우주의 가장자리에 대해 생각하다 잠못든 적이 있는가요?
그만큼 우주는 무한하고 바닥이 보이지 않는 세계인 것이다. 싫은 일이 있어도 우주의 넓이를 생각하면, 미립자 수준의 사소한 것으로 되기 때문에, 어떤 의미로서는 긍정적인 우주...
모르는 것 투성이 우주이지만, 그럼에도 불구하고 눈부신 과학에 의해 최근들어 일부 수수께끼가 해명된 것도 있다. 그런 우주의 신비 10가지를 알아보자.
■ 은하의 중심에 있는 이상한 물체의 정체
오랫동안 G2로 불렸던 은하의 중심에 존재하는 물체의 정체에 대해 조사가 진행되어왔다. 당초, 은하수에 있는 거대한 블랙홀을 향해 흐르는 수소 가스 구름이라고 볼 수 있었지만, 블랙홀의 중력에 이끌릴 때와의 거동과는 달랐다. 만약 그렇다면, G2는 궤도상에 남김없이 폭발을 일으키고 있는 것.
그러나 이 정체는 UCLA의 팀이 하와이의 켁 천문대의 망원경을 사용하여 밝혀졌다. 연구팀에 따르면, G2는 가스와 먼지로 둘러싸인 거대한 항성이며, 아마도 2개의 쌍성이 융합된 것으로 태어난 것이라고 한다. 이 융합 블랙홀의 중력이 원인. 이런 종류의 항성은 안정 될 때까지 백만 년 이상 동안 팽창을 계속하는 것으로 보인다. 또한 팽창하는 G2는 블랙홀 근처의 거대한 천체에서 늘 그렇듯이 "스파게티 모양"으로 변형하고 있다.
■ 근방의 왜소 은하가 별을 낳는 힘
은하수는 중력에 의해 은하가 합쳐서 생긴 거대한 은하 군이다. 우리가 살고있는 은하와 가장 가까운 은하는 왜소 구형 은하라고 부르고, 은하수에서 1000 광년 멀리떨어진 왜소 불규칙 은하처럼, 별을 형성하는 조건을 충족하는지 여부는 지금까지 수수께끼였다. 이 멀리있는 은하는 대량의 중성 수소 가스가 존재하고, 이것이 별을 탄생시키는 원동력으로되고 있다.
고감도 전파 망원경으로 관찰 한 결과, 은하수의 일정한 경계 내를 도는 왜소 은하에는, 별을 형성하는 수소 가스가 존재하지 않는 것으로 확인되었다. 그 원인은 은하수, 보다 더 정확하게 말하자면, 우리의 은하를 둘러싼 고온의 플라즈마의 헬로에 있다. 부근의 왜소 은하가 은하를 주회할 때, 그 속도에 의한 압력이 중성 수소 가스를 뿌려 버린 것이다. 따라서 이러한 은하에서 별이 태어나는 것은 아니다.
■ 암흑 물질의 양
최신 은하 형성 이론 인 A-CDM 모델에 따르면, 우리 은하수의 주위에 존재하는 위성 은하가 육안으로 확인 할 수 있을 것이다. 하지만, 현실은 그렇지 않다. 그래서 서호주 대학은 은하수의 암흑 물질의 양츨 측정하여 그 원인을 규명하기로 했다.
암흑 물질이 발견되기 이전의 1915년에 고안된 기법을 이용하여, 은하수의 별의 속도를 상세하게 조사하고, 암흑 물질의 양이 측정되었다. 그랬더니, 우리 은하는 지금까지 생객해왔던 것보다 50% 적은 암흑 물질 밖에 존재하지 않는 것을 발견했다. 이 결과에 근거하여 A-CDM 모델이 예측하는 시인 가능한 위성 은하의 수는 겨우 3개만이다. 이것은 현실의 관찰과 일치하고 있다.
또한 우리가 살고있는 은하의 중력을 뿌리치기 위해 필요한 속도는 초당 550km라는 것도 밝혀졌다. 이것은 로켓이 지구 표면으로부터 멀어지는데 필요한 속도의 50배이다.
■ 폭발하는 항성에서 발생하는 현상
2013년 12월, 전파 간섭계를 이용하여, 신성을 바꾸려고 하는 별을 관찰 가능하게 되었다. 이에 따라, 고 에너지 전자파 인 감마선이 태어나는 수수께끼가 해명된다.
영국 맨체스터 대학의 팀 오브라이언에 따르면, 연성계(連星系)에서 반성(伴星)으로부터 가스가 백색 왜성의 표면에 쏟아지면 신성이 발생한다. 이에 따라 항성 표면에 열핵 폭발을 일으켜 시속 수백만 km의 속도로 가스를 날린다. 분출 된 가스는 별의 궤도를 따라 과속이로 이동한다. 백색 왜성에서 분출 된 입자의 외부는 고속으로 이동하고 있지만, 잠시 후에 더 느린 물질과 충돌하기 시작한다. 그 결과 생긴 충격에 의해 입자가 가속, 감마선을 생산하는 것에 이른다는 것이다.
■ 달의 뒷면에 토끼가 없는 이유
1959년 소련의 우주선 루나 3호에 의해 달의 뒤편의 모습이 밝혀졌다. 거기에는 분화구와 산이 패치 워크 모양으로 늘어서 있었지만, 바다(현무암의 편평한 어두운 영역)이 거의 존재하지 않았다. 이 수수께끼를 해명했다고 주장하는 것이 미국 펜실베니아 주립 대학의 연구팀이다. 연구팀에 따르면, 이 원인은 알루미늄과 칼슘이 축적 된 두꺼운 지각에 있는 것 같다.
어떤 이론에서는, 화성만한 크기의 소행성이 지구와 충돌 했을 때 날아간 파편이 곧 달을 형성했다고 설명하고 있다. 그러나 지구와 달 사이에 조석의 고정이 발생, 달의 한쪽이 항상 질퍽 질퍽하게 녹아 지구를 향하도록 되어있다. 이 때문에 지구 측의 달의 표면은 열을 유지하고 있는 반면, 반대편은 서서히 식어갔다. 이 달의 뒷면에 두꺼운 지형이 생길 수 있었던 이유다. 연구팀에 따르면, 이 두꺼운 지각이 현무암의 마그마가 표면에 분출하는 것을 막았다는 것 같은데... 그리고 메테오로이도는 지구 측보다 얇은 껍질에 구멍을 뚫고 표면에 분출했다. 이것이 달에 바다를 형성하고, 지구에서 보면 토끼가 떡을 찧는것 처럼 보인다는...
그러나 최근의 조사 결과에서, 달 표면의 토끼는 내부에서 나오는 마그마의 연기에 의해 형성된것으로, 소행성의 충돌이 원인이 아니라고 주장하는 연구자도 있다. 진위가 밝혀지기 위해서는 추가 연구가 필요한 실정이다.
■ 우주에 편재하는 빛의 정체
화창한 밤 하늘을 바라보면, 거기에는 무수한 별들이 빛나고 있다. 소 구경의 망원경이라도 행성과 은하 등을 확인할 수 있다. 하지만 X선 검출기가 있으면, 밤하늘이 희미하게 빛나고 있는 것을 알 수 있을 것이다. 이것은 우주 X선 배경 복사라고 한다. 이 기원은 오랫동안 수수께끼였다.
그러나 NASA의 탐사선에 의한 조사에서, 대다수는 지구에서 수백 광년 떨어진 곳에있는 뜨거운 가스에 유래하고, 그 나머지(40%미만)는 태양계에서 유래하는 것이라고. 이 뜨거운 가스는 항성풍과 초신성 폭발에 의해 만들어진 것 같다. 또한 태양계에 유래하는 X선은 태양풍이 중성 수소와 헬륨에 충돌했을 때 방출된다.
■ 세븐 시스터즈까지의 정확한 거리
"세븐 시스터즈"라는 애칭을 가진 플레이아데스 성단은, 약 1억년 전에 형성된 수백개의 젊은 별들이 모여, 이른바 우주 실험실 같은 존재라고 볼 수 있다. 이것을 관찰하여 성단이 형성되는 구조를 해명하려고 시도되고 있는 것이다. 또 다른 성단과의 거리를 측정 기준으로도 이용되고 있다.
당초 플레이아데스 성단은 지구에서 430년 광년 앞서 있다고 생각했지만, 나중에 조사 위성 히파크수가 실시한 관측에 의해 사실 390 광년이 아닌가하는 설이 부상해왔다. 보기에는 대단한 오차라고 생각되지 않을수도 있지만, 별의 형성과 진화의 메커니즘을 해명하는데에는 큰 문제였다.
이 수수께끼는 전파 망원경의 네트워크를 이용한 시차 분석에 의해 해명되었다. 지구의 태양계 내의 궤도의 끝에서 플레이아데스 성단을 관측했을 때의 차이에 의하면, 그 거리는 지구에서 443 광년이다. 이 때문에 히파쿠스의 오류가 분명하게 되었고, 다른 118,000개의 별들의 거리까지 의문이 제기되고 있다.
■ 우리가 사는 은하의 크기
고감도 전파 망원경에 의해 초은하단의 경계가 분명해졌다. 이를 통해 우리가 사는 은하계는 최근 정의 된 라니아케아 초 은하단(끝없는 하늘을 의미)에 속하는 것으로 판명 된 것이다.
100,000개의 은하로 구성된 이 초 은하단은 약 5억 광년의 직경과 1000배의 태양 질량을 자량하며, 은하수는 그 변두리에 위치하고 있다. 또한 거대 어트랙터는 은하 간 공간의 중력 이상에 대해서도 해명이 진행되었다. 이것은 우리의 은하단을 안쪽으로 끌어들여 다른 은하단의 움직임에 영향을 주고 있는 것이다.
■ 지구의 운명
천문학자들은 하늘의 고고학자라고 할 연구를 실시하고 있다. 그들은 주성(가장 밝은 항성)이 죽은 후 남겨진 행성의 잔해를 조사하고 있다. 그 결과 떠오른 것은, 지구를 기다리는 불길한 운명이다.
항성 진화의 가장 말기에있는 백색 왜성의 대기는 순수 수소 또는 헬륨으로 구성되어 있을 것이지만, 종종 탄소, 철, 규소 등의 보다 무거운 원소로 오염되어있다. 종래 이러한 원소는 항성 내부에서 방사선에 의해 표면까지 밀려 난 것으로 생각되어왔다. 이처럼 대기가 오염 된 별은 평소보다 높은 규소와 탄소의 비율을 갖는다. 이것은 암석으로 이루어진 행성과 거의 같은 비율이다.
이러한 별의 조성이 생기는 원인은 지금까지 큰 수수께끼였다. 그러나 이것은 백색 왜성이 행성계를 삼킨 결과였던 것이다. 즉, 지구를 기다리는 운명은 수십억 년 후에 죽은 태양에 삼켜져 버린다는 것이다.
■ 은하의 마지막 모습
은하가 진화하는 구조를 해명함에 따라, 은하계의 운명도 이해할 수 있게 되었다. 은하의 진화는 그 중심에 있는 거대한 블랙홀의 영향을 받을 수 있다. 이러한 블랙홀은 은하에서 차가운 가스를 쏟아 버린다. 이것이 없으면, 은하는 별을 형성할 수 없게 된다.
수소 분자 가스의 유출은 은하의 진화에 관한 이론에서는 속지 된 사건이지만, 이 유출이 가속하는 방법은 연구자의 고민거리였다. 그런데 최첨단 망원경으로 은하 IC5063을 관찰 한 결과, 중앙 블랙홀에서 발생하는 전자의 고 에너지 제트가 수소 분자 가스의 유출을 가속화하고 있는 것이 발견되었다.
이것은 우리의 은하계를 기다리는 운명도 있는 것 같다. 은하계는 약 50억 년 후에 안드로메다 은하와 충돌 할 것으로 예상되는데 이때, 은하계의 중심에 가스가 축적하고, 초 거대 블랙홀에 힘을 주게된다. 따라서 제트가 형성되어 은하계의 모든 가스가 유출되어 버린다. 그리고 새로운 별이 다시 탄생하는 일은 없게 될 것이다.