Simple is Best

📑 목차 🔭 외계행성 아카이브에서 마주친 이상한 빈틈 🧪 광증발과 코어파워, 두 용의자 🛰️ GJ 1214b, 관측 온도가 100도 넘게 낮았다 💧 TOI-270 d, 있어야 할 암모니아가 없었다 🧭 두 관측이 같이 가리키는 지점 🔭 외계행성 아카이브에서 마주친 이상한 빈틈 얼마 전에 심심해서 NASA 외계행성 아카이브를 필터링해보다가 좀 이상한 걸 발견했다. 반지름을 지구 대비 배수로 정렬해봤더니, 1.5배에서 2배 사이 구간에서 행성 개수가 뚝 떨어졌다. 1.3배짜리도 많고 2.5배짜리도 많은데, 딱 그 사이만 골짜기처럼 비어 있었다. 처음엔 관측 편향인 줄 알았는데 찾아보니 이건 2017년에 캘리포니아공대의 벤저민 풀턴 연구팀이 케플러 데이터에서 이미 확인한 현상이었다. 이름도 있었다, '반지름 계곡'. 지구보다 살짝 크면 암석질 슈퍼지구, 조금만 더 커지면 갑자기 두꺼운 대기를 두른 미니해왕성이 되고, 그 중간 크기는 우주가 일부러 피해가는 것처럼 드물다. 🧪 광증발과 코어파워, 두 용의자 이 골짜기를 설명하는 이론은 크게 두 갈래다. 하나는 광증발. 어린 별은 자외선과 엑스선을 지금보다 훨씬 세게 뿜어내는데, 별에 바짝 붙은 행성이라면 이 복사가 수소·헬륨 대기를 수억 년에 걸쳐 뜯어낸다. 얇은 대기를 가진 행성일수록 이 과정에서 벌거벗은 암석핵만 남고, 그래서 중간 크기가 비게 된다는 논리다. 다른 하나는 코어파워 질량손실. 이건 별 복사와 무관하게, 행성이 만들어질 때 갖고 있던 자체 열이 식으면서 대기를 서서히 밀어낸다는 이론이다. 시간 스케일도 다르고 별과의 거리 의존성도 다르다. 문제는 두 이론 다 반지름 계곡의 위치와 모양을 그럭저럭 잘 재현한다는 거다. 통계만 봐서는 승부가 안 났다. 🛰️ GJ 1214b, 관측 온도가 100도 넘게 낮았다 이 교착 상태를 흔든 게 2023년 제임스웹의 GJ 1214b 미니해왕성 대기 관측 이다. 캐슬린 켐프턴 연구팀이 미리(MIRI) 기기로 이 미니해왕성의 위상...

📑 목차 🧑‍🚀 우주정거장에서 돌아온 사람의 손을 본 적 있나요 🎈 장갑이 아니라 풍선을 쥐고 있는 셈 💅 손톱이 통째로 벗겨지는 '조갑박리' 🔍 지문이 사라지면 생체 인식은 어떻게 될까 🛰️ 몸을 기준으로 삼은 시스템의 맹점 🧑‍🚀 우주정거장에서 돌아온 사람의 손을 본 적 있나요 몇 년 전 다큐멘터리에서 국제우주정거장 임무를 마치고 돌아온 우주비행사의 손을 클로즈업으로 보여준 장면이 있었어요. 손끝 피부가 유난히 매끈했고, 손톱 몇 개는 가장자리가 들떠 있었습니다. 처음엔 그냥 오래 장갑을 껴서 그런가 보다 했는데, 찾아보니 이게 우연이 아니라 우주복 설계 자체에서 비롯된 꽤 잘 알려진 현상이더라고요. 우주비행사 크리스 해드필드는 자신의 회고록 《An Astronaut's Guide to Life on Earth》에서 우주유영을 마치고 장갑을 벗으면 손톱 밑이 멍들고 피가 맺혀 있었다고 직접 적었습니다. 낭만적으로 그려지는 우주유영 뒤에, 이런 신체적 대가가 있다는 걸 그때 처음 알았어요. 🎈 장갑이 아니라 풍선을 쥐고 있는 셈 원인은 단순합니다. NASA의 선외활동용 우주복(EMU)은 내부를 진공보다 약 4.3psi 높은 압력으로 유지합니다. 지구 대기압의 약 3분의 1도 안 되는 수치지만, 바깥이 완전한 진공이라는 걸 감안하면 장갑 전체가 팽팽하게 부푼 풍선처럼 변합니다. 손가락을 구부릴 때마다 이 압력차를 이겨내야 하니, 장갑은 손을 감싸는 도구가 아니라 매 순간 손과 씨름하는 저항체에 가까워지는 거죠. 한 번의 선외활동, 그러니까 우주유영은 보통 6~8시간 이어지는데, 그 시간 내내 손끝은 장갑 안쪽 면에 반복적으로 눌리고 쓸립니다. 지문이 흐릿해지거나 아예 사라지는 원인이 바로 여기 있습니다. 피부 표면의 미세한 융선이 마찰과 압박을 오래 버티지 못하고 닳아 없어지는 거예요. 💅 손톱이 통째로 벗겨지는 '조갑박리' 더 심각한 문제는 손톱입니다. 항공우주의학 분야에서는 이 현상을 조갑...

📑 목차 🕳️ 블랙홀 다큐를 보다가 든 이상한 의문 📡 0.1초짜리 신호, 검출 알고리즘도 헷갈렸다 ⚖️ 85와 142, 이론이 "만들 수 없다"고 한 질량 ❓ HLX-1은 왜 "후보"에 머물렀나 🌌 70억 광년 저편에서 온 소식 🕳️ 블랙홀 다큐를 보다가 든 이상한 의문 몇 년 전 밤에 우주 다큐멘터리를 몰아보다가 뭔가 이상하다는 느낌을 받은 적이 있다. 블랙홀 얘기가 나올 때마다 등장하는 크기는 딱 두 종류였다. 하나는 태양 몇 배에서 수십 배쯤 되는, 별이 죽으면서 만들어지는 "항성질량 블랙홀". 다른 하나는 은하 한가운데 웅크린 태양 수백만~수십억 배짜리 "초거대질량 블랙홀". 궁금한 건 그 사이였다. 초등학생 몸무게와 대왕고래 몸무게 사이에 아무 동물도 없다고 하면 누가 봐도 이상하지 않은가. 나중에 알고 보니 천문학자들도 똑같은 의문을 품고 있었고, 그 빈틈을 "중간질량 블랙홀(intermediate-mass black hole)"이라 부르며 몇십 년째 찾고 있었다. 2019년 5월 21일, 그 빈틈에 처음으로 확실한 발자국이 찍혔다. 📡 0.1초짜리 신호, 검출 알고리즘도 헷갈렸다 이 신호는 LIGO 핸퍼드, LIGO 리빙스턴, 그리고 이탈리아의 Virgo까지 세 검출기에 동시에 걸렸다. 이름도 검출된 날짜 그대로 중간질량 블랙홀 GW190521 이다. 재밌는 건 신호 자체의 생김새다. 보통 블랙홀 병합 신호는 낮은 진동수에서 시작해 점점 빨라지고 커지는 "치릅(chirp)" 모양으로 몇 초에서 몇십 초씩 이어지는데, 이번 건 딱 0.1초, 눈에 보이는 진동 사이클이 네 번 정도밖에 안 됐다. 그래서 표준 이진 블랙홀 매칭 필터링(matched filtering, 미리 계산해둔 수많은 파형 템플릿과 실제 신호를 대조하는 방식) 파이프라인만으론 애매했고, 노이즈 글리치와 진짜 우주 신호를 구분하기 위해 특정 파형 템플릿에 의존...

📑 목차 🪐 64km와 790m, 같은 궤도에 있다는 이상한 조합 🛰️ 라그랑주점은 배경 설정이 아니라 관측 전략이었다 🌌 니스 모델이 아니라 '점핑 주피터'가 지금 유력하다 🌑 딘키네시의 위성이 증명한 건 '충돌'이 아니라 '동반 성장' 🔭 2027년, 진짜 승부처는 패트로클로스다 🪐 64km와 790m, 같은 궤도에 있다는 이상한 조합 몇 달 전에 목성 트로이 소행성군 뉴스를 챙겨보다가 숫자 하나에 걸려서 한참 멈췄다. 루시 탐사선이 2023년 11월 1일에 스쳐 지나간 소행성 딘키네시(Dinkinesh)는 지름이 겨우 790m다. 서울 남산 정상에서 한강까지 거리 정도밖에 안 된다. 그런데 같은 트로이 무리에 속한 에우리바테스(Eurybates)는 지름 64km, 서울 지하철 2호선 순환선 전체 길이와 비슷하다. 이 둘이 태양-목성 라그랑주점이라는 같은 동네에 몰려 있다는 게 처음엔 잘 실감이 안 났다. 그런데 알고 보니 이 크기 차이 자체가 트로이 소행성군의 기원을 푸는 단서였다. 🛰️ 라그랑주점은 배경 설정이 아니라 관측 전략이었다 L4, L5는 목성보다 60도 앞뒤에서 목성과 같은 속도로 태양을 도는 중력 안정 지점이다. 여기까지는 어느 자료에나 나온다. 내가 놓치고 있던 건, 루시 미션의 책임연구자 할 레비슨(Hal Levison, 사우스웨스트연구소)이 애초에 이 미션을 설계할 때 "두 진영을 다 봐야 한다"는 전제를 깔았다는 점이다. L4의 그리스 진영과 L5의 트로이 진영은 이름만 다른 게 아니라 실제로 색깔·밀도 분포가 미묘하게 다르다는 관측이 2010년대부터 쌓여 있었고, 루시는 2021년 10월 16일 발사 후 12년 동안 양쪽 진영을 오가며 최소 7개 천체를 훑도록 궤도가 짜였다. 즉 라그랑주점 설명은 배경지식이 아니라, 왜 하필 이 미션이 태양계 탐사사상 가장 복잡한 스윙바이 경로를 택했는지를 설명하는 근거였다. 🌌 니스 모델이 아니라 '점...

📑 목차 🪐 엑셀로 외계행성 목록을 정리하다가 멈칫한 순간 📊 풀턴 갭, 숫자로 보면 이렇다 💨 대기를 벗겨내는 두 가지 범인 🔭 갭 경계에 실제로 걸쳐 있는 행성들 🧩 빈틈이 오히려 말해주는 것 🪐 엑셀로 외계행성 목록을 정리하다가 멈칫한 순간 얼마 전 NASA 외계행성 아카이브에서 확정된 행성 데이터를 통째로 내려받아 반지름 순으로 정렬해본 적이 있다. 지구 반지름의 1.3배쯤 되는 암석형 슈퍼지구들이 쭉 이어지다가, 2.4배 근처부터 미니해왕성 사막 현상 들이 다시 줄줄이 나타난다. 그런데 그 사이, 1.5~2.0 지구반지름 구간만 유독 행 개수가 적었다. 우연이려니 했는데, 찾아보니 이건 2017년에 이미 논문으로 정리된 진짜 패턴이었다. 📊 풀턴 갭, 숫자로 보면 이렇다 캘리포니아-케플러 서베이(CKS) 팀의 벤저민 풀턴이 2017년 발표한 논문에서 케플러 행성 약 2000개의 반지름을 켁 천문대 HIRES 분광 데이터로 다시 정밀 측정했다. 그 결과 반지름 분포가 1.3지구반지름과 2.4지구반지름 근처에 두 개의 봉우리를 갖는 쌍봉 구조로 나타났고, 그 사이 1.8지구반지름 부근에서 행성 발생률이 양쪽 봉우리 대비 절반 이하로 뚝 떨어졌다. 100개 항성당 행성 개수로 환산했을 때 봉우리 구간은 여러 개인데 골짜기 구간은 절반 수준이라는 게 핵심이다. 2018년 반 아일런 연구팀은 케플러 항성 중 지진학적으로 반지름이 정밀하게 알려진 것들만 추려 다시 분석했는데, 이 갭의 위치가 공전 주기에 따라 약하게 이동한다는 걸 확인했다(반지름이 주기의 -0.09~-0.11 제곱에 비례). 이 기울기 하나가 나중에 이론을 가르는 중요한 단서가 됐다. 💨 대기를 벗겨내는 두 가지 범인 이 빈틈을 설명하는 이론은 크게 둘로 갈린다. 하나는 오웬과 우가 제안한 광증발 모델로, 어린 항성이 내뿜는 강한 X선·자외선이 행성 형성 초기 수억 년 안에 수소·헬륨 대기를 우주로 날려버린다는 설명이다. 다른 하나는 긴즈버그·슐리히팅·사리가 2018...

📑 목차 🌌 12.6초라는 숫자가 이상했다 ⭐ 별 속에 또 다른 별이 돈다 🧮 계산이 안 맞는 지점 🔭 그래서 지금 어디까지 왔나 🌌 12.6초라는 숫자가 이상했다 지난주에 베일라 펄서(Vela pulsar, PSR B0833-45) 펄서 글리치 관측 자료를 정리하다가 한 문장에서 손이 멈췄다. 2016년 12월 12일, 태즈메이니아 마운트 플레전트 천문대의 26미터 전파망원경이 우연히 글리치가 일어나는 순간을 실시간으로 잡아냈는데, 자전 속도가 목표치까지 올라가는 데 걸린 시간이 12.6초 이하였다(Palfreyman 외, 2018, Nature Astronomy). 베일라는 자전주기가 89밀리초, 그러니까 1초에 열한 번 넘게 도는 별이다. 이 별이 순간적으로 더 빨리 돌기 시작하는 그 전환이 채 13초도 안 걸렸다는 뜻이다. 숫자만 보면 "빠르네" 하고 넘어갈 수도 있는데, 문제는 이게 기존 이론이 예측한 시간표와 안 맞는다는 데 있다. ⭐ 별 속에 또 다른 별이 돈다 펄서는 태양보다 무거운 별이 초신성으로 터지고 남은 핵이다. 지름 20킬로미터 안에 태양 질량 1.4배가 눌려 들어가 있다. 이 안쪽 중성자들은 초유체(superfluid) 상태로 존재한다고 본다. 점성이 사실상 0이라 마찰 없이 흐른다. 초유체는 각운동량을 아주 가느다란 소용돌이 다발(vortex line) 형태로만 담을 수 있는데, 이 소용돌이들이 별의 딱딱한 겉껍질(crust) 격자에 들러붙는다. 이게 핀닝(pinning)이다. 바깥 껍질은 전자기 복사로 에너지를 잃으면서 계속 느려진다. 안쪽 초유체는 소용돌이가 껍질에 붙들려 있는 동안은 따라 느려지지 않는다. 두 층 사이 회전 속도 차이가 쌓이다가 임계점을 넘으면 소용돌이들이 한꺼번에 풀려나 바깥으로 미끄러지면서 갇혀 있던 각운동량을 껍질에 넘긴다. 껍질이 갑자기 빨라진다 — 이게 글리치다. 앤더슨과 이토가 1975년에 이 뼈대를 세웠고, 알파르가 1984년 논문에서 소용돌이 이동에 걸리는 시간...