+ 맨눈으로도 볼 수 있는 혜성 접근중 / 우주 95% 암흑물질·암흑에너지...새 이론

 

 

 

[우주를 보다] 맨눈으로도 볼 수 있는 혜성 접근중

입력 : 2018.12.07 10:35

▲ 46P 혜성의 아름다운 자태. 다음 주면 지구 행성 밤하늘에서 가장 밝은 혜성으로 등극한다.

 혜성의 꼬리는 무려 목성까지 뻗친다.(출처:Alex Cherney/NASA)

▲ 46P 혜성은 12월 16일 지구에 가장 가까이 접근한다. 이때는 맨눈으로도 관측할 수 있다.

해진 후 동쪽 지평선 위에서 볼 수 있다.(출처SkySafari App)

▲ 46P 혜성의 경로(출처: Sky & Telescope)

-12월 16일 맨눈으로 볼 수 있는 46P 혜성

​엄청나게 밝은 혜성이 지구로 접근하고 있다. 46P / 비르타넨(Wirtanen)이라는 혜성으로, 5.4 년의 주기로 긴 타원형 궤도를 따라가는데, 이미 망원경이나 쌍안경으로 볼 수 있을 정도의 거리에 접근해 있다.

미국항공우주국(NASA)의 발표에 따르면, 곧 맨눈으로도 볼 수 있을 정도의 거리로 접근할 것이라고 한다. 밝은 녹색을 띤 이 혜성은 12 월 16일에 동쪽 지평선 바로 위에 나타날 때 지구에 가장 가까이 접근하여 맨눈으로도 충분히 관측할 수 있을 것으로 보인다. NASA는 이미 지난달 밤하늘에서 밝게 빛나는 혜성의 숨막힐 듯한 사진을 '오늘의 천체사진'으로 올린 바 있다.

천문 전문 웹사이트 어스스카이(Earthsky)에 의하면, 46P 혜성은 며칠 후 우리 지구에 최접근하기 전인 12일에 태양에 가장 가까이 접근한다.

NASA는 호주의 천체사진 작가 알렉스 처니(Terrastro, TWAN)가 촬영한 사진에 대해 "어두운 하늘이라면 맨눈으로도 볼 수 있으며, 5.4 년의 길죽한 타원 궤도를 도는 이 혜성은 12월 중순에 지구와 태양에 가장 가까이 접근한다"라고 설명하면서 "햇빛을 받아 형광이 나는 구형의 코마는 11월 7일 남반구에서 망원경으로 관측했을 때 보름달의 각 크기의 절반 정도"라고 밝혔다.

전 세계의 아마추어 천문가들은 현재 접근해오고 있는 이 혜성을 추적하는 데 열을 올리고 있다. 영국의 트위터 사용자인 테리 러브조이는 이번 주초 46P 혜성이 빛공해가 심한 지역에서도 볼 수 있을 정도로 가까이 접근했다고 알려왔다.

그러나 최고의 혜성 관측 기회를 얻으려면 다음 주에 빛공해가 적은 시골이나 도시 근교를 찾는 것이 현명한 선택이 될 것이다. 천체 망원경이 없다면 쌍안경이라도 훌륭한 관측 도구가 될 수 있다. 초록빛 46P 혜성은 그 무렵 황소자리와 마차부자리를 지나간다.

[출처: 서울신문 나우뉴스] 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com 

http://nownews.seoul.co.kr/news/newsView.php?id=20181207601004§ion=&type=daily&page=

 

"우주 95% 암흑물질·암흑에너지는 음의 질량 가진 유체"

송고시간 | 2018-12-07 10:37

英 옥스퍼드 물리학자, 현대물리학 최대 난제에 새 이론

페가수스 자리의 은하들 [자료사진]

우주를 촘촘히 차지한 것 같은 은하와 별들은 전체 우주의 5% 밖에 안 된다고 한다. 나머지 95%는

암흑에너지와 암흑물질이 차지하고 있다. [미국항공우주국(NASA), 유럽우주국(ESA) 제공]

(서울=연합뉴스) 엄남석 기자 = 현대 물리학의 가장 큰 난제인 암흑물질과 암흑에너지를 음의 질량(negative mass)을 갖는 유체(流體·fluid)로 설명하는 새로운 이론이 제시돼 관심을 받고있다.

우주에 셀 수 없이 많은 별은 전체 우주의 5%밖에 안 된다. 나머지 95%는 암흑물질과 암흑에너지가 차지하고 있다. 하지만 이들은 눈에 보이지 않고 주변 물질에 미치는 중력 효과를 통해서만 간접적으로 그 존재가 추론될 뿐이다. 현재 가장 널리 인정되는 표준우주모형인 람다(∧)CDM마저도 이를 제대로 설명하지 못하고 있다.

이런 상황에서 영국 옥스퍼드대학 e-연구센터의 천문학자 제이미 판즈 박사가 국제학술지 '천문학 및 천체물리학(Astronomy & Astrophysics)' 최신호에 발표한 논문에서 암흑물질과 암흑에너지를 하나의 현상으로 묶어 주변의 모든 물질을 밀어내는 마이너스 중력을 갖는 유체로 설명하는 암흑유체설을 제기했다.

지금까지 암흑물질은 주변 물질에 중력 작용을 하고, 암흑에너지는 우주를 가속 팽창시키는 척력(斥力)으로 별개 현상으로 다뤄져 왔다.

판즈 박사는 그러나 둘을 사실상 같은 것으로 보고, 중력이 모든 것을 끌어들이는 것과는 반대로 주변의 모든 것을 밀어내는 음의 질량 영역에 있는 것으로 시사했다.

음의 질량은 주변의 모든 것을 밀어내는 가설적 물질 형태로 양의 질량을 가진 일반적인 물질과 달리, 힘을 가해 밀면 오히려 힘을 가하는 쪽으로 되돌아오는 특성을 갖는다.

이런 음의 질량은 천문학에서 새로운 개념은 아니다. 일반 물질과 마찬가지로 우주가 팽창하면서 음의 질량을 가진 입자의 밀도가 낮아져 밀어내는 힘도 떨어질 것으로 여겨졌지만 실제 관측에서는 암흑에너지가 엷어지지 않고 오히려 우주팽창을 가속하는 것으로 나타나면서 모순이 드러나 폐기됐다.

허블우주망원경으로 포착한 은하

우주팽창을 연구하기 분석 중인 19개 은하 중 두 곳. 지구에서 6천500만광년 떨어진 곳에

위치한 NGC 3972(왼쪽)와 1억1천800만광년 떨어진 NGC 1015. [NASA, ESA 제공]

판즈 박사는 이번 연구에서 음의 질량이 지속해서 질량을 보충하며 창출해 가는 것으로 수정해 시뮬레이션을 했다. 그 결과, 음의 질량을 가진 유체는 우주 팽창과정에서도 희석되지 않았으며, 암흑에너지와 동일한 것으로 나타났다.

암흑물질의 본질을 설명하기 위한 3D 컴퓨터 시뮬레이션에서도 같은 결과가 나왔다.

암흑물질은 은하가 빠른 속도로 회전해 이 힘에 의해 찢겨나가는 것이 정상인데 그렇지 않고 은하형태를 유지하는 것은 눈에 보이지 않는 물질이 작용하고 있다는 의미에서 도입된 것이다.

판즈 박사의 시뮬레이션에서는 양의 질량을 가진 은하가 중력 작용으로 모든 방향에서 음의 질량을 끌어들이고, 은하에 근접하게 된 음의 질량을 가진 유체는 더 강력한 척력으로 은하가 고속 회전하면서도 찢기지 않고 형태를 유지할 수 있게 하는 것으로 나타났다.

판즈 박사는 암흑유체설이 컴퓨터 시뮬레이션과 수학에 기초한 것으로, 오류가 있을 수 있다고 인정하고 다른 학자들의 검증을 반기고 있다.

그는 옥스퍼드대학도 참여하는 세계 최대의 전파망원경인 SKA(Square Kilometre Array)가 오는 2022년부터 가동되면 이를 통해 암흑유체설 이론을 검증할 계획이다.

세계 최대의 전파망원경으로 추진되는 SKA 상상도

[SKA 홈페이지 캡처]

판즈 박사는 보도자료를 통해 "아직 이론적으로나 컴퓨터 시뮬레이션으로 풀어야 할 것이 많이 남아있다"면서 "이미 30년 전에 나온 람다CDM의 새로운 확대 버전인 이 가설이 다른 관측 증거와 정확하게 일치하는지 확인할 수 있기를 고대한다"고 했다.

그러면서 "만일 사실로 확인되면 이는 빠져있던 95%의 우주에 대한 심미적 해결책을 제시하는 것이 될 것"이라면서 "그것은 우리가 음(-)의 신호를 포함하는 것을 잊고 있었다는 것"이라고 했다.

판즈 박사는 글로벌 대안언론 '더 컨버세이션(The Conversation)'에 실린 기고문에서 "음의 질량이 이상하게 들릴 수 있지만, 언뜻 생각했을 때처럼 크게 이상하지는 않다"면서 "우리가 양의 질량에 독점된 곳에서 살다 보니 이런 현상이 독특하고 친숙하지 않아 보일 수 있다"고 했다.

그는 음의 질량이 물리적으로 존재가 가능한지를 떠나 이론적으로는 이미 많은 분야에서 활용되고 있으며 물속의 공기 방울도 음의 질량이 표현된 현상으로 볼 수 있다고 했다. 또 최근에는 한 실험실 연구에서 음의 질량을 가졌을 때 나타날 수 있는 작용을 하는 입자를 만들어내기도 했다고 덧붙였다.

<저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지>  eomns@yna.co.kr 2018/12/07 10:37 송고

https://www.yna.co.kr/view/AKR20181206150200009?section=it/science&site=major_news03

“지구는 비교적 빨리 형성”…美연구진, 네온 가스로 추정

 

입력 : 2018.12.07 09:19

 

▲ 천체 예술가가 그린 원시 행성계 원반의 상상도(CC BY 4.0·ESO/L. Calçada) 

45억 년 전쯤, 우리 지구는 비교적 빠르게 형성돼 맨틀 속에 기체와 물을 함유하게 됐다는 추정 결과가 나왔다.

미국 데이비스 캘리포니아대(UC데이비스) 지구·행성과학과 연구진은 갓 만들어진 태양을 둘러싸고 있는 기체와 티끌 입자로 이뤄진 원반 형태의 태양계 성운에서 원시 지구가 어떻게 형성됐는지를 네온 동위원소를 측정해 추정할 수 있었다고 밝혔다.

연구를 주도한 커티스 윌리엄스 박사는 “우리는 지구 맨틀 속 네온이 어디서 어떻게 얻게 됐는지를 이해하기 위해 애쓰고 있다. 이는 지구가 얼마나 빨리, 그리고 어떤 조건에서 형성됐는지를 보여주기 때문”이라면서 “실제로 네온은 물과 이산화탄소, 그리고 질소 같은 기체가 발생했음을 뜻한다”고 말했다.

연구진에 따르면, 네온은 생명에 필수적인 이런 화합물과 달리 비활성 기체이므로, 화학적이고 생물학적인 작용에 영향받지 않는다.

“따라서 네온은 45억 년 뒤에도 어디서 왔는지를 보여주는 것”이라고 연구에 참여한 수조이 무코파디아이 교수는 설명했다.

 

▲ 아폴로 17호에서 촬영한 지구의 모습

(퍼블릭도메인·NASA/Apollo 17 crew; taken by either Harrison Schmitt or Ron Evans)

원시 행성계 원반으로도 불리는 태양계 성운에서 지구가 얼마나 빨리 혹은 얼마나 느리게  형성됐는지, 그리고 어떻게 물이나 다른 기체들이 응축하는 초기 지구에 전달됐는지에 대해서는 세 가지 이론이 제시된다.

첫째는 이번 연구처럼 지구가 200만 년에서 500만 년 사이에 비교적 빠르게 형성돼 초기 태양을 둘러싼 태양계 성운에서 가스를 포획했다는 것이다.

그다음은 더욱 긴 기간 동안 먼지 입자들이 미행성체로 응축된 뒤 행성이 됐다는 것이고, 마지막은 지구가 상대적으로 느리게 형성돼 물과 탄소, 그리고 질소가 풍부한 탄소질의 콘드라이트 운석들에 의해 물과 기체가 전달됐다는 것이다.

지구가 태양계 성운에서 빠르게 형성됐다면 지표면이나 그 근처에 많은 수소 기체를 갖고 있었을 것이다. 하지만 지구가 상대적으로 늦게 형성돼 콘드라이트 운석들이 더 많이 충돌했다면 수소는 산화 형태인 물이 더 많을 것이다.

즉 연구진은 지구 형성과 기체 전달에 관한 세 이론 중 어느 것이 맞는지 알아내기 위해 지구 형성 시 내부 맨틀에 갇힌 네온 동위원소의 비율을 정확하게 측정하려 한 것이었다.

네온 동위원소는 네온-20과 네온-21, 그리고 네온-22이다. 이 세 가지는 모두 안정 동위원소이지만, 네온-21은 우라늄의 방사성 붕괴 과정에서 형성된다. 따라서 지구에 있는 네온-20과 네온-22의 양은 행성이 형성된 이후로 안정돼 왔고 영원히 지속할 것이다. 반면 네온-21은 시간이 지나면서 서서히 늘어난다. 지구 형성을 위한 세 가지 이론은 네온-20과 네온-22의 서로 다른 비율로 예측한다.

연구진은 해저에 있는 침상현무암을 조사하는 것으로 맨틀을 대신했다. 이는 이 유리질 암석이 맨틀에서부터 유출돼 바닷속에서 냉각된 잔재이기 때문이다.

연구진은 침상현무암 속에 있는 작은 거품에서 네온 기체를 발견할 수 있었다. 그리고 질량 분석기를 사용해 네온 동위원소의 비율을 측정했다.

자세한 연구 성과는 세계적 학술지 ‘네이처’ 최신호(5일자)에 실렸다.

[출처: 서울신문 나우뉴스] 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr  

http://nownews.seoul.co.kr/news/newsView.php?id=20181207601001§ion=&type=daily&page=