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http://www.songdohs.icehs.kr 제34호 2020년 11월 23일 월요일 11
의·학 / 과·학
보이지 않는 무언가가 우주를 차지한다.
우주 에너지는 어떤 물질이 가장 많이 차지하고 있을 서로 뭉칠 수 있었다. 우주 나이 38만년, 물질들이 광자
까? 우주에는 수소와 헬륨이 대부분을 차지하고, 수소와 에서 자유로워졌을 때에는 이미 암흑 물질이 서로 뭉쳐
헬륨의 질량비가 3:1이라고 한다. 그렇다면 수소가 우주 서 중력장을 형성해 놓고 있었다. 물질들이 이 중력장으
에너지의 대부분을 차지하고 있는 것일까? 아니다. 우주 로 서로 빨려 들어가면서, 우주 공간의 밀도 차이가 갈수
에너지에는 보통의 물질(수소, 헬륨과 같이 우리가 알고 록 커지게 되었다. 그 결과, 수많은 은하가 탄생하게 된
있는)은 약 4%밖에 차지하지 않는다. 나머지 96%는 우 것이다. 실제로 독일에서 이 과정을 컴퓨터로 모의실험
리가 무엇인지 모르는, 볼 수도 없는 에너지들로 이루어 을 진행한 적이 있는데, 결과는 실제 우주의 구조와 매우
져 있다. 그중 24%는 암흑 물질이다. 방금 암흑 물질은 닮아 있었다.
볼 수도 없다고 했는데, 존재한다는 것을 어떻게 알 수
있을까?
암흑 물질은 은하단 내 은하들의 움직임에서 그 존재를 다른 증거로는 중력 렌즈 효과가 있다. 질량을 가진 물
유추할 수 있다. 질량을 가진 물체는 중력장을 형성한다. 체는 시공간을 휘게 한다. 질량이 큰 물체는 그만큼 더
만약 중력장 안의 한 물질이 그 중력에 대해 저항할 힘이 시공간을 휘게 한다. 시공간이 휘어 있기 때문에 아주 먼
없다면, 그 물질은 중앙으로 끌어 당겨질 것이다. 그런데 곳에서 온 빛은 이 시공간을 지날 때 굴절이 되어 물체의
만약, 그 물질이 회전을 한다면, 그 물질은 원심력을 가 상이 실제 위치와 다른 곳에 나타나는데 이를 중력 렌즈
진다. 중력과 원심력이 평형을 이룬다면, 그 물질은 자기 효과라고 한다. 중력 렌즈 효과는 시공간의 왜곡과 비례
궤도를 유지하며 돌 수 있을 것이다. 그런데 중력은 중앙 하기 때문에 중력 렌즈 효과가 더 잘 나타날수록 질량이
에서 가까워질수록 세지기 때문에 어떠한 물질이 궤도를 더 크다고 할 수 있다. 따라서 중력렌즈 효과를 잘 관찰
유지하며 회전하기 위해서는 중앙에서 더 가까울수록, 한다면 은하단의 질량을 알아낼 수 있다. 그런데 중력 렌
더 빠르게 회전해야 할 것이다. 베라 루빈과 켄트 포드는 즈 효과를 보여주는 여러 개의 은하단을 연구한 결과, 모
나선은하의 회전을 연구하고 있었다. 그런데, 나선 은하 든 은하단의 질량이 보이는 질량보다 더 크게 나타났다. 보이지도 않는 물질이 우리 우주 에너지의 많은 부분을
는 은하단 중심의 질량과 은하단 중심과의 거리를 고려 이것이 암흑 물질 존재의 또 다른 증거가 되는 것이다. 차지하고, 우주의 은하의 지도를 완성시켰다는 것이 흥
했을 때의 회전 속도보다 훨씬 빠른 속도로 회전하고 있 암흑 물질은 은하의 생성과 매우 밀접한 연관이 있다. 미롭지 않은가? 현재 거의 모든 천문학자들은 암흑 물질
었다. 이 속도로 회전을 한다면, 원래에는 은하는 중심과 우주의 초기에는 광자가 물질들의 움직임을 방해했다. 의 존재를 인정한다고 한다. 하지만, 아직까지는 암흑 물
멀어져야 하는데, 그렇지도 않았다. 그러자, 미국 천문학 따라서 물질들은 광자들이 빛으로 퍼져나가기 전까지 서 질의 정체가 정확히 무엇인지는 알아내지 못했다. 훗날
회에서는 이러한 현상의 원인이 각각의 은하에 암흑 물 로 뭉칠 수 없었다. 그런데, 암흑 물질은 보통 물질과 달 암흑 물질의 정체가 무엇인지 밝혀지기를 기대한다.
질이 존재하기 때문이라고 결론을 내렸다. 은하의 회전 랐다. 암흑 물질은 광자의 방해와 상관없이 중력만이 작
속도가 암흑 물질의 존재의 증거가 되는 것이다. 용해서 보통의 물질이 뭉칠 수 없었을 때, 암흑 물질은 파루 11기 고범준 기자
파킨슨병 환자 치료 세계 첫 ‘성공!’
지난 6월 2일 한국 출신의 과학자가 해가면서 발생한다고 하는데, 아직 왜 한 역분화 기술을 통해 환자의 피부 세
파킨슨병 환자에게서 나타나는 증상
파킨슨병을 세계에서 처음으로 치료 흑색질 신경세포의 변성이 일어나는가 포를 변형시켜 도파민을 생성한 뒤 이
하는 쾌거를 보였다. 화제의 주인공은 에 대해서는 확실하게 알려진 것은 없 를 파킨슨병 환자의 뇌 깊숙이 주입한
KAIST 생명과학과 석사, 박사 과정을 기 때문에 정확히 규명되지는 않았다. 결과, 환자의 면역체계가 거부반응 없
졸업하고 미국 하버드 의대 맥린병원의 전설의 복서 무하마드 알리 또한 무 이 구두끈을 다시 묶고 수영을 하고 자
웅크린 자세
가면을 쓴 것 같은 분자신경생물학 실험실 소장으로 재직 려 32년 동안 투병했다고 알려지면서 전거를 탈 정도로 운동능력을 회복했다
얼굴 표정
중이신 김광수 교수다. 파킨슨병의 존재는 전 세계에 알려졌지 고 소개했다.
등 경직
일단 파킨슨병에 대해 알아보자면 파 만, 투약으로 한동안 증세를 완화할 수 김광수 교수는 “10여 년 정도 후속 연
킨슨병 또는 파킨슨씨병이라고 주로 불 는 있으나 이 퇴행성 질환이 점차 악화 구를 계속 성공적으로 수행하면 맞춤형
구부러진 팔 흔들림 감소
팔꿈치와 손목 리며, 진전(떨림), 근육의 강직 그리고 하는 것을 막을 수는 없다고 여겨 파킨 세포치료가 파킨슨병 치료를 위한 또 하
손 떨림 몸동작이 느려지는 서동 등의 운동장애 슨병은 불치병으로 남아있었다. 나의 보편적인 치료 방법으로 자리 잡을
가 나타나는 질환이다. 파킨슨병은 적 그러나 김광수 교수는 지난 20년 동안 것”이라고 기대했다.
다리 떨림
약간 구부러진 절한 치료를 받지 않으면, 운동장애가 파킨슨병에 관해 연구를 해왔으며 그의 불치병으로 있었던 파킨슨병이 치료
엉덩이와 무릎
점점 진행하여 걸음을 걷기가 어렵게 되 논문은 5월 14일에 세계 최고의 권위를 가능해진 것처럼 다른 불치병도 언젠가
발을 끌면서 짧게 고 일상생활을 전혀 수행할 수 없게 되 자랑하는 의학 분야 저널인 ‘뉴 잉글랜 과학자와 의사의 노력으로 치료 가능해
걷는 걸음
기도 하는 신경퇴행성질환으로 알려졌 드 의학 저널(New England Journal 지기를 간절히 바란다.
으며 발병원인은 중뇌의 흑색질이라 불 of Medicine)’에 실렸다. 저널에 따르
리는 부위의 도파민 세포가 점점 사멸 면 김광수 교수는 2017년에 그가 개발 파루 10기 전윤빈 기자
지구 온난화 해결에 대한 새로운 관점
의 역할을 하고 있는 생물들입니다. 이러 이라는 점입니다.(미세 조류들은 산화철을 의 발견은 더욱 값지다고 볼 수 있습니다.
한 미세 조류들은 광합성을 통해 대기 중 직접 사용할 수 없음) 이러한 문제를 해결 극지연구소 연구진들의 동결 농축 효과
이산화탄소 농도를 줄이는 데 많은 도움을 하기 위해 노력하던 많은 연구진들 중 우리 와 얼음에서 산화철이 철 이온으로 바뀌는
주고 있습니다. 나라 극지연구소 연구진들은 얼음에서 산 반응의 발견은 미세 조류의 활동을 왕성하
하지만 이 미세 조류들은 안타깝게도 영 화철이 철 이온으로 바뀌는 놀라운 현상을 게 만들어 지구 온난화를 줄이는 데 분명
양분이 풍부한 극지의 바다에서 어떠한 이 발견했습니다. 히 도움이 될 수 있을 것이라고 사람들은
유 때문인지 왕성하게 활동을 할 수 없습 이 현상은 동결 농축 효과에 의해 나타납 긍정적으로 평가합니다. 하지만, 한편으로
니다. 그런데 이렇게 잘 활동을 못하던 미 니다. 여기서 동결 농축 효과란, 영하의 온 는 미세 조류, 즉 식물 플랑크톤의 활동이
▲ 얼음에서 일어나는 반응을 현미경으로 확대한 모습 세 조류는 철 이온을 흡수하면 왕성하게 활 도에서 얼음 결정이 만들어질 때 액체에 녹 과도하게 활발해진다면 우리가 흔히 아는
동을 할 수 있게 됩니다. 그러나 이 사실이 아있던 물질들이 모이면서 화학반응이 쉽 녹조 등의 환경 이상이 일어나 극지 생태
여러분은 미세 조류에 대해 들어본 적이 지구 온난화 해결 방안이 되는 것에 대해 게 일어나는 현상입니다. 저온에서는 반응 계에 영향을 줄지도 모른다는 우려의 목소
있으십니까? 미세 조류는 식물 플랑크톤이 하나의 문제가 있습니다. 그 것은 바로 철 이 천천히 일어난다는 고정 관념을 대부분 리도 나오고 있습니다.
라고도 불리며 광합성을 통해 에너지를 얻 성분은 자연계에 많이 존재하는 편이지만 사람들이 갖고 있기 때문에 극저온에서 반
고 유기물을 생산하는, 생태계에서 생산자 이 철 성분이 대부분 산소와 결합된 산화철 응이 오히려 더 빨리 일어난다는 이 반응 파루 9기 임상우 기자
