은하 26만5천개 담은 가장 큰 우주 이미지 공개

가장 크고 광범위한 우주를 한장의 이미지에 담아낸 '허블 레거시 필드'

[NASA,ESA/가스 일링워스, 댄 매기(샌타 크루즈 캘리포니아대학) 등 제공]

은하 26만5천개 담은 가장 큰 우주 이미지 공개

허블 이미지 7천500장 짜깁기…1

33억 광년 떨어진 은하 포함

(서울=연합뉴스) 엄남석 기자 = 천문학자들이 허블우주망원경이 16년간 관측해온 이미지를 짜깁기해 가장 크고 광범위한 우주를 한장의 사진에 담아냈다.

3일 미국 우주망원경과학연구소(STScI)에 따르면 샌타크루즈 캘리포니아대학의 가스 일링워스 교수가 이끄는 연구팀은 약 7천500장의 허블 이미지를 짜깁기해 26만5천개의 은하가 담긴 사진을 공개했다.

'허블 레거시 필드(Hubble Legacy Field·HLF)'로 이름이 붙은 이 사진에는 아무것도 없는 듯 보이는 검은 하늘을 촬영해 우주 깊은 곳에 숨어있는 수천~수만개의 은하를 찾아낸 '허블 딥필드(1995년)'와 '허블 울트라 딥필드(2002년),

'익스트림 딥 필드(XDF·2012년)' 등 3차례의 '딥 필드' 관측 결과도 포함됐다.

은하 중에는 빅뱅 5억년 뒤인 133억년까지 거슬러 올라가는 것도 있으며, 가장 희미하고 멀리 있는 은하는 인간이 볼 수 있는 밝기의 100억분의 1에 불과했다.

'허블 울트라 딥 필드' 줌인 상태에서 HLF로 빠져나오는 장면.

 [NASA, ESA/G.일링워스, G.베이컨(STScI) 제공]

서로 다른 팀이 운영하던 31개 허블 프로그램이 모은 이미지를 짜깁기하는데 250일 이상이 걸렸다고 한다.

일링워스 교수는 "이 한장의 이미지가 은하가 '유아'에서 '성인'에 이르기까지의 전 역사를 담고있다"면서 차세대

 망원경이 발사되기 전까지는 HLF를 능가하는 이미지는 없을 것이라고 평가했다.

이미지 자료 처리를 맡은 댄 매기 연구원은 "우리 목표는 16년간 찍은 이미지를 '유산'으로 남기는 것"이라면서 "이전에는 이미지 자료처리가 제대로 이뤄지지 않아 분석에 앞서 상당량의 자료를 제외하느라 시간을 보냈지만 앞으로는

 레거시 필드에 있는 자료는 즉각 연구를 할 수 있을 것"이라고 했다.

HLF에 포함된 권역은 광활하지만 전체 우주로 놓고봤을 때는 30각분(')으로, 지구에서 봤을 때 보름달 크기에 해당할 정도로 작다.

보름달과 비교한 HLF 크기 [NASA, ESA/가스 일링워스, 댄 매기

(샌타 크루즈 캘리포니아대학) 제공]

연구팀은 약 5천200장의 노출 이미지를 토대로 제2의 HLF를 만들고 있으며, 앞으로는 허블망원경 자료뿐만 아니라

스피처 우주망원경과 찬드라 X-레이 망원경 자료로 확대하는 방안도 추진 중이다.

eomns@yna.co.kr

<저작권자(c) 연합뉴스,

▲ 사진=M87 은하, 제트, 그리고 중심 블랙홀의 합성 사진

[출처] - 국민일보

사상 처음으로 블랙홀 ‘민낯’ 보여준 은하 M87의 비밀

최근 미국, 유럽은 물론 한국 등 과학자 200여 명으로 구성된 ‘사건지평선망원경'(EHT)은 사상 최초로 블랙홀과

그 주변의 실제 모습을 관측했다.

 비록 단순한 도넛 모양의 사진이지만, 과학자들은 물론 일반 대중에게도 큰 인상을 남긴 과학적 성과였다.

 하지만 이번에 EHT가 관측한 블랙홀의 고향인 M87 은하(혹은 처녀자리 A 은하) 역시 블랙홀만큼이나 흥미로운

은하다. 

M87 은하는 지구에서 5500만 광년이나 떨어져 있지만, 워낙 밝고 거대한 타원 은하라 지구에서도 쉽게 관측된다.

 물론 거리 때문에 맨눈으로는 볼 수 없지만, 이미 1781년에 천문학자 샤를 메시에에 의해 관측되어 M87(Messier 87)이라는 명칭을 얻었다.

이후 1918년, 미국의 천문학자인 허버 커티스는 M87이 중심부에서 나온 가시 같은 직선 모양 구조를 가지고 있다는

사실을 발견했다.

 당시에는 그 정체를 몰랐지만, 이 독특한 구조물의 정체는 블랙홀에서 뿜어져 나오는 입자의 흐름인 제트(jet) 였다. 

블랙홀로 빨려 들어가는 물질이 너무 많으면 상당수 물질은 흡수되는 대신 자기장을 따라 블랙홀의 양축으로 방출된다. 따라서 많은 물질을 빨아들이는 은하 중심 블랙홀은 역설적으로 엄청난 물질을 거의 광속에 가까운 속도로 방출한다. 이를 블랙홀의 제트라고 한다.

M87 은하는 우리 은하의 수백 배에 달하는 질량을 지닌 거대 은하로 그 중심에는 태양 질량의 65억배에 달하는 거대

질량 블랙홀이 존재한다.

여기뿜어져 나오는 제트는 5000광년 이상 길이를 지녀 블랙홀의 제트를 연구하는 과학자들에게 중요한 연구 대상이다.

▲ 인류가 최초로 포착한 블랙홀의 모습을 담은 사진               

최근 미 항공우주국 제트추진연구소 과학자들은 허블우주망원경 및 스피처우주망원경, 그리고 미 국립 전파 망원경

관측소의 VLA(Very Large Array) 이미지를 EHT의 블랙홀 이미지와 합성해 이번에 관측한 블랙홀의 본체와 그 주변

 제트를 비교했다.

(사진) 거대한 솜털 같은 M87 은하의 중심부를 확대하면 양 방향으로 뿜어져 나오는 제트의 모습을 볼 수 있는데,

사실 지구 반대 방향으로 나오는 제트는 블랙홀에 가려 직접 관측이 어렵다. 

과학자들은 전파 망원경을 통해 제트에 의한 충격파를 관측해 간접적인 방법으로 양쪽 방향으로 퍼지는 제트의 모습을 확인할 수 있다.

그리고 이 제트의 중심점에는 EHT로 관측한 M87 은하 중심 블랙홀이 존재한다. 2

4만 광년에 달하는 M87 은하에 비해 제트는 작은 크기이며 중심 블랙홀은 제트와는 비교할 수 없을 만큼 작은 크기다.

 따라서 작은 사각형에서 블랙홀의 크기는 매우 작은 점으로 표시했다. 이를 보면 이번에 EHT가 얼마나 작은 점을 관측했는지 가늠할 수 있다.

M87 은하는 지구에서 비슷한 거리에 있는 은하 가운데 가장 거대한 것으로 대형 타원 은하와 초대형 블랙홀을 연구하는 과학자들에게 오랜 세월 흥미로운 관측 대상이었다. 앞으로도 이 미스터리한 거대 은하와 블랙홀에 대한 연구가 계속될 것이다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

[출처: 서울신문

▲ 고양이눈 성운. 태양 크기의 별이 최후의 단계에서 보여주는 행성상 성운이다

.(출처=NASA, ESA, Hubble Legacy Archive; Chandra X-ray Obs.

;Processing & Copyright: Rudy Pohl) 

우주를 보다] 태양의 최후를 보고 싶나요? - ‘고양이눈 성운’ 포착

오늘도 하늘에서 빛나는 태양의 최후는 어떤 모습일까?

50억 년 후 태양의 마지막 모습을 엿볼 수 있는 천체사진이 미 항공우주국(NASA) ‘오늘의 천문사진’(APOD) 5월 1일자(현지시간)에 게시되어 우주 마니아들의 눈길을 끌고 있다. 

고양이눈처럼 보인다고 하여 ‘고양이눈 성운’이라는 별명을 얻은 NGC 6543 성운은 보는 이에 따라 거대한 우주의

소라껍질처럼 보이는 용자리의 아름다운 행성상 성운이다. 거리는 약 3000광년이다.
​태양과 비슷한 크기의 별이 생애의 마지막 단계에 이르면 외곽층을 이루는 별 껍질이 우주공간으로 탈출하여 이처럼

동심원 형태의 가스 고리를 만들어낸다.

말하자면 별이 죽어가는 순간 들려주는 백조의 노래라고도 할 수 있다.

 이런 성운에 행성상 성운이란 이름이 붙은 것은 망원경이 없던 옛날 천문학자들이 마치 행성처럼 보인다고 하여

붙인 이름일 뿐, 사실 행성하고는 전혀 상관이 없는 천체다.

별들도 태어나서 살다가 죽은 것은 인간과 다를 바가 없지만, 그 임종의 모습이 다 같지는 않다.

 무엇이 별들의 운명을 결정하는가? ​

바로 덩치다. 즉, 별의 질량이 그 별의 운명을 결정짓는 것이다.

태양보다 수십 배 큰 별은 장렬한 폭발로 그 삶을 마감한다. 초신성 폭발이다.

 반면, 태양 같은 작은 별들은 비교적 조용히 생을 마감한다.

별이 핵융합으로 중심핵에 있던 수소가 바닥나면 핵융합의 불길은 그 외곽으로 옮겨가고, 별의 바깥층이 크게 가열되어 팽창하기 시작하는데, 이때 별의 표면온도가 떨어져 붉은색을 띠게 된다. 이른바 적색거성이 되는 것이다. 

그리고 별의 표면층이 중력을 벗어나 우주공간으로 탈출하기 시작하고, 별 속에서 진행되던 핵융합이 멈춤에 따라 별은 스스로의 중력을 지탱하지 못하고 수축하기 시작한다.

 태양 정도 크기의 별은 지름이 대략 100분의 1 이하로 수축되어 지구 크기 정도로 줄어든다.

고양이눈 성운의 아름답고 복잡한 구조가 대략 대칭적인 모습을 띠고 있음을 알 수 있는데, 이런 복잡한 구조가 어떻게 형성되는지는 아직 잘 알려져 있지 않다.

위 사진은 하블 우주망원경과 찬드라 X-선 망원경 데이터를 디지털로 합성해 만든 것이다.

▲ 앞으로 50억 년 후면 수소를 다 태운 우리 태양도 바깥껍질이 떨어져나가

 이와 비슷한 행성상 성운을 만들 것이고, 나머지 중심부분은 수축하여 지구

크기의 백색왜성이 될 것이다.

(출처=NASA)               

너비 1광년에 이르는 이 아름다운 성운은 50억 년 후 우리 태양이 어떤 운명을 맞을 것인가를 보여주는 샘플이라고도

할 수 있다.

이 성운 한가운데 있는 별은 백색왜성으로 그전 별의 속고갱이라 할 수 있는데, 약 1000년 전에 자신의 겉 표면을 우주공간으로 날려버리고 저 같은 성운을 형성한 것이다.

앞으로 50억 년 후면 수소를 다 태운 우리 태양도 바깥껍질이 떨어져나가 이와 비슷한 행성상 성운을 만들 것이고,

나머지 중심부분은 수축하여 지구 크기의 백색왜성이 될 것이다.

그때가 되면 수성과 금성은 부풀어오른 태양 적색거성의 불길 속으로 들어가게 될 것이고, 지구는 바다와 대기가 증발하여 우주공간으로 날아가고 지각은 녹아내릴 것이다.

그리고 태양의 행성상 성운은 나선성운과 같은 아름다운 우주 쇼를 펼치다가 몇만 년 후면 완전히 소멸할 것이다.

하지만 걱정할 필요는 없다.

 이런 일은 몇십억 년 후에나 일어날 테니까.

하지만 여러분은 지금 태양의 50억 년 후 운명을 본 것이나 진배없다.

우주의 법칙은 냉엄하니까. 그러니 오늘 지구가 티끌처럼 날려 사라진다 해도 내일 우주에는 아무 변화도 없을 것이다. 철학자들은 이를 천지불인(天地不仁)이라 한다. 

이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

[출처: 서울신문

 출처: NASA/ESA/Hubble Processing: Judy Schmidt

행성상 성운 NGC 7027에서 발견된 우주 최초의 분자.

138억 년 전 모든 물질과 에너지가 모인 한 점에서 대폭발하며 우주가 만들어졌다.

 빅뱅 이후 수 십 만년 동안 우주는 너무 뜨거워 원자들을 결합시키기 어려웠다.

 그래서 당시 우주에는 수소, 헬륨, 리튬 등의 몇 가지 유형의 원자만이 존재했다.

그런데 에 게재된 새로운 연구에 따르면 빅뱅 이후 약 100,000년 후 우주는 수소와 헬륨이 결합할 수 있을 정도로 충분히 식었던 것으로 보인다.

원자들이 결합해 최초의 분자를 형성하며 우주는 마침내 냉각되고 형태를 갖추기 시작했던 것으로 추정되는데, 과학자들은 우주 최초의 분자로 수소와 헬륨이 결합해 만들어진 '수소 이온화 헬륨(HeH+,helium hydride ion)'이라는 분자를 추론해냈다.

따라서 우주 최초의 분자는 오늘날에도 우주 어딘가에 존재하고 있을 것으로 예상됐다.

 지난 수십년 동안 과학자들이 이 분자를 찾으려고 노력했지만 발견할 수 없었다.

화학적 탄생의 첫 걸음이 아직까지 증명되고 있지 않았던 셈이다.

그런데 드디어 과학자들은 우주 최초의 분자를 발견하게 된 것이다.



우주 최초의 분자

수소 이온화 헬륨(HeH+,helium hydride ion) 분자.

출처: 유튜브/NASA's Ames Research Center

우주 최초의 분자란 개념을 알아가기에 앞서 원자와 분자의 개념부터 짚고 넘어간다.

원자는 물질을 이루는 작은 입자를 말한다.

반면 분자는 원자가 모여 특정한 물질의 성질을 나타내게 되는 입자를 말한다.

가령, 물은 수소원자 2개와 산소원자 1개가 모여 만들어진다.

이에 물 고유의 성질을 가지게 되는 것이다.


우주 최초의 분자인 '수소 이온화 헬륨(HeH+)'은 까다로운 분자다.

 헬륨 자체는 다른 종류의 원자와 결합할 가능성이 매우 낮은 불활성 가스(noble gas)다.

 그러나 1925년 과학자들은 헬륨의 전자하나를 수소 이온과 공유하며 실험실에서 이 분자를 만들어낼 수 있었다.

이후 1970년대 후반, 'NGC 7027'이라는 행성상 성운을 연구하는 과학자들은 이 환경이 수소 이온화 헬륨(HeH+)를 형성하는 데 적합할지도 모른다고 생각을 했다.

늙은 항성에서 나오는 자외선과 열이 수소 이온화 헬륨을 형성하는데 알맞은 조건이었기 때문이다.

행성상 성운은 태양과 같은 항성이 수명을 다했을 때 외층을 날려버리고 백색왜성(white dwarf)으로 쪼그라들며 천천

히 냉각되고 결정화될 때 만들어진다.

죽어가는 항성들이 식으면서 이 항성들은 그 주변의 수소 원자의 전자를 떼어낼 수 있을 만큼 충분한 열을 발산할 수

 있다.

이렇게 수소원자는 수소 이온화 헬륨(HeH+)를 만들어내는 데 필요한 양성자만 남은 수소원자가 된다.
그러나 당시 그들의 관측은 결론에 이르지 못했다.

과학자들의 계속된 노력은 최초의 우주 분자가 그곳에 있을 수 있다는 것을 암시하긴 했지만 이 미스터리한 분자는

계속해서 관측되지 않았다.

 당시 행성상 성운을 관측했던 우주망원경은 여러 분자들이 뒤섞여 있는 성운에서 수소 이온화 헬륨(HeH+)의 신호를

골라낼만한 특정 기술을 가지고 있지 않았기 때문이다.

 왜냐하면 수소 이온화 헬륨(HeH+)은 지구의 대기로 인해 쉽게 가려지는 적외선 파장에서 빛을 내기 때문이다.



우주 최초의 분자, 드디어 발견

NGC 7027 성운.

출처: Hubble, NASA, ESA



우주 최초의 분자가 발견된 곳은 지구로부터 3천 광년 떨어진, 백조자리 근처에서 죽어가고 있는 항성 근처의 NGC

7027 행성상 성운(planetary nebula)에서였다.

NGC 7027 성운에서는 이 신비한 분자가 형성될 수 있는 조건을 가지고 있다.

참고로 행성상 성운이란 질량이 태양과 비슷한 별의 마지막 단계에서 바깥층이 방출되면서 만들어진 고리 모양의

가스 물질이며,수명은 수만 년 정도이며 점점 우주 공간으로 퍼져 성간 물질로 되돌아간다고 한다.

SOFIA는 보잉 747항공기에 설치된 적외선 망원경.

출처: 유튜브/WIRED



2016년 과학자들은 미국항공우주국(NASA)의 성층권 관측 망원경인 SOFIA(Stratospheric Observatory for Infrared

Astronomy)에 도움을 요청하는데,SOFIA는 보잉 747항공기에 설치된 적외선 망원경이다.

 지상에 닿는 적외선 대부분을 차단하는 수증기를 피해 약 13.7km의 성층권까지 올라 비행하며 성운을 관측할 수

 있다.

최근 SOFIA의 장치 중 GREAT(German Receiver at Terahertz Frequencies)라 불리는 고해상도 원적외선 분광기를 업그레이드했다.

망원경에 없던 수소 이온화 헬륨(HeH+)의 특정 채널을 추가했다.

이 장치는 라디오 수신기처럼 작동한다.

과학자들이 찾고 있는 분자의 주파수를 맞춰준다.

SOFIA가 상공을 날고 있을 때 과학자들은 실시간으로 이 장치의 데이터를 읽고 있었다.

그리고 마침내 수소 이온화 헬륨(HeH+)의 신호가 크고 선명하게 들려왔다.

과학자들은 죽어가는 항성 주변에서 수소 이온화 헬륨(HeH+)의 적외선 신호를 감지한 것은 우주 최초의 분자에 관한

명확한 증거라고 전했다.

  Rolf Guesten 박사는 "데이터에서 수소 이온화 헬륨(HeH+)을 처음 본다는 것은 매우 흥분되는 일이었다"며 "오랜

탐색이 해피엔딩을 맞이했고 초기 우주의 기초 화학에 관한 우리의 이해에 대한 의구심을 없애준다"고 말했다.

또한 이 연구의 공동저자인 존스 홉킨스 대학교의 David Neufeld교수는 "수소 이온화 헬륨(HeH+)의 발견은 분자를

형성하려는 자연의 성향을 극적이고 아름답게 보여주는 것"이라고 전했다.


이번 연구의 저자인 독일의 막스 프랑크 전파천문학연구소의 Rolf Guesten 박사는 "(우주의) 성간 공간에 수소 이온화 헬륨분자가 존재한다는 증거가 없는 것은 수십년간 천문학에서 딜레마였다"고 밝힌 바 있는데,이번 발견은 우주에 실제로 수소 이온화 헬륨(HeH+.helium hydride ion)이 존재할 수 있다는 증거다.

따라서 과학자들은 초기 우주의 화학적 과정에 관해 이해할 수 있을 뿐만 아니라 수 십년억년 동안 어떻게 진화해 오늘날의 복잡한 화학적 성질을 가질 수 있었는지 밝혀낼 계획이다.

  저작권자 © 이웃집과학자

출처 : 이웃집과학자(http://www.astronomer.rocks)

일본 항공우주 스타트업 '인터스텔라 테크놀로지'가 개발한 로켓 'MOMO 3호기'

형상.

 <사진=Interstellar Technologies>

日 기업 자체 개발한 로켓 우주로···민간 사상 처음

'모모 3호기' 4일 오전 5시 45분 고도 100km 우주 공간 도달
2017년부터 1, 2호기 발사해 실패했지만, 삼 세번 만에 성공

일본 항공우주 스타트업 '인터스텔라 테크놀로지'가 개발한 로켓 'MOMO 3호기'가 4일 오전 5시 45분 발사돼 고도

100km 우주 공간에 도달했다.

일본 기업이 자체 개발한 로켓이 우주에 도달한 건 사상 처음으로 우주 개척을 위한 흐름에 가속도가 붙을 전망이다.

일본경제신문 등 일 다수 언론에 의하면 4일(현지 시각) 모모 3호기가 4일 오전 5시 45분 홋카이도 다이키초(大樹町) 시설에서 발사되고 목표 고도 100km에 도달했다.

이번에 발사된 로켓은 길이 10m, 무게 1000kg의 액체 연료 로켓이다.

로켓 안에는 중력 등을 측정하는 20kg의 실험 기기가 포함돼 있다. 

3호기 발사 성공은 1호기, 2호기 발사 실패로 만들어졌다. 2017년 발사한 1호기는 고도 20km에 달했지만, 비행 중에

기체가 파손됐다. 2

018년 6월 발사된 2호기는 발사 직후 낙하한 뒤 동체가 화염에 휩싸기도 했다.

1, 2호기에서 나타난 설계상 결함을 수정·보완해 3호기 발사가 이뤄졌다. 당초 지난달 30일 발사를 계획했으나 자세

제어 장치 오류와 기상 악화로 인해 연기되기도 했다. 

인터스텔라 테크놀로지가 개발한 '모모 3호'가 발사를 앞두고 있다.

<사진=일본경제신문 갈무리>

인터스텔라 테크놀로지는 2006년부터 모든 사람이 우주에 접근할 수 있도록 한다는 목표로 로켓 개발에 집중하고 있다. 액체산소와 연료를 사용해 '모모' 로켓을 개발해 2번의 실패가 있었지만 4일 결국 우주에 도달했다.

국내에서는 기업 50곳이 협력해 지난해 12월 발사해 교신에 성공한 '차세대 소형위성 1호'가 그나마 위안거리지만 이마저도 기술 검증 차원이다. 미국·중국·일본 등에서 개발한 기술과는 여전히 간극이 존재한다. 

일본이 우주 개척을 위해 취하는 전략은 명확하다.

일종의 무리 전략(群戰略). 지난 2월 22일 성공적으로 발사된 하야부사 2호 개발에는 일본 내 300개 기업이 개발·제조 등에 참여했다.

미국항공우주국(NASA) 연간 예산 10분의 1인 일본우주항공연구개발기구(JAX)가 살 길을 찾기 위해 취한 움직임이다. 

우주 산업은 점차 민간 영역으로 확장되고 있다.

일론 머스크의 스페이스X나 제프 베조스의 블루 오리진 등 거대 민간 자본은 물론 이스라엘의 '스페이스일'(SpaceIL) 등이 있다.

 일본에서도 JAXA와 미쓰비시 중공업이 2020년에 시험 발사를 예정하는 로켓 'H3'와 달 탐사를 목표로 하는 스타트업 '아이스페이스'(ispace)가 우주 산업에 발을 디뎠다.  

      

저작권자(c) HELLODD,   

일본 민간 벤처기업 로켓 '모모 3호기'(다이키초[일본 홋카이도] 교도=연합뉴스)

지난달 30일 일본 홋카이도(北海道) 다이키초(大樹町)에서 일본 민간 벤처기업이

 개발한 소형 로켓 '모모 3호기' 발사를 앞두고 관계자들이 작업 중이다

sewonlee@yna.co.kr

솟아오르는 모모 3호기(다이키초[일본 홋카이도] 교도=연합뉴스) 4일 오전 일본

 홋카이도(北海道) 다이키초(大樹町)에서 일본 벤처기업이 만든 소형로켓 '모모 3호기'가

 발사되고 있다. 2019.5.4

2018년 11월 28일 오후 고흥 나로우주센터에서 한국형발사체(KSLV-2) '누리호'의

 엔진 시험발사체가 발사되고 있다.

 [사진공동취재단=연합뉴스 자료사진]