올 과학계 최대 사건은 '블랙홀 촬영'

2019.12.20 06:00
블랙홀의 그림자/ETH/네이처
블랙홀의 그림자/ETH/네이처

인류 역사상 처음으로 성공한 ‘블랙홀’ 촬영이 올해 과학계를 뒤흔든 최고의 연구 성과로 선정됐다. 현생인류는 물론 네안데르탈인과도 다른 제3의 인류인 ‘데니소바인’의 얼굴을 추정한 연구와 태양계 생성 당시의 상황을 보존하고 있는 우주의 방랑자 소행성 ‘울티마 툴레’를 관측한 연구도 올해 주목할 연구 성과로 뽑혔다.  

 

국제학술지 ‘사이언스’는 20일 올해 공개된 이들 연구 성과를 포함해 ‘올해 과학계를 혁신한 연구성과’ 10가지를 발표했다. 사이언스는 해마다 전세계 과학자들은 물론 일반인도 알아야할 최고 성과를 전문가와 일반인 투표를 통해 엄선해 발표하고 있다. 

 

최고 성과로 선정된 블랙홀 관측은 천재 물리학자 알베르트 아인슈타인이 1915년 일반상대성이론에서 그 존재를 제시한 이후 한 세기만에 이를 증명했다는 점에서 의미가 깊다. 

 

블랙홀은 우주에서 가장 빠른 존재인 빛조차 빠져나가지 못할 정도로 중력이 강한 천체다. 빛이 빠져나가지 못해 어둡고 지구와의 거리가 너무 멀어 직접 관측된 사례는 없었다.   

 

올해 4월 한국 과학자 8명을 포함해 미국과 유럽, 일본 등 전 세계 연구자 200여명으로 구성된 ‘사건지평선망원경(EHT)’ 연구팀은 지구에서 빛의 속도로 처녀자리 은하단의 한가운데에 있는 M87 초대질량 블랙홀의 모습을 공개했다. 이 블랙홀은 지구에서 5500만 광년(1광년은 빛이 1년 가는 거리로 약 9조4600억㎞) 떨어져 있으며 질량은 태양의 65억배에 이른다.  관측에는 아타카마 패스파인더(APEX) 등 전 남극, 안데스산맥 등 전 세계 8곳에 있는 전파망원경 8개를 총 동원한 가상 망원경 ‘EHT’가 활용됐다. 프랑스 파리에서 지구 반대편의 미국 뉴욕의 신문 글자를 읽을 정도로 정밀하다. 연구팀은 2017년 4월 5일부터 14일까지 이 망원경을 이용해 블랙홀을 관측하고 2년의 분석을 거쳐 그 모습을 공개했다.

 

연구팀은 공개한 붉은 고리 모양의 블랙홀은 사실 '블랙홀의 그림자'의 모습이다. 빛이 나오지 않는 블랙홀 대신 그 그림자를 관측하는 방법을 택했다. 블랙홀은 중력이 강해 시공간을 휘고 빛조차 휘게 한다. 블랙홀 뒤 천체에서 나오는 빛도 휘어져서 보인다. 이런 빙식으로 블랙홀 앞뒤로 휘어진 빛(블랙홀의 그림자)을 통해 블랙홀 윤곽(사건의 지평선)을 관측한 것이다. 연구진이 관측한 블랙홀의 그림자는 지름이 약 1000억㎞, 실제 블랙홀 지름은 400억㎞으로 나타났다.

사이언스는 “어둠 속에 위장하고 있는 블랙홀을 실제로 보는 것보다 놀라운 것은 없다”며 “마술처럼 들리는 이 성과는 팀 워크와 기술의 합작품”이라고 평가했다.

 

미궁에 빠져 있던 고인류 데니소바인의 얼굴을 게놈 데이터를 이용해 복원하는 데 성공했다. 현생인류 및 네안데르탈인보다 넓고 튼튼한 얼굴이 특징으로 나타났다. 히브리대 제공
미궁에 빠져 있던 고인류 데니소바인의 얼굴을 게놈 데이터를 이용해 복원하는 데 성공했다. 현생인류 및 네안데르탈인보다 넓고 튼튼한 얼굴이 특징으로 나타났다. 히브리대 제공

DNA 분석을 통해 고대인류인 ‘데니소바인’의 얼굴을 추정한 연구도 주목할 성과로 선정됐다. 데니소바인은 현생인류인 호모 사피엔스와 가장 가까운 친척 인류 중 하나로 약 5만년전 아시아에 거주한 것으로 추정된다. 2008년 러시아 시베리아의 데니소바 동굴에서 손가락 뼈 조각과 어금니가 발견되며 처음 존재가 알려졌다. 리란 카멜 이스라엘 히브리대 알렉산더실버만생명과학연구소 교수팀은 지난 9월 발견된 손가락 뼈 조각과 어금니에서 DNA를 채취해 해독하고 이를 바탕으로 데니소바인의 얼굴을 복원했다. 데니소바인은 네안데르탈인처럼 경사진 이마와 돌출된 아래턱뼈를 가졌다. 하지만 네안데르탈인보다 더 넓은 얼굴을 가진 게 특징이다.

 

태양계를 스쳐지나간 우주 방랑자 소행성 ‘울티마 툴레’에 대한 연구도 선정됐다. 울티마 툴레는 지구에서 약 65억km 떨어진 태양계 최외곽에서 태양을 돌고 있다. 과학자들은 이 소행성이 45억년 전 태양계 탄생 초기의 모습을 담고 있을 것으로 보고 있다. 지난 1월 미국항공우주국(NASA)의 무인 탐사선 ‘뉴 허라이즌스'호는 약 3500km까지 스쳐 지나가며 울티마 툴레를 촬영하는데 성공했다. 그 결과 울티마 툴레는 납작한 공 모양 천체 두 개가 서로 붙은 눈사람 모양의 소행성으로 확인됐다. 지름이 14km와 19km인 천체 두 개가 각각의 중력에 이끌려 빙글빙글 돌다 지금의 형태에 이른 것으로 추정된다.

 

구글이 새로 개발한 양자컴퓨터 칩 ‘시커모어’가 특정 과제를 푸는 임무에서 현존하는 가장 강력한 슈터컴퓨터를 압도했다는 ‘양자우월성’ 연구, 진핵생물 기원 밝힐 미생물 연구, 장내미생물 통한 기아 문제 해결 가능성 제시한 소식, 인공지능(AI)가 프로도박사 5명을 능가하는 포커 실력을 보여줬다는 소식 등이 10가지 연구성과로 꼽혔다. 
 

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