태양계 밖 입자들도 우리 태양계와 정말 유사할까?

태양계 밖 입자들도 우리 태양계와 정말 유사할까?

태양계 밖 입자들도 우리 태양계와 정말 유사할까?
NASA, 태양계 밖 외계 입자('Alien' particles) 최초 발견

 

태양계 밖의 입자들은 과연 어떻게 구성되어 있을까? 우리 태양계와 정말 유사할까? 태양권(The heliosphere)과 태양계 밖 우주의 경계 영역 간 상호작용을 파악하기 위해 발사된 미 항공우주국(NASA)의 우주선 IBEX(Interstellar Boundary Explorer)의 자료를 분석해 온 국제 연구진이 태양권 밖 성간 공간(interstellar space)으로부터 태양권으로 들어오는 중성입자들을 발견했다고 IBEX의 자료를 분석한 최근의 천체물리학 저널 특별호를 참고하여 스페이스 닷컴과 사이언스 데일리가 보도했다.

 

성간 물질은 별과 별 사이를 채우고 있는 물질로 지금까지 수소를 주성분으로 하는 원자나 분자들로 이루어져 있다고 알려져 있었다. 그런데 지난 2008년 발사돼 지구 상공 32만㎞ 궤도에서 태양권 경계 영역을 관찰중인 IBEX 위성이 포착한 이 미지의 물질은 전기적으로 중성인 수소와 산소, 네온 입자들로 지금까지 알려진 것들과는 조금 달랐다.

 

태양에서 우주공간으로 쏟아져 나가는 여러 입자들은 마치 지구 자기장처럼 ‘태양권’이라는 보호막을 형성한다. 즉 태양과 행성들을 품고 있는 태양권은 마치 비누 거품(the "bubble") 같은 태양풍과 성간매질 사이의 상호작용으로 형성돼, 이온화한 입자들은 경계를 뚫고 들어올 수 없지만 외부 성간매질의 절반을 차지하는 중성 입자들은 자유롭게 드나들 수 있다.

 

지금까지 이렇게 드나드는 중성 입자들을 직접 관찰한 것은 1990년 발사된 NASA의 태양권 탐사위성 율리시즈(Ulysses)가 유일하였다. 하지만 율리시즈는 IBEX가 이번에 측정한 외계 물질을 발견하지는 못했었다. 지구로 들어오는 고에너지 입자를 막는 지구 자기장처럼 태양권은 태양계 밖에서 날아오는 여러 고에너지 입자를 차단하는 역할을 한다. 태양권은 전자를 띤 입자는 튕겨내지만 수소나 산소, 네온 등의 중성입자들은 그대로 통과시키는데 IBEX가 이들 입자를 감지해낸 것이다.

 

데이비드 맥코마스(Dr. David J. McComas) 박사(NASA IEBX 수석 연구원)는 “매우 흥분되는 일로 10여년 전 발사된 탐사선 율리시스가 탐지하지 못한 산소와 수소와 네온까지 확인했다”고 말했다. 이번에 검출된 입자는 태양계 내에서 발견된 물질들보다 산소의 양이 적었다. 태양계 물질은 네온 원자 20개 당 111개의 산소 원자가 있지만 외부에서 온 물질에는 네온 원자 20개 당 74개의 산소가 들어있었다. 이는 태양이 지금의 위치보다 산소가 적은 영역에서 형성됐음을 시사하며 우주 먼지나 얼음 등 다른 성간물질 속에 산소가 `갇혀 있을' 가능성을 말해주는 것이다.

 

맥코마스는 “태양계 주변을 감싸고 있는 우주 공간에 있는 물질보다 태양계가 산소를 더 많이 갖고 있거나 태양계가 이전에 산소가 많은 지역에 존재하다가 현재의 장소로 이동했을 가능성이 있다”며 “또 하나의 가설은 우주 공간에 있는 먼지나 얼음에 산소가 잡혀 있을 가능성이 있다”고 해석했다.

 

IBEX의 관찰 결과 성간 중성입자(neutral "alien" particles)들이 태양권에 진입하는 속도는 율리시즈가 측정했던 것보다 훨씬 느린 시속 약 8만4천㎞이며 진입 방향도 알려진 것과는 달랐다. 이는 태양풍이 생각보다 20% 적은 압력을 태양권에 가하고 자기력의 역할이 생각보다 훨씬 큼을 시사한다고 볼 수 있다.

 

맥코마스 박사는 "성간물질은 별과 행성, 사람 등 모든 물질을 구성하는 재료이므로 이를 수량적으로 파악하는 것이 중요하다”며, “빅뱅 당시엔 우주에 수소와 헬륨만 존재했는데 오늘날 성간물질 표본을 측량할 수 있게 됨으로써 우리는 우주의 물질이 어떻게 진화해 왔는지 알 수 있게 됐다"고 강조했다.

 

한편 과학자들은 앞서 율리시즈의 자료를 근거로 도달했던 가설, 즉 태양권이 지금 있는 은하 구름을 떠나 새로운 영역으로 이동하고 있을 것이라는 가설이 그릇 되었다는 증거를 발견했다.

 

이들은 IBEX의 자료 분석 결과 태양권이 최소한 당분간은 지금의 자리에 그대로 머물러 있을 것이라고 밝히고 "그러나 우주의 시간 개념으로는 순식간에 불과한 수십만 년 후에는 태양권은 지금의 성간구름을 떠나 아주 다른 환경과 만나게 될 것"이라고 전망했다.

IBEX와 최근 발견한 태양계 밖 외계 입자 모습(사진: NASA)

 

사진에서 보는 것처럼 소규모의 저가 위성으로 제작된 IBEX는 지난 2009년 태양권 가장자리에서 태양으로부터 시속 160만㎞의 속도로 이동하는 전하 입자들의 흐름을 발견했으며 2010년에는 태양풍이 지구 자기장에 충돌하는 현장을 처음으로 포착하는 등 획기적인 성과를 거뒀다. 맥코마스 박사는 “태양계 밖으로 향한 ‘보이저호’가 몇 년 뒤 전하를 띤 입자를 측정하게 되면 더 많은 것을 알려줄 것”으로 기대했다.

 

인류는 이제야 겨우 처음으로 우리 은하계 1천억 개의 별 가운데 태양계 이외의 다른 천체의 비밀에 대해 아주 작은 정보를 직접 얻을 수 있게 되었다. 창조주 하나님의 그 크신 섭리는 너무도 신비하기만 하다. 앞으로 태양계밖 천체의 신비와 창조 섭리에 대한 더욱 흥미로운 소식들이 전해지기를 기대한다.

 

조덕영 박사(창조신학연구소 소장)는

환경화학 공학과 조직신학을 전공한 공학도이자 신학자다. 한국창조과학회 대표간사 겸 창조지 편집인으로 활동했고 지금은 여러 신학교에서 창조론을 강의하고 있는 창조론 전문가이기도 하다. 그가 소장으로 있는 ‘창조신학연구소’는 창조론과 관련된 방대한 자료들로 구성돼 목회자 및 학자들에게 지식의 보고 역할을 하고 있다. ‘기독교와 과학’ 등 20여 권의 역저서가 있으며, 다방면의 창조론 이슈들을 다루는 ‘창조론 오픈포럼’을 주도하고 있다.