우주이야기-별의 생로병사

지난 6월 5일 선거에서 최연소 지방자치단체장이 선출되었다는 소식에 세상의 관심이 쏠렸듯이 천문학자들도 최연소나 최고 늙은 천체들에 관심이 많다. 이런 맥락에서 최근 NASA는 스피처라는 적외선 인공위성이 우주관측사상 가장 어린별을 발견하였다고 발표하였다. 현재까지는 적어도 최연소 별로 여겨지는 이별은 CoKu Tau 4라는 별인데 나이가 약 백만년정도밖에 되지 않으니 그 별의 행성은 더 젊을 것이다.
지구의 나이가 45억년이고, 또 다른 태양계 행성들의 나이가 수십억년임을 생각해보면 정말 아기별이 발견된 셈이다. 스피쳐 우주망원경에 부착된 고감도 적외선 카메라는 이런 아기별 주위에 있는 티끌원반들에 깊숙이 박혀있는 행성들의 건설현장과 그 행성들의 미래를 처음으로 발견해 냈다. 성간물질들이 중력으로 뭉쳐지고 소용돌이 치면서 더 큰덩어리가 되어 핵융합반응이 시작되면서 아기별이 탄생된다.
그때 별 탄생에 가담되지 못한 물질들은 별 주위를 돌면서 원반을 형성하게 되는데 이를 원시행성원반이라 부른다. 아기별에서 나오는 별빛이 별 탄생의 잔재물질로 구성된 원반을 통과하게 될 때 관측되는 적외선 영역의 스펙트럼은 바로 이 물질들이 화학적으로 어떻게 구성되었는지 알려주는 사람의 지문과 같은 중요한 역할을 한다.
스피처 적외선 우주망원경이 관측한 적외선 자료를 분석하여 전문가들은 이 물질들이 모래사장의 모래와 비슷한 성질을 가지고 있고, 실제 물과 메탄올, 이산화탄소로 코팅된 얼음덩어리임을 확인하였다. 이들 물질들이 고체형태로 존재한다고 하는 사실은 아기별주위의 원반의 온도가 낮다고 하는 것을 의미하게 된다.
아기별이 탄생에 가담하지 않은 물질들로부터 행성이 형성되어 아기별의 중력에 묶여 그 주위를 도는 현상이 생길수 있다. 이때 행성들은 별주위를 돌면서 원반내의 물질들을 뽑아들이는 우주의 청소기역할을 하면서 그 덩치가 커지게 된다. 이런 행성들은 적어도 목성정도의 질량을 지니고 있고, 우리 태양계에서 거대행성이 수십억년정도 전에 보여졌던 모습을 지니게 된다. 청소기에 뽑아들여진 셀수없이 작은 티끌과 얼음입자들이 궤도주위를 돌면서 고리를 형성하면서 거대행성이 형성되게 된다.
스피쳐우주망원경은 1만3천7백광년 떨어진 켄타우루스자리의 은하일부를 찍은 사진에서 300개의 어린별을 무더기로 발견하였으며, 릫행성건설현장릮인 아기별 원반에서 관측되는 얼음덩어리가 앞으로 바다를 형성할수 있을 정도로 충분한 양이라는 사실도 밝혀냈다.
이런 얼음덩어리의 적외선 관측을 통해 앞으로 이런 물질들의 기원이 더 자세히 이해 될것으로 기대하고 있으며, 특히 최연소 아기별의 관측을 통해 별의 생성에 대한 개념이 바뀔것이라고 전망하는 학자들도 있다. 왜냐하면 스피쳐 우주망원경의 관측결과는 기존의 학설이 예상하는것보다 별의 탄생이 더 왕성하게 이루어지고 있는 것으로 나타났기 때문이다.
최연소 아기별을 찾아내고, 그 별의 행성을 연구하는 일은 곧 우리 태양계가 어렸을때 어떤 상태에 있는지를 알아보는 중요한 일이며 결국 우주의 시작을 이해하는 작업이 된다. 스피쳐가 발견한 별보다 더 젊은 별이 발견되어 스피쳐의 기록을 갱신하게 될 때 우리는 어디에서 왔고 앞으로 어디로 갈 것인가에 대한 궁극적인 대답에 조금 더 자세히 접근하게 될것이며, 우리의 우주에대한 호기심과 경외심이 조금 더 커지게 될것이다. / 충북대 천문우주학과
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