이인중 홈피 스킨 ::: high skill web-board

Main news
과학뉴스

거대 항성, 고립된 공간에서도 탄생 가능
ㆍ작성자: 투모로	ㆍ작성일: 2010-12-29 11:57	ㆍ조회: 2831
ㆍ분류:	ㆍ추천: 0	http://paulus.woobi.co.kr
0000047231_002.jpg (18KB) (Down:0)

태양의 지름은 지구의 약 109배이며 질량은 약 33만 배에 달한다. 인간으로써는 감히 상상조차 힘든 크기임에 분명하지만 우주 전체적으로 볼 때 태양은 그저 왜소하고 어두운 별일뿐이다.

별의 절대등급과 온도, 분광형, 색지수 등을 기준으로 그 관계를 나타낸 도표인 헤르츠스르풍-러셀도(H-R도)에선 항성을 크게 백색 왜성, 주계열성, 거성, 초거성 등으로 분류한다. 태양은 이 중 주계열성에 속한다. 이 주계열성이 내부의 핵융합반응 정도에 따라 진화하면 거성이 되는데 광도는 태양의 10배에서 많게는 1000배에 달하며 반지름은 10~100배에 달한다.

겨울철 밤하늘을 장식하고 있는 마차부자리의 카펠라나 황소자리의 알데바란 등이 거성에 속하며, 오리온자리의 베텔게우스는 초거성에 속하는 별이다.

성간운·분자운서 탄생하는 항성들

▲ 초신성 폭발(supernova)

이렇게 거대하고 무거운 별들은 우주에서 일어나는 많은 일들에 중요한 역할을 한다.

거대하고 무거운 별들에게서 나오는 복사 에너지와 바람(태양풍과 같은)등은 성간 가스를 형성하는데, 이들로부터 새로운 별들이 탄생할 수도 있다. 또한 이들의 초신성 폭발은 중원소들을 만들게 되는데, 이는 행성이나 생명체 등을 구성하는 기본물질이 되기도 한다.

별들은 성간물질, 즉 우주 공간의 가스나 먼지 등이 밀집돼 태어난다. 이런 성간물질들이 밀집된 것을 일컬어 성간운이라 한다. 그 중에서도 수소가 분자상태로 존재하는 분자운 속에서 별들은 태어난다.

분자운의 수소 분자와 여러 성간물질들이 어떤 계기로 인해 수축하게 되고 점점 밀도가 높아짐에 따라 거대한 덩어리를 형성한다. 이는 계속해서 수축해 밀도가 높아지고 중심부의 온도가 높아지는데, 이것이 약 400만도를 넘게 되면 수소분자들이 핵융합 반응을 일으켜 스스로 빛나는 항성이 된다.

즉 성간물질과 분자운의 밀도가 높아야 별들이 탄생하기가 좋은 조건이 되며 거대한 분자운의 경우는 한 번에 매우 많은 별들을 탄생시키기도 한다. 태양계가 위치한 은하 외곽과는 달리 은하 중심과 같은 곳에서는 별들이 활발하게 탄생하게 되는 것이다.

이에 따라 거대하고 무거운 별들이 성간물질이 매우 많은 곳에서 만들어 질 것이라는 예측이 가능하다. 실제로 탄생하는 항성들은 그들이 속한 성단의 크기에 의존하며 거대한 성단이 거대 항성을 만들기 위해 충분한 밀도의 성간물질들을 제공할 수 있다는 이론도 있다.

작은 성단에서 혹은 홀로 존재하는 거성

하지만 최근 미국 미시간대 천문학자들이 발표한 연구는 이와 같은 이론에 반기를 들었다.
연구진은 허블망원경을 사용해 몇 개의 거성들을 관측했고 그 과정에서 ‘대부분의 거성은 고립된 곳에서 만들어 질 수 있다’라는 결론을 내렸다.

이들이 관측한 것은 우리은하(Milky Way Galaxy)에서 가까운 이웃은하인 소마젤란은하(Small Magellanic Cloud)에 존재하는 거성들이다.

소마젤란은하는 우리은하로부터 약 20만 광년 떨어져 있으며 우리은하보다 작은 왜소은하이다. 우리은하를 공전하고 있는 일명 ‘위성은하’에 속한다.

▲ 우리은하를 공전하고 있는 소마젤란은하. 1억개 정도의 항성을 가진 왜소은하다. 소마젤란은하엔 약 1억 개의 항성이 있다고 알려졌는데 보통의 은하에 비하면 매우 적은양이다. 우리은하의 경우엔 약 4천억 개의 별이 존재하는 것으로 예측된다.

연구진은 총 다섯 개의 거성을 관측했는데 특이하게도 그 주변에서 거대한 성단과 같은 천체가 함께 발견되지 않았다. 게다가 그 중 세 개의 거성은 10개미만의 별들로 구성된 매우 작은 성단에서 발견됐다고 한다. 이는 거대 성단에서나 거대한 항성이 존재할 수 있다는 이론에 부합되지 않는다.

이와 같은 발견에 대해 연구팀의 조엘 램(Joel Lamb)박사 과정은 “호수의 규모가 물고기의 크기를 결정하지 않는다. 작은 연못에서도 큰 물고기가 살 수 있다”라고 비유하며 작은 성단에서도 거대하고 무거운 항성이 만들어질 수 있다는 것을 설명했다. 또한 “이 거대 항성들은 우주 전역에서 무작위로 생겨나기도 하며 심지어는 홀로 생겨나기도 한다”고 말했다.

이와 같은 발견은 기존의 이론과는 다소 상반되는 내용이기에 중요하게 인식되고 있다. 특히 거대하고 무거운 항성들은 은하 자체의 진화에 중대한 역할을 하기 때문에 더욱 큰 의미가 있다.

연구팀의 샐리 오예리(Sally Oeyry) 교수는 “우리의 발견에 따르면, 성단에서 가장 큰 별과 성단의 크기는 큰 상관관계가 없다”라고 밝히며 “그들의 기원은 현재 큰 논쟁거리가 되고 있다”라고 전했다.

은하와 우주의 원동력, 거성탄생에 주목하는 이유

종종 ‘생명체들은 어디서 왔냐’는 물음에 ‘밤하늘에 떠 있는 저 별에서 왔다’라고 대답하는 사람들도 있다. 우주의 거의 대부분을 차지하고 있는 수소는 항성의 핵융합반응을 통해 더 무거운 원소를 만들어 낸다. 또한 초신성 폭발과 함께 방출되는 원소들이 빛의 속도로 가속되면서 철보다 무거운 원소들을 만들어내기도 한다.

즉 지구를 비롯해 우리들을 구성하고 있는 모든 중원소들이 별들로부터 만들어졌다고 봐도 무방하다. 이는 생명체의 기원이 되며 우주 전체를 구성하는 원동력이 되는 것이기 때문에 이처럼 무겁고 거대한 항성들의 기원에 대해 관심을 갖게 되는 것이다.

이에 이번 발견이 은하와 우주의 진화과정을 설명하는 데에 있어서 어떠한 패러다임의 변화를 가져올지도 주목되는 바이다. 또한 성간물질의 밀도가 낮음에도 불구하고 거대 항성들이 발생할 수 있는 계기에 기존 항성들의 발생 과정과는 어떤 차이가 존재할 것인지에 대해서도 관심이 모아지고 있다.