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이 화려한 별 구름, 정체가 뭐기에… / 별의 탄생

이름없는풀뿌리 2015. 9. 18. 13:04

 

[Why] 이 화려한 별 구름, 정체가 뭐기에…

  • 입력 : 2010.05.07 16:11

 

  로이터 뉴시스

 

미국항공우주국이 사진 한장을 내놨다. 지구에서 7500광년 떨어진 우주공간의 가스와 먼지기둥을 찍은 것이다<사진>. 1광년(光年)은 빛이 초속 30만㎞로 1년 동안 가는 거리다. 7500광년을 미터법으로 따지려면 1광년에 해당하는 거리 9조4600억km에 7500을 곱하면 된다.

 

NASA는 허블 우주망원경을 지구 밖으로 쏘아 올린 지 20년째를 맞은 4월 24일을 기념해 이 사진을 공개했다. 구름 기둥처럼 보이기도 하고 뾰족탑처럼 솟아오른 모양새가 하늘을 향해 뻗은 산 같기도 하다.

사진은 붉고 푸른색이 어우러져 '반지의 제왕' 같은 판타지 영화에 나올 법한 배경이다. 사진 속에 나온 것은 무엇이고 이 그림처럼 화려한 장면을 어떻게 찍은 걸까. 사진은 카리나 성운(星雲)을 찍은 것이다.

'별 구름'이라는 뜻처럼 성운은 별과 가스와 티끌로 이뤄진 천체다. 용골자리로도 불리는 카리나 성운은 은하계에서도 크고 밝은 성운이다. 사진에서 삼각뿔처럼 솟아오른 가스기둥의 길이만 3광년이나 된다.

이런 형태는 별의 생성과 소멸과도 관련 있다. 카리나 성운엔 여러 세대의 별이 모여 있다. 1세대 별은 엄청난 빛과 물질을 뿜어내며 다른 쪽으론 가스와 먼지를 밀집시켜 2세대 별이 생성될 조건을 만든다.

별 가운데 질량이 큰 별은 최후에 대폭발한다. 태양이 100억년 동안 방출할 에너지를 한꺼번에 쏟아내 은하를 이루는 별들을 모두 합한 것보다 더 밝다. 죽기 전 '반짝'했다 서서히 어두워지는 것이다. 새 별이 생겼다가 사라지는 것처럼 보여 초신성(超新星·Supernova)이라고 한다.

초신성은 폭발 후 중심핵이 쪼그라들면서 아주 작은 중성자별이나 블랙홀로 변한다. 빈손으로 왔다 가는 인간처럼 별도 소멸 직전 폭발로 일생 동안 쌓아온 각종 물질과 원소를 우주로 되돌려주는 환원의 과정을 밟는 것이다.

우리 은하에서 가장 먼저 초신성 폭발을 일으킬 것으로 예상되는 별이 카리나 성운의 '에타 카리나'다. 질량이 태양의 100~150배나 된다. 과학자들은 이렇게 큰 별이 폭발하면 초신성보다 더 밝은 극초신성(Hypernova)이 될 것으로 본다.

에타 카리나 폭발 시기는 1~2년 후가 될지 수백년 후일지 불확실하다. 그렇지만 불안해할 필요는 없다. 지구와 너무 멀어서 영향이 거의 없는 것이다. 그렇다면 이런 까마득한 거리의 성운을 어떻게 사진으로 담을 수 있었을까.

지상의 고성능 망원경보다 최소 10배 이상 해상도와 100배에 달하는 감도를 가진 허블망원경 덕분이다. 허블은 "우주는 팽창 중"이라는 가설을 세운
미국 천문학자 에드윈 허블(1889~1953)을 기려 붙은 이름이다.

1990년 4월 24일 우주왕복선 디스커버리호에 실려 발사된 허블망원경은 지상 500여㎞ 상공에서 초속 8㎞로 지구 궤도를 돈다. 주 거울 지름이 2.5m인 이 망원경은 대기의 영향을 받지 않아 또렷한 사진을 담을 수 있다.

이 망원경은 자외선과 적외선도 관측할 수 있다. 천문학을 허블우주망원경 이전과 이후로 구분하는 이들도 있을 정도로 지난 20년간 허블망원경의 성과는 어마어마했다. 우주의 나이와 블랙홀의 존재 등 우주에 대한 근본적 물음에 해답을 줬고 목성과 혜성의 충돌 장면 등 우주의 경이로움을 깨닫게 했다.

목성 충돌 장면은 지구와 소행성 충돌 가능성을 불러일으켜 "우주와 내 삶은 아무 상관도 없다"고 생각하던 많은 이들을 섬뜩하게 했다. 최첨단 장비로 우주를 깊이 이해하게 된 인류는 이제 외계인까지 찾으려 하고 있다.
 
 
 블랙홀 주변에서 어떻게 별이 탄생하나?
 
우리은하 중심부의 블랙홀 주변에서 태어나는 큰 별들은 처음 거대한 가스 구름에서 시작, 블랙홀에 가스의 상당부분을 빼앗긴 뒤 남은 가스로 형성될 가능성이 있는 것으로 밝혀졌다고 스페이스 닷컴이 보도했다. 우리은하의 블랙홀을 관찰해온 과학자들은 주변에서 질량이 큰 별 무리를 발견, 그 형성 과정에 의문을 품어왔다.

블랙홀에 이처럼 가까운 큰 별들은 대부분의 다른 별들처럼 가스 구름에서 형성됐을 가능성이 희박한데 이는 구름 자체가 블랙홀의 무서운 중력에 빨려 들어가 갈갈이 찢기기 때문이다. 따라서 일부 과학자들은 별들이 다른 곳에서 무더기로 형성됐다가 블랙홀을 향해 안쪽으로 이동했을 가능성을 제기했지만 이 경우 남아있을 흔적이 발견되지 않아 입증할 수 없었다.

영국 세인트 앤드루스 대학과 에든버러 대학 연구진은 이런 환경에서 별이 형성될 수 있는 환경을 컴퓨터 시뮬레이션으로 만들었는데 이 모델에 따르면 거대한 가스 구름이 블랙홀을 향해 돌진하다가 블랙홀의 중력에 대부분 찢겨 나가지만 구름 속 가스의 난류 때문에 일부는 살아 남는 것으로 나타났다.

이렇게 남은 가스는 블랙홀 주변을 도는 타원형 구름 원반을 형성하며 이 원반은 블랙홀의 중력에 이끌리긴 하지만 빨려들어 갈만큼 가까이 다가가지는 않는다. 이 원반을 구성하는 물질은 농도가 제각각 달라 뭉쳐서 여러 개의 별이 된 후 흩어져 원반이 있던 자리에 타원 궤도의 별들이 남게 되는 것으로 시뮬레이션에서 나타났다. 연구진은 “정상적인 별과 블랙홀 주변 별의 형성 과정 차이를 밝히기 위한 이 모델은 다양한 가능성들을 제시하며 여기에는 우리 은하에서 관측되는 특성들이 포함된다” 고 강조했다.

이들은 이 모델을 통해 우리은하 중심부 블랙홀 주위에서 별들이 형성될 수 있는 방식이 발견되긴 했지만 이는 이런 방식으로 별이 태어났다는 증거가 되지는 못한다면서 이런 가능성의 확률이 얼마나 되는 지, 다른 은하에서도 같은 현상이 일어나는 지 밝히는 것이 다음 과제라고 말했다. 연구진은 우리은하의 것과 같은 초거대 질량 블랙홀의 존재는 여러 은하에서 상당히 흔한 편이라고 지적했다. 이 연구는 사이언스지 최신호에 발표됐다.  입
력 : 2008.08.22 09:21