자유시간

NASA가 제임스웹 우주망원경에 탑재된 근적외선 카메라(NIRCam)와 중적외선 관측장치(MIRI)를 이용해 관측한 19개 나선은하의 이미지를 공개했습니다. 이러한 이미지에는 기존의 가시광선에서의 관측으로는 파악할 수 없었던 별의 탄생과 신비한 은하의 구조 등이 선명하게 담겨 있습니다.

NASA’s Webb Depicts Staggering Structure in 19 Nearby Spiral Galaxies - NASA Science
https://science.nasa.gov/centers-and-facilities/goddard/nasas-webb-depicts-staggering-structure-in-19-nearby-spiral-galaxies/

이번 NASA가 공개한 제임스웹 우주망원경의 이미지는 150명 이상의 천문학자가 참여하는 대규모 프로젝트 'Physics at High Angular Resolution in Nearby GalaxieS(PHANGS)'의 일환으로 작성된 것으로, PHANGS에는 허블 우주망원경 등이 수집한 가시광선이나 전파에서의 관측 데이터가 있었지만 이번 제임스웹 우주망원경이 제공한 근적외선 및 중적외선에서의 관측에 의해 새로운 지견을 얻었다고 합니다.

아래는 나선은하 'NGC628'을 제임스웹 우주망원경으로 관측한 것을 왼쪽 상단에, 허블 우주망원경으로 관측한 것을 오른쪽 하단에 표시한 것으로, 은하를 구성하는 먼지는 자외선이나 가시광을 흡수하여 적외선으로 재방출하므로 제임스웹 우주망원경의 이미지에서는 적외선으로 빛나는 먼지를 볼 수 있습니다.

NGC628의 전체를 제임스웹 우주망원경이 관측한 이미지로 다시 보면, 늙은 별이 들어 찬 중심부의 푸른 부분이나 앵무조개의 단면과 비슷한 나선형 필라멘트 구조를 가진 소용돌이가 있다는 것을 알 수 있습니다. 또 '버블'이라고 불리는 큰 타원형의 구조도 보입니다.

볼티모어에 있는 우주망원경과학연구소의 쟈니스 리 씨는 “제임스웹 우주망원경의 새로운 이미지에는 그 은하를 수십 년 동안 연구해 온 연구자조차 놀라게 됩니다. 버블과 필라멘트는 지금까지 관측된 것 가운데 가장 세밀한 스케일로 그려져 별을 형성하는 사이클을 이야기하고 있습니다”라고 평가했습니다.

NGC7496 은하의 중심부에는 밝은 적색 회절 스파이크가 보이는데 활발한 초대질량 블랙홀이 존재하는 증거일 가능성이 있다고 합니다.

일부 은하계에는 '쉘'이라는 구형 껍질과 같은 구조가 있습니다. 오하이오 주립대학의 아담 릴로이 씨는 “이 구멍은 하나 이상의 별이 폭발하여 성간물질에 거대한 구멍을 뚫어서 만들었을 수 있다”고 보았습니다.

PHANGS의 팀은 이 이미지 외에 10만 개 성단의 관측기록을 수록한 지금까지 최대의 카탈로그도 공개했습니다. 캐나다에 있는 앨버타 대학의 에릭 로솔로프스키 씨는 “이 이미지에서 가능한 분석은 우리 팀이 처리할 수 있는 것보다 훨씬 엄청난 양으로, 모든 연구자가 기여할 수 있도록 커뮤니티를 지원할 수 있다는 사실에 고무된다"고 말했습니다.

1993년에 발매된 DOOM은 FPS 게임의 시초적 타이틀로 알려져 있습니다. 또한 게임기뿐만 아니라 자동차 네비게이션이나 의료용 초음파 스캐너, 레고 블록, 프린터 등 다양한 장소에 이식되는 것으로 유명합니다. 그런 DOOM을 대장균으로 플레이하는 연구가 발표되었습니다.

“Can it run Doom?” (Gut bacteria edition) | Ars Technica
https://arstechnica.com/gaming/2024/01/can-it-run-doom-gut-bacteria-edition/

메사추세츠 공과대학의 대학원생인 로렌 람란 씨는 합성생물학의 연구과제로서 이번 'DOOM' 이식을 시도했다는 것.

Running Doom on cells? - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=8DnoOOgYxck

현대 문명은 디스플레이와 함께 진보해왔다고 해도 과언이 아니고, 하나의 화면에 많은 정보를 동적으로 표시하는 기술은 지금도 계속 진화하고 있습니다.

기술의 진보에 의해 최근에는 다양한 기기에 디스플레이가 탑재되게 되었고 이에 DOOM의 플레이를 다양한 전자기기의 디스플레이에 표시시키자는 'DOOM 챌린지'가 퍼졌습니다. 챌린지에는 DOOM의 플레이 무비를 표시하거나 실제로 DOOM의 프로그램을 실행해 플레이하는 것까지 다양합니다.

이 DOOM 챌린지에서 처음으로 유명해진 사례는 2006년에 열린 닌텐도 DS에의 비공식 이식이었습니다.

그 후 게임기가 아닌 전자기기에서의 DOOM 챌린지가 인터넷상에서 차례차례로 발표되었습니다.

2023년 7월에는 신경세포(뉴런)를 배양하여 컴퓨터에 연결하고 DOOM을 플레이시킨다는 시도가 화제가 되었습니다.

Growing Rat Neurons... To Play Video Games? - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=bEXefdbQDjw

그러나 람란 씨는 2023년 7월에 발표된 연구에 대해 “이것은 뉴런을 컨트롤러로 하여 DOOM을 플레이하고 있는 것으로, DOOM 챌린지와는 다르다”며 자신이 연구하고 있는 합성생물학을 응용하여 세포를 이용한 DOOM 챌린지를 달성하는 프로젝트에 착수했습니다.

프로젝트명은 '상호작용적 디지털 미디어를 표시하는 디스플레이상의 1비트 픽셀을 대장균으로 인코딩한다'입니다. 디스플레이에서는 픽셀이라고 하는 최소 단위로 화면을 분해한 다음 픽셀마다 색이나 명도를 설정해 화상을 표시합니다. 람란 씨는 픽셀 단위로 흰색(0)인지 검정(1)인지를 설정하는 흑백 디스플레이를 상정하고 이 픽셀 표시에 대장균의 발광을 사용한다는 아이디어를 채용했습니다.

디스플레이에 이용되는 대장균의 플라스미드(환상 DNA)에는 녹색 형광 단백질(GFP)을 발현하는 유전자가 포함되어 있으며, 이 GFP가 발현하면 대장균이 형광을 발합니다. 동시에 이 플라스미드에는 GFP의 발현을 조절하는 단백질(luxR)의 발현 유전자가 통합되어 있습니다.

전사 위치를 보면 luxR 발현 유전자가 GFP 발현 유전자보다 하류에 있으며, luxR이 발현하면 GFP 발현 유전자 바로 위에 있는 Plux라는 프로모터 부위에 작용하여 GFP의 발현이 억제됩니다. 그러나 AHL(아실화 호모세린 락톤)이라는 분자를 투입하면 luxR이 AHT와 화합하고 Plux에 작용하지 않게 되어 결과적으로 GFP가 발현해 대장균이 형광을 발하게 됩니다. 이 단백질 발현과 AHL 분자를 사용한 유전자 회로로 대장균의 발광을 제어하고 디스플레이에 응용한다는 것입니다.

대장균은 가로 48×세로 32개의 구멍이 있는 배양용 플레이트에서 배양되고 구멍마다 제어됩니다. 즉, 이 대장균 디스플레이의 해상도는 48×32 픽셀. 람란 씨는 유전자의 발현속도나 배지 내의 AHL 분자 농도 등을 계산해 Python으로 프로그래밍한 다음 DOOM의 플레이 화면을 48×32픽셀로 압축해 표시하는 시스템을 구축했습니다.

발광의 유무가 픽셀의 표시에 직결되기 때문에 콘트라스트 정보는 없고 게임을 플레이하기 위한 정보는 거의 읽을 수 없는 상태입니다. 그래도 DOOM의 화면을 대장균으로 표시한다는 챌린지에는 일단 성공했습니다.

다만 람란 씨에 의하면 형광을 발한 대장균이 발광하지 않게 되기까지 걸리는 시간은 약 8.3시간이므로 대장균 디스플레이의 리프레시 레이트를 계산하면 무려 약 0.00003Hz가 되어 디스플레이 해상도 이전에 쾌적한 플레이가 우선 불가능합니다. 람란 씨는 "만일 이 시스템에서 DOOM을 끝까지 플레이한다면 약 600년이 필요하다"고 계산했습니다.

토마토는 건강과 미용에 좋은 것으로 알려져 있는데, 최근의 연구에서 살모넬라균의 일종이며 장티푸스라는 위험한 질병을 일으키는 병원균을 토마토에 포함된 성분이 죽이는 것으로 밝혀졌습니다.

Tomato Juice’s Antimicrobial Properties Can Kill Salmonella | ASM.org
https://asm.org/Press-Releases/2024/January/Tomato-Juice-s-Antimicrobial-Properties-Can-Kill-S

Tomato Juice Can Kill Salmonella, The Bacteria That Terrorizes Our Guts : ScienceAlert
https://www.sciencealert.com/tomato-juice-can-kill-salmonella-the-bacteria-that-terrorizes-our-guts

장티푸스는 살모넬라균의 일종인 Salmonella enterica Typhi(티푸스균)이 장에서 혈류를 타는 것으로 발병하고 발열과 복통, 설사 등의 증상을 나타냅니다. 장티푸스는 식품의 적절한 취급과 항생제로 막을 수 있지만 여전히 깨끗한 물과 위생시설이 충분하지 않은 세계의 많은 지역에서 중요한 공중보건 문제가 되고 있습니다. 2016년에는 광범위한 약제 내성을 가진 장티푸스가 파키스탄 전역에서 유행했고 감염증 전문가들은 지역적·세계적인 유행을 우려하고 있습니다.

그래서 코넬대학의 미생물학자인 송정민 준교수 연구팀은 토마토와 토마토 쥬스가 티푸스균을 포함한 장내 병원체를 죽일 수 있는지를 조사하는 연구를 실시했습니다. 토마토는 전세계의 폭넓은 범위에서 재배·소비되고 있으며 항균 펩티드라는 항균 활성을 나타내는 천연 화합물이 풍부하게 포함되어 있습니다. 그러므로 연구팀은 토마토의 항균 활성을 조사하는 것이 라이프스타일 개입에 대한 잠재적인 접근으로 이어질 것이라고 보았습니다.

먼저 연구팀이 실험실에서 배양한 티푸스균을 신선한 토마토 쥬스에 노출시키자 24시간 이내에 티푸스균이 사멸한 것이 확인되었습니다. 토마토 쥬스의 수소 이온 지수(pH)는 약 4.5이며 연구팀은 이 pH 조건의 비교 증식 시험에서 티푸스균이 순조롭게 번식하는 것을 확인했기 때문에 토마토 쥬스의 산성도에 티푸스균이 죽은 것이 아니라는 것도 확인되었습니다.

이어서 연구팀은 토마토의 게놈을 스캔하여 항균 펩티드를 코딩하는 유전자를 찾고, 4가지의 초기 후보로부터 항생제 내성을 가진 티푸스균을 죽인 2가지의 항균 펩티드를 확인했습니다. 그리고 이 두 항균 펩티드의 형상을 모델화하고 세균의 세포막과의 상호작용에 대해 시뮬레이션을 실시한 결과, 이들 항균 펩티드는 티푸스균의 세포막을 불과 45분만에 파열시키는 것으로 나타났습니다.

추가 조사에서는 토마토의 항균 펩타이드가 장티푸스가 아닌 비치사성 급성 위장염을 일으키는 살모넬라균이나 요로 감염을 일으키는 요로병원성 대장균(UPEC) 등의 배제에도 효과적인 것으로 나타났습니다.

송 준교수는 “우리의 연구는 토마토와 토마토 쥬스가 살모넬라균과 같은 장내 박테리아를 제거할 수 있음을 보여주고 있다”고 설명했습니다. 이번 연구는 어디까지나 세포실험에 지나지 않기 때문에 토마토 쥬스를 많이 마시면 ​​장티푸스가 막을 수 있다고 단정할 수 있는 것은 아니지만 식사에 토마토를 도입하는 것이 공중위생의 촉진에 유효할 가능성을 시사하고 있습니다.

또한 아시아, 아프리카, 라틴 아메리카, 카리브해 국가에서는 영양실조가 문제가 되고 있으며 64개 개발도상국에 사는 2세 미만의 어린이를 대상으로 한 연구에서는 45.7%가 야채와 과일를 적절히 섭취하고 있지 않았습니다. 따라서 토마토가 개발도상국에서 장티푸스의 유행을 막을 수 있는지 여부는 가격과 이용 가능성에 있다고 분석했습니다.

멀리 보는 것은 과거를 보는 것으로, 지구를 중심으로 '어디까지 보이는가?'라는 질문은 '얼마나 옛날이 보이는가?'와 같은 것입니다. 전자가 원자핵에 사로잡혀 우주가 맑아졌고 광자가 자유로워진 시대가 '보이는 한계'입니다.

빛 이외의 것을 통해서라도 우리와 어떠한 관계가 있을 수 있는 거리는 '지평선'까지가 한계입니다. 우주의 오랜 역사 속에서 우주가 맑아지기까지의 시간은 우주의 연령에 비하면 훨씬 짧기 때문에 지평선까지가 보이는 한계라고 생각해도 지장이 없을 것입니다.

그래서 지금까지의 이론이나 관측 사실을 의지해 상상할 수밖에 없습니다. 공간은 3차원이지만 상상하거나 그림에 그리기가 어렵기 때문에 2차원의 공간으로 상상해 봅니다. 지구에서 본 지평선까지의 공간이 완전히 우주에 포함되어 있으면 관측과 모순되지 않는다고 생각될지도 모릅니다. 우주를 직사각형으로 표현하고 유한의 크기(2차원이므로 넓이)의 도형이면 상관없습니다. 우리는 우연히 지금과 같은 위치에 있고 우주의 끝을 볼 수는 없지만 다른 곳에서는 우주의 끝의 영향이 나타난다고 생각할 수도 있습니다. 그런데 이러한 사고방식은 빅뱅 이론의 대전제였던 우주의 균일·등방성과 충돌합니다. 즉, 우리가 있는 장소는 특별한 장소가 아니고 우리가 관측하는 것은 다른 어느 장소에서도 관측할 수 있다는 것이 균일성이었습니다. 또 어느 방향을 봐도 같게 보인다는 등방성이 성립한다면 서쪽만 우주의 끝의 영향이 보이고 동쪽은 보이지 않는다고 말할 수 없습니다. 이 2개의 대전제가 성립한다면 우주는 무한히 넓거나 유한의 넓이의 경우에는 구의 표면과 같이 되어 있어야 합니다. 균일·등방성을 만족하는 무한히 넓은 면은 평면과 쌍곡면이 있습니다.

우주가 시작되었을 때 무한대의 공간에서 시작되었다는 것은 기이한 느낌이 들지만 시작의 순간을 모르기 때문에 이러한 가능성도 부정할 수 없습니다.

균일·등방성을 버린다면 빅뱅이론으로 설명할 수 있었던 여러 가지 관측 사실을 재차 검토할 필요가 생깁니다. 게다가 우리가 '특별한 장소'에 있다는 것을 설명해야 합니다.

우주의 형태는 균일·등방성을 채우기 위해서는 구면, 평면, 쌍곡면 중 어떤 형태를 하고 있을 것입니다. 다만 이것은 공간이 2차원인 경우의 이야기로, 현실의 3차원의 경우에도 각각에 대응한 도형(수학 용어에서는 다양체)이 있습니다. 이 3가지의 도형을 기하학적 '곡률'로 구별할 수 있습니다. 구면은 양(플러스)의 곡률, 평면은 0, 쌍곡면은 음(마이너스)의 곡률을 가진다고 합니다. 구면의 경우 구의 반경의 제곱의 역수가 곡률입니다.

우주의 에너지 밀도와 우주의 형태에는 다음과 같은 관계가 있습니다.

현재의 우주의 밀도는 거의 임계 밀도와 같기 때문에 이 3가지 중 어느 것인지는 단정할 수 없지만 닫힌 우주(구면)에서도 열린 우주(쌍곡면)에서도 곡률이 거의 0에 가까운 경우에 있을 것입니다. 예를 들어 구면(닫힌 우주)에서 곡률이 크면 망원경으로 멀리 보면 자신의 뒤통수가 보인다거나 우주선으로 직진하면 원래 장소로 되돌아오는 현상이 발생합니다. 다만 반경이 충분히 커 현재의 지평선보다 훨씬 크면 이런 일은 일어나지 않습니다.

결국 우주의 에너지 밀도를 정확히 모르기 때문에 거의 평탄하지만 어떤 형태가 되어 있는지는 단정할 수 없습니다.

출처 참조 번역
- Wikipedia
- 宇宙の大きさ、宇宙の形
https://astr.phys.saga-u.ac.jp/~funakubo/BAU/chapter6/chapter6-5.html

달은 지구와 같이 활발한 화산활동이나 판의 이동이 일어나지 않지만 표면 수축으로 인한 지각 변동으로 월진이 발생하는 것으로 알려져 있습니다. 최근의 연구에서 달의 남극 부근에는 대규모 월진을 일으키는 단층이 발견되었고, NASA의 유인 월면 탐사 미션인 아르테미스 계획과 월면 콜로니 건설에 영향을 줄 가능성이 있다고 합니다.

The Moon is Shrinking, Causing Landslides and Instability in Lunar South Pole | College of Computer, Mathematical, and Natural Sciences | University of Maryland
https://cmns.umd.edu/news-events/news/Nicholas-Schmerr-moon-shrinking-causing-landslides-and-instability-lunar-south-pole

Our shrinking moon could cause moonquakes near Artemis astronauts' landing site, scientists warn | Space
https://www.space.com/shrinking-moon-artemis-astronauts-landing-site

달의 내부는 지난 수억 년 사이에 식었고 그 영향으로 건포도처럼 표면에 주름이 모여 수축하고 있다는 것. 포도는 유연한 피부가 주름을 형성하지만 달의 표면은 부서지기 때문에 단층이 형성되고 월진과 같은 지각변동을 일으키는 것으로 밝혀졌습니다.

1970년대의 아폴로계획에서는 달에 설치된 지진계에 의한 월진 관측이 장기적으로 행해졌으며, 8년 이상에 걸친 관측 기간 중에 1만 2558회의 월진이 관측되었습니다. 월진은 흔들림의 피크에 이르기까지의 시간이 길고 때로는 수시간도 계속 흔들리는 일이 있는 것 외에 지구로 환산하면 진도 5에 해당하는 월진도 기록되었다고 합니다.

아폴로의 지진계가 관측한 가장 강한 월진은 1973년 3월 13일 남극 방면에서 발생한 것으로, NASA와 스미소니언 협회 연구팀은 이 지진을 저밀도 지진 네트워크에 특화된 재배치 알고리즘을 사용하여 진원지를 예측했습니다. 그 결과 NASA가 아르테미스 계획의 착륙 후보지로 선정하고 있는 남극 부근은 대규모 월진이 일어날 가능성이 높은 것으로 나타났습니다.

아래 그림은 알고리즘이 예측한 진원 후보지를 진한 핑크색으로 나타내었고 얇은 청색 상자로 표시된 부분이 아르테미스 계획의 착륙 후보지입니다. 달의 남극 부근은 얼음 등의 자원이 풍부하다고 알려져 매력적인 탐사대상이 되고 있는데, 강한 월진에 의한 흔들림이나 거기에 따라 발생하는 산사태가 우주비행사들에게 위험을 미칠 우려가 있습니다. 실제로 얼음이 매장된 것으로 예상되는 Shackleton crater의 벽은 산사태에 취약하다는 것이 연구팀의 모델에서 예측되었습니다.

논문의 공동저자인 메릴랜드 대학의 지질학 준교수인 니콜라스 슈머 씨는 “달의 표면은 건조한 자갈이나 먼지가 흩어져 있는 상태로, 수십억 년에 걸쳐 달의 표면에는 소행성이나 혜성이 충돌해 생긴 파편이 끊임없이 방출되어 왔습니다. 이렇게 된 표면의 재료는 미크론 사이즈부터 암석 사이즈까지 다양하고 매우 완만하게 결합되어 있어서 토사 붕괴가 일어날 가능성이 매우 높습니다”라고 보았습니다.

연구팀은 월진활동의 지도 작성을 계속하고 있으며 인간의 탐사에 위험한 지역을 보다 상세하게 특정하는 것을 목표로 하고 있습니다. 달의 위험지역을 아는 것은 장기적인 달 탐사활동을 안전하게 진행하는 데 중요하며 기지와 식민지의 건설 후보지를 좁히는 데에도 도움이 됩니다.

슈머 씨는 “유인 아르테미스 계획의 발사일이 가까워지는 가운데 우주비행사나 장비, 인프라를 가능한 한 안전하게 유지하는 것이 중요합니다. 이번 연구는 월진활동을 견딜 수 있는 구조물을 설계하고 위험한 구역으로부터 사람들을 지키는 등 달에 도사리는 위험에 대비하는 데 도움이 됩니다”라고 평가했습니다.

우주의 모양은 일반적으로 '곡률'로 결정됩니다. 2차원의 평면에서 그것이 구의 표면인지 아니면 평면이 영원히 계속되는지는 3차원의 세계로부터 부감적으로 보지 않으면 그 전모를 이해할 수 없습니다.

그와 마찬가지로 우리가 사는 3차원 우주의 공간적인 전모를 이해하기 위해서는 더 높은 차원에서의 시점이 필요하기 때문에 3차원의 공간 안에 사는 3차원의 몸을 가진 우리는 감각적으로 우주의 전모를 상상하기가 어렵습니다. 그래서 상상하기 쉽도록 일단 2차원으로 차원을 떨어뜨려 생각합니다. 2차원 세계의 모양은 곡률에 따라 3가지 패턴일 수 있습니다.

먼저 곡률이 0이면 완전히 평평한 평면입니다. 곡률이 플러스인 경우 어느 방향으로도 동일하게 구부러져 있는 상태로 구면과 같이 닫힌 2차원 세계가 됩니다. 곡률이 마이너스인 경우 시트의 방향에 따라 구부러지는 방향이 달라 말의 안장 모양의 세계가 됩니다.

이러한 2차원 세계에 사는 2차원 주민들에게 이 세계의 모양을 아는 방법이 있습니다. 그것은 이 평면 세계에 거대한 삼각형을 그려 내각의 합을 조사하는 방법입니다. 실은 곡률에 따라 내각의 합이 다릅니다. 평평한 평면의 경우 삼각형의 내부 각도의 합은 180도입니다. 곡률이 플러스인 평면에서 삼각형의 내부 각도의 합은 180도보다 커집니다. 곡률이 마이너스인 평면에서 삼각형의 내부 각도의 합은 180도보다 작습니다.

이 특성은 우리가 사는 3차원 공간에서도 마찬가지입니다. 2차원 세계와 마찬가지로 공간 내에서 거대한 삼각형을 묶어 내각의 성질을 조사하는 식으로 이 우주공간의 곡률과 우주의 형상을 간접적으로 알 수 있습니다. 과학자들은 탄생으로부터 1억 년 후의 우주의 크기를 저변, 현재의 지구를 하나의 정점으로서 삼각형을 설정해 실제로 그 기하학적 성질을 조사했습니다.

1억 살의 우주에 대한 정보는 우주배경복사로부터 얻을 수 있습니다. 우주배경복사는 우주 탄생으로부터 약 38만 년 후 우주공간에 채워진 최초의 빛으로, 지금의 지구에도 우주의 모든 방향으로부터 거의 균등하게 도달하고 있습니다.

우주배경복사를 이용한 관측의 결과, 거대한 삼각형은 이 우주가 평평한 우주임을 나타내었습니다. 이에 현재 이 우주는 평평한 우주일 가능성이 높다고 생각되고 있습니다.

▣ 평탄한 도넛형
곡률이 0인 우주는 평평한 우주, +인 우주는 닫힌 우주, -인 우주는 열린 우주라고 불립니다. 닫힌 우주에서는 체적이 유한하지만 특정 방향으로 계속 진행하면 같은 장소로 돌아올 수 있을 것입니다. 또 다른 우주에서는 가장자리라는 것이 없는 한 특정의 방향으로 어디까지나 계속 진행할 수 있어서 체적은 무한하게 퍼져 있을지도 모릅니다. 우주가 평탄하면 그 공간에는 끝이 없을 것입니다.

하지만 실은 평탄한 우주에서도 크기가 유한한 경우가 있습니다. 공간이 2차원인 경우로 생각하면, 먼저 평면에 직사각형(또는 정사각형)을 그립니다. 그리고 그 직사각형의 마주 보는 변을 같은 것으로 간주합니다.

위쪽과 아래쪽은 연결되어 있고 오른쪽과 왼쪽 가장자리도 연결되어 있습니다. 직사각형은 신축·변형이 자유자재인 고무 시트와 같은 것으로 되어 있다고 가정하고 먼저 직사각형의 좌우 모서리를 붙입니다. 그렇게 완성되는 것은 원통의 측면입니다. 이 원통을 꽉 구부려 늘려 상하의 변을 붙입니다. 그러면 도넛 모양이 됩니다. 이러한 형태를 수학적으로는 '토러스'라고 합니다.

불행히도 3차원 공간에서는 모든 점에서 곡률이 0인 평탄한 토러스를 만들 수 없습니다. 외측에서는 어느 방향을 봐도 똑같이 구부러져 있기 때문에 플러스 곡률, 안쪽에서는 방향마다 구부러진 방향이 다르기 때문에 마이너스 곡률이 되어 버립니다. 평탄한 토러스는 4차원 이상의 공간 안에서 밖에 실현할 수 없습니다.

이 우주가 같은 평탄한 우주라도 끝없이 공간이 퍼져 나가는 우주는 아니고, 그 형태의 후보의 하나로서 3차원의 평탄 토러스형의 우주가 존재한다는 것입니다.

▣ 평탄한 토러스 세계의 특징
2차원의 평탄 토러스 안에서의 물체의 움직임을 생각해 봅시다. 평면에 있는 토러스의 실체는 직사각형이었습니다. 그러나 위쪽과 아래쪽 가장자리는 연결되어 있고 오른쪽과 왼쪽 가장자리도 연결되어 있는 상태의 직사각형이었습니다. 이 직사각형 안에 2차원 사람이 있다고 가정하면 중간에서 왼쪽 끝까지 가서 한층 더 진행하면 오른쪽 끝에서 나오게 됩니다. 위쪽 끝까지 가서 더 나아가면 아래쪽 끝에서 나타납니다. 아케이드 게임이나 RPG의 세계는 이런 식인 경우가 자주 있습니다. 실은 많은 게임에서는 토러스 모양의 세계로 되어 있었던 것입니다.

실제 우주와 같은 3차원의 평탄한 토러스는 구체적인 형태를 상상하기는 어렵지만, 그 안에서의 물체나 빛의 움직임을 생각할 수 있습니다. 예를 들어 천장이나 바닥을 포함하여 인접한 6개의 면 모두가 다른 방에 연결되어 있는 직육면체의 방이 있었다고 합시다. 어느 방향이라도 좋기 때문에 방을 나오면 거기는 원래의 방과 완전히 같은 방입니다. 옆방을 보면 자신의 뒷모습이 무한하게 이어져 보입니다. 좌우의 방도 상하의 방도 전후의 방도 모두 지금 있는 방과 같고 어느 방에도 자신이 있는 것입니다. 이와 같이 같은 구조가 루프하고 있는 것이 3차원의 평탄 토러스의 세계입니다.

▣ 우주가 평탄한 토러스형인 증거
우주가 토러스처럼 연결되어 있는지 이해하는 열쇠는 우주배경복사에 있습니다. 초기 우주에서는 물질 밀도의 요동이 파동으로 존재했습니다. 이것은 음파와 매우 유사한 성질을 가지고 있습니다. 음파도 공기 밀도의 파동이기 때문입니다.

현을 비롯한 음파의 파장(소리의 높이)은 현의 길이에 의해 결정됩니다. 마찬가지로 우주의 물질 밀도의 요동의 파장은 우주의 크기에 의해 제한됩니다. 우주보다 큰 파장의 요동은 존재할 수 없습니다. 이 우주의 밀도 요동 정보는 우주배경복사에서 읽을 수 있습니다. 밀도 요동의 파장에 상한이 있으면 우주가 유한하다는 증거가 됩니다.

한층 더 컴퓨터 시뮬레이션으로 다양한 우주의 형태를 상정해 시뮬레이션 결과와 실제의 관측을 대조하여 이 우주가 도넛처럼 구멍이 뚫린 구조인지 아닌지까지 알 수 있다고 합니다. 연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션 결과와 우주배경복사 데이터를 비교하여 우주의 크기와 형상을 구하고 그 결과를 2021년 7월에 발표했습니다. 연구 결과 우주의 크기는 관측 가능한 우주의 한계(약 450억 광년)의 약 3~4배 정도이며 도넛처럼 구멍이 뚫린 구조일 가능성이 보였습니다.

앞으로도 우주의 형태에 관한 연구가 진행되어 가고 있으며 새로운 발견이 기대됩니다.

출처 참조 번역
- Wikipedia
- 最新の観測で宇宙は「3次元のドーナツ型」であると判明!?この宇宙の形状はドーナツ型だった!?
https://news.yahoo.co.jp/expert/articles/dced0aa9ea465861c3f686ae1e435946626692f3

우리 우주의 시공간은 공간이 3차원이고 시간이 1차원이라고 생각된다. 그러나 설명의 편의상 시간은 생략하고 공간도 차원을 줄여 2차원으로 이야기를 한다.

학교에서 배우는 기하학은 '유클리드 기하학'을 기초로 하고 있다. 이것은 평평한 평면에 그려진 도형에 대한 기하학이다. 거기에서는 아래와 같은 성질이 있다.

・평행선은 결코 교차하지 않는다.
・삼각형의 내각의 합은 180도가 된다.

그러면 평평하지 않은 구부러진 평면을 생각해 보자.
우선은 양의 곡률을 가진 평면이다. 구의 표면과 같이 구부러진 평면으로 거기에서의 기하학은 '타원 기하학'이라고 불린다. 거기에서는 평행선이 교차하고 삼각형의 내각의 합은 180도보다 커진다.

다음은 음의 곡률을 가진 평면이다. 말의 안장과 같은 평면으로 거기에서의 기하학은 '쌍곡 기하학'이라고 불린다. 거기에서는 교차하지 않는 평행선이 복수 존재하고 삼각형의 내각의 합은 180도보다 작아진다.

2차원으로 생각해도 이미지가 좀처럼 떠오르지 않는데, 이것을 3차원으로 확장하는 것은 나에게는 매우 무리다.

▣ 천체에 의한 시공간의 왜곡
아인슈타인은 일반상대성이론으로 질량이 있는 물체의 주위의 시공은 구부러진다는 아이디어로 중력의 정체를 설명했다. 엄밀히 말하면 시공을 구부리는 요인은 질량과 에너지와 운동량이다.

이 시공간의 왜곡은 질량 등의 크기나 그 밀도에 의존한다. 따라서 천체 등의 존재에 따라 우주의 시공은 국소적으로 구부러져 있다.

▣ 지구상에서의 시공간의 구부림
지구상에서도 중력에 의해 시공간은 약간 왜곡되고 있다. 하지만 그 왜곡 상태는 단 10억 분의 1 정도다.
지구의 중력에 의해 구부러져 약간 음의 곡률을 가지고 있다. 예를 들어 세로로 1미터 떨어진 2개의 평행한 직선을 그려 1000킬로미터 정도 연장해 나가는 것을 생각하자. 그러면 어느 쪽 끝에서도 상하 방향으로 1밀리미터 정도 거리가 떨어진다고 한다. 그런 작은 어긋남이므로 우리가 우선 눈치채는 경우는 없다.

▣ 우주의 공간곡률
블랙홀처럼 시공간의 왜곡이 두드러지는 곳은 우주 전체에서 보면 한정된 장소뿐이다. 그렇다면 천체의 크기를 크게 넘는 척도로 평균해 보면 전체적인 시공간은 어떻게 되어 있는 것일까?

우주가 큰 범위에서 어떠한 시공간이 되고 있는지를 나타내는데 '공간곡률'이라는 양이 도움이 된다. 공간곡률이란 공간의 왜곡 상태를 나타내는 양이다.

공간곡률이 0일 때 그 공간에서는 유클리드 기하학이 성립한다. 즉 공간은 똑바르고 구부러지지 않았다는 것이다.

공간곡률이 0이 아니면 공간이 구부러진다. 그 값은 양수 또는 음수가 될 수 있으며 이때 유클리드 기하학은 성립하지 않는다. 공간곡률이 양수인 경우에는 타원 기하학이 성립하고 음의 경우는 쌍곡 기하학이 성립한다.

▣ 우리 우주의 공간곡률
우주의 곡률은 일반상대성이론에 의해 기술되며 우주의 총에너지 밀도와 관련이 있다. 물질의 질량은 에너지로 환산할 수 있다. 다만 우주는 팽창하고 있기 때문에 우주의 곡률은 팽창속도(허블상수)에도 관계하고 있다.

우주에 있는 에너지는 우주의 곡률을 양의 방향으로 크게 하려고 한다. 에너지 밀도가 충분히 크면 공간곡률이 양수가 된다. 반대로 에너지 밀도가 너무 적으면 공간곡률이 음수가 된다. 그리고 에너지의 밀도가 어느 특별한 값일 때 우주의 곡률이 0이 되어 평탄해진다. 이 특별한 밀도를 '우주의 임계밀도'라고 부른다.

프리드먼 방정식에 있어서 [(da/dt)/a]=H(허블 파라미터)로서 K=0이 되는 ρ(총 에너지 밀도)를 구하면 임계밀도로서 다음식이 얻어진다. 첨자로서 0이 부여되고 있는 것은 현재의 값인 것을 명시하기 위해서다.

수식을 변형하면 허블 파라미터를 포함하는 간단한 수식이 된다. 그러나 이 물리적 의미를 이해하지 못하고 있다.

어쨌든 허블 파라미터는 시간의 함수이므로 임계밀도도 시간의 함수가 된다. 값 자체는 상당히 작아서 현재 우주에서는 질량으로 환산하여 1입방센티미터당 10^-29그램 정도다. 지구 1개분 정도의 부피에 0.01밀리그램 정도가 된다.

다양한 관측으로부터 우주의 공간곡률은 거의 제로로 거의 평탄한 것 같다. 그 평탄도는 평행한 2개의 직선을 우주에 그릴 때 관측 가능한 우주의 반경 460억 광년 정도 진행되어도 그 평행선이 겨우 5%만 가까워지거나 멀어지는 정도의 왜곡보다 작은 것에 해당하는 것 같다.

그리고 총 에너지 밀도에 가장 기여하고 있는 것은 통상의 물질이 아니고 암흑물질도 아닌 암흑에너지다.
통상 물질의 질량을 우주 전체로 보면 얼마나 적은지를 재차 느끼게 된다.

▣ 밀도 파라미터
우주 안에 있는 에너지 밀도를 상기의 임계밀도로 나눈 것을 '밀도 파라미터'라고 부르며 그리스 문자의 Ω(오메가)로 나타낸다.

이 밀도 파라미터는 향후의 우주 팽창의 모습을 나타내고 있다고 한다.

Ω > 1인 경우 팽창은 곧 멈추고 수축으로 돌아서 붕괴된다.
Ω < 1인 경우 팽창은 가속된다.
Ω = 1인 경우에는 팽창속도는 점점 느려지지만 우주는 영원히 팽창을 계속한다.

현재의 우주는 암흑에너지에 지배되고 있으며 팽창은 가속되어 간다. 한편 현재의 밀도 파라미터 Ω은 거의 1이라고 한다. 그렇다면 양자의 말은 모순되지 않을까?

임계밀도는 허블 파라미터의 제곱에 비례한다.
그러므로 우주가 가속팽창하면 임계밀도는 증대한다.
한편 우주 안에 있는 에너지 밀도는 거의 일정하다.
이는 우주가 팽창해도 암흑에너지의 밀도가 변하지 않기 때문이다.

사실 암흑에너지는 에너지와 압력을 가지고 있다. 그 중 에너지에 관해서는 다른 물질과 마찬가지로 '만유인력'을 미친다. 그러나 압력이 음이므로 '척력'으로 작용한다. 그리고 상쇄한 결과 실효적인 '척력'으로 남는다고 한다.

출처 참조 번역
- Wikipedia
- 宇宙物理学 宇宙の形（曲率）
http://kai-kuu.jugem.jp/?eid=2526#gsc.tab=0

감염성 위장염이란 세균, 바이러스, 기생충 등의 병원체나 독소가 장관에 감염하는 것으로 발병하는
질환입니다.

장마로 고온 다습이 되는 여름에는 세균이 원인이 되는 경우가 많고, 겨울에는 노로바이러스 등 바이러스성인 경우가 많이 보입니다. 총 환자수로는 캄필로박터와 노로바이러스가 각각 2~30%를 차지하고 살모넬라균이 뒤를 잇습니다.

세균성의 경우에는
1. 세균이 생산하는 독소로 오염된 식품을 섭취하여 발증하는 생체외 독소 생산형
2. 장내에 도달한 세균이 장관 내에서 정착, 증식 후 그 결과 생산된 독소에 의해 발병하는 생체내 독소 생산형
3. 장관 내에 들어간 박테리아가 장관 상피세포내 및 한층 더 조직 내에 침입 후 거기서 증식해 독소를 생산하여 장염을 일으키는 세포 침입형으로 나눌 수 있습니다.

▣ 세균성
• 생체외 독소 생산형: 황색 포도상 구균, 보툴리눔 균 / 세레우스균(구토형) 등
• 생체내 독소 생산형: 장염 비브리오, 병원성 대장균, 리스테리아균 / 웰시균 / 세레우스균(엔테로톡신형) 등
• 세포 침입형: 살모넬라, 캄필로박터, 이질균 / 장관 세포 침입성 대장균 등

▣ 바이러스성
• 노로바이러스, 로타바이러스
• A형 간염 바이러스
• E형 간염 바이러스 등

▣ 기타
• 기생충 등

증상

설사나 복통이 주된 증상이지만 하혈·혈변이나 발열을 수반하거나, 구역·구토, 식욕 부진 등을 보이는 경우도 있습니다. 원인으로 생각되는 음식을 먹고 발병하기까지의 잠복기간이나 증상, 경과는 원인이 되는 병원체에 따라 다르기 때문에 원인이 된 병원체를 어느 정도 추측할 수 있습니다. 빈도가 높은 것과 주의가 필요한 것은 아래와 같습니다.

◆살모넬라균
가열이 불충분한 계란이나 고기 제품이 원인이 됩니다. 잠복기간은 4~48시간이고 설사(혈변을 일으킬 수 있음), 하복부통, 발열(37~40℃), 구토 등이 주된 증상으로, 38℃ 이상의 고열이 나오는 경우가 많은 것이 특징입니다.

◆캄필로박터
생이나 가열이 불충분한 닭고기 등을 섭취하는 것으로 감염합니다. 잠복기간은 2~7일로 길며 복통, 설사, 발열(37~39℃)이 주된 증상으로 혈변이 비교적 많습니다.

◆황색 포도상 구균
황색 포도상 구균은 건강한 사람의 피부에서도 보이는 상재균이며 대부분의 경우 요리하는 사람의 손을 통해 감염됩니다. 특히 손이나 손가락에 상처나 습진이 있는 경우 음식을 오염시킬 확률이 높아집니다. 황색 포도상 구균이 생산한 독소가 원인이 되어 섭식 후 2~6시간 후 격렬한 구역질과 구토를 일으킵니다.

◆장염 비브리오
대부분의 해산물이 감염원이 될 수 있습니다. 잠복기간은 6~24시간으로 격렬한 상복부통과 설사가 주증상으로 구역질과 구토도 나타납니다.

◆병원성 대장균
일반 대장균은 건강한 사람의 장내에 있으며 병원성은 없지만 특정 대장균은 장염을 일으켜 병원성 대장균이라고 합니다. 음식물을 통한 경구 감염이며 생이나 가열이 불충분한 고기와 레버를 먹어 발생하는 경우가 많습니다. 또한 환자의 대변을 통해 인간에서 인간으로의 감염을 일으킵니다. 12~72시간의 잠복기간에 전형적인 증상은 설사, 복통으로 발열이나 구토를 보일 수도 있습니다.

◆노로바이러스
굴 등의 이매패류를 생이나 불충분한 가열로 먹는 것으로 감염합니다. 또한 인간에서 인간으로의 감염을 일으키기 쉽고 토사물이나 대변이 흩어지거나 오염물에 접촉한 손가락으로부터 바이러스가 입에 들어가도 감염합니다. 잠복기간은 1~2일로 구토, 설사, 복통이 주증상이지만 발열은 경미합니다. 일반적으로 증상은 1, 2일 만에 경쾌합니다. 증상이 사라진 후에도 3~7일 동안 바이러스가 대변으로 배출되므로 주의가 필요합니다.

진단

감염성 위장염의 진단은 증상만으로는 어려운 경우가 많고 섭식 상황 등의 병력으로부터 추정합니다. 확정 진단에는 대변 배양, 바이러스 항원 등의 검사가 필요한데 결과를 알 때까지 며칠이 소요되기 때문에 결과를 알 즈음에는 증상이 경쾌하는 경우가 많습니다.

치료

감염성 장염의 치료는 대증요법이 중심이 됩니다. 설사에 의한 탈수의 영향을 방지하는 것이 가장 중요하여 수분 보급이 중심이 됩니다. 경증에서는 죽 등 소화가 좋은 음식 섭취와 전해질 음료(스포츠 음료류 등)도 유용합니다. 중증이 되면 수액이 필요합니다. 약물 치료로는 장내세균총을 회복시키기 위한 정장제나 통증 방지제가 사용됩니다. 설사를 멈추는 약은 병원체가 장관에 정류하기 쉬워지므로 최소한의 사용을 유지합니다. 경증에서는 항생제가 필요하지 않을 수도 있지만 박테리아가 원인으로 간주되어 증상이 강한 경우에는 항생제가 필요합니다. 정상적인 바이러스성에서는 항생제가 효과적이지 않으며 대증치료만으로 경쾌합니다. 급성기의 치료로 회복하면 경과는 양호합니다.

예방

감염성 위장염은 치료 이상으로 먼저 발병을 억제하기 위한 예방이 매우 중요합니다. 예방에는 청결과 냉각, 건조, 가열 등이 중요합니다. 특히 생고기류, 어패류의 조리기구는 야채에 사용하는 것과 구분하고 손과 조리도구는 확실히 씻어 건조하며 보존은 냉장 보관하고 가열해야 하는 재료는 확실히 가열하는 것이 감염성 위장염을 예방합니다.

출처 참조 번역
- Wikipedia
- 感染性腸炎
https://nakanohp.com/hospital/sick-topics/entry-239.html#:~:text=%E6%BD%9C%E4%BC%8F%E6%9C%9F%E9%96%93%E3%81%AF1%20%EF%BD%9E,%E3%81%9F%E3%82%81%E3%80%81%E6%B3%A8%E6%84%8F%E3%81%8C%E5%BF%85%E8%A6%81%E3%81%A7%E3%81%99%E3%80%82

우리가 속한 우리은하는 '처녀자리 초은하단'이라는 거대한 은하의 집합체에 속하고 있으며, 처녀자리 초은하단은 '라니아케아 초은하단'이라는 보다 거대한 은하의 집합체의 일부라고 합니다.

우리가 사는 지구는 태양계에 속하며 태양계는 우리은하라는 은하에 속합니다. 우주에는 엄청난 수의 은하가 존재하며 은하의 집단을 형성합니다. 자신의 중력으로 구속된 수십 개 정도의 은하 집단을 은하군, 보다 큰 대규모 집단을 은하단이라고 합니다.
태양계가 속해 있는 우리은하도 40~50개 정도의 은하와 함께 국부은하군, 영어로는 로컬 그룹이라는 은하군에 속하고 있습니다. 국부은하군도 보다 큰 규모로 보았을 때 더욱 큰 은하 집단의 일부로, 은하군과 은하단의 집합체인 초은하단을 형성하고 있습니다.

그리고 우주는 방대한 수의 은하가 모인 '은하 필라멘트'라는 영역과 은하가 거의 존재하지 않는 '보이드'라는 영역이 복잡하게 얽힌 구조를 하고 있으며, 그 구조는 거품에 비유된다고 합니다. 거품의 표면이 은하가 밀집되어 있는 영역으로, 거품 속의 공동에 해당하는 부분이 보이드입니다. 이처럼 매우 매크로 규모로 우주를 볼 때 나타나는 거품 구조를 '우주의 대규모 구조'라고 부릅니다.

▣ 초은하단이란?
초은하단은 자신의 중력으로 구속된 은하의 집합체인 은하군이나 은하단이 한층 더 대규모로 모인 보다 거대한 은하의 집합체입니다. 초은하단은 은하군이나 은하단처럼 자신의 중력으로 묶여 있는 것은 아니다. 그 때문에 초은하단은 우주팽창과 함께 퍼지고 있습니다.
또한 초은하단은 은하군이나 은하단과 달리 명확한 정의가 존재하지 않습니다. 그 때문에 어디까지를 하나의 초은하단으로 하는지 구분하기 어려운 점이 있습니다. 실제로는 근처에 있는 은하의 집합체나 같은 중력원으로부터 당겨지는 은하의 집합체를 하나의 초은하단으로서 정리되는 경우가 많은 것 같습니다.

처녀자리 초은하단은 우리은하가 속한 국부은하군을 포함한 초은하단입니다. 국부 초은하단이라고도 불립니다. 처녀자리 초은하단은 불규칙한 형상을 하고 있는데, 직경이 최대 1억 광년 이상입니다. 100개 정도의 은하군과 은하단을 포함하고 있으며 총 질량은 태양 1000조 개분이라고 합니다.

처녀자리 초은하단의 중심 부근에는 우리은하에서 처녀자리 방향으로 약 6500만 광년 너머에 '처녀자리 은하단'이라는 약 2000개의 은하가 중력적으로 구속하고 있는 거대한 은하단이 존재합니다. 처녀자리 은하단의 중심 부근에는 'M87'이라는 거대한 타원은하가 존재합니다. 그리고 M87의 중심에는 무려 태양의 65억 배의 질량을 가진 초대질량 블랙홀이 존재하고, 이 블랙홀은 2017년 인류사상 처음으로 직접 촬영된 블랙홀로서 큰 화제를 불렀습니다.

처녀자리 초은하단을 구성하는 모든 은하는 초은하단의 중심이 아니라 초은하단 밖에 있는 특정 중력원에 끌리는 운동을 하고 있는 것으로 알려져 있습니다. 처녀자리 초은하단 전체를 끌어당기는 거대한 중력원은 '그레이트 어트랙터'라고 불립니다.

▣ 진정한 초은하단 '라니아케아'
그레이트 어트랙터에 끌려가는 천체는 처녀자리 초은하단을 넘는 범위까지 분포되어 있습니다. 천문학자들이 개별 은하의 운동을 상세하게 조사한 결과, 무려 직경 5억 광년 이상, 처녀자리 초은하단의 100배 이상 광대한 영역에 걸쳐 존재하는 모든 천체가 그레이트 어트랙터에 끌리고 있었습니다. 이 2014년에 새롭게 발견된 그레이트 어트랙터에 끌려가는 모든 은하의 초거대한 집합체는 '라니아케아 초은하단'이라고 명명되었습니다.

라니아케아 초은하단은 처녀자리 초은하단을 확장한 개념이므로 당연히 처녀자리 초은하단을 내포하고 있습니다. 게다가 그레이트 어트랙터도 라니아케아 초은하단에 내포되어 있습니다. 라니아케아 초은하단에서는 직경 5억 광년을 넘는 광대한 범위에 10만 개 이상의 은하가 존재하고 있으며 총 질량은 태양의 10경 배라고 합니다.

라니아케아 초은하단의 안팎에서는 천체 운동의 방향성이 전혀 다르기 때문에, 이 라니아케아 초은하단이야말로 '진정한 초은하단'이라고 불리기도 합니다.

▣ 그레이트 어트랙터의 정체
그럼 광대한 라니아케아 초은하단에 속하는 모든 천체를 끌어들이는 거대 중력원 '그레이트 어트랙터'는 매우 거대한 질량을 가지고 있어서 초거대한 은하의 집합체라고 생각되기 때문에 충분한 밝기로 빛나고 있을 것으로 추정되는데, 지금도 그 정체를 잘 알고 있지 않습니다. 그 이유는 그레이트 어트랙터가 지구에서 보는 은하수 방향으로 존재하기 때문입니다.
은하수는 우리가 속한 우리은하의 중심 방향입니다.
우리은하는 원반 모양의 구조를 가지고 있기 때문에 별이 고밀도로 모여 밝은 은하 중심부 방향을 보면 선처럼 보입니다. 은하수의 방향에는 무수한 항성뿐만 아니라 가스나 먼지 등과 같은 성간물질도 대량으로 존재합니다. 이것들은 그 뒤에 있는 천체로부터 지구를 향해 쏟아진 빛을 흡수해 버려 관측을 곤란하게 하고 있습니다. 이 가시광으로 관측 곤란한 영역을 '은하면 흡수대'라고 부릅니다. 구체적으로는 전천 중 10~20%의 영역이 관측 곤란하여 뒤에 무엇이 있는지 모르는 알 수 없는 영역입니다.

그런 가시광으로 관측이 곤란한 영역도 적외선이나 전파를 활용하면 뒤의 천체로부터 온 정보를 얻을 수 있습니다. 최근에는 이러한 관측으로 은하면 흡수대 방향의 새로운 은하단이 발견되거나 그레이트 어트랙터의 단서가 서서히 잡히고 있습니다.

출처 참조 번역
- Wikipedia
- 近年発見されたばかりの超巨大構造「ラニアケア超銀河団」とは何か?
https://spacegid.com/superklaster-laniakeya.html

2024년 1월 20일 일본의 월면 착륙 실증기 SLIM이 월면 착륙에 성공했습니다. 목표 위치에 핀 포인트로 기체를 강하시킨다는 주목적은 달성했는데, 착륙시의 자세가 계획과는 달리 마치 거꾸로 된 것 같은 모습이 눈길을 끌었고 해외의 포럼에서도 화제가 되고 있습니다.

Japan's precision moon lander has hit its target, but it appears to be upside-down
https://phys.org/news/2024-01-japan-craft-successful-pin-moon.html

Japan's precision moon lander has hit its target, but appears to be upside-down | Hacker News
https://news.ycombinator.com/item?id=39128977

SLIM은 2023년 9월 7일에 발사되어 2024년 1월 20일에 무사히 월면에 착륙했습니다. 이것으로 일본은 구소련, 미국, 중국, 인도에 이은 다섯번째 월면착륙 달성국이 되었습니다.

SLIM의 목적 중 하나는 '달에서의 고정밀 착륙기술의 입증'입니다. 지금까지 행성 탐사기의 착륙 지점은 내리기 쉬운 곳이 선택되어 왔습니다. 그러나 내리고 싶은 곳에 내려갈 수 있게 되면 행성 탐사의 가능성이 넓어져 앞으로의 큰 전환이 됩니다.

실제로 SLIM은 착륙 목표지점에서 오차 100m 이내의 핀 포인트 착륙에 성공했습니다.

JAXA가 사전에 정하고 있던 성공 기준은 다음과 같습니다.

최소한의 성공: 소형 경량의 탐사기에 의한 월면 착륙을 실시해 '고정밀도 착륙에 필수의 광학 대조 항법을 실제 월면 착륙 강하를 실시하는 것으로 검증', '경량 탐사기 시스템을 개발해 궤도 위 동작 확인을 실시'라는 2항목을 달성하는 것.

완전 성공: 정밀도 100m 이내의 고정밀 착륙이 달성될 것. 구체적으로는 고정밀도 착륙항법계가 정상 동작하고 유도 법칙에 적절하게 피드백되어 착륙 후의 데이터의 해석에 의해 착륙 달성에 이르는 탐사기의 정상 동작과 착륙 정밀도 달성이 확인되는 것.

부차적 성공: 고정밀도 착륙에 관한 기술 데이터 전송 후에도 일몰까지 일정 기간, 월면에서의 활동을 계속해 장래의 본격적인 월행성 표면탐사를 위해 월면에서 활동하는 미션을 실시한다.

즉, 이번 미션은 완전 성공을 달성했다고 할 수 있습니다. 또한 착륙 직전에는 월면 탐사 로버 LEV-1와 변형형 월면 로봇 LEV-2의 방출에도 성공했고 LEV-2에 의해 촬영된 SLIM의 화상이 월면으로부터 전송되었습니다. LEV-2는 구형으로 격납되어 있었는데 변형하여 월면에서 전개했고 자율 제어에 의해 주위의 모습을 촬영했으며 그 중에서 SLIM이 화각 내에 들어간 화상을 알고리즘으로 선정해 송신해 왔다는 것.

전체적으로 이번 미션은 잘 됐다고 할 수 있지만 착륙 후 SLIM은 태양전지로부터의 전력공급이 없었고, 상정한 자세로 착륙할 수 없었습니다. LEV-2가 송신해 온 화상으로부터도 SLIM이 스러스터를 위를 향한 모습인 것을 알 수 있습니다.

SLIM의 월면 착륙에 대해 AP통신은 “일본의 정밀월면 착륙선은 목표를 도달했지만 거꾸로 된 것 같다”고 보도했습니다.

Japan's precision moon lander has hit its target, but it appears to be upside-down | AP News
https://apnews.com/article/japan-moon-lander-slim-probe-pinpoint-2908c74d9e3c4c8a5eabfb6b1625c617

다만 이 표현은 부정확한데, SLIM은 애초 경사지에서도 착륙할 수 있도록 2단계 착륙방식을 채택하고 있기 때문에 최종적으로 스러스터는 하향이 아니고 횡방향의 자세가 될 예정이었습니다.

이번 착륙에서는 착륙의 50m 정도 앞에서 2기 있는 메인 엔진의 1기의 추력이 없어지고, 또 1기의 엔진만으로 강하를 실시했습니다. 가로 방향의 속도나 자세 등의 접지 조건이 사양 범위를 넘은 결과 계획과는 다른 자세로의 착륙이 되었다고 합니다.

학명：Adelobasileus sp.(아델로바실레우스의 일종)
분류：단궁강 포유형류 목미정
시대： 중생대
학명의 의미 : 숨겨진 왕

아델로바실레우스는 삼조기 후기(약 2억 2700만 년 전~약 2억 850만 년 전)의 남아메리카에 서식하던 포유류(포유형류)입니다.

1989년에 육식동물의 분뇨 화석에서 두계골의 일부가 발견되었습니다.

조상그룹인 단궁류(키노돈류)로부터 갓 갈라진 얼마 안된 가장 오래된 포유류(포유형류)로 추정되고 있습니다.

두개골의 크기는 약 1.5cm, 추정체 길이는 10cm 정도.

포유류와 공룡류는 출현 시기는 거의 같지만 아델로바실레우스는 체장 10cm 정도, 공룡류는 이미 체장 10m 가까운
종이 나왔습니다.

포유류의 조상그룹인 단궁류에는 체장 6m를 넘는 대형종도 있었지만 페름기말의 대량 멸종으로 많은 그룹이 멸종했습니다.

아델로바실레우스는 어떤 포식성 동물의 분뇨 화석에서 발견되었는데 그 포식생물이 공룡인지, 악어인지, 양서류인지 알 수 없습니다.

포유형류는 포유류를 포함한 큰 그룹으로, 포유류 앞의 그룹이 포유형류에 포함됩니다. 포유형류에 포함된 생물은 조상그룹인 키노돈류의 특징과 포유류의 특징을 볼 수 있습니다.

아델로바실레우스는 귀의 뼈와 턱관절은 퀴노돈류와 같은 구조였다고 추측되고 있습니다. 더해 키노돈류가 갖고 있지 않은 포유류적인 특징인 안와의 뒤에 신경을 통과시키는 구멍이 비어 있기 때문에 키노돈류로부터 포유류에 한 걸음 가까워진 그룹인 포유형류에 포함되어 있습니다.

치아의 형태는 현재의 식충성 땃쥐류와 비슷한 치아인 점에서 곤충을 주로 먹었다고 생각되고 있습니다.

이런 특징에 야간에 곤충을 찾아 지상을 돌아다니고 있었다고 생각되고 있습니다.

아델로바실레우스는 두개골 이외에 발견되지 않았으나 겉모습은 현생의 도마뱀과 비슷하다고 여겨지고 있습니다. 삼조기 후기의 포유형류는 사지가 몸의 옆에 돌출한 형태였을 것으로 추정됩니다. 앞다리와 뒷다리 모두 몸통 아래로 똑바로 뻗어 직립보행하는 포유류가 나타나는 것은 아델로바실레우스로부터 약 1억 년 후인 백악기가 되고 나서입니다.

출처 참조 번역
- Wikipedia
- アデロバシレウス、最古の哺乳類
https://ichi1kun.com/adelobasileus/

노로바이러스에 의한 감염성 위장염과 식중독은 겨울철에 많이 발생하는 경향이 있습니다. 특히 보육원, 학교, 복지시설 등에서 발생한 경우는 집단발생으로 연결되는 일이 있으므로 주의해야 합니다.

노로바이러스는 인간의 소장 점막에서 증식하는 바이러스로 2002년 8월 국제 바이러스 학회에서 명명되었는데 원래는 'SRSV(소형 구형 바이러스)'라고 불렸습니다. 덧붙여서 '노로'는 발견된 지명에서 유래하고 있습니다.

노로 바이러스는 겨울철을 중심으로 일년 내내 위장염을 일으킵니다. 또 85℃~90℃에서 90초 이상의 가열에 의해 바이러스는 감염력을 잃는다고 알려져 있습니다.

감염경로는 역학적 조사에서 굴의 관여가 강하게 지적되고 있습니다. 노로바이러스에 감염된 조리종사자가 식품을 오염시켜 퍼지는 사례도 많이 발생하고 있습니다.

노로바이러스는 직경 30~40nm 전후의 구형으로 컵 모양의 단백질 속에 유전자(DNA 데옥시리보 핵산에 해당하는 RNA 리보 핵산)가 싸인 구조를 하고 있습니다. 많은 유전자형이 존재하며 각각 다른 항원형에 대응하고 있습니다. 최근 새로운 검사법(PCR법)의 개발, 보급에 의해 식품으로부터의 바이러스의 검사가 가능하게 되어 식중독과의 관계가 밝혀져 왔습니다.

원인 식품은 물이나 노로바이러스에 오염된 식품, 특히 굴을 포함한 이매패가 많이 보고되고 있습니다. 노로바이러스는 이매패의 몸에서 성장할 수 없습니다. 이매패의 서식지가 노로바이러스에 오염되면 노로바이러스를 체내에 축적되어 버리는 것으로 생각됩니다. 또한 감염자의 대변이나 구토물에 접촉함으로써 2차 감염을 일으킬 수 있습니다. 감염자가 용변 후 손세척이 불충분한 채 요리를 하면 식품이 바이러스에 오염되어 감염이 일어날 우려가 있습니다.

잠복시간은 24~48시간으로 메스꺼움, 구토, 설사, 복통, 발열이 주증상입니다. 보통 3일 이내에 회복합니다. 감염해도 전원이 발병하는 것은 아니고 발병해도 감기와 같은 증상으로 끝나는 사람도 있습니다. 저항력이 떨어지는 사람이나 유아에서는 수백 개 정도의 바이러스를 섭취함으로써 발병합니다.

굴 등의 이매패는 중심부까지 충분히 가열(85℃~90℃에서 90초간 이상)해야 합니다. 온수 정도의 불충분한 가열에서는 바이러스의 감염력은 상실되지 않습니다.

신선한 식품(야채, 과일 등)을 충분히 씻고 화장실 사용 후나 요리를 할 때, 식사 전에 손을 씻으십시오.

2차 감염을 예방하기 위해서 가정이나 보육원, 학교 등에서는 감염자의 대변, 구토물에 접촉하지 않도록 하고 접촉했을 경우는 충분한 세정과 소독을 실시해야 합니다. 구토물이나 변으로 더러워진 의류 등을 정리할 때는 비닐장갑, 마스크 등을 사용합니다.

출처 참조 번역
- Wikipedia
- ノロウイルス
https://www.hokeniryo.metro.tokyo.lg.jp/shokuhin/micro/noro.html#:~:text=%E5%8E%9F%E5%9B%A0%E9%A3%9F%E5%93%81%E3%81%AF%E3%80%81%E6%B0%B4%E3%82%84,%E3%82%92%E8%B5%B7%E3%81%93%E3%81%99%E3%81%93%E3%81%A8%E3%81%8C%E3%81%82%E3%82%8A%E3%81%BE%E3%81%99%E3%80%82

노르웨이에서 개발된 웹브라우저인 Opera는 매니아적 인기에 지지를 받는 브라우저입니다. 테크놀로지 저널리스트인 코빈 대번포트 씨는 “놀라운 웹브라우저였지만 볼품없어졌다”며 Opera나 파생 브라우저 Opera GX를 사용하는 것을 그만두겠다고 선언하고 그 이유를 블로그에서 설명했습니다.

Stop using Opera Browser and Opera GX
https://www.spacebar.news/stop-using-opera-browser/

Opera는 1995년에 릴리스된 웹브라우저로, 당초는 유료 소프트웨어였고 당시 주류였던 Internet Explorer나 Netscape Navigator에 비해 유저는 적은 등 전성기조차도 틈새 브라우저였다고 합니다.

이후 Opera는 2000년에 출시된 Opera 5.0에서 광고를 게재하는 대신 무료로 사용할 수 있는 브라우저가 되었으며, 2005년에는 광고를 삭제하고 Google으로부터의 소득에 의존하는 비즈니스 모델로 전환했습니다.

이와 같은 경위에도 Opera가 일부 유저들에게 지지받았던 것은 질 높은 제품이었기 때문입니다. 대번포트 씨는 2005년 출시된 모바일용 Opera Mini를 '2000년대 최고의 브라우저 중 하나'로 평가했으며, Opera가 닌텐도 DS나 Wii용 브라우저 개발을 주도한 점도 높게 평가했습니다.

그 후 Opera는 2013년에 독자적인 엔진인 Presto의 개발을 그만두고 Google Chrome 등과 같은 Chromium계의 브라우저로 이행했습니다.

Opera Developer News - 300 million users and move to WebKit
http://my.opera.com/ODIN/blog/300-million-users-and-move-to-webkit

그런 Opera의 전기가 된 것이 2016년에 중국 기업에 인수된 것입니다. 오페라 브랜드의 개발은 중국 기업 산하의 오페라 리미티드라는 기업에 계승되어 오리지널 오페라를 다루고 있던 오페라 소프트웨어는 오텔로 코퍼레이션으로 개칭하여 오페라 리미티드와는 무관한 광고회사가 되었습니다.

◆오페라 문제점 1: 부당한 대출 앱 문제와 프라이버시
이후에도 오페라는 노르웨이에서 계속 개발되었는데, 2020년 금융조사회사인 힌덴부르크 리서치(Hindenburg Research)가 “오페라 개발사가 부정하게 초고금리 단기 대출을 짜는 앱을 배포하고 있다"고 고발했습니다.

문제의 보고서에 의하면, Opera가 케냐 등에서 전개하고 있던 대출 앱의 OKash나 OKash는 유저에게 전화 연락처에의 액세스 허가를 요구해 전화번호를 수집하고 있었다고 합니다. 그런 다음 사용자가 연체를 하면 사용자의 연락처에 협박 메시지가 전송되었습니다.

Hindenburg Research는 공매도로 인한 주가 하락으로 이익을 얻는 회사이므로 고발은 어느 정도 의도를 의심해야 하고 비난받은 ​​것은 어디까지나 대출 앱이기 때문에 브라우저와는 직접 관계가 없습니다.

하지만 대번포트 씨는 “브라우저는 비밀번호나 신용카드 정보 등의 개인정보를 취급하는데, 대출 앱에서 부적절하게 정보를 취급한 이상 이러한 기업에 개인정보를 맡길 수는 없다"고 지적했습니다.

◆Opera의 문제점 2：눈앞의 유행을 쫓는 자세로의 전환
Opera는 2013년에 Chromium 기반의 브라우저가 되었기 때문에 다른 브라우저와의 차이는 인터페이스 관련의 기능에 그치고 있습니다. 또한 오페라에는 대기업의 지원도 없기 때문에 광고 첨부의 뉴스 피드라는 수익 목적의 기능의 탑재에는 부득이한 측면이 있습니다.

그러나 이 점을 고려해도 Opera의 트렌드 노선은 눈에 띈다는 것. 그 사례 중 하나는 2017년에 출시된 오페라 네온입니다.

오페라 네온은 몇 개월 동안 업데이트되었지만 그 이후로 조용히 중단되었습니다. 그러나 현재에도 공개된 상태로 남아 있기 때문에 심각한 보안 위험이 있습니다. 실제로 대번포트 씨가 Mac용 Opera Neon을 다운로드한 결과 마지막 빌드 날짜는 2017년 3월 28일이었다고 합니다.

다음으로 눈에 띄는 것은 Web3과 가상화폐입니다. Opera는 2018년 이더리움의 분산형 애플리케이션(Dapp)을 지원하는 동시에 데스크톱 버전과 Android 버전에 가상화폐 지갑을 추가했습니다.

게다가 Opera는 ICST라는 가상화폐 스타트업에 3000만 달러(약 440억 원)를 투자했는데, 그로부터 4일 후에 ICST의 CEO가 금융범죄로 체포된 것이 Hindenburg Research에 의해 지적되었다고 합니다.

그럼에도 불구하고 Opera는 블록체인 기술에 대한 투자를 계속하고 2022년에는 NFT에 특화된 브라우저 'Opera Crypto Browser'를 출시했습니다.

Opera의 블록체인에 대한 투자는 NFT 시장의 나락과 함께 막을 내리게 됩니다. 오페라 공식 블로그는 2023년 5월 이후 가상화폐에 관한 새로운 기능을 발표하지 않았으며, Opera Crypto Browser의 다운로드 페이지도 2023년 12월 삭제되었습니다.

또한 Opera는 2023년 6월 주력 브라우저의 명칭을 'Opera One'으로 변경하여 독자적인 생성 AI 'Aria'를 통합했는데 이에 대해서도 대번포트 씨는 'AI의 과대광고에 편승해 이익을 얻으려는 대부분의 제품과 마찬가지로 내용은 OpenAI의 GPT에 불과하다”고 평가절하했습니다.

◆Opera의 문제점 3: Opera GX
Opera GX는 Opera가 2019년에 릴리스한 게이밍 특화 브라우저로, Opera에 따르면 2023년 7월 시점에서 데스크탑판은 1820만 명, 모바일판은 340만 명의 유저를 가지고 있다고 합니다. 통상의 브라우저와는 다른 점으로서 Twitch와의 통합이나 게임 관련 뉴스를 제공하는 'GX 코너'가 있는 것 외에 게임의 자원을 빼앗지 않도록 CPU나 RAM의 사용량을 제한하는 기능도 게이머로부터 호평을 받고 있습니다.

Opera GX는 또한 팔로워 수 100만 명을 자랑하는 Opera GX의 X(Twitter) 계정으로 게임 이벤트나 인터넷 밈을 발신하거나 공인 VTuber인 GX Aura의 캐릭터 상품을 판매하는 등 적극적으로 마케팅을 하고 있습니다.

Opera GX 자체는 특별한 문제를 일으키고 있지 않지만, Opera GX는 GX Aura의 Twitch에서의 최초 발신을 GX 코너에 넣어 시청자 수를 늘린 의혹이 있으며, 브라우저를 시작할 때 코미디언 에릭 안드레 씨가 외치는 광고 동영상이 표시되어 사용자로부터 불만을 사고 있다고 합니다.

random opera gx screaming dude(eric andre) - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=cNgApqfpGW8

대번포트 씨는 “Opera를 사용하지 않는 것이 좋습니다. 이 회사는 유행을 추구하고 줄어가는 사용자로부터 가능한 한 많은 돈을 얻으려고 노력하고 있습니다. 어쨌든 최근 가장 성공한 사업은 개발도상국의 가난한 사람으로부터 돈을 빼앗고 SNS에서 밈을 발신해 게이머의 환심을 사려고 하는 데다가 경쟁 브라우저에 없는 기능은 거의 없습니다"라고 비판했습니다.

덧붙여 대번포트 씨는 Brave도 사용하지 않는 것이 좋다고 조언했습니다.

중금속 중독이란 금, 은, 구리, 철로 대표되는 중금속이 다량으로 흡수되어 몸에 이상이 생기는 상태를 말합니다. 중금속이란 비중(물의 비중이 약 1g/ml)이 4 이상인 금속을 말합니다. 공업적으로 생산되는 많은 금속과 광물 자원으로 활용되는 희귀 금속 등이 중금속에 해당됩니다.

한 번에 많은 양의 물질을 섭취함으로써 발생하는 중독과는 달리 중금속 중독의 대부분은 장기적으로 중금속에 노출되어 발생하는 만성적입니다. 만성 중금속 중독은 공해의 영향을 받은 생활환경이나 직장환경 등을 배경으로 일어납니다. 중독을 초래하는 중금속의 주요 예로는 수은, 구리, 무기납, 비소, 크롬 등이 있습니다.

중금속 중독의 원인은 어떤 경로를 통해 체내에 다량의 중금속이 흡수되어 신체에 악영향을 미치는 것입니다. 구체적으로는 아래와 같은 경로로 체내에 유입됩니다.

• 중금속을 많이 포함한 음식과 음료를 섭취한다(경구)
• 기체가 된 중금속을 호흡으로 흡입(흡입)
• 피부에 계속 접촉한 중금속이 체내로 유입(경피)

금속의 종류에 따라서는 혈관이나 전신의 세포에 퍼져 효소의 작용을 막는 경우나 간 등 일부 장기에 모여 장기장해를 일으키는 경우가 있습니다. 또한 유입되는 경로를 따라 조직을 손상시키거나 알레르기 반응을 일으켜 다양한 건강 피해를 초래합니다.

중금속 중독의 증상은 원인이 되는 물질에 따라 각각 다릅니다. 주된 것으로는 소화기계, 혈액계, 호흡기계(폐, 기관지), 신경계의 증상, 신장기능 장애 등이 있습니다.

• 소화기계 : 메스꺼움, 구토, 복통, 소화관 출혈, 간장애에 의한 황달이나 의식장애 등
• 혈액계 : 빈혈 등
• 호흡기계 : 기침, 가래, 호흡 곤란 등
• 신경계 : 불수의 운동, 평형감각의 장애, 경련, 의식 장애, 우울증 등의 정신 증상, 발달 장애 등
• 신장기능 장애 : 단백뇨, 혈뇨, 요독증에 의한 의식 장애 등

의료기관에서는 중금속 중독의 진단을 위해 일반적인 혈액검사나 소변검사 등이 실시됩니다. 신경계의 증상이 있으면 머리 CT와 MRI 검사가 추가됩니다. 간이나 신장과 같은 장애가 의심되면 전신 CT 검사가 수행됩니다.

또한 중독의 원인물질을 확인하기 위해 혈액, 소변, 모발, 대변 등으로부터 검출을 시도합니다. 이 외에 원인물질이 어느 경로를 통해 체내에 들어갔는지, 무엇이 원인이 되어 중독에 빠졌는지를 특정하기 위해 환자의 생활환경과 환자의 주위에 비슷한 증상이 있는 사람이 있는지 여부 등의 정보를 수집하는 것이 중요합니다.

중독에 대한 일반적인 치료로써 다음과 같은 치료를 실시합니다.

• 산소 투여
• 링거
• 위 내용물 흡입 : 코에서 위로 의료용 튜브를 사용해 내용물을 흡입합니다.
• 활성탄과 완하제의 투여 : 흡수되는 중독물질을 줄이기 위해 신체 외부로의 신속한 배출을 촉진합니다.

만성 중독의 경우 길항제가 있는 경우 길항제 (킬레이트제)를 투여합니다. 또한 각 증상에 따라 치료를 합니다. 간장해에 대해서는 간을 보호하는 약, 신장장해에 대해서는 많은 링거, 호흡기계에 대해서는 산소 투여나 인공호흡기를 포함한 호흡 지지 요법을 실시합니다.

이러한 치료뿐만 아니라 원인을 찾고 재발을 방지하기 위해 환자의 생활환경이나 직장환경을 개선하는 것이 중요합니다.

출처 참조 번역
- Wikipedia
- 重金属中毒
https://medicalnote.jp/diseases/%E9%87%8D%E9%87%91%E5%B1%9E%E4%B8%AD%E6%AF%92

유글레나 조류는 다양한 생물의 융합체로 알려진 단세포 진핵생물의 일종으로 식물과 같은 광합성과 동물과 같은 포식을 결합하여 에너지를 얻습니다. 유글레나 조류는 약 10억 년 전에 탄생한 것으로 여겨지지만 화석기록은 거의 발견되지 않았지만 국제 과학자팀은 발표된 논문에서 유글레나 조류의 화석을 발견했다고 밝혔습니다.

Microfossils shed light on the long fossil record of euglenoids - News - Utrecht University
https://www.uu.nl/en/news/microfossils-shed-light-on-the-long-fossil-record-of-euglenoids

Bizarre Fossils Are Neither Plant Nor Animal, But a 'Weird Fusion' of Life : ScienceAlert
https://www.sciencealert.com/bizarre-fossils-are-neither-plant-nor-animal-but-a-weird-fusion-of-life

독일 하이델베르크 대학에서 미생물 화석을 연구하는 안드레아스 코조덴드리스 씨를 비롯한 연구팀은 이미 발표된 과학연구의 '광범위한 논문의 흔적'에서 고대 유글레나 조류의 화석을 발견했다고 주장했습니다. 이러한 화석은 중심부에 원형 조직이 있을 수도 있고 오랜 세월 벌레 알이나 포자 등으로 오인되거나 1962년 논문에서는 조개로 불리기도 했다는 것. 코조덴드리스 씨에 따르면 유글레나 조류의 생태와 서식지는 밝혀지지 않았다고 말할 수 없으며, 과거 연구에서 보인 사진과 그림에 대해 유글레나 조류로 지적되었던 적이 없었다고 합니다.

논문의 공동저자인 네덜란드의 고생물학자인 버스 판 데 스쿠트 브뤼헤 씨와 폴 스트로저 씨는 약 2억 년 전의 퇴적물에서 미생물의 화석을 식별하는 작업에 2012년경부터 임했습니다. 그 과정에서 과거에도 확인된 원형 화석이 유글레나 조류의 일종일 가능성을 깨달았다고 합니다. 스트로저 씨는 “우리가 만난 미세화석 중 일부는 슬로바키아의 동료들이 설명한 현대의 대표적인 유글레나 조류의 특징과 놀라울 정도로 유사성을 보였는데, 문제는 이와 같은 주장을 하고 있는 출판물이 세계에서 단 하나밖에 없다는 것”이라고 말했습니다.

그래서 스쿠트 브뤼헤 씨와 스트로저 씨는 미국과 영국의 고생물학자와 협력하여 비슷한 특징을 가진 화석에 관한 문헌을 약 500건 조사했습니다. 연구에 협조한 미국 위스콘신 대학교 오클레어의 고생물학자인 윌슨 테일러 씨는 “우리는 이러한 미생물의 구조에 매우 놀랐습니다. 현미경으로 관찰한 결과 다른 많은 조류와는 분명히 다른 구조를 가지고 있습니다”라고 말했습니다.

오래된 연구에서 화석에 유글레나 조류가 포함되어 있다는 것을 깨닫지 못한 큰 이유로는 살아있는 유글레나 조류가 위기를 느낀 경우 등에 자기증식 상태가 되는 '낭포화'하는 모습을 관찰하기 어려운 점이 있습니다. 그러나 현미경으로 관찰을 취미로 하는 호주인 파비안 웨스턴 씨가 2023년 12월에 “드물게 보이는 유글레나 조류의 낭포 형성”이라는 영상을 올렸고 연구의 중요한 열쇠가 되었습니다. 스트로저 씨는 “본인도 자각하지 않는 동안 웨스턴 씨는 우리에게 중요한 증거를 제공해 주었습니다. 아마도 그는 현미경으로 유글레나 조류의 낭포를 목격한 지구상의 유일한 사람일 것"이라고 영상의 중요성을 강조했습니다.

Euglena Encystment - A Rarely Seen Event - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=wytez4cAjb8

호주 연못에서 채취된 유글레나과의 연두벌레를 4억 년 이상 전의 낭포 화석과 결합시킴으로써 유글레나 조류의 진화의 역사가 크게 규명되었습니다. 이로 인해 더 오래된 화석에서도 유글레나 조류의 발견으로 이어질 것이라고 연구자들은 생각하고 있습니다. 스쿠트 브뤼헤 씨는 연구에 대해 “어떤 생물이 어떤 낭포를 생성했는지 알게 되었기 때문에 고환경의 해석에 사용해 조사를 깊게 해 나갈 수도 있습니다. 아마도 이러한 생물은 화산과 소행성의 충돌로 인해 파괴된 거대 생물과 달리 낭포 형성 능력으로 모든 어려움을 극복해 왔을 것"이라고 보았습니다.

하루가 24시간이라는 것은 누구나 알고 있지만 지구의 공전이 감속함에 따라 하루의 평균 시간도 길어지고 있다는 것을 아는 사람은 드뭅니다. 그 현상에는 달의 인력이나 빙하기 등 몇 가지 요인이 복합적으로 영향을 주고 있습니다.

Proceedings of the Royal Society A(영왕립협회 발행의 과학지)에 발표된 논문에서는 어느 정도 하루가 길어졌는지에 대해 영국의 연구자팀이 어느 연구보다 가장 정확히 밝혀냈습니다.

과학자들은 수천 년이라는 기록을 추적했고 기원전 720년의 기록까지 조사했습니다. 물론 2,700년 전에는 망원경을 사용하고 있는 사람 등이 없었으나 일식이나 월식 때 태양이나 달이 숨어 어두워지는 것을 알고 있었고 많은 기록을 남겨두었습니다. 이러한 기록의 정보량은 수천 년 전의 날의 길이를 상당히 정확하게 파악하기에 충분한 양이었습니다.

그리고 1620년 이후 천문학자가 망원경으로 하늘을 관찰하기 시작하면서 별이 달 뒤에 숨어있는 현상(성식·행성식)의 타이밍이 날마다 기록되어 갑니다.
이러한 성식·행성식의 방법에 현재의 지식을 더하면 일식·월식에 의한 방법에 비해 더욱 정확하게 하루의 길이를 계산할 수 있습니다.

1962년 이후는 원자시계에 의한 계측이 행해져 왔기 때문에 지난 50년의 하루의 길이 변화에 ​​대해서는 거의 완벽한 기록이 있습니다. 이 모든 데이터를 수집한 후 영국의 연구팀은 이를 그래프에 넣고 기원전 720년 이후의 하루의 길이 변화를 도식화하고 추세를 분석했습니다.

그 결과 하루의 길이는 100년마다 평균 1.8밀리초(1,000분의 1초) 길어지고 있는 것이 밝혀졌습니다. 1995년에 발표된 과거의 기사에서는 100년마다 1.7밀리초 길어지고 있다고 계산되었습니다. 확실히 극히 약간의 차이이지만 실은 매우 중요한 결과입니다.

하루가 길어지는 이유는 이미 알고 있습니다. 달의 중력에 의한 인력의 작용에 의해 지구 내부(고체 부분) 주위에 변위가 일어나 융기가 생깁니다. 조수가 일어나는 현상과 같은 메커니즘입니다. 그리고 지구가 공전함에 따라 융기군은 달에서 멀어지지만 달이 다시 당겨 되돌립니다. 이로 인해 지구의 공전이 느려집니다.

그러나 문제는 그 다음에 있습니다. 수학적으로 말하면 지구에 달의 인력이 작용한다면 실제로 지구의 공전은 더욱 느려질 것입니다. 즉 100년마다 하루의 길이 연장은 2.3밀리초가 된다는 계산입니다. 하지만 하루의 지연은 단 1.8밀리초로, 이러한 차이를 상쇄하는 지구의 공전을 가속화하고 있는 요인이 그 밖에 있을 것입니다.

그 중 하나의 요인은 마지막 빙하기와 관련이 있어야 합니다. 그 시기의 얼음의 가중치는 지구의 양극을 약간 밀어 내렸지만 그 후 현재와 같이 얼음이 거의 없어져 양극이 다시 밀려 올라오고 있습니다. 이 현상에 의해 지구의 많은 질량이 양극 부근으로 이동해 지구의 공전을 가속하고 있는 것입니다.

메커니즘은 피겨스케이팅 선수가 회전할 때 팔을 몸에 가깝게 배치하여 회전속도를 높이는 것과 비슷합니다. 그러나 이것만으로는 밀리초의 차이를 설명하기에 충분하지 않습니다.

지구의 공전을 빠르게 하고 있는 또 다른 요인으로 지구의 핵과 맨틀이라는 내부층과의 관계가 있다고 생각됩니다. 그 상호작용이 실제로 어떤 것인지에 대해서는 지질학자가 상세를 조사하고 있습니다.

이러한 연구를 통해 과학자들은 장기간에 걸쳐 지구를 형성해 온 수많은 프로세스에 대해 더 많은 것을 알게 될 것입니다.

천연두의 역사도 바뀐다?

역사적인 기록을 풀어내면 그 밖에도 재검토할 수밖에 없는 타임라인의 문제가 있습니다. 예를 들어 천연두는 어느 기간 존재했는지 등입니다.

한때 천연두의 감염은 3~4,000년 간에 걸쳐 있었던 것으로 생각되고 있었습니다. 왜냐하면 천연두의 증상과 유사한 흔적이 남은 미라가 발견되었기 때문입니다.

그러나 학술지 Current Biology에 게재된 연구에 의하면 천연두는 실제로는 수백 년 밖에 존재하지 않았을 가능성이 있다고 합니다.

연구팀은 가장 오래된 천연두 바이러스의 표본으로 알려진 리투아니아에서 발견된 17세기 중반의 어린이 미라를 발견했고 그 표본을 이용하여 바이러스 균주의 유전자 서열을 조사했습니다.

그리고 더 오래된 바이러스 균주의 유전자 서열과 더 새로운 균주의 서열을 비교했을 때 이상한 것을 발견했습니다. 양쪽 균주에서 공통조상으로서 1500년대 후반부터 1600년대 중반에 존재했던 균주가 부상한 것입니다.

이 DNA 해석에 의하면 그 무렵, 즉 가장 빠른 단계에서 1,580년경에 전세계의 천연두 유행이 시작된 것이라는 것입니다.

만약 그것이 옳다면 천연두의 증상이 있었던 것으로 생각되고 있던 고대의 미라가 실제로 앓고 있던 것은 물포 또는 홍역 등 다른 병이었을 가능성이 있습니다.
유일하게 이러한 수천 년 전의 미라에 천연두가 있었을 가능성을 나타낼 수 있다고 하면, 천연두에서도 다른 종류가 존재하고 있었을 경우입니다. 즉, 바이러스가 근절된 1970년대까지 완전히 없어진 종류가 있었던 경우입니다.

따라서 바이러스 학자는 천연두 바이러스의 진화 과정, 유행 과정의 시계열에 대해 재검토해야 합니다.

이 모든 것은 모두 수백 년 전에 사망한 한 아이에게서 발견된 것에 단서를 두고 있습니다.

출처 참조 번역
- Wikipedia
- Why Days Are Getting Longer
https://m.youtube.com/watch?v=GP-YJbGxe20

2019년 4월에 발표된 거대 블랙홀 이미지는 마치 도넛 같은 모습을 보였고 전세계 사람들에게 큰 영향을 주었습니다. 이 이미지는 처녀자리 방향의 타원은하 M87의 중심에 위치한 거대한 블랙홀의 전파관측에서 얻은 것입니다.

Zooming in to the Heart of Messier 87
https://www.youtube.com/watch?v=UWcKmjMcqdU

6월 초순의 남쪽 밤하늘에 처녀자리가 나타납니다. 흰색의 1등성 스피카가 처녀자리를 찾아내는 표식입니다. 전천에 있는 88개의 별자리 중에서는 크기가 바다뱀자리에 뒤이어 2번째라는 대단히 큰 별자리입니다. 이 방향에는 엄청난 수의 은하가 존재합니다. 하지만 육안으로 보려면 대부분 어두워 관찰하기 위해서는 망원경이 필요합니다. 타원은하 M87도 이 많은 은하 중 하나입니다.

은하는 우주공간에서 무리를 이루는 것으로 알려져 있습니다. 이러한 무리를 은하단 혹은 은하군이라고 부릅니다. 처녀자리 방향으로 정리되어 있는 은하단은 '처녀자리 은하단'이라 불리며, 매우 큰 질량을 가진 M87이 이 은하단의 핵심으로 존재하고 있습니다. M87의 중심에는 태양의 질량의 65억 배에 상당하는 초거대 블랙홀이 자리 잡고 있습니다.

이 M87의 블랙홀 그림자를 촬영한 '이벤트 호라이즌 텔레스코프(EHT)'의 연구성과가 잇달아 발표되었습니다. 하나는 M87 중심의 블랙홀 주변에 정렬된 자기장이 존재하는 것을 직접 관측했고(2021년 3월 발표), 다른 하나는 이 블랙홀을 지상의 전파망원경뿐만 아니라  우주공간의 가시광선, 자외선, X선, 감마선 망원경도 동원해 일제히 관측하여 블랙홀 제트의 상세한 모습을 파악했습니다(2021년 4월 발표).

강력한 중력으로 인해 주변에 있는 대부분의 물질이 블랙홀에 포획되어 떨어지는 반면, 일부 물질은 포획되기 직전에 중력에서 벗어나 제트로서 우주공간으로 날아갑니다. 블랙홀 근처의 물질의 운동을 정확하게 규명하기 위한 열쇠를 M87이 가지고 있다고 말할 수 있습니다. 육안으로는 직접 보이지 않는 우주의 극적인 장면을 포착하려는 천문학자들의 시선은 이 밤하늘 너머로 꾸준하게 향하고 있습니다.

앞으로도 관측과 슈퍼컴퓨터를 이용한 이론계산으로 블랙홀의 모습이 규명되어 갈 것으로 기대됩니다.

출처 참조 번역
- Wikipedia
- M87とおとめ座銀河団
https://www.nao.ac.jp/news/blog/2021/20210604-m87.html

Apple이 iPhone용으로 'iOS 17.3', iPad용으로 'iPadOS 17.3'을 2024년 1월 23일에 출시했습니다. iOS 17.3에는 평소와 다른 곳에서 기밀성이 높은 정보에 액세스할 때 반드시 생체인증을 요구하는 새로운 보호기능인 '도난장치의 보호' 등이 추가되었습니다.

About the security content of iOS 17.3 and iPadOS 17.3 - Apple Support
https://support.apple.com/en-us/HT214059

iOS 17.3 is out, adding Stolen Device Protection for your iPhone - The Verge
https://www.theverge.com/2024/1/22/24047063/iphone-ios-17-3-update-stolen-device-protection

도난장치 보호는 저장된 비밀번호, 신용카드 등 기밀성이 높은 정보에 대한 액세스를 보호하는 기능입니다. 이 기능을 활성화하면 집이나 직장 등의 장소 이외에서 기밀성이 높은 정보에 액세스하려고 할 때 Face ID 또는 Touch ID에 의한 생체인증이 요구됩니다. 보호되는 정보는 다음과 같습니다.

· 키 체인에 저장된 비밀번호 및 패스 키 사용
· Safari에 저장된 지불방법 사용 (자동입력)
· 분실모드 해제
· 모든 콘텐츠 및 설정 삭제
· 새로운 Apple Card 신청
· Apple Card의 가상 카드번호 표시
· 지갑에서 특정 Apple Cash 및 Savings 작업 수행 (예 : Apple Cash 또는 Savings에서 송금)
· iPhone을 사용하여 새 기기 설정

이번 보안 강화로 잠금화면을 해제할 수 있는 사람에게 단말기를 도난당한 경우에도 치명적인 정보 유출을 피할 수 있다고 합니다.

또한 도난장치 보호에서는 Apple ID 비밀번호 변경과 같은 일부 액션에 지연이 부과됩니다. 만약 단말기를 도난당한 경우라도 이 지연되는 동안 소유주가 단말기를 분실 처리하여 정보 액세스를 막을 수 있습니다.

구체적인 동작은 다음과 같습니다.
· Apple ID 비밀번호 변경
· Apple ID에서 로그아웃하기
· Apple ID 계정의 보안 설정(신뢰할 수 있는 장치, 복구 키, 복구 연락처 등) 업데이트
· Face ID 또는 Touch ID 추가 또는 삭제
· iPhone의 패스코드 변경
· 모든 설정의 리셋
· 찾기 기능을 해제
· 도난장차 보호를 해제

그 외 친구가 재생목록에 참가하거나 투고할 수 있도록 하는 '콜라보레이션 재생목록' 기능, 일부 호텔 TV에 콘텐츠를 스트리밍하는 기능, 충돌 사고 감지 최적화 등도 적용되었습니다.

졸리오 퀴리 부부(퀴리 부인의 딸)의 실험에 의해 에너지가 물질로 바뀌는 것이 밝혀졌습니다. 빛의 에너지를 원자핵에 부딪쳤을 때 질량을 가진 전자와 양전자가 발생한 것입니다. 여기에서 생긴 양전자는 인류가 처음으로 만든 반물질이었습니다.

소립자에는 질량이나 스핀 등의 성질은 같고 전하 등이 정반대인 반입자가 존재합니다. 예를 들어 전자는 전하가 마이너스이기 때문에 반입자는 전하가 플러스고 양전자라고 명명되었습니다. 중성자는 전하를 갖지 않기 때문에 반중성자도 전하는 없지만 중성자는 쿼크, 반중성자는 반쿼크로 구성되어 있습니다. 그 반입자로 만들어진 물질이 '반물질'입니다.

전자의 반입자(양전자)는 1930년 영국의 이론물리학자 디랙에 의해 그 존재가 예언되었고 1932년에 앤더슨이 우주에서 쏟아져 들어오는 우주선에서 발견했습니다.

그리고 1933년에 졸리오 퀴리 부부가 인공적으로 양전자를 만들어내는 데 성공했습니다. 이 실험은 에너지가 질량으로 바뀌는 것 외에도 물질과 반물질이 항상 일대일로 발생한다는 것을 밝혀냈습니다. 이를 '쌍생성'이라고 합니다.

1955년에는 반양자와 반중성자도 발견되었습니다. 세그레와 체임벌린이라는 두 물리학자가 리더를 맡은 팀이 버클리의 입자가속기를 사용하여 실시한 실험에서 광속 가까이 가속한 양성자를 표적에 충돌시켜 전하가 마이너스인 반양성자를 발생시켰습니다. 만들어진 반양성자는 다른 양성자를 만나자 쌍소멸하고 에너지로 돌아갔습니다. 에너지는 질량으로 변환되어 다양한 종류의 입자가 생성됐습니다. 아인슈타인의 이론대로 질량은 에너지가 되고 에너지는 질량이 되는 것이었습니다.

이 현상은 실험실에서만 발생하는 것이 아닙니다. 질량이 에너지로 바뀌는 현상은 우리의 삶에 깊이 관여하는 곳에서도 일어나고 있습니다. 태양은 그 질량을 에너지로 바꾸면서 타오르고 있습니다. 태양 속에서는 4개의 수소원자로 헬륨이 만들어집니다. 수소의 원자핵은 양성자 1개, 헬륨은 양성자 2개와 중성자 2개이므로 양성자 2개를 중성자로 바꿔야 합니다. 전하가 플러스 1인 양성자가 2개가 전하 제로의 중성자가 되므로 여기에서 양전자(전하 플러스 1)가 2개 발생합니다.

그것만이 아닙니다. 반입자는 반드시 입자와 쌍을 이루기 때문에 양전자와 쌍인 중성미자도 두 개 발생합니다. 이 핵융합반응에 의해 질량결손이 일어나고 질량을 에너지로 바꾸는 식으로 태양은 불타고 있는 것입니다. 질량결손은 무려 1초에 50억 킬로그램으로, 그 덕분에 우리의 삶은 성립되고 있습니다.

일본의 슈퍼 카미오칸데는 태양 속에서 양전자와 쌍생성된 중성미자를 포착했습니다. 슈퍼 카미오칸데는 지하 1킬로미터의 어둠 속에서 우주에서 쏟아져 들어오는 중성미자를 이용해 태양의 '사진'을 찍는 시도에도 성공했습니다. 포토그래프의 포토는 빛이기 때문에 이쪽은 뉴트리노그래프라고 불러야 될 것입니다.

태양으로부터 날아온 중성미자는 핵융합반응이 일어나고 있다는 사실, 즉 질량이 에너지로 변환되고 있다는 것을 명확하게 보여줍니다. 그리고 상대성이론이 밝힌 이 사실이야말로 표준모형을 이해하는데 도움이 됩니다.

출처 참조 번역
- Wikipedia
- 宇宙は何でできているのか
https://note.com/gentosha_dc/n/n1cae4744bcf4

태양핵(Solar core)은 태양의 중심에서 태양 반경의 약 0.2배에서 0.25배의 범위로 퍼져 있다고 생각되고 있다. 태양핵은 태양계에서 가장 고온이며 중심부의 온도는 1500만 켈빈에 육박한다. 중심의 압력은 2.4×10^16Pa, 중심으로부터 0.2 태양 반경에서는 4.3×10^15Pa이다. 중심부의 밀도는 약 15만(kg/m^3)에 달한다. 태양의 핵은 플라즈마 상태의 고온, 고밀도 가스로 만들어진다. 0.24 태양 반경 이내의 핵은 태양에너지의 99%를 만들고 있다.

태양핵에서는 핵융합에 의해 초당 약 3.6×10^38개의 양성자가 헬륨 원자핵으로 변환되고 있다. 이때 약 430만 톤의 질량이 감소하고 E=mc^2의 관계식에 근거하여 초당 3.8×10^26줄의 에너지를 산출하고 있다. 이것은 TNT 화약 9.1×10^10 메가톤의 에너지에 해당한다.

태양핵에서는 태양열의 거의 대부분을 생산하고 있다. 나머지는 핵으로부터 외부로 운반된 에너지에 의해 가열된다. 그 결과 현재의 태양 표면은 약 6000켈빈을 유지하고 있다. 핵에서 생산된 에너지는 극히 일부가 중성미자에 의해 운반되는 것을 제외하고는 햇빛과 입자의 운동에너지로서 우주공간으로 도망치기 전에 태양 내부의 연속적인 많은 층을 이동해야 한다.

핵에서의 단위 시간당 에너지 생산량은 중심으로부터의 거리에 따라 변한다. 태양의 중심에서 핵융합의 효율은 모델 추정으로 약 276.5와트/㎡로 추정된다. 태양 내부의 부피당 열생산량의 최대 값은 퇴비의 산의 열 생산량 밀도와 비교되는 정도다. 태양으로부터 방출되는 막대한 열량은 부피당 열생산량이 아니라 태양 전체의 크기에 기인한다.

슈테판-볼츠만의 법칙에서 예측되는 1000만 켈빈에서 1500만 켈빈이라는 온도에 비해 태양 표면의 열량이 적다는 것은 놀라운 일이다. 태양층은 바깥쪽으로 약간 낮은 온도만 방출하고 층 사이의 방사열량과 핵에서의 열생산량 사이에는 간격이 있다.

중심으로부터 태양반경의 19%(핵의 외연 부근)에 이르기까지 온도는 1000만 켈빈까지 저하하고 열밀도는 6.9와트/㎡(최대치의 약 2.5%)가 된다. 태양에너지의 91%는 이 지역에서 생산된다. 반경의 24%까지의 범위에서 태양열량의 99%가 생산된다. 태양 반경의 30%까지가 되면 핵융합은 거의 완전히 정지한다.

핵융합의 속도는 밀도에 강하게 의존하고, 핵에서의 융합속도는 자기보정 평형상태에 있다. 핵융합 속도가 조금 빨라지면 핵은 더욱 뜨거워져 외층의 질량에 대해 약간 확대되어 융합 속도를 억제하여 섭동을 보정한다. 융합속도가 느려지면 핵은 차가워져 줄어들고 속도를 높이면 원래 수준으로 되돌아간다.

핵융합에 의해 만들어진 고에너지의 광자(감마선이나 X선)는 태양의 맨틀에 흡수·재방출되거나 원거리 경로를 지나 태양 표면에 도달하는 데 오랜 시간이 걸린다. 광자의 도달시간은 17만 년에서 5000만 년 걸리는 것으로 추정되고 있다. 대류층으로부터 광구의 표면에 이른 후 광자는 가시광으로서 튀어나온다. 태양의 핵의 감마선은 우주로 도망치기 전에 수백만 개의 광자로 바뀐다. 핵에서는 중성미자도 방출되지만 광자와는 달리 다른 물질과는 거의 상호작용하지 않고 곧바로 밖으로 튀어나온다. 수년간 태양에서 만들어진 중성미자의 관측치는 이론의 예측보다 훨씬 적다는 문제가 있었지만, 중성미자 진동의 이해가 깊어짐에 따러 최근 해결되었다.

출처 참조 번역
- Wikipedia
- 太陽核
https://ja.m.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%AA%E9%99%BD%E6%A0%B8

태양은 우리 주변의 가장 강력한 중성미자 발생원입니다. 태양이 빛나는 에너지원은 태양 중심부에서 일어나는 핵융합반응 때문입니다. 4개의 수소원자핵이 융합하여 1개의 헬륨4 원자핵(양성자 2개, 중성자 2개)이 만들어지면 핵융합 에너지가 방출되고 동시에 2개의 양전자와 2개의 전자 중성미자가 생성됩니다.(4p → He + 2e + + 2νe + 핵융합 에너지) 이 반응에서 생성되는 전자 중성미자를 "태양 중성미자"라고 부릅니다. 태양 중성미자의 강도는 지구의 위치에서 초당 1cm^2당 약 660억 개가 됩니다.

태양 중심에서 일어난 핵융합반응에 의한 열이 태양 표면에 나타날 때까지 10만 년 정도 걸린다고 합니다. 반면에 중성미자는 다른 물질과 거의 반응하지 않기 때문에 태양 중심에서 태어난 중성미자는 지구까지 약 8분 정도에 도착합니다. 즉 빛으로는 10만 년 전의 태양의 활동을 보고 있는 것이 되지만 중성미자로는 태양 중심의 활동 상황을 거의 실시간으로 관측할 수 있는 것입니다.

태양 중성미자의 관측은 1960년대 후반부터 미국 R. Davis 등에 의한 Homestake 실험에서 시작되었습니다. Homestake 실험에서는 태양 중성미자가 염소 원자핵에 충돌하여 아르곤 원자핵으로 바뀌는 반응률을 조사함으로써 중성미자 강도를 관측했지만 중성미자가 날아오는 방향을 측정할 수 없었습니다. 실험 결과 관측된 반응률은 표준 태양 모델(Standard Solar Model, SSM)에서 예상되는 값의 약 1/3 정도였습니다. 정말 태양에서 온 중성미자를 검출하고 있는지, 왜 중성미자 강도가 적은지, SSM은 맞는지, 중성미자가 유한 질량을 가지고 중성미자 진동현상이 일어나고 있는지 등의 의문이 있었습니다. 이 문제는 '태양 중성미자 문제'로 오랫동안 연구자들을 괴롭히게 됩니다.

1988년 Homestake 실험 이외의 첫 번째 태양 중성미자 관측결과는 Camio Cande II 실험그룹에서 보고되었습니다. 카미오칸데 실험은 슈퍼 카미오칸데 실험의 전신 실험으로 중성미자 비행방향을 실시간으로 검출할 수 있습니다. 카미오칸데는 관측된 중성미자가 태양의 방향에서 오는 것을 처음으로 보여주었습니다. 그러나 관찰된 태양 중성미자의 강도는 SSM에서 예상되는 값의 약 절반이었고 태양 중성미자 문제를 해결하지 못했습니다.

슈퍼 카미오 칸데는 2000년 6월에 전례 없는 높은 정밀도로 태양 중성미자의 강도 관측 결과를 보고했습니다. 그 결과 관측된 태양 중성미자 강도는 SSM에서 예상되는 강도의 약 45%임을 99.9% 이상의 확실성으로 확인하였고 태양 중성미자 문제가 중성미자 진동에 의한 것임을 시사했습니다. 게다가 매우 높은 정밀도의 중성미자 에너지 분포의 측정이나 중성미자 강도의 주야간 시간에 의한 변화의 정보를 더해 중성미자 진동을 일으키는 원인이 되는 질량차, 중성미자끼리의 섞임(혼합각)에 큰 제한을 주었고 중성미자 혼합의 비율이 큰 것을 나타냈습니다. 2001년 6월에는 캐나다의 SNO 실험에서의 태양 중성미자 관측 결과를 더해 두 개의 실험 데이터만으로 중성미자 진동이 일어나고 있다는 확실한 증거가 나타났습니다. 또한 동시에 표준 태양 모형에서 계산된 중성미자 강도도 정확했음이 확인되었습니다.

관측되는 태양 중성미자 강도가 적게 보이는 문제는 중성미자 진동에 의해 해결했지만 중성미자의 성질이나 태양의 연소기구(표준 태양 모형)에는 아직도 의문점이 남아 있습니다. 태양 중성미자의 진동 파라미터(질량차, 혼합각)의 진정한 값, 태양 중성미자에 대한 지구 내부의 물질효과의 확인, 태양 내부의 화학적 조성의 규명 등을 들 수 있습니다.

출처 참조 번역
- Wikipedia
- 太陽ニュートリノ
https://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/sk/about/research/

중력파란 광속도로 전파하는 '시공의 잔물결'로, 아인슈타인이 일반상대성이론의 귀결로서 1916년에 그 존재를 예언했습니다. 일반상대성이론에 따르면 중력은 시공간의 왜곡으로 나타나며, 예를 들어 별 주변에서는 시공간이 왜곡되어 있습니다. 만약 이 별이 연성을 이루고 2개의 별의 중심 주위를 회전하고 있는 경우에는 시공의 변형도 시간적으로 변화해 그 영향은 연성으로부터 사방으로 퍼져나갑니다. 이것이 중력파입니다. 중력파는 초신성 폭발이나 중성자별 연성의 합체 등의 매우 강력한 현상에서 방출됩니다.

중력파는 강한 중력장에서 만들어지므로 포착한 중력파의 특성을 자세히 살펴보면 아인슈타인의 일반상대성이론이 올바른 이론인지 확인할 수 있습니다. 또 중력파의 가장 큰 특징인 투과성으로 빛이나 전파에서는 잘 보이지 않는 블랙홀이나 중성자별의 핵심에 파고들 수 있습니다. 비슷한 이유로 중력파는 우주의 탄생(빅뱅) 직후를 볼 수 있는 유일한 수단으로 기대됩니다.

1974년 Hulse와 Taylor에 의해 연성 펄서 PSR1913의 공전주기가 감소하고 있는 것이 발견되었으며, 이는 중력파 방출에 따른 에너지 감소로 인한 것으로 입증되었고 이 발견을 통해 1990년 노벨 물리학상을 수상했습니다.

중력파는 두 점 사이의 거리를 변경합니다. 2점간의 거리의 변화를 정밀 계측하여 중력파를 포착할 수 있습니다. 그러나 그 효과는 매우 약한 것으로, 예를 들어 현재 노리고 있는 중력파의 진폭(무차원의 변형량을 h로 나타냄)은 h = 10^-21 정도로 태양과 지구 사이의 거리를 수소원자 1개분 변화시킬 뿐입니다. 이와 같이 미약한 변화를 검출하려면 극한의 계측기술이 필요합니다.

미국에서는 기선 길이 4km의 2대의 레이저 간섭계 LIGO를 건설했고 유럽에서는 이탈리아·프랑스 연합의 VIRGO 계획(기선 길이 3km), 독일·영국 연합의 GEO 계획(기선 길이 600m)이 진행 중입니다. 그 외 호주에서도 같은 계획(AIGO)을 가지고 있습니다.

21세기 중력파 천문학의 최종 무대는 우주공간으로, 이러한 공간을 이용한 거대 레이저 간섭계에 대해서도 실현성이나 기술적 문제의 검토를 시작했습니다.

출처 참조 번역
- Wikipedia
- 重力波とは？
https://granite.phys.s.u-tokyo.ac.jp/168/168.htm#:~:text=%E3%81%BE%E3%81%9F%E3%80%81%E9%87%8D%E5%8A%9B%E6%B3%A2%E3%81%AE%E4%B8%80,%E3%81%A8%E8%80%83%E3%81%88%E3%82%89%E3%82%8C%E3%81%A6%E3%81%84%E3%81%BE%E3%81%99%E3%80%82

우리의 눈은 수정체로 모은 빛의 초점을 광채로 맞추어 망막에 상을 투영하고 포착한 것을 보고 있습니다. 다만 눈에 비친 상을 그대로 보고 있는 것은 아니며 본 것을 뇌로 화상처리해 인식하고 있습니다. 캐나다의 가구 디자이너인 마티아스 반델 씨가 눈으로 본 것을 처리하는 프로세스나 눈의 능력이 가지는 특색에 대해 시각화한 데모를 설명했습니다.

Your vision isn't what you think it is -- see for yourself - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=JTKwpqE9fsc

사람의 눈은 카메라와 같은 구조로 광채는 카메라의 조리개, 수정체는 렌즈, 망막은 필름과 대응합니다. 눈이 무엇을 보는 과정은 여러 면에서 카메라와 비슷하지만 반델 씨에 따르면 눈의 세부사항에서는 수정체와 망막이 인식할 수 있는 것을 강화하기 위해 뇌 내에서 많은 화상처리가 이루어지고 있어서 눈으로 보이고 있는 것 이상의 것을 보고 있다고 생각된다는 것.

이 가설을 설명하기 위해 반델 씨는 몇 가지 데모를 제시했습니다. 아래의 이미지는 영어문장을 이미지화한 것인데 해상도가 낮기 때문에 읽기 어렵습니다.

문자의 해상도는 동일하게 문장 전체를 표시한 것이 아래의 이미지인데 꽤 읽기 쉽다는 것을 알 수 있습니다. 반델 씨는 이것을 "이미지를 이해하는 뇌의 능력이 작동하여 본래 있어야 할 모습에 가까운 상태를 복원한 것으로 보인다"고 설명했습니다. 카메라는 렌즈의 종류에 따라 너무 작은 것을 읽는 것은 어렵지만 눈은 큰 것부터 작은 것까지 폭넓게 처리하는 능력도 갖추고 있습니다.

그 외의 눈의 특징으로서 눈이 문자를 읽을 때의 인식능력은 문자나 문장의 공간에도 의존하고 있습니다. 영상에서는 문자간과 행간의 크기를 애니메이션으로 나타내어 사람에 의해 얼마만큼 문자간, 행간이 좁아지면 문자가 흐려져 보이는지 검증할 수 있게 되어 있습니다.

2015년 9월 14일 세계 최초로 중력파 관측에 미국 중력파 관측장치 'LIGO(라이고)'가 성공했다. 중력파는 그 투과성으로 우주 탄생 직후의 관측이 가능하게 된다고 생각되고 있다. 중력파를 베이스로 우주 초기에 생긴 블랙홀이나 우주의 대부분을 차지하는 암흑물질의 정체 등 우주의 근원적인 수수께끼를 규명하기 위해 이론연구가 진행되고 있다.

중력파는 거대한 질량을 가진 천체 등의 운동에 의해 발생하는 시간과 공간의 왜곡, 즉 시공간의 왜곡이 광속으로 파동처럼 전파하는 현상이다. 아인슈타인의 일반상대성이론에서 예언되어 지금까지 간접적으로 확인되었지만 직접 관측은 이루어지지 않았다.

중력파는 매우 미약하여 1m 떨어진 2개의 물체가 있다면 10^-20m정도, 즉 양성자 크기의 10만 분의 1 정도밖에 흔들리지 않는다.

우주론의 연구자들은 옛 우주에서 오는 빛을 관측하여 우주의 초기를 보려고 시도해 왔다. 지금까지 우주의 모든 방향에서 거의 등방적으로 관측되는 '우주 마이크로파 배경복사'가 가장 우주의 초기를 볼 수 있는 빛이었다. 그러나 우주 탄생 직후는 아직 고온이어서 빛이 직진할 수 없었기 때문에 현재의 우리까지 빛은 닿지 않고 관측할 수 없다.

그러나 중력파는 어떤 곳도 지나가는 높은 투과성을 가지고 있기 때문에 강력한 우주 관측의 도구가 되어 우주 탄생 직후에 방출된 것이라도 우리에게 도착한다. 우주 탄생 직후에 방출된 중력파는 아직 발견되지 않았지만 LIGO에서의 관측 이후 이미 100개 이상의 중력파가 관측되고 있다. 앞으로 중력파 관측기술이 더욱 발전하면 우주 초기 중력파도 관측할 수 있어 우주의 수수께끼가 더욱 규명될 것으로 보인다.

'현대 우주론'은 우주의 역사와 성립에 대한 물리학을 기반으로 연구하는 분야로, 우주의 기원과 성립에 대해서는 고대부터 사람들의 관심이었다.

우주는 영원한 것이라는 생각이 고대부터 지배적이었지만 1920년대에 우주는 옛날에 일어난 빅뱅(대폭발)에 의해 시작되었다는 설이 제창되었다. 더 먼 은하가 더 빨리 멀어지고 있는 것이 관측되고 우주는 팽창을 계속하고 있다는 것이다. 이론적으로도 일반상대성이론에 의해 우주 전체가 팽창하고 있다는 것이 증명되었고 빅뱅이론의 확실성이 인정되게 되었다. 그 후의 연구에 의해 빅뱅이 일어난 것은 138억 년 전이라고 추정되고 있다.

탄생한 우주에 있는 별과 은하의 형성을 설명하는 '인플레이션 이론'에 따르면 우주는 탄생 직후 10^-35초라는 짧은 시간 동안 고온 고밀도 에너지상태에서 빠르게 팽창했다. 우주의 여러 장소를 관찰하면 이상하게도 구조가 모두 같다는 것을 알았다. 그 이유로 우주는 같은 기원을 가진 한 곳에서 발생하여 급격히 팽창했다는 이론에 도달한다.

양자역학을 적용하면 탄생 직후의 상태에서도 우주공간은 항상 요동쳤고 에너지 밀도의 불균일이 존재했다. 그 밀도가 짙은 곳에는 중력에 의해 주위의 물질이 모여 점점 밀도가 짙어지고 밀도가 얇은 곳은 점점 밀도가 얇아지면서 밀도의 농담이 커져 갔다고 생각되고 있다. 그로 인해 별과 은하가 생겼다.

현대 우주론은 지난 수십 년 동안 급속히 발전하고 있다. 이론적인 발전과 함께 중력파의 관측에 의해 새롭게 밝혀지는 것이 늘어남에 따라 차례차례로 새로운 의문도 나오고 있다. 인플레이션 이론도 아직 밝혀지지 않은 것이 많이 있다.

또 별이나 은하와 같은 물질은 우주 전체의 불과 4.9%이며 그 이외는 암흑물질이나 암흑에너지라고 불리며 실태가 밝혀지지 않았다. 이러한 정체를 탐구하는 것은 폭넓은 분야에 관련된 매우 중요한 과제다.

LIGO에 의해 관측된 중력파는 두 개의 블랙홀이 연성을 만들고 합체했을 때 방출된 중력파인 것으로 나타났다. 그러나 이러한 블랙홀의 기원은 알 수 없다. 모두 태양의 36배와 29배라는 큰 질량을 가지는 것이며, 태양의 수십 배의 질량을 가진 블랙홀은 우주에는 거의 존재하지 않는다고 생각되었기 때문에 이것들이 원시 블랙홀일 가능성이 조사되고 있다.

별이 붕괴 등으로 생기는 블랙홀과 달리 원시 블랙홀은 우주 탄생 직후에 생겼다고 생각되는 블랙홀이다. 에너지 밀도가 특히 높은 영역에서 중력에 의한 수축이 일어나고 있다고 생각되고 있다. 이론적으로는 이러한 블랙홀이 존재할 수 있음을 알고 있으며, 지금까지 다양한 방법에 의한 탐사가 이루어져 왔지만 결정적인 존재 증거는 발견되지 않았다. 그 존재가 확인되면 인플레이션 이론에 대한 이해가 더욱 깊어질 것으로 기대된다.

중력파가 첫 관측되기 전에는 별이 일생을 끝내고 블랙홀이 되었다고 해도 태양의 약 30배의 질량을 가지는 무거운 블랙홀이 될 수 없을 것이라고 보았다 했다. 그러나 관측결과를 계산한 결과 실은 가능하다는 것을 알았다. 그 때문에 LIGO에서 관측된 블랙홀이 원시 블랙홀인지 일생을 끝낸 별의 블랙홀인지 불분명하다.

한편으로 원시 블랙홀은 암흑물질의 후보 중 하나로 보고 있다. 암흑물질이란 우주에 있는 물질로, 대량으로 존재하지만 볼 수 없기 때문에 정체는 알 수 없다. 미지의 소립자와 원시 블랙홀일 가능성이 생각되고 있다.

2015년 중력파 관측에서 발견된 블랙홀이 원시 블랙홀이었을 경우 암흑물질을 설명할 수 있는지 여부가 논점이 되었다. 암흑물질이 미치는 중력의 강도의 측정으로부터 우주에 존재하는 암흑물질의 전체 질량은 알고 있으므로 중력파 관측에서 발견된 블랙홀과 비교해 질량이 큰 원시 블랙홀이 암흑물질일 가능성을 검토했다. 그 결과 이러한 질량의 큰 원시 블랙홀은 암흑물질의 0.1%에 지나지 않고 암흑물질의 주요 성분이 되지 않는다는 것이었다. 만약 이것보다 많은 원시 블랙홀이 있었다면 중력파 관측으로 보이는 것 이상의 빈도로 합체가 일어날 것이기 때문이다.

한편 10^20 ~ 10^22그램의 가벼운 원시 블랙홀이 암흑물질일 가능성은 남아 있다. 따라서 현재 가벼운 원시 블랙홀이 암흑물질의 주요 성분인지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

중력파의 관측에 의해서 처음으로 암흑물질은 적어도 태양 등 항성질량의 블랙홀이 아니라는 것을 알았다는 것을 알게 되었고 중력파 관측의 가능성을 재인식했다. 현재는 암흑물질의 정체를 중력파를 사용하여 밝히기 위해 노력하고 있다.

암흑물질은 우리은하에 많이 존재하지만 어떻게 분포되어 있는지는 알 수 없다. 암흑물질이 원시 블랙홀이 아니라면 미지의 소립자일 것이다. 그 경우 소립자의 질량이 포인트가 된다. 어느 정도 가볍다면 암흑물질은 날 수 있기 때문에 공간 안에 골고루 분포되어 있을 것이다. 반대로 무거우면 몇 가지 덩어리로 분포해야 한다.

따라서 우리은하에서 암흑물질의 분포를 알면 암흑물질을 구성하는 물질의 성질을 알 수 있다. 그리고 중력파를 사용하면 암흑물이 어떻게 분포하고 있는지 알 수 있을 것이다.

구체적으로는 먼 곳에서 중력파가 왔을 때 암흑물질의 분포에 불균일이 있으면 암흑물질이 만드는 중력에 의해 중력파의 파면이 조금 요동칠 것이다. 이러한 현상을 '중력렌즈 효과'라고 한다. 그 중력파를 관측하여 암흑물질의 분포를 알 수 있을 것이다.

현재의 관측 레벨에서는 불행히도 암흑물질의 중력렌즈 효과의 관측은 할 수 없다. 더 감도 좋은 차세대 중력파 검출기가 필요하다. 가동 중력파 검출기는 2세대이며 미국과 유럽은 3세대 중력파 검출기를 개발 중이다. 10~20년 후의 완성이 예정되어 있다. 이에 따라 암흑물질의 중력렌즈 효과의 관측도 기대할 수 있다.

또한 유럽과 중국은 중력파 검출기를 우주로 발사할 계획이다. 이유는 지상의 중력파 검출기의 타겟은 10Hz~1,000Hz의 중력파로, 10Hz보다 저주파의 중력파의 관측은 지면의 진동 때문에 어렵기 때문이다. 그래서 지면 진동이 없는 우주공간에서 mHz라는 저주파 중력파를 관측하자는 것이다. 질량이 큰 블랙홀이 연성 합체하면 저주파 중력파를 내기 때문에 저주파 중력파는 우주물리학에서 매우 중요하다.

현재는 중력파의 중력렌즈 효과에 관한 이론연구가 중심인데, 최근 LIGO의 연구자와 공동으로 관측 데이터를 사용하면서 중력파의 중력렌즈 효과에 관한 파형의 연구를 시작하고 있다. 데이터 해석의 연구자와도 협력하면서 중력파의 중력렌즈 효과를 발견하는 것이 향후의 목표이다.

출처 참조 번역
- Wikipedia
- ダークマターの正体はブラックホールか？
https://www.titech.ac.jp/public-relations/research/stories/next09-suyama

잠수함에 의해 촬영된 2000개에서 3000개의 알을 단 채 심해를 떠도는 오징어의 영상을 미국 슈미트해양연구소가 공개했습니다. 알의 육성기간은 최장 9개월로, 모체 오징어는 그동안 전혀 먹이를 먹을 수 없고 자신의 다리를 먹으면서 알을 지키고 유영하며 마지막은 알이 부화하는 것을 지켜보면서 죽는다고 합니다.

Astonishing Video Gives Rare Glimpse of a Mother Squid's Ultimate Sacrifice : ScienceAlert
https://www.sciencealert.com/astonishing-video-gives-rare-glimpse-of-a-mother-squids-ultimate-sacrifice

The Rare Sight Of A Brooding Squid
https://www.sciencefriday.com/articles/the-rare-sight-of-a-brooding-squid/

슈미트해양연구소는 공식 Instagram 계정에 포란한 Gonatus onyx의 암컷 동영상을 투고했습니다. 이 영상은 Instagram에서 보기 쉽게 90도 회전되어 있습니다.

One of the few squids that brood their eggs
https://www.instagram.com/reel/C0vFjw2OrA_/?utm_source=ig_web_button_share_sheet

알이 성장하는데 필요한 기간은 6개월에서 9개월로 추정되고 있으며, 그 동안 모체 오징어는 튜브 모양의 에 난초에 싸인 2000~3000개의 알을 껴안고, 팔을 부드럽게 신축시켜 산소가 한정된 심해의 물을 알에 보냅니다.

포란 중인 모체 오징어는 알로 입이 완전히 막혀 버리기 때문에 먹이를 먹을 수 없고, 체내에 축적한 에너지만으로 유영을 계속합니다. 사우스 플로리다대학의 해양생물학자인 브래드 세이벨 씨는 2005년의 논문에서 모체 오징어의 섭식용 부속지가 없어졌는데, 산란 전의 모체 오징어가 알의 방해가 되지 않도록 스스로 팔을 먹었을 가능성이 있다고 지적했습니다.

Gonatus onyx는 에너지를 사용하지 않고 떠오를 수 있는 중성부력을 가지고 있지만 포란 중에는 빨리 유영할 수 없기 때문에 심해에 숨어 있는 해양 포유류에서 발견되면 좋은 표적이 되어 버립니다. 세이벨 씨의 연구에서는 잠수함의 접근을 깨달은 모체 오징어가 에너지를 짜내 팔을 움직여 성숙한 알을 조기에 부화시키는 모습이 관찰되었습니다.

또한 이 연구는 알이 성숙함에 따라 모체 오징어의 근육과 소화기의 기능이 점차 감소하는 것으로 확인되었습니다. 모체 오징어는 평생 한 번만 번식을 완료하고 알이 부화한 후에는 죽어 버린다고 생각됩니다.

Gonatus onyx는 산란 후 알을 돌보는 것을 알고 있는 2종류의 오징어 중 1종인데 같은 두족류 중에는 한층 더 강한 육아가 확인된 것이 있습니다.

세이벨 씨는 2014년에 발표한 논문에서 Graneledone boreopacifica라는 심해 문어가 53개월, 즉 4년 반 동안 알을 지킨 사례를 보고했습니다.

태양중심에서는 4개의 수소의 원자핵이 융합하여 최종적으로 헬륨으로 변하는 핵융합반응(원자핵이 융합하는 반응)이 진행되고 있습니다. 이 때 약 0.7%의 질량이 소실되어 그 에너지가 빛(전자파)으로 방출되고 있습니다. 지금도 태양은 초당 약 42억 킬로그램씩 가벼워지고 있다고 합니다. 그렇지만 태양은 상상 이상으로 거대하기 때문에 50억 년 이상 핵융합반응을 계속할 수 있습니다.

그런데 이 반응(특히 최초의 수소끼리의 융합반응)은 매우 드물게 일어납니다. 개별 수소 원자핵의 관점에서 보면 수명이 10억 년으로, 즉 10억 년에 1회 정도밖에 반응하지 않는다고 합니다. 따라서 태양 중심의 에너지 발생밀도는 입방미터당 270와트밖에 안됩니다.(인간은 약 1,000와트)

이 점에서 작은 태양을 지상에 만들어도 에너지원이 되지 않는 것은 분명합니다. 이에 핵융합발전에서는 보통의 수소가 아닌 그 동위체인 중수소와 삼중수소의 핵융합반응을 사용합니다. 중수소 기호 D와 삼중수소 기호 T를 사용하여 DT반응이라고도 합니다. 이것이 가장 일어나기 쉬운 확률이 높은 반응이기 때문입니다. 다행히 지구상에는 초기 우주에서 만들어진 중수소가 남아있습니다. 바다에는 50조 톤의 중수소가 있습니다. 삼중수소는 자연계에 별로 존재하지 않지만 해수에 포함된 2,000억 톤의 리튬으로부터 생산할 수 있습니다. 지구상에는 기적적으로 핵융합발전에 사용할 수 있는 연료가 존재하고 있었던 것입니다. 만약 이것들이 지구상에 존재하지 않았다면 핵융합발전의 구상은 나오지 못했을 것이다.

DT반응에서는 중성자와 헬륨이 발생하는데, 중성자의 운동에너지를 열에너지로 변환하여 발전에 사용합니다. 헬륨의 운동에너지는 플라즈마의 온도를 유지하는 데 사용됩니다. 이 반응은 핵분열반응과 달리 중성자를 통한 연쇄반응이 아니라는 것을 알 수 있습니다. 따라서 멈추기가 쉽고 원리적으로 폭주하지 않습니다.

출처 참조 번역
- Wikipedia
- 空の太陽と地上の太陽「核融合発電」の違い
https://marumaru-yamane-fusion.blogspot.com/2019/01/blog-post.html?m=1

연소란 가연물과 지연물(산소 등 가연물에 연결되어 가연물을 태우는 것)이 착화원으로부터 열을 받음으로써 고온에서 고속의 발열반응을 일으켜 가연물과 지연물의 화학에너지가 열과 빛의 에너지로 변환되는 현상을 말합니다.

안정된 물질이 화기나 전기 불꽃 등으로부터 열을 받아 고온이 되면 열운동의 에너지가 늘어나 물질 간에 격렬한 충돌을 일으키기 쉬워집니다. 충돌의 격렬함이 어느 정도에 도달하면 충돌한 물질끼리 상호작용을 일으켜 물질을 구성하고 있는 원자끼리의 결합(화학결합)에 변화가 생깁니다. 지금까지 묶여 있던 동일한 물질의 원자보다 더 묶이기 쉬운 다른 원자(예 : 촛불의 증기에 포함된 수소원자와 주변 공기에 포함된 산소원자) 사이에서 결합 재조합이 발생합니다. 재조합 전보다 안정된 강한 결합이 가능하면 재조합 전후의 결합 강도 차이에 상당하는 화학에너지가 물질에서 손실되어 열과 빛의 형태로 외부 방출됩니다. 방출된 열에너지를 아직 불타지 않은 가연물이나 지연물이 흡수하여 열운동의 에너지가 늘어나면 더욱 결합의 재조합이 일어납니다. 이와 같이 하여 고온·고속으로 진행하는 열에너지의 방출을 수반하는 연속적인 결합의 재조합 과정이 연소현상입니다.

물체가 불타는 것은 물체를 구성하고 있는 원자 간의 화학결합의 강도가 원자의 조합에 의해 크게 다른 경우가 있기 때문입니다.

물체가 타오르려면 3가지의 아이템인 '가연물', '산소', '열'이 필요합니다. 이 불의 삼각형이 완성되면 물체가 불타오릅니다.

가연물과 산소가 열을 흡수하여 고온이 되면 열운동의 에너지가 늘어나 화학결합의 재조합이 일어나기 쉬워집니다. 처음에 연결되어 있던 원자보다 새롭게 만난 원자 쪽이 결합하는 방법이 강하면 더욱 안정된 물질이 되어 물질이 가지는 화학에너지는 줄어들고 그만큼 열이 발생합니다.

온도가 더욱 상승하면 가연물과 산소가 차례차례로 결합하게 되어 불타기 시작합니다. 가연물과 산소가 결합함으로써 가연물과 산소는 줄어들어 이산화탄소(CO2)나 물(H2O) 등 불타기 전보다 안정된 강한 화학결합을 가진 연소생성물로 바뀝니다. 불탄 후에 연소생성물이 가지고 있는 화학에너지는 가연물과 산소가 가지고 있던 화학에너지보다 적게 됩니다.

불타는데 필요한 열(E)보다 발생하는 열(E+Q)이 많기 때문에 수지가 남습니다. 발생하는 열은 가연물과 산소뿐만 아니라 공기 중의 질소와 같은 주변의 모든 것들로 옮겨집니다. 물체가 불탈지는 불의 삼각형의 3가지 아이템뿐만 아니라 주위에 있는 모든 것과 관련되어 있습니다.

불타기 위해 필요한 열을 가연물과 산소에 공급하는 것을 점화원이라고 부르고 여러 가지가 있습니다.

• 콘센트 전기(누전)
• 정전기 방전
• 충격 불꽃
• 태양광(오목거울에 의한 집광)
• 낙뢰

점화원의 종류는 다르더라도 역할은 동일합니다. 외부 점화원으로부터 열을 받지 않아도 가연물과 산소가 서서히 연결될 때 발생하는 열이나, 가연물이 미생물에 의해 분해될 때 발생하는 열이 외부로 도망치지 않고 모이면 불타는 경우도 있습니다. 이것을 자연발화라고 합니다.

가연물과 산소가 결합했을 때에 발생한 열이 아직 불타지 않은 가연물과 산소에 전해져 한층 더 차례차례 연속해서 가연물과 산소가 결합되는 현상을 연소의 '연쇄반응'이라고 합니다. 가연물도, 산소도, 열도 모두 이 연쇄반응을 일으키기 위해서 필요합니다.

연쇄 반응이 일어나기 위해서는 가연물이나 산소로부터 발생하는 '연쇄운반체'라는 불안정한 중간체(연소생성물이 되기 전에 일시적으로 생기는 것)가 일정 농도 이상 존재해야 합니다. 따라서 열의 역할은 가연물이나 산소로부터 연쇄운반체를 발생시키는 것이라고도 말할 수 있습니다.

연쇄반응의 과정을 가장 단순한 구조의 가연물인 수소(H2)가 산소와 연결되어 불타는 경우를 예로 들면, 안정한 수소분자(H2)와 산소분자(O2)에 점화원으로부터 열이 주어지면 먼저 연쇄개시반응이라는 느린 과정에서 약간의 연쇄운반체가 발생합니다.

수소에 한정되지 않고 가스렌지의 가스나 촛불 등 많은 가연물이 산소와 결합되어 타오를 때 중심적인 역할을 담당하는 연쇄운반체는 수소원자(H), 산소원자(O), OH 라디칼(OH) 3종류입니다.

연쇄개시반응에 의해 약간 발생한 연쇄운반체는 연쇄분지반응에서 빠르게 증가합니다.

연쇄운반체의 수가 증가하거나 감소하지 않는 연쇄성장반응도 일어납니다.

연쇄운반체는 연쇄정지반응에 의해 비교적 반응성이 낮은 다른 중간체나 연소생성물안 물(H2O) 등으로 바뀝니다. 주요 연쇄정지반응은 제3체라는 자기 자신은 반응하지 않는 안정한 물질(질소분자나 물분자 등)을 포함하는 삼중충돌에 의한 반응입니다. 제3체는 연쇄정지반응에서 나오는 열을 받음으로써 제품을 안정화하고 다시 분해하지 않도록 하는 작용을 하고 있습니다. 이 반응이 일어날 때 많은 양의 열이 발생합니다.

여기에서 소개한 반응은 물건이 타오를 때 일어나는 반응의 일부분에 불과합니다. 가스렌지와 촛불과 같은 가연성 물질이 산소와 연결되어 연소생성물이 생길 때까지는 많은 반응이 일어납니다.

일부 연소현상은 일반적인 연소와 달리 가연물이 공기 중의 산소와 결합하는 것이 아니라 다른 지연물과 결합하는 현상이 있습니다. 산소분자 이외의 지연물도 '연소의 3요소'에 포함시키면 이러한 타입의 연소도 설명할 수 있습니다.

산소분자 이외의 산화제에 의한 연소의 예로는 폭죽과 고체연료 로켓의 추진제 등으로, 폭죽은 산화제인 염소산칼륨 등에서 발생하는 산소가 지연물입니다.

자기반응성 물질의 연소의 예로는 무연 화약, 폭약이 있는데, 화약이나 폭약 대부분은 하나의 물질이 가연물과 지연물을 모두 포함하고 있어서 열이나 충격을 가하면 연소·폭발하는 물질입니다.(다이너마이트의 원료가 되는 니트로글리세린 등)

또한 산소를 함유하지 않아도 산화력이 강하고 가연물과 급속하게 결합되어 대량의 열을 방출하는 물질(예를 들면 염소가스나 불소가스)은 지연물로서 작용합니다.

이처럼 물체가 타오를 때 발생하는 산화반응은 산소와의 반응만이 아닙니다.

출처 참조 번역
- Wikipedia
- ものはなぜ燃えるのか
https://nrifd.fdma.go.jp/public_info/faq/combustion/index.html

2023년 7월 한국 연구팀이 'LK-99'라는 물질로 상온 상압 초전도를 확인했다고 주장하는 논문을 발표했고 전세계 과학자들이 검증을 실시했습니다. 최종적으로 LK-99는 상온 상압 초전도체가 아니었다고 결론지어졌지만 이 LK-99와 유사한 샘플로 상온 상압 초전도를 연상시키는 현상이 확인되었을 가능성이 있다는 논문이 2024년 1월에 발표되었습니다. 그러나 연구팀은 신중한 자세를 보이고 있으며, 어디까지나 가능성을 시사하는 데 그치고 있습니다.

New research reignites the possibility of LK-99 superconductivity at room temperature — controversial material demonstrates the tell-tale Meissner Effect up to 250 K | Tom's Hardware
https://www.tomshardware.com/tech-industry/superconductors/new-research-reinforces-the-possibility-of-lk-99-room-temperature-superconductivity-controversial-material-demonstrates-the-tell-tale-meissner-effect-up-to-250-k

LK-99 DejaVu? China echoes earlier claim of room temperature superconductors
https://interestingengineering.com/science/lk99-returns-china-echoes-earlier-claim-of-room-temp-superconductors

2023년 7월 한국의 연구팀은 합성한 샘플 'LK-99'로 상온 상압 초전도를 확인했다고 보고했습니다. 이후 전세계의 과학자가 검증을 실시했으나 많은 연구조직이 LK-99의 재현을 할 수 없었고 이론적으로도 있을 수 없다고 표명했습니다. 논문을 게재한 학술지인 네이처는 논문을 철회했고 한국의 초전도 저온물리학회도 LK-99에 대해 '근거가 없다'는 견해를 발표했습니다.

이번에 발표된 논문은 LK-99와 유사한 '구리 첨가 납 아파타이트'라는 물질로 상온 상압 초전도의 실현을 목표로 하는 것이었습니다. 화남이공대학의 물리학자인 姚堯 교수가 이끄는 팀은 LK-99의 오리지널 논문에 기재된 바와 같이 고상합성법을 이용하여 시료를 합성했고 전자 상자성 공명을 이용하여 자기의 거동을 측정했습니다. 또한 중국과학원 프로세스공학연구소의 王紅陽 교수가 이끄는 팀은 수열합성법을 이용하여 시료를 합성하고 초전도 양자간섭계(SQUID)로 자가장을 측정했습니다.

논문에 따르면 王紅陽 교수 연구팀의 샘플 합성 절차를 살펴보면 인산염과 황화납을 수용액 중에 공침시켜 pH8을 유지하면서 180℃와 고압 하에서 가열하고 아르곤 중에서 900℃에서 8시간 소성하고 거기에 더해 순산소 중에서 48시간에 걸쳐 500℃에서 48시간 소성 후 상온까지 냉각했다고 보고했습니다. LK-99와 달리 유황이 포함되어 있는 것이 특징입니다.

그 결과 100K(마이너스 약 173℃), 200K(마이너스 약 73℃), 250K(마이너스 약 23℃)에서 마이스너 효과 같은 현상을 확인할 수 있었다고 연구팀은 보고했습니다.

마이스너 효과란 초전도체가 가지는 성질 중 하나로, 자기장 속에 초전도체를 두었을 때 초전도체 내에서 자기장이 밀려나 버리는 현상입니다. 두 연구팀은 각각 다른 방법으로 샘플을 합성했지만 둘 다 유사한 연구결과가 나타났다며 연명으로 논문을 발표했습니다.

다만 王紅陽 교수 연구팀은 어디까지나 마이스너 효과의 가능성이 시사되었다며 상온 상압 초전도 자체에는 신중한 자세를 보이고 있습니다. 만약 외부 자기장 반발과 같은 자기특성이 보였다고 해도 그것이 마이스너 효과에 의한 것인지는 단언할 수 없기 때문입니다.

상온 상압 초전도는 정기적으로 보고되고 있지만 모두 재현성이 낮고 인정된 사례는 없습니다. 상온 상압 초전도가 실현되면 인류의 문명은 큰 진보를 이루는 것은 틀림없지만, 그러므로 신중한 검증이 요구됩니다.

맨틀과 지각은 암석으로 만들어지고 핵은 철로 만들어져 있습니다. 핵의 온도는 약 6000도입니다. 46억 년 전 지구에는 우주에서 많은 소천체가 충돌해 왔고 지구는 뜨겁고 녹아 있었습니다. 기름과 물이 분리되도록 무거운 철이 중심으로 가라앉고 가벼운 물질은 표면 근처에 떠있었습니다. 시간이 지나면서 열은 서서히 우주공간으로 날아가면서 지구는 식었고 표면에는 두꺼운 바위층인 지각과 맨틀이 자리 잡고 중심에는 철의 핵이 생겼습니다. 지구의 중심핵이 뜨거운 것은 지구 탄생 직후 뜨겁게 달구어졌을 무렵의 잔열입니다.
그 중심핵이 아직도 뜨거운 원인은 주로 2가지입니다.

1. 중심핵이 맨틀이라는 바위의 두꺼운 층에 의해 보온되고 있다
실은 맨틀은 바로 외투, 망토라는 의미입니다. 지면을 만져도 그다지 뜨겁지 않아 지구 중심이 6000도인걸 느낄 수 없는데, 바위는 철 등에 비하면 열을 전달하기 어렵기 때문입니다. 게다가 맨틀은 열을 전달하기 어려울 뿐만 아니라 스스로 열도 만들고 있습니다. 맨틀에는 미량이지만 방사성 원소가 포함되어 있어서 핵분열로 완만하게 열을 내고 있습니다.

2. 중심핵 자체에 온도를 낮추지 않는 메커니즘이 존재
중심핵은 내핵(고체상태의 철)과 외핵(액체상태의 철)으로 나뉩니다. 핵에서 열이 빼앗기면 액체상태의 철이 고체로 바뀝니다. 이때 철은 열을 내기 때문에 온도가 떨어지지 않습니다. 이 열을 잠열이라고 합니다. 컵에 물과 얼음을 넣으면 물의 온도는 0℃가 됩니다. 이것을 냉동고에서 식혀도 물이 전부 얼음이 될 때까지 온도는 0℃인 채 내려가지 않습니다. 물이 얼음이 될 때 잠열을 내기 때문입니다. 지구의 중심핵도 전부가 고체의 철이 될 때까지는 6000도 그대로 변하지 않습니다.

달의 중심핵도 철로 이루어져 있지만 이미 전부 굳어져 버렸고 온도는 1600도 정도까지 내려갔습니다. 태양의 경우는 지구나 달의 구조와는 완전히 다르고 중심의 온도는 1500만 도에 달합니다. 태양중심은 거대한 수소핵융합로여서 엄청난 에너지를 만들어내고 있기 때문입니다.

출처 참조 번역
- Wikipedia
- なぜ地球の中心核は熱いのか？
http://www.sci-museum.kita.osaka.jp/news/text/2000/e000601.html

일본열도 주변에는 내륙의 플레이트(판상의 암반) 아래에 태평양 플레이트와 필리핀해 플레이트라는 2개의 해양 플레이트가 침몰하고 있습니다. 이 판운동에 의해 판 경계나 그 내부에 축적된 변형을 해소하기 위해 일본열도와 그 주변에서는 많은 지진이 발생합니다. 발생장소에 의해 해구형 지진과 활성단층형 지진으로 크게 나눌 수 있습니다.

▣ 해구형 지진
해구형 지진은 내륙 플레이트와 해양 플레이트의 경계인 해구나 골(trough) 부근에서 발생하는 지진입니다. 해구형 지진에는 플레이트 경계에서의 단층운동에 의해 발생하는 플레이트 경계 지진과 해양 플레이트 내부에서의 단층운동에 의해 발생하는 플레이트 내 지진이 있습니다.

▣ 활성단층형 지진
활성단층형 지진은 내륙 플레이트 내부에서의 단층운동에 의해 발생하는 지진입니다. 깊이가 대략 30km보다 얕은 지각의 내부에서 발생하기 때문에 '지각 내 지진'이라고도 불립니다. 활성단층에서 발생하는 지진뿐만 아니라 지진동 예측지도에서의 '진원을 미리 특정하기 어려운 지진'인 활성단층이 인정되지 않은 내륙 및 연안에서 발생하는 얕은 지진도 포함됩니다.

출처 참조 번역
- Wikipedia
- 海溝型地震と活断層型地震
https://www.j-shis.bosai.go.jp/subduction-zone-eq-and-active-flts-eq#more-661