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지구에서 1만광년 떨어진 '나홀로 행성' 발견…지구보다 95배 더 무거워

태양계 밖 우리은하에서 지구보다 대략 95배 더 무거운 토성급 '나홀로 행성'이 발견됐다. 미시중력렌즈 현상으로 발견한 것은 9번째, 아인슈타인 반경 밖에서 발견되기는 처음이다. 이 발견 내용은 국제학술지 사이언스에 2일(한국시간) 발표됐다. 우주항공청(우주청)은 한국천문연구원이 참여한 국제 공동 연구진이 우리나라 외계행성탐색시스템(KMTNet)과 유럽우주국 가이아(GAIA) 우주망원경으로 토성급 질량을 보유한 '나홀로 행성'을 발견했다고 밝혔다. 나홀로 행성은 우주 공간을 홀로 떠도는 행성으로 행성계 형성과 진화를 이해하는 중요한 단서를 제공한다. 이번에 발견된 '나홀로 행성'은 국제천문연맹(IAU)가 'KMT-2024-BLG-0792'로 명명했다. KMT는 한국중력렌즈망원경(KMTNet)을 의미하고, 나머지 숫자는 2024년 우리은하 중심부 방향에서 발견한 792번째 중력미소렌즈 관측을 뜻한다. 이 행성은 토성 질량 대비 약 0.7배에 해당한다. 지구로부터 1만 광년 가량 떨어져 있다. 이 행성은 기존과 달리 지상망원경과 우주망원경을 동시에 활용해 지구로부터 떨어진 거리를 측정했다. 이 같은 방법으로 거리를 측정한 경우는 처음이다. 현재 나홀로 행성을 발견할 수 있는 유일한 방법은 미시중력렌즈 현상을 이용하는 것이다. 천문연 KMTNet 연구진은 미시중력렌즈 현상으로 이번 나홀로 행성을 발견했다. 이 현상이 일어날 당시 가이아 우주망원경이 동일 영역을 16시간 동안 6차례 관측한 자료를 바탕으로 행성 거리와 질량을 정확하게 측정했다. KMTNet은 칠레, 호주, 남아프리카공화국에 각각 설치된 망원경을 통해 24시간 연속 관측이 가능하다. 이로인해 미시중력렌즈 현상이 짧게 발생하는 '나홀로 행성'도 놓치지 않고 발견할 수 있다. 미시중력렌즈 현상은 렌즈 역할을 하는 별이 배경 천체(관측 대상 배경) 앞을 지날 때 밝기가 급상승했다가 감소하는 현상이다. 한국천문연구원 이충욱 책임연구원은 "이번 발견은 중요한 학문적 의미를 갖는다"며 "지금까지 미시중력렌즈를 통해 발견된 나홀로 행성 9개는 모두 '아인슈타인 데저트'라고 불리는 특정 범위 아인슈타인 반경 밖에서 발견되었으나, 이번 행성은 아인슈타인 데저트 내에서 발견된 첫 번째 사례"라고 말했다. 아인슈타인 반경은 미시중력렌즈 현상을 일으키는 물체 중력장이 빛을 휘게 하는 정도를 정의하는 물리적인 반경을 말한다. 아인슈타인 데저트는 약 9~25마이크로초각(µas))에 해당하는 천체가 거의 관측되지 않는 현상을 말한다. 이 범위에 속하는 질량대 천체가 드물거나, 형성 메커니즘이 다르기 때문일 수 있다는 가설이 있다. 각반경 크기는 천체 질량이 클수록 커지며, 아인슈타인 테저트 왼쪽(≤9µas)은 질량이 작은 행성, 오른쪽(≥25µas)은 갈색왜성과 별들로 보인다. 연구팀은 수보(Subo Dong, 1저자 및 교신저자, 베이징대), 젝수안 우(Zexuan Wu, 2저자, 베이징대), 류윤현 연구원(3저자, 천문연), 이충욱 연구원(교신저자, 천문연) 등이 참여했다. 우주청 강경인 우주과학탐사부문장은 “천문연에서 구축한 KMTNet 덕분에 미시중력렌즈 현상을 이용한 행성 발견에 우리나라가 기여하고 있다"며 "향후에도 지상망원경과 국제 우주망원경들 간 동시관측 등을 통해 새로운 발견을 지속 지원할 것"이라고 말했다.

2026.01.02 04:00박희범

"인공 중력 만든다"…러시아의 회전식 우주정거장 주목 [우주로 간다]

러시아 국영 로켓 기업 에네르기아가 인공 중력을 생성하도록 설계된 혁신적인 우주 정거장 설계 특허를 출원했다고 우주과학매체 스페이스닷컴이 최근 보도했다. 러시아 국영 통신사 타스가 입수한 특허 문서에 따르면, 해당 회전 시스템은 지구 중력의 50%에 해당하는 0.5g의 중력을 발생시키도록 설계되었다. 특허 문서에는 정지형과 회전형 구성 요소를 모두 갖춘 중앙 축 모듈을 중심으로, 각 우주정거장 모듈과 거주 구역이 연결된 우주 정거장 구조 도면이 포함돼 있다. 중앙 축에서 방사형으로 연결된 거주 모듈은 원심력을 발생시켜 우주비행사에게 인공 중력을 제공하기 위해 축을 중심으로 회전한다. 0.5g의 중력을 구현하려면 해당 모듈은 분당 약 5번 회전해야 하며, 회전 반경은 약 40m에 달해야 한다. 이 정도 규모의 우주정거장을 건설하려면 여러 차례의 발사가 필요하며, 각 모듈을 궤도상에서 조립되는 방식으로 구축될 것으로 예상된다. 특허 문서는 우주정거장이 회전하는 구조인 만큼, 수송 우주선이 정거장에 도킹하기 위해서는 회전에 맞춰 기동하고 이를 정밀하게 조율해야 한다며, 이런 요구 사항이 해당 우주정거장의 운용 안전성을 낮출 수 있다는 단점을 지적했다. 인공 중력 기술은 저궤도에서의 장기 체류는 물론, 심우주로 향하는 행성 간 장거리 우주 임무에서 우주인의 건강에 중요한 영향을 미칠 수 있다. 미세중력 환경에 장기간 노출될 경우, 근육 위축과 골밀도 감소 등 다양한 부작용이 우주비행사에게 발생한다. 이와 관련해 미국 항공우주국(NASA)은 회전식 바퀴 형태의 우주정거장 개념인 '노틸러스-X(Nautilus-X)'를 제시한 바 있으며, 최근에는 민간 기업 바스트(Vast)도 인공 중력을 적용한 우주정거장 개발을 추진하겠다고 밝힌 바 있다. 다만, 러시아는 해당 프로젝트의 구체적인 일정이나 개발 계획에 대해서는 언급하지 않았다. 그럼에도 이번 특허가 주목 받는 이유는 국제우주정거장(ISS)의 운영 종료 시점이 다가오고, 각국과 민간 기업들이 새로운 국가 및 상업용 우주정거장 계획을 추진하는 상황이기 때문이다. 이번 특허는 러시아의 인공 중력 개념에 대한 관심을 보여준다고 스페이스닷컴은 전했다.

2025.12.28 09:24이정현

KISTI-서울대, 천체 중력 측정 속도 10배 향상 알고리즘 개발

국내 연구진이 천체 자체중력을 초고속으로 계산하는 알고리즘을 개발했다. 기존대비 속도는 10배 빠르고, 오차는 0.1% 미만으로 줄였다. 이 기술 개발은 한국과학기술정보연구원(KISTI) 김용휘 선임연구원과 서울대학교 김웅태 교수 연구팀이 진행했다. 연구팀은 GPU 기능 구현이 가능하도록, 그에 맞는 시스템 설계를 추가했기 때문에 내년 도입 예정인 슈퍼컴퓨터 6호기에 즉각 적용 가능하다고 설명했다. 기존에는 한 방향만 빠르게 계산하거나 모든 영역을 처음부터 끝까지 연산해야 해 시간이 오래 걸리는 한계가 있었다. 연구팀은 이를 개선하기 위해 큰 영역을 잘게 나눠 계산한 뒤 합치는 분할정복법(divide-and-conquer strategy)과, 미리 계산한 결과를 재활용해 불필요한 연산을 줄이는 방식을 결합해 효율성을 크게 높인 것이 특징이다. 중력 계산은 천체물리 시뮬레이션에서 반복적으로 수행되는 핵심과정이다. 계산 속도가 빨라질수록 같은 슈퍼컴퓨터 자원으로 더 큰 우주 공간과 더 긴 시간 범위를 모사할 수 있으며, 남는 자원을 자기장이나 복사(빛) 같은 다른 물리 현상 연구에 투입할 수 있다. 이를 통해 행성의 형성, 은하의 진화, 우주의 초기 모습까지 한층 정밀하게 재현할 수 있게 된다. 연구팀은 이번 알고리즘을 슈퍼컴퓨터용 대표 유체역학 코드(FARGO3D, Athena++ 등)에 탑재해 즉시 활용할 수 있도록 구현했다. 특히 GPU 기반 병렬 처리 성능을 최적화했다. 이는 내년 도입할 국가 슈퍼컴퓨터 6호기에도 곧바로 적용할 수 있다는 것을 의미한다. 서울대 김웅태 교수는 “구면좌표계에서의 자체중력 계산은 정확도와 속도 사이의 근본적 모순이 있었는데 이번 연구가 이를 크게 완화했다”며, “슈퍼컴퓨터 환경에서 행성과 은하의 탄생을 더 빠르고 정밀하게 모사할 수 있게 됐다”고 설명했다. KISTI 강지훈 첨단과학컴퓨팅센터장은 “이번 성과는 국가 전략 과제로 추진 중인 초고성능컴퓨팅 소프트웨어 생태계 조성 사업과 활용 고도화 사업의 방향과도 맞물려 있다”며, “슈퍼컴퓨터 6호기의 안정적 활용을 뒷받침하고, 응용 연구 저변 확대에도 기여할 것”이라고 말했다.

2025.09.17 10:00박희범

"근육 키우려면 우주 가면 안 되요"

우주비행사의 근육이 우주에 간지 며칠 만에 약화되기 시작했다는 연구 결과가 나왔다고 우주과학매체 스페이스닷컴이 최근 보도했다. 미국 플로리다 대학 연구진은 우주에서의 인체 근육량 변화를 살펴보기 위해 젊은 층과 상대적으로 근육량이 적은 노년층 두 그룹의 근육 미세조직 샘플을 채취해 국제 우주정거장(ISS)으로 보냈다. 해당 연구 결과는 지난 주 열린 국제줄기세포연구협회에서 발표됐다. 연구 결과 지구에서 젊은 층의 근육 조직 샘플은 노년 층의 근육 조직 샘플보다 약 2배 더 강했으나, 근육조직 샘플을 ISS의 무중력 상태로 보낸 후에는 젊은 층의 근육 조직이 노년 층의 조직과 비슷해졌다. 더 나아가 연구팀은 무중력 환경이 근육 샘플의 단백질 함량을 변화시켜 젊은 층 근육의 단백질 함량을 감소시켰고, 미세중력 환경이 신체 강도와 염증, 미토콘드리아 기능 장애, 세포 스트레스 관련 유전자 발현을 변화시켰다는 것도 발견했다. 근육량 유지의 중요성은 단순히 미적인 측면 뿐 아니라 운동 능력, 포도당 대사, 혈액 순환, 심혈관계 유지, 심지어 인지건강까지 영향을 미쳐 매우 중요하다. 연구진들은 우주에서 근육을 유지하기 위해 전기 자극을 주는 방법을 제시했다. 해당 연구에서는 근육 샘플에 근육 수축 시 발생하는 현상을 자극하기 위한 미세 전기 펄스를 가했다. 연구진은 전기 자극이 미세 중력 조직 실험에서 근육의 유전자 변화 중 일부를 예방하거나 역전시킬 수 있을 것이라고 밝혔다. "이번 연구는 장기 우주 임무 동안 근육 건강을 유지하는 방법과 궁극적으로 지구에서 연령에 따른 근육 손실을 극복하는 방법에 대한 통찰력을 제공한다"고 플로리다대학 수석 연구원 시오반 말라니는 밝혔다.

2025.07.12 10:45이정현

제임스웹, 놀라운 '아인슈타인 반지' 포착 [우주로 간다]

최고의 적외선 관측 능력을 자랑하는 제임스웹우주망원경(JWST)이 희귀한 우주현상인 '아이슈타인 고리(반지)'를 포착했다고 과학전문매체 라이브사이언스가 최근 보도했다. 아인슈타인 고리는 서로 떨어진 위치에 있는 두 개의 은하가 가지런히 위치한 것처럼 보이는 것으로, 아인슈타인의 상대성 이론 중 '중력렌즈 효과'와 연관이 있다. 앞에 위치한 은하의 중력으로 인해 뒷쪽 은하의 빛이 렌즈를 통해 보는 것처럼 휘어져 왜곡되고 확대돼 보이는 현상이다. 이 사진은 27일(이하 현지시간) 유럽우주국(ESA)과 캐나다우주국이 공개한 것이다. 아인슈타인 반지 중심에 있는 타원 은하는 SMACSJ0028.2-7537이라는 은하단에 속해 있는 은하며, 타원 은하를 감싸고 있는 나선형 모양의 은하는 앞 은하의 영향으로 휘어져 보인다. 유럽우주국(ESA)은 "이 효과는 너무 미묘해 잘 관측되지 않으나, 천문학적 규모로 엄청난 빛의 곡률을 다루면 때때로 명확하게 관측할 수 있다"고 밝혔다. 이 사진은 JWST의 근적외선 카메라 장비로 촬영됐으며 허블 우주망원경의 광시야 카메라 3과 고급 탐사 카메라 데이터도 포함되어 있다. "빛이 은하계를 통과하면서 이미지가 왜곡되었으나 개별 성단과 가스 구조는 선명하게 보인다"고 ESA는 설명했다. 이런 중력렌즈 효과는 천문학자들이 우주를 더 잘 이해하는 데에도 도움이 된다. 오래 전에 존재했던 먼 은하에서 방출된 빛은 너무 희미해 지구에서 관찰할 수 없다. 하지만, 강력한 중력 렌즈는 은하를 확대시켜 더 크고 밝게 보이게 하며, 과학자들이 빅뱅 이후 형성된 오래 전 은하를 연구할 수 있게 한다. ESA는 "이와 같은 천체는 다른 방법으로는 볼 수 없는 너무 희미하고 먼 은하를 연구하는 데 이상적인 실험실"고 설명했다.

2025.03.29 09:02이정현

KAIST 서선옥 교수, 2025 '프런티어과학상' 수상

KAIST는 서선옥 물리학과 교수가 양자 중력 이론에 관한 연구로 국제 기초과학대회에서 수여하는 2025년 프런티어과학상(FSA)을 수상자로 선정됐다고 26일 밝혔다. 프런티어 과학상은 최근 10년 이내에 중요한 성과를 이룬 연구 논문을 대상으로 수여한다. 시상식은 2025년 7월 베이징에서 열릴 예정이다. 서선옥 교수는 공동 연구자인 다니엘 제프리스, 아이토 루코위즈, 후안 말다세나 박사와 함께 2016년 '상대 엔트로피는 벌크 상대 엔트로피와 동등하다'는 논문을 썼다. 이 논문은 장이론에서의 상대 엔트로피와 고차원 시공간에 존재하며 이중적 관계에 있는 중력 이론에서의 상대 엔트로피가 동등하다는 것을 규명했다. 양자 중력 분야에서 중요한 논문으로 평가 받는다. 상금 총액 2만 5천달러를 수상 논문 저자들이 나눠 갖는다. 프런티어 과학상은 지난 2023년 국제기초과학대회(ICBS) 주최로 제정됐다. 베이징시와 옌치호 베이징 수학과학응용연구소(BIMSA)가 후원한다.

2025.03.26 08:04박희범

"중력이 만든 우주 반지"…유클리드, '아인슈타인' 고리 포착 [우주로 간다]

우주 암흑물질과 암흑 에너지의 정체를 밝히기 위해 발사된 유럽우주국(ESA) 유클리드 망원경이 희귀한 우주 현상인 '아인슈타인 고리'를 포착했다고 우주과학매체 스페이스닷컴이 10일(현지시간) 보도했다. 이번에 유클리드가 포착한 '아인슈타인 고리'는 지구에서 약 5억 9천만 광년 떨어진 비교적 가까운 은하 NGC 6505에서 포착됐다. NGC 6505 은하 뒤에서 고리를 만든 은하는 지구에서 약 44억 광년 떨어져 있는 은하에서 온 것으로 확인됐다. 아인슈타인 고리는 서로 떨어진 위치에 있는 두 개의 은하가 가지런히 위치한 것처럼 보이는 것으로, 아인슈타인의 상대성 이론 중 '중력렌즈 효과'와 연관이 있다. 앞에 위치한 은하의 중력으로 인해 뒤 은하의 빛이 렌즈를 통해 보는 것처럼 휘어져 왜곡되고 확대돼 보인다. “유클리드가 이번에 처음 발견한 중력 렌즈 효과는 독특한 특성을 가지고 있다”며, "NGC 6505와 같은 완전한 아인슈타인 고리가 형성되는 것은 고리를 만든 은하와 근원 은하가 망원경과 완벽하게 정렬되어야 하기 때문에 훨씬 더 드문 현상"이라고 유럽우주국(ESA) 유클리드 팀원이자 국립 천체물리학 연구소 연구원 마시모 메네게티는 밝혔다. 유클리드 임무가 향후 진행할 넓은 우주 영역 탐사를 고려하더라도 향후 이와 같은 중력 렌즈 현상을 최대 20개 정도 발견할 수 있을 것이라고 예상했다. 허블우주망원경보다 200배 넓게 볼 수 있는 유클리드 망원경은 2023년 발사돼 향후 6년 간 암흑에너지와 암흑물질을 탐사할 예정이다. 암흑에너지와 암흑물질은 인간의 눈에 보이진 않지만, 우주의 약 95%를 구성하고 있을 것으로 추측되는 정체불명의 물질이다. 해당 연구결과는 10일 국제학술지 '천문학과 천체물리학'(Astronomy & Astrophysics)에 발표됐다.

2025.02.11 15:49이정현