일 연구팀, “거대 신성의 성장” 첫 관측 성공

우주공간에서 갓 태어난 거대 신성이 가스 소용돌이를 내뿜으면서 성장하는 모습을 일본 연구팀이 세계에서 처음으로 촬영하는 데 성공했다.

NHK와 마이니치(每日)신문 등에 따르면 일본 국립천문대와 종합연구대학원 연구팀은 지구에서 1천400광년 떨어진 오리온성운에 있는 거대 "원시별"의 성장 모습 관측에 성공했다는 논문을 13일 자 '네이처 천문학'(Nature Astronomy)에 발표했다.

연구팀은 남미 칠레에 있는 세계 최대 전파망원경 알마(ALMA)를 이용해 그동안의 방법으로는 포착하지 못했던 우주공간의 미약한 전파를 잡아내 거대한 원시별에서 가스가 소용돌이 상태로 분출하는 모습을 확인했다.

갓 태어난 원시별이 커질 때 이런 현상이 나타나는 사실은 알려졌었지만, 이번처럼 상세히 관측하고 촬영까지 한 일은 드물다고 한다. 학계는 이번 성과가 거대 신성 탄생의 수수께끼를 푸는 중요한 열쇠가 될 것으로 기대하고 있다.

거대 원시별은 우주공간의 먼지 등이 회전하면서 모여 만들어지지만, 거대화하면서 원심력이 강해져 먼지가 날려버리지 않도록 소용돌이 모양의 가스를 분출한다. 이런 현상은 이론상으로 추측돼 왔지만 실제 관측을 통해 확인되기는 처음이다.

중력이 태양의 몇 배에 달하는 거대한 별은 마지막에 초신성폭발을 일으켜 미지의 물질을 만들어 내거나 블랙홀이 되는 등 우주의 진화에 영향을 미치는 것으로 생각되고 있다. 그러나 어떻게 탄생하고 성장하는지 등 많은 부분이 아직 수수께끼로 남아있다.

연구팀 대표인 히로타 도모야 국립천문대 교수는 "별의 탄생과 관계있는 가스의 움직임을 선명하게 관측한 것은 놀라운 일"이라면서 "앞으로 큰 별이 태어나는 구조를 자세히 조사해 우주형성 과정을 규명하겠다"고 말했다.

대질량 별로도 불리는 거대 별은 무게가 태양의 8배 이상인 별을 말한다. 내부의 압력이 높아 핵융합이 빨리 이뤄지기 때문에 예를 들어 태양의 수명이 대략 100억 년인 데 비해 거대 별의 수명은 100만 년 정도인 것으로 추정된다. 비교적 단기간에 타 없어지는 게 특징이다.

또 별로서의 일생을 마칠 때 초신성폭발을 일으켜 블랙홀이나 중성자별이라고 불리는 엄청나게 강한 중력을 갖는 별이 되거나 우주공간에 가스를 흩뿌려 놓기도 하며 새로운 원소를 탄생시켜 우주환경을 크게 바꾸고 우주진화에도 깊이 관련돼 있는 것으로 생각되고 있다.

우주 최초의 별도 거대 별이었던 것으로 추정되고 있으며 그 성질을 알아내는 일은 우주형성의 비밀을 푸는 중요한 실마리가 될 것으로 간주되고 있다.

이번에 연구팀이 관측한 "오리온KL전파원(電波源)I"로 불리는 거대한 별은 태어난 지 100만 년 정도의 새별이다. 태양의 대략 10만 배의 밝기를 가진 지구에서 1천400광년 떨어진 비교적 가까운 곳에 있어 거대한 별의 성질을 연구하는 데 중요한 천체로 전 세계의 관측 대상이다.

세계 최대의 전파망원경인 알마는 기존 망원경으로는 잡지 못했던 미약한 전파를 포착, 우주공간의 여러 가지 현상을 규명하기 위해 미국과 유럽, 일본 등이 1천억 엔(약 1조 원)을 들여 설치했다.

칠레의 해발 5천ｍ 고지대에 설치된 파라볼라 안테나 66개가 연동해 하나의 거대한 전파망원경처럼 작동한다. 4년 전인 2013년부터 본격 운영을 시작했으며 생명의 뿌리를 더듬어가는 발견 등 많은 성과를 냈다.

2014년 지구에서 455광년 떨어진 행성 주변에서 생명에 없어서는 안되는 "아미노산"과 비슷한 유기물인 "아세토나이트릴"(acetonitrile)을 발견했고 "효소"가 우주탄생 후 오래지 않은 130억여 년 전에 존재했다는 사실도 작년 관측에서 밝혀졌다.

알마 망원경은 또 매우 강한 중력에 갇혀버리기 때문에 인류가 그동안 모습을 보지 못했던 블랙홀을 화상으로 포착하기 위한 인류의 첫 프로젝트에도 이용되고 있다.

올해 4월에는 다른 5곳에 있는 전파망원경과 동시에 블랙홀 관측을 했다. 여기서 얻은 자료 해석을 통해 앞으로 블랙 홀의 모습을 처음으로 포착해 낼 수 있을지에 세계의 관심이 쏠리고 있다.