‘나노’의 세계, 머나먼 ‘광년’의 세계…사실은 똑 닮았다

곽노필의 미래창
현미경과 우주망원경에 비친 미시-거시 세계

40배로 확대해 본 토끼의 혀(왼쪽)와 지름 14만3000km의 목성(오른쪽). 나사 제공

미시와 거시, 즉 현미경으로 본 세상과 망원경으로 본 세상은 얼마나 다를까? 완전히 딴판인 두 세상이지만 속을 들여다보면 깜짝 놀랄 만큼 유사한 모습도 볼 수 있다.

하버드-스미소니언 천체물리학센터가 운영하는 미 항공우주국(나사) 찬드라엑스선 우주망원경팀의 킴 아칸드 연구원이 최근 시각적 대칭을 이루는 닮은 꼴의 두 세상을 보여주는 사진들을 선별해 공개했다.

짝을 이루는 두 사진은 아주 작은 유기체에서부터 거대한 은하단에 이르기까지 우주 만물에 작용하는 물리학, 화학 등 과학 법칙의 연결고리를 짐작하게 해준다.

첫번째는 40배로 확대해 본 토끼의 혀(왼쪽)와 지름 14만3000km의 목성(오른쪽)이다.

둘 다 비스듬한 줄무늬가 있는 것이 특징이다. 토끼의 혀에 있는 붉은 돌기는 입안에서 음식물을 이동시키는 역할을 한다. 파란색은 결합조직, 보라색은 근육섬유다. 옆의 것은 태양계에서 가장 큰 행성인 목성이다. 행성의 자전에 따른 코리올리효과로 인해 대기가 일정한 방향으로 흐르면서 토끼 혀와 비슷한 무늬를 연출하고 있다.

태양 표면의 흑점군(왼쪽)과 배양 접시 속의 세포 군집(오른쪽)이다. 태양은 지름 140만km, 세포는 지름 0.000005~0.000008m다. 나사 제공

다음은 태양 표면의 흑점군(왼쪽)과 배양 접시 속의 세포 군집(오른쪽)이다. 태양은 지름 140만km, 세포는 지름 0.000005~0.000008m다.

사진 속의 세포는 종양세포의 일종인 라지세포다. 태양의 흑점은 강력한 자기장이 열의 흐름을 막는 바람에 주변 지역보다 온도가 낮아서 검게 보이는 현상이다.

태양 흑점과 제브라피시의 눈

태양 표면의 흑점(왼쪽)과 생후 72시간 된 제브라피시 눈의 신경세포(오른쪽)다. 흑점은 2만3000km, 제브라피시의 눈은 0.0035m다. 나사 제공

다음은 태양 표면의 흑점(왼쪽)과 생후 72시간 된 제브라피시 눈의 신경세포(오른쪽)다. 흑점은 2만3000km, 제브라피시의 눈은 0.0035m다.

생쥐 눈의 단면(왼쪽)과 토성 북극의 소용돌이 제트(오른쪽)다. 생쥐 눈은 지름 0.00332m, 토성의 소용돌이 제트는 폭 3만km다. 나사 제공

다음은 생쥐 눈의 단면(왼쪽)과 토성 북극의 소용돌이 제트(오른쪽)다. 생쥐 눈은 지름 0.00332m, 토성의 소용돌이 제트는 폭 3만km다.

생쥐 눈의 사진에서 보이는 여러 층의 동심원은 각각 다른 아미노산을 나타낸다. 녹색은 글루타민, 분홍색은 타우린, 파란색은 글루타민산염이다. 토성 북극의 소용돌이에서 녹색, 분홍색, 파란색은 구름층의 높이를 나타낸다. 이 육각형 구름 주변에선 시속 약 500km의 바람이 불고 있다.

소마젤란운의 가스 구름(왼쪽)과 결핵균(오른쪽)이다. 사진 속에 담긴 소마젤란운 영역은 7천광년(1448조km), 결핵균은 길이 0.000002~0.000004m다. 나사 제공

다음은 20만광년 거리에 있는 소마젤란운(SMC, 소마젤란은하)의 가스 구름(왼쪽)과 가래침 속에 섞여 나온 결핵균(오른쪽)이다. 사진 속에 담긴 소마젤란운 영역은 7천광년(1448조km), 결핵균은 길이 0.000002~0.000004m다.

결핵균(노란색) 사진에서 주황색은 폐의 면역세포로 보인다. 우리 은하와 이웃해 있는 소마젤란운은 우리 은하 가까이에 위치한 왜소은하로, 수백만 개의 별로 이뤄져 있다. 사진은 별에서 방출되는 입자들(항성풍)이 만들어낸 가스 구름이다.

짝을 이룬 두 사진의 꼴은 닮았지만 사진 속에 담긴 영역의 크기는 엄청난 차이가 난다. 우주망원경이 관측하는 세상의 단위는 광년(1광년=약 10조km), 현미경이 관찰하는 세상의 단위는 마이크로(100만분의 1m) 또는 나노(10억분의 1m)다.

곽노필 선임기자 nopil@hani.co.kr