우주의 신비

[아하! 우주] ‘고양이 발 성운’서 물과 유기물 발견…외계생명체 있을까?

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▲ 고양이 발 성운의 모습(NASA)



알마(ALMA), 혹은 아타카마 거대 밀리미터 서브 밀리미터 어레이(Atacama Large Millimeter/sub Millimeter Array)는 칠레의 고지대에 건설된 거대 전파 망원경으로 66개의 전파 망원경이 하나의 거대 전파 망원경처럼 작동해 우주의 비밀을 풀고 있다. 건설에만 14억 달러가 투입되었고 현재 미국, 유럽, 일본, 캐나다, 한국, 대만 등 여러 나라가 함께 이를 이용해서 연구를 진행 중이다.

ALMA는 이름처럼 9.6mm에서 0.3mm까지 밀리미터와 서브 밀리피터파 파장(주파수로는 31 ~ 1000 GHz)에서 우주를 관측한다. 이 파장은 인간에 눈에는 보이지 않지만, 여러 가지 중요한 정보를 담고 있어 우주를 연구하는 과학자들에게 귀중한 자료를 제공하고 있다.

최근 미 국립 전파 망원경 관측소의 브렛 맥기어가 이끄는 연구팀은 알마의 관측 능력을 한계까지 끌어올려 새로 태어나는 아기별에서 물과 유기물의 존재를 증명했다. 알마의 관측 파장대는 크게 band 1에서 band 10까지 10단계로 구분되는데, band 10은 0.3-0.4mm(787-950GHz) 파장으로 대부분 지구 표면에 도달하기 전 대기에 흡수되어 관측이 어려웠다. 연구팀은 좋은 기상 여건과 알마의 높은 고도(해발 5,000m), 그리고 매우 민감한 안테나의 힘을 이용해서 band 10에서 NGC 6334I 성운을 관측하는 데 성공했다.

▲ 새로 태어난 아기별과 그 주변 유기물의 개념도



NGC 6334I는 그 독특한 생김새 때문에 '고양이 발 성운'(Cat‘s Paw Nebula)라고 불리고 있는데, 중심부에는 새로 생겨나는 아기 별이 다수 존재한다. 따라서 과학자들은 전파 망원경을 이용해 그 내부를 상세히 관측했다. 가스에 가린 성운 내부 관측에는 가시광선보다 파장이 긴 전파가 유리하기 때문이다. 하지만 band 10에서 관측은 처음으로 이뤄진 것이다. 이 관측에서 과학자들은 중수소와 산소로 이뤄진 중수(heavy water)의 증거를 찾아냈다. 중수는 일반적인 물에 일정 부분 섞여 있기 때문에 이는 물의 존재를 시사하는 것이다. 이 중수는 새로 태어나는 별의 제트(jet)에서 발견되었으며 이 성운에 물 분자가 풍부함을 시사하는 결과로 해석된다.



더 흥미로운 발견은 생각보다 복잡한 유기물인 글리콜알데하이드(glycolaldehyde)가 검출된 점이다. 글리콜알데하이드는 알데하이드와 하이드록시기를 같이 지닌 가장 작은 분자로 생물체 내부에서 일어나는 여러 대사 과정의 중간에 등장한다. 이런 유기물이 수천 광년 떨어진 지구에서도 검출된다면 이 성운 내부에 유기물이 풍부하다고 해석할 수 있다. 아마도 검출되지 않았을 뿐 더 복잡한 유기물이 존재할 가능성도 크다. 아마도 태양계 역시 이렇게 물과 유기물이 풍부한 성운에서 태어났을 것이고 앞으로 이들 가운데 제2의 태양계가 태어날지도 모른다.

연구팀은 band 10에서 이제까지 관측하기 어려웠던 여러 가지 분자를 검출할 수 있을 것으로 기대하고 있다. ALMA는 이미 세계에서 가장 강력한 전파 망원경 중 하나지만, 과학자들은 그 성능을 한계까지 끌어올려 우주의 비밀을 한층 더 깊이 파고들 것이다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

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