개가 있기 때문이다. 한쪽 별이 생의 마지막을 맞아 바깥층을 가스로 방출했을 때, 또 다른 별은 그 가스의 흐름을 방해해 나비와 같은 모양을 만들어낸다는 것이다. 참고로 행성상 성운은 초신성 폭발을 일으킬 정도의 질량을 지니지 못한 항성이 진화의 마지막 단계에서 방출한 가스에 의해 형성된 것이다. 태양의 8배 이상 질량을 지닌 항성은 초신성 폭발을 일으켜 생을 마감하지만, 그보다 가벼운 별은 마지막으로 바깥층이 팽창해 적색거성이라는 거대한 붉은 별로 변한다. 팽창한 외층을 별이 중력으로 묶어둘 수 없게 되면 그것은 가스로서 외부로 방출된다. 그 가스가 별이 방출하는 자외선에 의해 이온화하면 희미하게 빛나는 행성상 성운이 되는 것이다.한편 이번 촬영에는 VLT를 구성하는 4개의 8.2m 망원경 중 1호 망원경(UT1·Unit Telescope 1)인 ‘안투’(Antu·칠레 원주민어로 태양을 뜻함)에 탑재된 ‘FORS’(FOcal Reducer and low dispersion Spectrograph)라고 하는 장치를 사용한 것으로 전해졌다. 사진=ESO 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

가까운 미래에 축구장만한 크기의 거대한 풍선 하나가 지구 성층권의 가장자리에 두둥실 떠오를 예정이다. 지난 27일(현지시간) 미국 CNN 등 현지언론은 오는 2023년 12월 남극대륙에서 거대한 풍선을 지상 40㎞ 높이까지 올리는 프로젝트가 진행 중이라고 보도했다. 미 항공우주국(NASA)이 추진 중인 이 프로젝트는 폭이 약 120m인 풍선을 성층권에 올리는 것으로 그 목적은 원대하다. 별과 행성이 어떻게 형성되는지 비밀을 찾고자 하는 것. NASA에 따르면 이 풍선 밑으로는 사람의 눈으로는 감지할 수 없는 빛을 포착하도록 고안된 특수 원적외선 망원경이 대롱대롱 달려있다. 이 망원경의 이름은 '애스트로스'(ASTHROS). 폭이 2.5m 애스트로스(Astrophysics Stratospheric Telescope for High Spectral Resolution Observations)는 고 스펙트럼 해상도 관측을 위한 천체물리학 성층권 망원경의 약칭으로 별이 형성되는 공간의 움직임과 밀도, 속도 등을 측정해 별 형성 과정을 연구할 수 있다. 또한 연구팀은 지상에서 이 망원경을 제어할 수 있으며 즉각적인 분석을 위해 데이터를 다운로드 받을 수 있다. 여기에 약 3~4주 간의 임무가 끝나면 애스트로스는 풍선에서 분리돼 낙하산을 타고 지구로 떨어져 차후 재사용이 가능하다.연구할 대상도 정해졌다. 첫번째로 분석할 천체는 지구에서 약 1500만 광년 떨어진 곳에 위치한 남쪽 바람개비 은하로 불리는 메시에 83과 지구에서 약 175광년 떨어진 TW 하이드라’(TW Hydra)다. 특히 이중 TW 하이드라는 약 1000만년 전 생성된 아기 별로 우리 태양계의 과거와 지구의 생성 과정을 알아내는데에도 도움을 줄 것으로 기대를 모으고 있다. 애스트로스 프로젝트 매니저인 제트추진연구소 호세 사일스는 "지구에서 가장 험한 남극에서 우주의 가장자리로 풍선을 발사하는 것"이라면서 "생각만 해도 너무 도전적인 프로젝트라 흥분된다"고 밝혔다. 이어 "우주에서 별이 어떻게 형성되고 은하가 어떻게 진화하는지는 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 정확히 재현할 수 없다"면서 "따라서 이번 프로젝트를 통해 두 지역의 별 형성을 면밀히 들여다볼 것"이라고 덧붙였다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

지구에서 7500광년 떨어진 별인 용골자리 에타별(Eta Carinae)은 태양 질량의 100배와 30배에 달하는 두 개의 초거성이 5.5년 주기로 서로의 주변을 공전하는 초거성 쌍성계다. 밝기는 더 엄청나서 태양 밝기의 500만 배와 100만 배에 달한다. 이렇게 큰 별 두 개가 태양-해왕성 거리에서 태양-화성 거리 정도의 거리를 두고 막대한 에너지와 가스를 내뿜고 있는데, 5000년 동안 이 가스를 모으면 태양 하나의 질량이 나올 정도다. 5000년은 인간에게는 길지만, 천문학적으로는 눈 깜짝할 사이라는 표현도 모자랄 정도로 짧은 시간이다. 천문학자들은 이렇게 극단적인 물질과 에너지가 방출되는 용골자리 에타별의 비밀을 밝히기 위해 많은 연구를 진행했다. 용골자리 에타별 쌍성계에서 나온 가스가 주변에 눈사람 모양으로 모인 호문클루스 성운 때문에 관측이 쉽진 않았지만, 과학자들은 최첨단 관측 기기를 이용해 이 독특한 초거성 쌍성계가 어떻게 항성풍과 에너지를 방출하는지 알아냈다. 여기서 밝혀진 가장 흥미로운 사실은 가까운 두 개의 초거성에서 나온 고에너지 입자가 서로 충돌해 거대한 충격파를 만들고 있다는 것이다.이 충격파에서는 극도로 강력한 항성풍 두 개가 서로 충돌하면서 섭씨 5000만 도의 고에너지 입자가 생성된다. 독일 전자 싱크로트론 연구소(Deutsches Elektronen-Synchrotron, 약자 DESY)의 과학자들은 아프리카 나미비아에 설치한 특수 망원경인 고에너지 스테레오스코픽 시스템 (High Energy Stereoscopic System, H.E.S.S.)를 이용해 용골자리 에타별을 관측했다. 연구팀은 엄청난 충격파로 뜨거워진 고에너지 입자가 X선 영역은 물론 감마선 영역에서도 에너지를 내놓을 것으로 기대했다. 그런데 관측 결과는 기대 이상이었다. 연구팀이 확인한 에너지는 400GeV(기가 전자볼트(eV))인데, 이는 가시광 영역의 1000억 배에 달한다. 그런데 아무리 두 초거성의 충격파가 크더라도 이렇게 높은 에너지가 나오기는 어렵다. 입자 가속기처럼 입자의 에너지를 더 높이는 경우만이 이런 관측 결과를 설명할 수 있었다. 따라서 연구팀은 용골자리 에타별에서 입자 가속기와 비슷한 현상이 일어날 수 있는 가능성을 검토했다. 참고로 입자 가속기는 강력한 자기장으로 입자를 가속하는 장치로 입자를 고속으로 충돌시켜 여러 가지 물리 현상을 실험하고 검증하는 장치다. 연구팀은 용골자리 에타별 주변의 초고온 환경과 강력한 자기장에서 두 가지 형태의 입자 가속이 가능하다는 가설을 세웠다. 전자를 가속하는 형태와 원자핵을 가속하는 형태가 그것이다. 두 가지 가능성 가운데 100GeV 이상의 높은 에너지를 설명할 수 있는 형태는 원자핵을 가속하는 경우로 좁혀진다. 저 멀리 우주에 원자핵을 가속하는 천연의 우주 입자 가속기가 존재한다는 이야기다. 우주에는 태양 질량의 수백억 배에 달하는 거대 질량 블랙홀이나 1초에 수백 번 자전하는 중성자별인 밀리세컨드 펄서처럼 좀처럼 생각하기 어려운 극단적인 천체가 존재한다. 용골자리 에타별은 여기에 더해 천연 입자 가속기처럼 더 생각하기 힘든 기상천외한 자연 현상도 있다는 것을 보여줬다. 인간이 무엇을 상상하든 자연은 항상 그 이상을 보여준다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

'태양계의 큰 형님' 목성은 가스 행성으로, 신기한 대기현상을 보여주는 구름띠는 여전하고 지옥같은 폭풍이 부는 소용돌이 구름도 널리 퍼져있다. 이를 관측해 연구하고 싶은 인류의 꿈은 다양한 방식으로 이루어지는데 지구 대기권 위에 떠있는 허블우주망원경 그리고 목성 궤도에 진입해 탐사를 진행 중인 주노(Juno)가 대표적이다. 최근 미국 캘리포니아 대학 버클리캠퍼스 연구팀은 하와이 마우나 케아 산 정상에 있는 제미니 노스 망원경(Gemini North Telescope)으로 관측한 흥미로운 목성 사진을 공개했다. 지상에 있는 망원경으로 잡아낸 목성 중 가장 선명한 것으로 꼽히는 이 사진은 적외선으로 포착한 것으로 기존에 널리 알려진 가시광으로 보는 목성과는 다르다. 마치 이글이글 타오르는듯한 모습 때문에 잭-오-랜턴(jack-o‘-lantern·호박에 도깨비 얼굴을 새기고 그 안에 초를 넣어 만드는 핼러윈의 대표적인 상징) 처럼 보인다는 평가.연구에 참여한 행성과학자 마이클 웡은 "목성의 대기가 어떻게 작동하는지 아는 것이 연구 과제"라면서 "구름이 없는 지역에서는 밝은 적외선 빛이 나오는 것을 볼 수 있으나 반대의 곳에서는 어둡다"고 설명했다. 이어 "이 사진은 지상에서 얻어진 최고 해상도의 목성 이미지로 '럭키 이미징' 기술을 사용했다"고 덧붙였다. 　 일반적으로 지상에서는 지구 대기의 흔들림 때문에 천체가 흐릿하게 보이거나 깜빡이는 것처럼 보인다. 럭키 이미징(lucky imaging)은 매우 짧은 노출로 최대한 많은 이미지를 얻은 뒤 그중 가장 잘 나온 것만 골라 만든 것으로 말 그대로 '행운의 샷'인 셈이다. 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

툭 튀어나온 눈과 매직핸드(머니퓰레이터)처럼 돌출된 입… 위 그림 속 생물은 3억년 전 고생대 석탄기 바다에 산 ‘털리 몬스터’(Tully Monster)로 불리는 생물이다. 1958년 미국의 아마추어 화석 수집자 프랜시스 털리가 처음 화석을 찾아내 이런 별칭이 붙었고, 그후 일리노이주 메이슨 크릭에서만 1800여개가 발견됐다. 하지만 이 생물은 지금까지 무척추동물인지 아니면 척추동물인지 확인되지 않았다. 지난 2016년, 예일대 연구진이 털리 몬스터 화석 몇천 점을 해부학적으로 조사해 이 생물에는 척추동물과 같은 장기가 있다고 결론 내렸지만 직접적인 증거라고 할 수는 없었다. 그래서 최근 위스콘신대 연구진이 이 논쟁을 끝내기 위해 화석에 남은 화학성분을 분석하기로 했다. 왜냐하면 화학성분에 의한 분석은 해부학적 분석보다 더욱더 직접적인 증거가 되기 때문이다. 분석 결과, 툴리 몬스터는 척추동물로 볼 수 있는 화학성분을 갖고 있는 것으로 확인됐다. 따라서 이 성과는 툴리 몬스터의 정체를 둘러싼 지금까지의 논쟁에 큰 영향을 줄 것으로 보인다. 그렇다면 대체 어떤 화학성분이 이 종이 척추동물인지를 확인하는데 결정적인 영향을 한 것일까. 그 답은 뜻밖에도 오늘날 세계를 살고 있는 우리에게도 꽤 익숙한 성분이었다. 털리 몬스터를 분류하는 열쇠가 된 성분은 바로 단당류인 키틴과 단백질의 일종인 케라틴이었다. 키틴은 곤충의 뿔이나 게의 껍질 등 주로 무척추동물의 딱딱한 부분에 존재하는 성분이고, 케라틴은 인간의 손톱이나 머리카락를 비롯해 비늘이나 부리 같이 척추동물의 딱딱한 부분에 주로 존재하는 성분이다. 모두 같은 역할을 생명체에 제공하지만, 키틴은 다당류이고 케라틴은 단백질의 일종이라서 양측의 분자 구조는 크게 다르다. 따라서 화석에 키틴 유래 화석성분이 포함돼 있으면, 털리 몬스터는 무척추동물이고 케라틴 유래 화석성분이 포함돼 있다면 척추동물의 직접적인 증거가 될 수 있는 것이다. 분석에는 현미라만분광기(Micro Raman Spectroscopy)가 쓰였다. 현미라만분광기는 관찰 대상에 레이저를 조사해 산란광을 검출하는 현미경적인 성질과 산란광 패턴으로부터 대상의 화학결합 종류나 결정격자의 왜곡을 직접 검지하는 검지기의 기능이 더해졌다. 분석 결과, 화석에서 검출된 것은 다당이 아니라 단백질 유래 화석성분으로 확인됐다. 이로 인해 털리 몬스터에는 키틴이 아니라 케라틴을 지닌 척추동물과 같은 종류라는 결론을 내릴 수 있었다.다른 기존 연구에서는 털리 몬스터가 척추동물일 경우 현존하는 종 중에서 가장 가까운 종은 칠성장어목 생물이라는 결과도 나와 있다. 칠성장어가 속한 원구류는 협의의 어류에서도 벗어난 존재(장어는 어류)이며, 어류·양서류·파충류·조류·포유류 등 다른 척추동물이 가진 턱이 없는 이질적인 존재이다. 이는 원구류가 척추동물의 턱 획득 전에 다른 계통으로 분기한 것을 의미한다.이를 통해 척추동물은 턱보다 먼저 척추를 획득하고 있었다는 것을 알 수 있다. 털리 몬스터의 입이 이상하게 생긴 것도 칠성장어처럼 턱이 없어 다른 계통의 입을 획득하고 있었던 것일지도 모른다. 이번 연구 성과는 위스콘신대의 빅토리아 맥코이 조교수 등이 정리해 국제학술지 ‘지구생물학’(Geobiology) 최신호(4월28일자)에 게재했다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

지난 1990년 4월 24일(현지시간) 우주의 심연을 들여다 보고 싶은 인류의 꿈을 담은 우주망원경 한 대가 미 항공우주국(NASA)의 디스커버리호에 실려 힘차게 날아올랐다. 지난 24일 부로 발사 30주년을 맞은 ‘허블우주망원경’(Hubble Space Telescope)이다. 최근 NASA는 발사 30주년을 자축하며 수많은 별들이 태어나는 아름다운 성운인 NGC 2014(사진 오른쪽)와 이웃한 NGC 2020(사진 왼쪽)의 사진을 공개했다. 별들의 요람인 두 성운은 이웃 은하 가운데 가장 가까운 대마젤란은하(Large Magellanic Cloud)의 일부로 지구와의 거리는 무려 16만 3000광년이다.허블우주망원경이 가시광으로 촬영한 NGC 2014와 NGC 2020은 적색과 청색으로 확연히 구분되는데 이는 주변 가스의 화학적 조성이 다르기 때문이다. 이중 수많은 별들이 탄생하는 NGC 2014는 그 모양 때문에 '우주의 산호초'(Cosmic Reef)라는 별칭이 있다. 이에반해 NGC 2020의 중심에는 우리 태양보다 20만 배나 밝은 ‘울프-레이에별’(Wolf-Rayet Star)이 존재해 청색을 발산한다. 울프-레이에별은 우리 태양 질량의 20배 이상 되는 극대거성으로 자체 ‘연료’를 빠르게 소모하는 탓에 결국 초신성 폭발을 일으키면서 찬란한 최후를 맞는다.30년 째 지상 569㎞ 높이에서 97분 마다 지구를 돌며 먼 우주를 관측하고 있는 허블우주망원경은 대기의 간섭없이 멀고 먼 우주를 관측하기 위해 제작됐다. 허블우주망원경은 30년의 세월동안 140만 건이 넘는 관측 활동을 벌였으며 이를 통해 천문학자들은 1만 7000건 이상의 논문을 발표했다. 그간 몇 번의 수리 과정을 거치는 우여곡절을 겪었지만 허블우주망원경은 지상 천체망원경보다 10~30배의 해상도를 가진 사진을 지금도 충실히 전송해오고 있다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

분당서울대병원은 소화기내과 황진혁 교수팀이 절제가 불가능한 췌장암 환자들을 대상으로, 두 가지 암치료 유전자가 삽입된 ‘유전자 변형 아데노 바이러스’를 통해 암세포를 사멸시키는 새로운 치료법의 1상 임상시험 결과를 발표했다고 27일 밝혔다. 췌장암은 5년 생존율이 약 12.2%에 불과할 정도로 예후가 나빠 사람들이 가장 두려워하는 치명적인 암이다. 특히 주변 림프절과 혈관까지 암세포가 침범한 국소진행형 췌장암 환자의 경우 수술이 어렵고, 항암 치료에 대한 내성이 생겨 도중에 치료를 포기하는 경우도 많다. 황 교수팀은 지난 2016년 8월부터 약 2년 동안, 절제 수술이 불가능한 국소진행형 췌장암 환자 9명을 대상으로 아데노 바이러스를 유전자 전달체로 이용한 새로운 치료법의 안전성 및 가능성을 확인하기 위한 연구를 진행했다. 연구팀은 먼저 사이토신 디아미나아제(cytosine deaminase, yCD)와 티로신 인산화효소(tyrosine kinase, HSV-1 TK)라는 두 가지 효소를 만들 수 있는 유전자가 탑재된 아데노 바이러스를 내시경초음파(EUS, endoscopic ultrasonography)를 통해 췌장암에 투여했다. 주입된 아데노 바이러스는 유전자 조작의 일차적 효과로 인해 정상 세포에서는 자연스럽게 소멸하고, 췌장암 세포에서만 증식하게 된다. 그 후에 환자가 항암 효과가 없는 경구약을 복용하면, 췌장암 세포 내 바이러스의 효소와 만나 항암제로 변화한다. 결론적으로 암세포에서만 살아있던 바이러스가 항암 작용을 해 결과적으로는 췌장암 세포만 선택적으로 사멸되는 효과를 거둘 수 있었다. 9명의 췌장암 환자에게 적용한 결과 치료 12주째까지 의미 있는 부작용은 관찰되지 않아 비교적 안전한 치료법이라는 사실이 입증됐으며, 치료 8주 후 독성평가에서도 2명의 환자가 약한 단계의 발열 반응을 나타냈을 뿐 중대한 이상 반응은 나타나지 않았다.또한 치료 12주째 CT 검사로 평가한 결과 9명 모두에서 췌장암이 진행되지 않았으며, 암이 추가적으로 진행하지 않거나 사망에 이르지 않은 기간으로 항암제 효과를 평가하는 주요 지표인 ‘무진행 생존기간’의 중앙값은 11.4개월로 나타났다. 황 교수는 “국내에서 단독으로 수행된 췌장암 1상 임상연구를 통해 새로운 유전자 치료의 안전성과 가능성을 확인하게 되어 의미 깊다”면서, “특히 췌장암에 직접 유전자를 투여해 치료할 수 있다는 점을 확인했을 뿐만 아니라, 유전자 치료가 췌장암의 진행을 늦출 수 있음을 입증함으로써 향후 추가적인 임상연구를 진행할 수 있는 근거를 마련했다”고 전했다. 이번 연구 결과는 내시경 분야 최고 권위를 갖는 저널인 `미국소화기내시경학회지(Gastrointestinal Endoscopy, IF:7.2)`최신 호에 게재됐으며 지난 3월에는 뉴잉글랜드 의학저널(NEJM)이 발행하는 저널 워치에 소개될 정도로 우수성을 인정받았다. 신동원 기자 asadal@seoul.co.kr

달의 운석구덩이인 크레이터를 거대한 전파망원경으로 변신시키는 획기적인 프로젝트를 미국항공우주국(NASA)이 최근 발표했다. NASA에 따르면, 원형 크레이터 안에 전파망원경을 설치함으로써 지구에서는 탐지할 수 없는 주파수를 파악할 수 있다. 달은 지구와 가까운 거리에서 공전하므로 공전주기와 자전주기가 일치하는 조석고정(tidal locking) 현상이 발생해 지구를 향해 항상 같은 면을 향하므로, 전파망원경은 달의 뒷면에 있는 크레이터에 설치할 계획이다. 현재 달 크레이터 전파망원경(LCRT·Lunar Crater Radio Telescope)으로 불리는 이 관측기기의 크기는 지구에 있는 가장 큰 전파망원경의 두 배가 될 전망이다.설치 순서로는 공개된 첫 번째 이미지에서처럼 지름 3~5㎞의 크레이터 안에 달탐사로버를 이용해 와이어를 당겨 그 중심부에 지름 1㎞의 튼튼한 그물망을 만든다. 그 그물코에 매달아 내리는 형태로 수신기가 설치된다. 시스템의 가동은 수신기가 모두 자동으로 시행하므로 전파 관측과 기록에 수작업은 일절 필요 없다. 또 LCRT가 실현되면 태양계 최대의 구경을 가지는 전파망원경이 된다.현재 지구상에서 가장 큰 전파망원경은 중국 구이저우성 첸난주 핑탕현 산림지대에 설치된 지름 500m의 ‘구형 전파망원경 톈옌’(FAST)이다. 그전까지는 푸에르토리코에 있는 지름 305m의 아레시보 전파망원경이 최대였다. FAST는 이미 우주의 깊은 곳에서 나오는 수수께끼 같은 ‘빠른 전파 폭발’(FRB·Fast Radio Burst)을 파악해 그 가치를 증명하고 있다. 그런데 LCRT는 그보다 더 많은 전파 현상을 파악할 수 있다고 NASA 연구팀은 보고 있다. 왜냐하면 현재 지구의 저궤도대에는 인공위성의 수가 크게 늘어 우주에서 오는 전파를 포착하기가 어려워졌다. 또 지구를 둘러싼 전리층이나 다양한 전파 노이즈에 의해 지상의 전파망원경 성능이 떨어져 버리는 것이다. 하지만 LCRT에는 이런 장애가 없다. NASA 제트추진연구소(JPL)의 로보틱스 기술자 셉타르시 반디요파디예 박사는 “LCRT는 10~50m 파장 대역(6~30㎒ 주파수 대역)으로 초기 시대의 우주를 관측하므로, 천문학에 있어서의 미지의 대발견을 할 수 있을 것”이라고 말했다. 계획은 아직 준비 단계에 있어 어떤 크레이터를 LCRT에 사용할지는 결정하지 않았지만, 실현되면 우주 탄생의 비밀도 밝혀질지도 모른다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

초전도 합금의 흔적이 운석에서 처음으로 발견됐다. 이는 매우 낮은 온도에서 전기저항이 0에 가까워지는 초전도현상이 나타나는 도체인 초전도체가 우주에서 자연적으로 형성할 수 있음을 보여주는 최초의 증거인 셈이다. 미국 캘리포니아대 샌디에이고캠퍼스(이하 UC샌디에이고)와 브룩헤이븐 국립연구소 공동연구진은 지구상에 떨어진 크고 작은 운석 표본 15점을 조사·분석해 그중 두 표본에서 초전도성 입자들을 발견했다고 23일(현지시간) 발표했다. 이들 연구자가 자연적으로 형성된 초전도체 흔적을 찾아낸 두 표본은 109년 전인 1911년 호주 남부 지역의 작은 마을 문드라빌라(Mundrabilla)에 떨어진 같은 이름의 이 나라 최대 운석인 철운석과 25년 전 남극에 떨어진 GRA 95205로 명명된 유레일라이트 운석인 것으로 전해졌다. 이번 결과는 지구에 떨어진 시기는 물론 성분도 다른 두 운석에서 초전도 합금이 발견됐다는 것을 보여주므로, 앞으로 다른 운석에서도 이런 증거를 발견할 가능성이 높다고 이들 연구자는 생각한다.UC샌디에이고의 이반 슐러 박사(물리학과 교수)와 동료 박사들은 이번 연구에서 자기장 변조 극초단파 분광법(MFMMS·Magnetic Field Modulated Microwave Spectroscopy)으로 불리는 극히 민감한 측정 기법을 이용해 소행성이나 혜성의 파편인 운석 조각들을 분석했고, 그중 두 표본에서 초전도 성질을 띠는 이리듐과 납 그리고 주석으로 된 합금 알갱이를 찾아냈다. 이들 입자는 절대온도 5K나 영하 268℃ 정도로 냉각됐을 때 초전도성을 띠는 것으로 나타났다. 과학자들은 과거 주로 실험실에서 특정 합금이 초전도체임을 보여줬지만, 지금까지 누구도 이런 초전도체가 우주에서 형성될 수 있는지를 보여주지 못했다. 이에 대해 슐러 박사는 “이번 연구의 가장 큰 시사점은 우주에 자연적으로 발생한 초전도체가 존재한다는 것”이라고 설명했다. 하지만 슐러 박사와 같은 대학 동료 연구원들도 처음에 자신들의 조사 결과를 그리 신뢰하지 못했다. 따라서 이들은 나중에 연구에 참여한 브룩헤이븐 국립연구소 측에 검증을 의뢰해 확인하고 나서야 자신들이 중요한 발견을 했다는 것을 받아들일 수 있었다. 최근 몇 년간 초전도체의 발견은 자기부상 열차에서부터 양자컴퓨터에 이르기까지 여러 분야와 밀접하게 관계돼 왔다. 초전도체는 기본적으로 물리적 저항 없이 원자끼리 전기를 전달하므로, 열을 과하게 전달하거나 그로 인한 결과로 다른 에너지가 발생하지도 않는다. 자세한 연구 결과는 미국국립과학원회보(PNAS) 최신호(23일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

코로나19(COVID-19)의 전 세계적 확산이 계속되는 가운데, 글로벌 내시경 기업 펜탁스 메디칼이 코로나19로 큰 어려움에 처한 중국 의료 현장 지원을 위해 지난 2월 총 43만 달러의 의료기기를 피해지역 병원에 기증했다고 밝혔다. 지원한 의료기기는 기관지경(Bronchoscope), 기도삽관용 내시경(Intubation scopes) 등이다. 펜탁스 메디칼의 기관지경(Bronchoscope)은 기관지 진단 및 폐포 세척, 담 흡입제거 등 의료 시술에 사용되는 내시경 장비다. 고화질의 영상과 간결하고 정밀한 조작이 특징이며, 살균소독이 가능하다. 내시경 장비들은 중국에서 가장 심각한 영향을 받은 지역 병원에 먼저 제공되고 있으며, 신종 코로나 바이러스 폐렴으로 고통받는 환자들의 치료를 돕고, 바이러스 확산 예방에 도움을 줄 것이다. 펜탁스 메디칼 Gerry Bottero 글로벌 대표는 “펜탁스 메디칼 모든 임직원들은 신종 코로나 바이러스와 최전선에서 싸우고 있는 사람들에게 힘을 보태고자 노력하고 있다”라며 “우리는 이 참으로 슬프고 위험한 시기에 지역사회, 병원, 환자들에게 봉사해야 할 의무가 있다. 펜탁스 메디칼은 환자 치료 표준과 의료 제공 품질을 개선하는 데 전념하고 있고 계속해서 전염병 상황에 대해 세심한 주의를 기울여 그에 따라 대응할 것이다”라고 전했다. 한편, 펜탁스 메디칼은 HOYA Group의 메디칼 사업 중 하나로 일본에 본사를 두고, 전 세계 여러 지역의 R&D 연구개발과 영업 및 서비스에 집중해 내시경 영상장비 및 솔루션을 제공하고 있다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

지난 3년간 지구 주위를 돌아온 ‘제2의 달’이 관측된 가운데, ‘미니 달’로 불리는 이 소행성의 컬러 사진이 최초로 공개됐다. ‘미니 달’은 지난 15일 애리조나대학 ‘카타리나 천체 탐사’에 참여한 천문학자들이 레먼산 천문대에서 구경 1.52ｍ 망원경으로 처음 관측했으며, 지름이 1.9~3.5m 정도로 자동차 만한 크기다. 국제천문연맹(IAU) 소행성센터(MPC)는 달처럼 지구의 중력에 묶여 있는 자연 위성의 존재를 확인한 뒤 ‘2020 CD₃’라는 공식명칭을 부여했다. 소행성센터는 “궤도를 종합해 볼 때 이 천체가 지구에 임시로 묶여있는 것으로 나타났다“면서 ”궤도가 다른 천체의 힘으로 정상적인 타원을 벗어나는 현상인 ‘섭동’(攝動)의 증거는 보이지 않으며, 인공물체와의 연관성도 발견되지 않았다“고 밝혔다. 새롭게 공개된 이미지는 카타리나 천체 탐사팀이 미국 하와이 마우나키 화산에 있는 제미니 노스 망원경(Gemini North Telescope)으로 촬영한 것이며, 3가지 색의 필터를 이용해 어두운 우주에서 작게 빛나는 점처럼 보이는 ‘미니 달’의 모습을 생생하게 담았다. 약 3년간 지구의 중력에 묶여 있었을 것으로 보이는 이 미니 달은 지름 3476㎞의 ‘제1의 달’과 비교할 수 없을 만큼 작고 볼품 없지만, 연구가치 및 의미는 상당한 것으로 평가받는다. 우선 매우 빠른 이동 속도를 자랑하는 탓에 관측이 비교적 어려울 수 있지만, 이를 관측했다는 것은 관측 기술과 수준의 향상을 의미한다. 또 '미니 달'의 샘플 또는 위성 전체를 지구로 가져올 수 있다면 우주 공간에서 변화한 혜성이나 운석과는 또 다른 새로운 정보를 얻을 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다. 　 소행성에 속하는 ‘미니 달’은 태양을 향해 끌려가던 중 지구의 중력에 붙잡힌 것으로 보이며, 일시적으로 지구 궤도를 돌다가 얼마 후 빠져나갈 것으로 전문가들은 보고 있다. 한편 일각에서는 이것이 암석 형태의 소행성이나 달이 아닌 ‘우주 쓰레기’ 일 가능성이 있다는 주장도 나온다. 영국 퀸스 대학교 벨파스트의 그리고리 페도레츠 박사는 ”이게 정말 ‘미니 문’일까 아니면 우주 쓰레기일까. 여전히 확실치 않다. 어느 쪽이든 매력적인 물체지만, 정확한 판단을 위해서는 더 많은 데이터가 필요하다“고 설명했다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

천문학은 다른 기초 과학과 마찬가지로 대부분 정부에서 자금을 지원받아 연구가 이루어집니다. 우주를 탐구하는 중요한 학문이지만, 상업적으로 개발 가능한 분야가 별로 없어 기업의 참여를 기대하기 어렵고 대형 망원경 등 고가의 과학 장비가 많아 막대한 자금 지원이 필요하기 때문입니다. 그런데 2015년 러시아의 억만장자인 유리 밀너가 전파 망원경의 유지 및 업그레이드를 위해 1억 달러라는 거금을 기부해 화제가 됐습니다. 기부 금액보다 더 화제가 된 내용은 주목적이 단순 천문 관측이 아니라 외계인의 신호를 찾는다는 사실이었습니다. 1억 달러의 기부금을 바탕으로 진행된 '브레이크스루 리슨 이니셔티브'(Breakthrough Listen Initiative)는 호주 뉴 사우스 웨일스주에 있는 파크스 전파 망원경(Parkes radio telescope)과 미국 웨스트 버지니아주에 있는 그린 뱅크 천문대(Green Bank Observatory)의 대형 전파 망원경을 사용해 우주의 무선 신호를 관측하는 프로젝트입니다. 그린 뱅크 전파 망원경은 지름 100m에 이르는 대형 전파 망원경이고 호주의 파크스 망원경 역시 지름 64m의 대형 전파 망원경입니다. 망원경이 두 대 필요한 이유는 북반구와 남반구에서 관측이 안 되는 사각지대를 서로 관측하기 위한 것입니다. 브레이크스루 리슨은 2017년 4월 첫 관측 데이터를 내놓았습니다. 지구에 인접한 별 692개에서 관측한 1.1-1.9GHz 파장 데이터로 여기에는 특별히 외계인의 신호를 의심할 만한 내용이 없었습니다. 하지만 이는 초기 단계의 소규모 데이터 수집이었을 뿐입니다. 이후 파크스 망원경에 대한 업그레이드가 이뤄졌고 전파 망원경 관측 데이터와 연동해 외계 행성을 찾기 위해 자동 행성 탐색기 망원경(Automated Planet Finder Telescope·APF)이 브레이크스루 리슨에 참가했습니다. 그리고 올해 2월 브레이크스루 리슨 프로젝트는 무려 2페타바이트(PB)의 관측 데이터를 공개했습니다. 우리 은하 평면과 은하 중심 블랙홀 주변 지역에서 수집한 1-12GHz 파장의 전파 데이터를 모은 결과 두 전파 망원경이 각각 1PB의 데이터를 생성한 것입니다. 1-12GHz는 우리가 일상생활에서 사용하는 무선 통신은 물론 태양계 탐사선과 교신하는 무선 전파까지 모두 포함하는 주파수입니다. 예를 들어 보이저 1, 2호 같은 멀리 떨어진 우주선과 교신하는 미 항공우주국(NASA)의 딥 스페이스 네트워크는 직진성이 강한 S 밴드(2.29 - 2.30 GHz), X 밴드(8.40 - 8.50 GHz), Ku 밴드(31.8 - 32.3 GHz)를 사용합니다. 만약 이 주파수에서 우주선과 교신하는 외계인이 있다면 브레이크스루 리슨 데이터에 포착될 수 있습니다. 다만 이를 찾아내는 일은 모래 해변에서 바늘 하나를 찾는 것보다 힘든 일이 될 것입니다. 광활한 우주 공간에서 작은 우주선과 안테나에서 나오는 무선 신호를 찾아야 하기 때문입니다. 2페타바이트의 거대한 데이터도 사실 관측 목표 데이터의 일부에 불과하며 앞으로 6개월 간격으로 업데이트를 통해 데이터 양을 늘려갈 예정입니다. 물론 이 데이터에 외계인의 신호가 들어있다고 장담할 순 없지만, 과학자들은 거대한 데이터를 낭비하지 않고 유용하게 활용하기 위해 노력할 것입니다. 다만 거대한 데이터를 분석하는 일이 새로운 과제로 떠오르고 있습니다. 천문학은 물론이고 물리학과 생물학 등 여러 분야에서 과학 데이터는 날로 거대해지고 있습니다. 따라서 이를 수집하고 분석할 수 있는 강력한 슈퍼컴퓨터와 사람 대신 빠르게 유의미한 데이터를 찾아내는 인공지능의 역할이 점점 중요해지고 있습니다. 분석해야 할 데이터의 크기가 빠르게 커지고 있지만, 이를 다루는 기술 역시 같이 발전하고 있기 때문에 막대한 데이터 때문에 과학의 발전이 정체되지는 않을 것입니다. 오히려 최신 IT 기술과 접목해 새로운 단계로 발전할 것으로 예상합니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com　

금성은 지구와 여러모로 닮은 행성이다. 태양계 두 번째와 세 번째 행성으로 공전 궤도도 인접했고 크기도 비슷하다. 하지만 표면 환경은 극단적으로 다르다. 지구는 생명체가 살기에 적당한 압력과 온도를 지닌 물의 행성이지만, 금성은 표면 기압이 지구에 100배에 가깝고 표면 온도는 납이 녹을 정도로 뜨겁다. 과학자들은 이런 극단적인 차이를 만든 이유가 무엇인지 연구해왔다. 하지만 금성의 두꺼운 대기와 고온 고압의 표면 환경 때문에 탐사에 어려움을 겪어왔다. 예를 들어 미 항공우주국(NASA)은 화성에 이미 4대의 로버를 보냈고 추가로 하나 더 발사하기 위해 준비 중이지만, 금성 로버는 기초 연구만 진행했을 뿐이다. 금성 표면에서 제대로 작동하는 로버를 개발하기가 어렵기 때문이다. 그래도 도전은 계속되고 있다. 최근 NASA는 태양계 탐사 프로그램인 디스커버리 프로그램에 4개의 새로운 연구 제안을 추가했다. 이 가운데 금성 탐사 임무는 '다빈치 플러스'(DAVINCI+·Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gases, Chemistry, and Imaging Plus)와 '베리타스'(VERITAS·Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography, and Spectroscopy) 두 가지다. 전자는 낙하산을 타고 탐사선을 내려보내 금성 대기와 표면을 조사하는 것이고 후자는 금성 위성 궤도에서 레이더를 이용해서 표면 지형을 조사하는 것이다. NASA의 금성 대기 및 표면 탐사는 의외로 오래된 일로 1978년의 파이오니어 비너스 2호가 마지막이다. 이후 탐사선들은 위성 궤도에서 금성을 관측했고 고온 고압 대기를 직접 들어가지는 않았다. 다빈치 플러스는 63분 간 낙하산으로 내려가면서 금성 대기 구성 물질, 압력, 온도 등 상세한 데이터를 수집한다. 그리고 낙하 도중에 금성 표면의 상세한 이미지를 찍어 지구로 전송한다. 참고로 가장 최근에 금성에 착륙한 탐사선은 1985년에 착륙한 구소련의 베가 2호다. 등잔 밑이 어둡다고 지구 이웃 행성임에도 불구하고 금성 대기 및 표면에 대한 연구 데이터는 한참 오래된 것뿐이다. 최신 관측 장비를 지닌 다빈치 플러스는 매우 상세한 데이터와 사진을 전송해 금성에 대한 지식을 한 차원 끌어올릴 수 있다. 다빈치 플러스는 NASA 고다드 우주 비행 센터가 계획을 주도하고 있다. 연구팀은 앞으로 9개월 간 300만 달러의 자금을 지원받아 타당성 및 탐사 개념을 검토한다. 이후 검토를 거친 후 실제 진행 여부를 결정하게 된다. 다빈치 플러스는 이전에 제안된 풍선 형태 탐사선이나 로버 형태 탐사선처럼 참신하지만, 개발이 어려운 프로젝트가 아니라 낙하산으로 탐사선을 내려보내는 비교적 간단한 임무다. 그런 만큼 채택 가능성은 이전에 제안된 프로젝트에 비해 높아 보인다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

미 항공우주국(NASA)이 지난 13일(현지시간) 저비용 행성탐사 미션 4개를 발표했다. 금성 탐사를 비롯해 목성의 화산 위성 이오, 해왕성의 큰 위성 트리톤이 NASA 탐사 망원경의 십자선에 포착되었다. 디스커버리 프로그램으로 불리는 이 미션들은 비교적 저비용의 로봇을 이용한 탐사로, 발사비용과 미션 수행 비용을 제외하고 각각 최대 5억 달러 한도로 투입된다. NASA의 과학임무국 토머스 주부큰 부국장은 기자회견에서 “이 선택된 미션은 태양계 속에서 가장 활동적이고 복잡한 세계에 대한 우리의 이해를 변화시킬 수있는 잠재력을 가지고 있다”면서 “이들 천체 중 어느 하나를 탐사하면 다른 천체들에 대해서도 그들이 어떻게 생성되었는지 그 비밀을 풀 수 있을 것”이라고 밝혔다. 네 가지 미션을 뒷받침하는 팀은 앞으로 9개월 동안 아이디어를 계속 발전시키기 위해 각각 300만 달러를 지원받을 것이며 그 결과물인 연구 보고서를 NASA에 제출하게 된다. NASA 관계자는 이 보고서를 평가하여 최종적으로 탐사선을 띄울 미션 2개를 결정하게 된다. 운이 좋으면 두 가지 미션이 순조롭게 실행에 옮겨질 수 있다. 실제로 이전 디스커버리 라운드에서 그 같은 상황이 연출되었다. 2017년 1월 NASA는 루시와 프시케 미션이 각각 2021년과 2022년에 출발될 것이라고 발표했다. 새로 발표된 4개의 미션 중 2개는 금성을 대상으로 하는 것이다. DAVINCI(Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gases, Chemistry and Imaging) Plus 미션은 두꺼운 금성 대기층 아래로 탐사선을 내려보내 금성의 대기가 어떻게 지금처럼 지옥 같은 뜨거운 대기로 바뀌었는지 그 진행을 밝혀낼 데이터를 수집한다. 그리고 VERITAS(Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography and Spectroscopy) 미션은 자세한 금성 표면 지도를 작성하는 것으로, NASA 관계자는이 탐사선의 관측으로 지구의 지질사에 화산과 판 구조가 형성된 과정을 이해하는 데 통찰을 얻을 수 있을 것이라고 밝혔다. 태양계에서 가장 화산활동이 강력한 목성 위성 이오에게는 이오를 밀착 플라이바이하는 IVO(Io Volcano Observer) 미션이 기다리고 있다. 이오의 극단적인 화산활동은 목성의 조석력에 의해 추동된다. 목성의 강력한 조석력은 이오를 비롯한 갈릴레이 위성들의 내부를 마구 휘젓고 있다. NASA 관계자는 IVO가 강력한 조석력이 암석형 천체의 진화를 미치는 영향력을 설명해줄 것이라고 밝혔다. 해왕성의 달 트리톤에는 트라이던트 미션이 준비되고 있다. 이 미션은 한 번의 플라이바이로 이루어지는데, 트리톤 표면 지도를 작성할 뿐 아니라, 과학자들이 믿고 있듯이 정말 트리톤이 지하에 바다를 갖고 있는지를 규명할 예정이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

과학자들은 과거 생물의 흔적인 화석을 통해 오래 전 살았던 생물의 모습을 복원하고 생물이 진화 과정을 밝혀냈다. 하지만 상당수 화석은 불완전한 상태로 발견되거나 변형된 형태로 발굴되어 과학자들도 잘못된 해석을 내릴 수 있다. 신종 화석인 줄 알았는데, 알고 보니 어린 개체와 성체의 차이였거나 일부만 발견되어 엉뚱한 형태로 잘못 복원되는 경우가 드물지 않다. 화석이 되는 과정에서 형태가 심하게 변해 아예 다른 종류로 분류되었다가 정정되는 경우도 있다. 최근에 보고된 몽골아라크네 카오얀젠시스(Mongolarachne chaoyangensis)는 마지막 경우에 속한다. 이 화석은 중국 랴오닝성에 있는 백악기 지층에서 발견된 것으로 누가 봐도 거미의 형태를 지니고 있다. 당연히 이를 발굴한 중국 고생물학자들은 이를 거미라고 생각했다. 하지만 몽골아라크네의 세부적인 구조는 지금까지 알려진 거미와 매우 달랐다. 이상하게 생각한 연구팀은 중생대 거미 연구의 권위자인 미국 캔자스 대학의 폴 셀던 교수에서 자문을 구했다. 셀던 교수는 몽골아라크네가 거미의 일종이라는 초기 분석 결과에 의문을 갖고 이를 형광 현미경(fluorescence microscopy)을 통해 세밀하게 분석했다. 그 결과 연구팀은 화석 기반암 사이에 숨은 본래 생물체의 흔적을 더 정확하게 확인할 수 있었다. 연구팀의 결론은 거미 같은 외형에도 불구하고 이 화석의 진짜 정체는 가재라는 것이다. 몽골아라크네는 1억 2000만 년 전에서 1억 3000만 년 전에 살았던 백악기 가재로 형광 현미경에서 가재에 특징적인 외골격의 흔적을 확인할 수 있었다. 이 연구 결과는 관련 저널 (Palaeoentomology)에 발표됐다. 거미가 다른 절지동물 화석과 혼동을 일으킨 경우는 이번이 처음이 아니다. 한때 고생대 석탄기의 거대 거미로 알려졌던 메가라크네 세르비네이(Megarachne servinei)는 후속 연구를 통해 다리 너비가 50㎝에 달하는 괴물 거미가 아니라 멸종 절지동물인 바다 전갈의 일종이라는 사실이 밝혀졌다. 살아 있을 때는 누구도 헷갈리지 않았겠지만, 화석화 과정에서 외골격이 암석에 눌려 납작하게 변형되기 때문에 혼동을 일으킬 수 있는 것이다. 하지만 모든 과학 분야가 그렇듯이 고생물학 역시 후속 연구를 통해 오류를 바로잡고 새로운 사실을 밝혀낸다. 그리고 이런 과정을 통해 학문이 더 발전한다. 이번 사례 역시 누구나 거미라고 생각할 화석에 의문을 품고 자문과 후속 연구를 통해 진실을 밝혀낸 과학자들의 자세가 훌륭하다고 말할 수 있을 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

올 한해도 우주를 향한 인류의 도전은 계속됐다. 인류는 역사상 처음으로 이론으로만 존재했던 실제 블랙홀의 모습을 포착했고 태양계 끝자락의 천체와 조우했다. 또한 태양계 너머 ‘외계에서 온 두번째 손님’인 ‘2I/보리소프'의 모습도 카메라에 담았다. 올 한해 포착된 흥미롭고 신비로운 우주의 모습을 사진으로 정리해봤다.　 태양계 끝자락의 눈사람　지난 1월 1일 전세계가 새해맞이에 들썩이던 사이 태양계 끝자락에서는 인류의 피조물이 미지의 세계를 떠도는 천체를 가장 가까이에서 만났다. 지구에서 약 66억㎞ 떨어진 미지의 세계인 ‘카이퍼 벨트’(Kuiper Belt·태양계 끝자락에 수많은 천체가 도넛 모양으로 밀집해 있는 지역)에 위치한 이 소행성의 이름은 ‘2014 MU69’로 세상에 널리 알려진 별칭은 ‘울티마 툴레’(Ultima Thule)다. 그러나 지난 11월 미 항공우주국(NASA)은 울티마 툴레의 공식적인 이름을 ‘아로코스’(Arrokoth)로 명명했다. 북미 인디언의 언어에서 따온 아로코스는 ‘하늘’이라는 뜻으로 국제천문연맹(IAU)의 승인도 받아 천체의 공식명칭이 됐다. 마치 눈사람을 연상시키는 모습으로 눈길을 끈 아로코스는 원래는 각기 다른 2개의 암석 덩어리였다. 그러나 부드럽게 충돌하는 과정을 거치면서 길이 30여㎞의 지금의 모습이 됐다. 인류에게 처음 모습을 드러낸 블랙홀　지난 4월 세계 과학 역사상 최초로 초대질량의 실제 블랙홀 모습이 포착됐다. 국내 천문학자들을 포함한 347명의 국제 과학자가 포진된 사건지평선망원경(EHT·Event Horizon Telescope) 연구진은 거대은하 ‘M87’ 중심부에 있는 블랙홀 관측에 성공했다. 관측에 성공한 블랙홀은 지구로부터 5500만 광년 떨어져 있으며, 질량은 태양의 65억 배에 달한다. 태양 1개의 질량이 지구 33만 2000여개 질량과 맞먹는 걸 고려하면 가늠하기조차 어려울 정도다. EHT 연구진은 세계 각지에 놓여 있는 전파망원경 8대를 서로 연결해 하나의 망원경처럼 가동하는 초장기선 간섭(VLBI) 관측법을 통해 개별 망원경이 얻을 수 없는 블랙홀의 고해상도 이미지를 촬영할 수 있었다. 아름다운 토성의 맨 얼굴　NASA와 유럽우주국(ESA)은 지난 6월 허블우주망원경의 최첨단 광시야카메라3(WFC3)로 입을 다물지 못하게 할 정도로 놀라운 ‘토성의 맨 얼굴’을 포착했다. NASA 관계자는 "토성은 많은 특징들을 지니고 있지만, 특히 그중에도 고리 시스템은 트레이드 마크라 할 수 있다"면서 "얼음 알갱이로 이루어져 있는 토성의 밝은 고리는 장엄한 아름다움을 자랑한다”고 밝혔다. 촬영당시 토성의 거리는 지구-태양 간 거리의 약 9배인 13억 6000만㎞였다.　 ‘별중의 별’ 에타 카리나이지구로부터 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. 지난 7월 ’우주망원경과학연구소'(STScI)는 허블우주망원경의 광시야카메라3(WFC3)를 이용해 열기가 남은 에타 카리나이의 가스 속에서 마그네슘이 뿜어내는 빛을 자외선으로 포착했다. 이 빛은 둥근 돌출부 사이의 공간과 외곽에서 충돌로 가열된 질소가 많은 영역에서 형성됐으며 이전에는 전혀 드러나지 않았던 것들이다. 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. 외계에서 두번째로 온 그대　지난 10월 태양계 너머 ‘외계에서 온 두번째 손님’의 가장 선명한 모습이 4억 1800만㎞ 거리에서 허블우주망원경에 포착됐다. 푸른빛을 발하는 인터스텔라(interstellar·항성 간) 방문객인 ‘2I/보리소프‘(2I/Borisov·이하 보리소프)는 우리 태양계의 혜성과 매우 비슷한 모습이다. 전문가들은 보리소프가 반지름이 약 1㎞인 고체 핵을 갖고 있으며, 코마(coma)처럼 핵에서 방출되는 가스와 먼지로 된 구름 같은 구조가 둘러싸고 있는 것으로 파악하고 있다. 또한 외계 항성계에서 만들어진 혜성으로 그 화학적 구성과 구조, 특성 등에 대한 귀중한 정보를 제공해줄 것으로 기대하고 있다. 두 눈을 가진 오싹한 '유령 은하'　지난 10월 허블우주망원경이 심우주에서 포착한 ‘유령은하’다. 얼핏 소름이 돋는 이 화제의 이미지는 이글거리는 두 눈을 가진 얼굴 형상으로 마치 유령을 보는 듯한 느낌을 주기도 한다. 이 유령 은하의 정체는 정면 충돌의 중간 단계에 있는 두 심우주 은하들로, 소름 끼치는 우주 얼굴의 섬뜩한 ‘두 눈’은 은하들의 밝은 핵이다. 그리고 각각의 은하 디스크에는 두 은하의 별들이 뒤죽박죽으로 뒤엉켜 있다. 현미경자리에 있는 이 은하계는 ‘Arp-Madore 2026-424’라고 불리며, 지구로부터 7억 400만 광년 떨어져 있다. 유럽우주국(ESA)은 “고리 모양의 은하는 드물며, 그 중 수백 개만이 심우주에 존재한다”고 밝혔다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

미 항공우주국(NASA)이 블랙홀의 기괴한 작동 모습을 시각화한 동영상이 공개돼 주목을 끌고 있다. 블랙홀은 물질의 밀도가 극도로 높은 영역으로 주변의 공간을 뒤틀어 빛까지 탈출할 수 없게 하는 강력한 중력을 행사하는 천체다. 만약 어떤 어떤 물체가 블랙홀에 가까이 접근해 사건 지평선이라고 불리는 경계선을 넘어선다면, 그 물질은 절대로 블랙홀을 벗어날 수 없게 된다. 빛조차도 예외가 아니다. 따라서 블랙홀은 우리가 직접 눈으로 볼 수 없는 존재이다. 그러나 이런 블랙홀은 지구로부터 너무나 멀리 떨어진 심우주에 존재하기 때문에 블랙홀의 사건 지평선을 단일 망원경으로는 이미지를 잡아낼 수가 없다. 전 지구적인 전파 망원경 집단을 결합해 구축한 사건지평선 망원경(Event Horizon Telescope)이 등장한 후에야 우리는 블랙홀의 이미지를 볼 수 있었는데, 2017년 이래 공동작업으로 과학팀에 의해 M87 은하의 초거대 블랙홀 이미지를 생성하는 데 성공한 것은 올해 초의 일이었다. 이번 NASA에서 제작한 블랙홀 시각화 동영상은 기존의 블랙홀 이미지보다 더 자세한 블랙홀 물리학을 보여주는데, NASA의 설명에 따르면, 이 애니메이션은 카니발 거울처럼 블랙홀이 어떻게 주변부를 뒤틀어버리는가를 사실적으로 보여준다. 가스와 같은 천체의 잔해들이 블랙홀 쪽으로 떨어지면 이런 물질은 강착원반(accretion disk)이라고 하는 얇은 회전원반을 형성하게 된다. 이 원반을 둘러싼 뒤틀린 자기장이 가스 덩어리를 매듭처럼 꼬이게 하지만, 이는 일시적인 현상이다. 이 매듭들은 빛과 어둠의 통로를 따라 블랙홀에 더욱 가까운 궤도로 급속이 빨려들어가기 때문이다.애니메이션은 블랙홀 주위에서 회전하는 가스가 지구의 관찰자에게 빛이 어떻게 움직이는지를 보여준다. 이 시나리오에서, 회전 디스크의 왼쪽에 있는 가스는 오른쪽에 있는 물질보다 밝게 보인다고 NASA는 설명한다. 왼쪽의 가스가 우리를 향해 움직이고 있기 때문이다. 디스크 왼쪽에서 발산되는 빛이 파동은 우리의 관점에서 볼 때 압축되어 밝게 보인다. 이와는 반대로 오른쪽의 가스는 우리에게서 멀어지므로 빛의 파장이 늘어나 어둡게 보이는 것이다. 도플러 효과로 불리는 이 같은 현상은 소방차의 사이렌 소리로 쉽게 확인할 수 있다. 소방차가 당신을 향해 달려올 때 사이렌 소리가 급격히 높아지고, 당신을 지나쳐 멀어질 때는 소리가 급격히 낮아지는 것이 바로 도플러 효과이다. 소리나 빛이 다 파동이므로 관측자와의 거리에 따라 그 파장이 압축되거나 늘어나기 때문이다. 블랙홀 물리학의 다른 측면은 상상하기가 더 어렵다. 예컨대, 애니메이션은 빛이 블랙홀에 매우 가까워지면 어떻게 되는지를 보여준다. 빛은 광자라고 불리는 입자이다. 빛이 블랙홀을 두세 번 이상 돌면 광자 고리를 형성하게 되는데, NASA의 설명에 따르면, 광자들이 약간 다른 궤도로 블랙홀 주위를 여러 번 돌면서 왜곡되고, 이것이 우리의 망원경이나 눈에 도달하기 때문이다. NASA 고다드 우주비행센터에서 맞춤형 소프트웨어를 사용하여 이미지를 생성한 제레미 슈니트만은 “이 같은 시뮬레이션은 중력이 시공간의 구조를 왜곡시킨다는 아인슈타인의 말이 뜻하는 내용을 시각화하는 데 실제로 도움이 된다”고 밝혔다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

은하 중심에는 태양 질량의 수십만 배에서 수십억 배에 달하는 거대 질량 블랙홀이 존재한다. 만약 두 개의 은하가 충돌해 하나로 합쳐지면 두 개의 거대 질량 블랙홀 역시 강한 중력으로 인해 서로 이끌린 다음 충돌해 새로운 은하 중심 블랙홀로 진화한다. 과학자들은 관측을 통해 이 과정에 대해서 많은 것을 알아냈지만, 세 개의 은하 중심 블랙홀이 합체하는 과정은 관측이 어려웠다. 은하 충돌은 가까운 은하 간의 중력에 의해 발생한다. 만약 중력에 이끌려 충돌하는 은하가 세 개인 경우 당연히 세 개의 은하 중심 블랙홀이 접근해 하나로 합쳐질 수 있다. 그러나 이 과정에서 거대 질량 블랙홀이 많은 가스와 먼지를 흡수해 몸을 숨기기 때문에 중심 블랙홀이 몇 개인지 확인하기 힘들었다. 또 은하 충돌이 대개 멀리 떨어진 장소에서 발생하기 때문에 관측이 어려운 부분도 있었다. 그러나 최신 관측 장치의 도움으로 이런 사례가 하나씩 보고되고 있다. 최근 조지 메이슨 대학 연구팀이 이끄는 국제 과학자팀은 여러 관측 장비를 이용해 지구에서 10억 광년 떨어진 은하에서 세 개의 거대 질량 블랙홀을 확인했다. 연구팀은 대규모 천문 관측 데이터인 SDSS에서 특이한 활동 은하핵(AGN, active galactic nucleus)을 발견한 후 이를 미 항공우주국(NASA)의 찬드라 X선 위성, NuSTAR 위성, WISE 위성 및 지상의 거대 쌍안 망원경(Large Binocular Telescope, LBT)을 통해 조사하는 과정에서 이 같은 사실을 발견했다. 활동 은하핵은 많은 물질을 흡수하면서 강력한 제트를 내놓는 은하 중심 블랙홀로 충돌 은하에서 흔히 볼 수 있다. 연구팀이 확인한 SDSS J0849+1114 은하핵은(사진) 하나 이상의 활동 은하핵을 지니고 있었다. 여러 관측 데이터를 비교 분석한 결과 이 은하핵은 사실 세 개의 거대 질량 블랙홀로 구성되어 있었다. 연구팀은 이 블랙홀들이 서로 간의 중력에 의해 피할 수 없는 3중 추돌사고 경로에 들어섰음을 확인했다. 결국 시간이 지나면 이들은 하나의 거대 질량 블랙홀로 다시 태어날 것이다. 거대 질량 블랙홀의 합체는 은하의 성장과 진화와 밀접한 연관이 있다. 이번 관측 결과는 복잡한 은하 중심 블랙홀의 합체와 성장 과정을 이해하는 데 도움을 줄 것으로 기대된다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

미국 하와이에서 원주민의 성지로 여겨지는 마우나케아산 정상에 대형 천체망원경 ‘30m 망원경’(TMT·Thirty Meter Telescope)을 세우는 공사를 반대하는 목소리가 커지고 있다. 29일(현지시간) AFP통신 등에 따르면, 천문학자들은 TMT 망원경의 해상력이 허블 우주망원경의 10배 이상이라고 말하고 있지만, 망원경 건립을 반대하는 시위가 늘어난 영향으로 공사가 몇 달째 지연되고 있다. TMT를 반대하는 하와이의 주민들은 총 14억달러(약 1조6800억원)가 드는 이번 공사가 시작되면 마우나케아산의 자연환경을 훼손할 우려가 있다며 건립 예정지에서 농성을 벌이고 있다. 뿐만 아니라 할리우드 배우 드웨인 존슨과 제이슨 모모아 그리고 가수 브루노 마스 등 유명 인사들 역시 하와이 원주민들의 시위에 지지를 표명한 것으로 전해졌다. 이런 이유로 TMT의 완공 예정일은 오는 2027년까지 늦어졌다는 것이다. 하지만 하와이 원주민들의 지도자들은 TMT는 망원경 건립 반대 의견이 적은 스페인 카나리아 제도 등에도 건설할 수 있다면서 그렇게 되면 누구나 만족할 것이라고 주장한다. 이에 대해 TMT 프로젝트의 책임을 맡은 프랑스 천문학자 크리스토프 뒤마 박사는 “해발 4205m의 마우나케아산은 마을에서 멀리 떨어져 있고 하늘도 맑아 세계에서 천체를 관측하기에 가장 좋은 장소로, TMT의 이상적인 건설지임에는 변함없다"고 지적했다. 하와이 원주민 언어로 ‘하얀 산’을 의미하는 마우나케아에는 이미 우주 기관 12곳이 천체망원경 13기를 산 정상이나 그 주변에 설치해 새로운 천체 발견이나 과학 연구의 단서로 삼고 있다. 과학자들은 TMT가 완공되면 관측 가능한 우주 끝에서 초기 우주에 형성된 은하를 찾을 수 있으리라 기대한다. 구경 30m에 달하는 망원경이라고 해도 단 한 기를 더 세우는 것으로 커다란 변화가 생기는지 의문을 제기하는 사람들도 있지만, TMT 건립에 반대하는 이들은 큰 문제라고 지적한다. 하와이대학의 그렉 청 마우나케아 관리사무국장은 TMT 반대 운동 지도자들과 대화하면 (TMT가) 너무 클 뿐 아니라 마우나케아에는 현재 천체망원경이 너무 많다고 말한다면서 현지인들은 마우나케아 개발에 대한 우려를 거듭 표명해 왔지만 이를 번복하는 일은 거의 없었다고 설명했다. 이에 대해 많은 전문가는 마우나케아산을 둘러싼 논란에 대해 천체망원경 건립 문제를 넘어 과거에 무시를 당했거나 하와이 식민지 시대에 생긴 잔재가 일부 주민의 마음속 깊은 곳에 있는 분노가 드러난 것이라고 지적했다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

블랙홀이 시공간을 어떻게 왜곡하는지를 보여주는 시뮬레이션 영상이 공개돼 눈길을 끈다. 미국항공우주국(NASA)은 26일(현지시간) NASA 산하 고다드 우주비행센터 소속 천체물리학자 제러미 슈니트먼 박사가 커스텀 소프트웨어를 사용해 이런 영상을 제작했다고 밝혔다. 블랙홀 소식을 다루는 ‘블랙홀 위크’를 맞이해 발표된 영상에서 가상 블랙홀의 모습은 영화 ‘인터스텔라’에서 나온 거대질량 블랙홀 가르강튀아와 거의 흡사하다. 시뮬레이션 속 블랙홀은 밝게 빛나는 강착원반에 둘러싸인 모습이다. 응축원반으로도 불리는 이 얇은 디스크는 블랙홀의 강력한 중력에 의해 찢긴 물질의 입자들이 매우 빠르게 회전하면서 발생한 열에 의해 빛을 내뿜는 것이다. 흥미로운 점은 블랙홀의 중력은 너무 강력해 바로 이런 주변 환경의 모습을 왜곡한다는 것이다.영상에서 중심의 검은 원반은 블랙홀의 그림자다. 이는 블랙홀이 강착원반에서 근처에 있는 입자에서 나오는 빛을 포획하면서 생기는 현상이다. 그리고 그 바깥쪽에는 밝은 영역이 고리 형태로 나타난다. 빛이 블랙홀의 중력에서 벗어날 수 있는 영역이므로 밝게 빛나는 것이다. 따라서 밝은 고리는 검은 원형의 그림자를 둘러싼 형태로 보인다. 영상에서 블랙홀의 그림자를 둘러싼 고리는 왼쪽이 밝고 오른쪽이 어둡다. 이는 도플러 빔 효과 때문이다. 강착원반에서 가스가 회전하면서 빛을 내면 우리 쪽으로 다가오는 가스는 도플러 효과를 받아 더 밝게 보이고 반대로 멀어지는 가스는 더 약하게 보이는 것이다. 또한 영상에서 고리 위쪽에 있는 빛은 실제로 블랙홀의 뒤쪽을 보여주는 것이다. 이는 블랙홀의 강력한 중력으로 인해 왜곡돼 보이는 것이다. 이에 대해 슈니트먼 박사는 “이런 시뮬레이션은 아인슈타인이 중력은 시공간의 구조를 휘게 만든다고 말했을 때 무엇을 의미하는지 시각화하는 데 도움이 된다”면서 “아주 최근까지 이런 시각화는 우리의 상상력과 컴퓨터 프로그램에 제한돼 있었다”고 말했다. 한편 지난 4월 ‘이벤트 호라이즌 망원경’(EHT·Event Horizon Telescope) 협력단의 과학자들은 인류 역사상 처음으로 블랙홀을 관측하는 데 성공했다. 이 프로젝트는 전 세계 6대륙에 있는 대형 전파망원경 8대를 연결한 지구 크기의 가상 망원경을 이용한 것으로 알려졌다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr