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우주 이야기 96 - 가장 빠르게 도는 별 ?



 이전에도 언급한바 있지만 중성자별 가운데는 정말 빠르게 자전하는 것들이 많습니다. 밀리 세컨드 펄서들은 초당 100 - 1000 회정도 회전을 하는 셈이니까요. 이런 빠른 자전속도는 각 운동량 보존의 법칙으로 설명할 수 있는데 아무튼 중성자별의 강력한 중력 때문에 엄청난 자전 속도에도 불구하고 별이 원심력에 의해 분해되지 않을 수 있습니다. 


 하지만 거대한 기체 덩어리인 일반적인 항성의 경우 각운동량이 보존의 법칙을 생각할 때 당연히 천천히 자전을 하게 됩니다. 또 기체덩어리이므로 중성자별 처럼 빠르게 자전한다면 그대로 분해되고 말 것입니다. 


 유럽 남천 천문대 (ESO) 의 VLT 는 지구에서 16 만 광년 떨어진 대마젤란 은하 ( Large Magellanic Cloud) 의 타란튤라 성운 (Tarantula nebula) 에서 지금까지 발견된 것 가운데 가장 빠르게 자전하는 항성을 발견했습니다. 이 항성의 이름은 VFTS 102 로 표면에서의 자전 속도가 초속 600 km, 즉 시속 200만 km 에 달하는 것으로 보입니다. 이 항성의 질량이 태양의 25 배에 달할만큼 거대하고 밝기는 10만배 이상임을 생각하면 꽤 놀라운 일입니다.


 참고로 태양의 경우 대략 25일 마다 한번 공전하며 적도에서의 자전 속도는 시속 7000 km 정도입니다. 따라서 VFTS 102 의 자전 속도는 대략 태양의 300 배 수준인 셈입니다. (참고로 지구는 적도에서 자전 속도가 시속 1674 km) 이렇게 거대한 물체가 이런 속도로 자전을 한다는 것은 상당히 의외의 결과이며 지금까지 발견된 것 가운데 가장 빠른 항성의 자전 속도로 생각되고 있습니다. 



(중앙의 화살표가 가르키는 밝은 별이 VFTS 102  This view shows part of the stellar nursery called the Tarantula Nebula in the Large Magellanic Cloud, a small neighbour of the Milky Way. At the centre lies the brilliant star VFTS 102 This view includes both visible-light and infrared images from the Wide Field Imager at the MPG/ESO 2.2-metre telescope at La Silla and the 4.1-metre infrared VISTA telescope at Paranal. VFTS 102 is the most rapidly rotating star ever found. (Credit: ESO/M.-R. Cioni/VISTA Magellanic Cloud survey. Acknowledgment: Cambridge Astronomical Survey Unit) ) 


 이렇게 빠른 자전 속도의 원인에 대해서 과학자들이 생각하는 가설은 다음과 같습니다. 즉 본래 이 항성은 자신보다 더 크고 그래서 수명도 짧은 동반성을 가지고 있었던 것 같습니다. 우주에서는 흔한 일이라고 할 수 있죠. 아마도 이 동반성은 매우 가까운 위치에서 서로 공전했던 것 같습니다. 그래서 동반성이 죽기 직전 크게 부풀어 올랐을 때 방출하는 가스가 VFTS 102 로 유입될 수 있습니다. 


 이 때 VFTS 102 로 빨려들어가는 물질들은 그 중력에 의해 나선으로 회전하며 흡수되며 VFTS 102 에 각 운동량을 전하게 됩니다. 결국 VFTS 102 는 점점 빨라져 지금같은 속도가 되었다는 설명입니다. 마치 돌고 있는 팽이나 레코드판에 힘을 가해 더 빨리 돌게 만드는 것과 비슷합니다. 동반성은 이미 초신성 폭발을 해 잔해만 남겼고 우리는 홀로 엄청난 속도로 돌고 있는 VFTS 102 를 관측하고 있다는 것이죠. 


 이와 같은 원리를 생각해 보면 우주에는 이것말고도 꽤 빠른 속도로 자전하는 항성들이 존재할 가능성이 있습니다. 다만 우리가 아직까지 모르고 있을 뿐일 수도 있죠.  



 참고 



Journal Reference:
  1. P. L. Dufton, P. R. Dunstall, C. J. Evans, I. Brott, M. Cantiello, A. De Koter, S. E. de Mink, M. Fraser, V. Henault-Brunet, I. D. Howarth, N. Langer, D. J. Lennon, N. Markova, H. Sana, W. D. Taylor. The VLT-FLAMES Tarantula Survey: The fastest rotating O-type star and shortest period LMC pulsar -- remnants of a supernova disrupted binary? The Astrophysical Journal, 2011; 743 (1): L22 DOI: 10.1088/2041-8205/743/1/L22
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