132억년된 성운의 발견

 

출처 NASA

 

 

미국 현지시간으로 2011년 1월 26일 NASA의 공개 실황인 텔리컨퍼런스가 미리 예고되었다.   많은 사람들이 사전에 관심을 가졌다. 우리나라뿐 아니라 전세계 대중이 가장 관심있는 분야는 외계생명체에 관한 것이다. 2000년 12월2일에 열린 컨퍼런스는 언론에 부탁한 엠바고가 깨져서 사전에 그 내용이 누출되어 김이 조금 샜지만 큰 반향을 일으켰다. 인(Phosphorus)대신 비소를 생명체의 기본물질로 쓰는 획기적인 미생물을 발견으로 비소의 성분이 많은 환경인 태양계의 행성에서 생명체가 발견될 가능성을 높여주는 것이었다. 그에 대한 자세한 것은 이 블로그의 글 "못된 언론도 망치지 못한 NASA의 중대발표"  http://blog.daum.net/shkong78/865  참조.

 

이번에 발표된 주제는 그렇게 센세이셔널한 것은 아니었다. 지금까지 발견된 것중 가장 오래된 132억년된 성운을 최신개발된 "ultra-deep–field "라는 방식으로 노출을 하여 허블망원경으로 발견하였다는 것이다. 참고로 지금 물리학계에서 통설로 받아들여지고 있는 우주가 하나의 점 상태로 뭉쳐 있다가 폭발을 하면서 확장하고 있다는 "빅뱅(Bing Bang)"이론에 의하면 우주의 나이를 137억년으로 보고 있다. 위 그림은 관측방법이 발전되감에 따라 더 멀리 있는 별이나 성운을 발견할 수 있다는 것을 보여주고 있다.

 

 

 

출처 NASA

 

위 사진이 이번 발견된 가장 오래된 성운이다. 오늘쪽 하단 확대를 하여도 희미한 점 상태로 보인다. 오래된 성운을 찾기 위하여 물리학적으로 "적색편향(red shift)" 효과가 사용되었다. 쉽게 이야기 하면 기차길에서 기차가 이쪽으로 가까이 올 때는 기적소리의 톤이 더 높아진다. 그러나 멀어질 때는 기적소리의 톤이 낮아지는 것과 같은 것을 이용한 것이다. 우주가 팽창하면서 멀리 있는 성운으로부터의 빛은 실제보다 더 적색쪽으로 바뀌는 효과로부터 그 거리를 계산한 것이다.

 

 

 

This video is a zoom into the Hubble Space Telescope infrared Ultra Deep Field, first taken in 2009. It is a very small patch of sky in the southern constellation Fornax. The zoom centers on the farthest identified object in the field. The object, possibly a galaxy, looks red because its light has been stretched by the expansion of the universe. Credit: NASA/ESA/G. Bacon, STScI

 

위 비디오는 NASA에 올려져 있는 것으로 이번 성운의 발견과정을 자세하게 보여주고 있다. 

 

 

이번 발견의 과학적 의미를 간단히 살펴보자. 이번 성운은 빅뱅으로 우주가 탄생한 후 4억8천만년이라는 비교적 초기에 생겨난 성운이다.  위 영상만으로는 정확한 실체를 알기 어려우나, 과학자들은 태양계가 있는 성운인 은하수의 1/100정도의 크기로 추측한다.

 

과학자들은 이번에 발견된 성운보다 1억7천만년 후에 생긴 성운들과도 비교하여 보았다. 그 결과 1억7천만년 후에 생긴 성운에서는 새로운 별이 생겨나는 속도가 10배나 더 빠른 것을 발견하였다. 우주의 나이에서 1억7천만년은 비교적 짧은 기간인데 그 사이에 큰 변화를 보이는 것이다.

 

빅뱅이론에 의하면  우주가 137억년 처음 탄생하고 약 30만년 후에 전기를 띄지 아니한 수소가 처음 생겼다고 한다. 그러나 그 이후 전기를 띄면서 물질 상호간에 반응을 하면서 뭉쳐서 별을 만들어 내는 보금자리인 성운이 탄생한 것이다. 이러한 오래된 성운으로부터 더 자세한 데이타를 얻음으로써 초기 우주에서의 성운 탄생에 관한 더 상세한 이론을 얻으려는 것이다.

 

다만 과학자들은 이번 성운이 우주탄생후 최초로 생긴 성운이라고는 생각하지 아니한다. "제임스 웹 우주 망원경(James Webb Space Telescope [JWST])이라는 허블망원경보다 한단계 더 발전된 망원경을 우주에 설치하면 더 오래된 성운도 발견할 수 있을 것으로 기대한다. 그러나 이러한 더 진보한 우주망원경을 설치하는 것은 지금 미국정부의 예산문제에 발이 잡혀 있다.

 

100년도 살지 못하는 사람이 우주가 137억년이 되었고 132억년전에 탄생한 성운의 발견이 무슨 대수냐고 생각할 수도 있다. 철학자 데카르트의 "Cogito ergo sum(나는 생각한다 그래서 나는 존재한다)"라는 말을 다시 생각하여 본다. 인간이 위대한 것은 다른 동물들처럼 단순히 먹고 자고 자손을 낳는 것 외에 자신의 주위와 우주를 돌아 보고 생각하기 때문이다.

 

그리고 실제 이러한 우주의 기원에 관한 연구로부터 인류의 생활방식을 바꾸는 혁신적인 기술이 나온다. 현재 지구상에서 우주의 기원을 연구하기 위한 소립자 가속시설로 가장 큰 것이 유럽 핵 연구 기구(CERN)으로 유럽 20개 국가들이 공동으로 프랑스와 스위스 접경지역 지하에서 설치하여 운영하고 있다. 위 기구를 운영하면서 정보를 실시간으로 빨리 공유하기 위해 인터넷의 최종 단계인 월드 와이드 웹 (WWW)이 창안된 것이다.

 

지금 현대인에게 필수적인 스마트폰, SNS(소시얼네트워크), 블로그 등은  인터넷 웹이 발명되지 아니하였으면 없었을 것이다. 그러한 인터넷 기술이 우주의 기원을 연구하는 과정에서 생겼다는 점을 다시 강조한다. 대한민국은 현재 강바닥 파는 것에만 눈이 팔린 위대한(?) 대통령이 과학부와 정통부도 폐지하고 전반적으로 장기적인 과학기술정책이 후퇴하고 있다. 자연자원이 부족한 대한민국에서 장기적인 국가경쟁력 강화를 위하여 첨단 과학기술 육성에 앞서나가야 된다는 것을 다시 강조하여 본다.