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2014년 6월 6일 금요일

우주 이야기 246 - 121 억년전의 빛



 감마선 버스트 (Gamm-Ray burst) 는 우주에서 가장 격렬한 폭발 현상 가운데 하나입니다. 이 현상을 발견한 이후 과학자들은 그 실체를 밝히기 위해 많은 노력을 했는데, 현재까지의 연구 결과는 두가지 형태의 감마선 폭발 중 긴 감마선 폭발은 아마도 거대한 별의 최후에 발생하는 것이라고 여겨지고 있습니다. (  http://jjy0501.blogspot.kr/2013/08/Hubble-finds-origin-of-short-duration-GRB.html 참조) 그런데 이제까지 발견된 감마선 버스트 가운데 가장 오래되고 밝은 것 가운데 하나가 최근 발견되었다고 합니다. 


 2014 년 4월 19일 관측된 GRB 140419A 는 그 밝기 때문인지 다수의 연구 기관에서 포착했는데 그 중에서 남부 감리교 대학교 (Southern Methodist University, SMU) 의 ROTSE-IIIB 망원경은 이 폭발을 지상에서 매우 선명하게 포착하는데 성공했다고 합니다. SMU 의 대학원생인 파레이 페란트 ( Farley Ferrante, a graduate student in SMU's Department of Physics) 는 터키와 하와이에 있는 다른 연구자와 동시에 이 폭발을 관측했습니다. 그에 의하면 이 폭발 에너지는 100 억년간 태양이 내놓는 에너지를 10 초 동안 방출하는 것과 같다고 합니다. ("These bursts release more energy in 10 seconds than our Earth's sun during its entire expected lifespan of 10 billion years.")




 (ROTSE-IIIb 망원경에 포착된 감마선 버스트 GRB 140419A.  Light from the explosion 12 billion years ago of a massive star at the end of its life reached Earth recently. An image of its peak afterglow, circled with blue and yellow, was captured by Southern Methodist University's ROTSE-IIIb telescope at McDonald Observatory, Fort Davis, Texas. A bright star sits alongside the afterglow from GRB 140419A. Credit: ROTSE-IIIb, SMU


 이런 강력한 감마선 버스트는 대개 태양 질량의 50 배 이상되는 매우 무거운 별의 최후에 폭발에서 생성됩니다. 이런 별들은 마지막 순간에 연료가 고갈되면서 내부에서 부터 중력 붕괴를 일으키면서 블랙홀이 형성되게 됩니다. 그 결과 내부에서 강력한 블랙홀의 축으로 강력한 제트가 생성되면서 우리가 보는 감마선 버스트가 발생하는 것입니다. 그리고 이 감마선이 사라질 때쯤 가시광선을 포함한 빛이 폭발의 흔적으로 남게 됩니다. 지상의 망원경들이 관측 것은 이 가시광으로 그 적색 편이를 구하면 거리를 추정할 수 있습니다. 


 그 결과 이 빛은 무려 120 억년 (아마도 121 억년) 전의 것으로 밝혀졌씁니다. 빅뱅이 137 - 138 억년 전쯤 발생했다고 볼 때 우주 극초기의 대규모 초신성 폭발의 결과인 셈입니다. 이런 폭발은 우리가 지금은 가볼 수 없는 빅뱅 직후의 우주의 모습에 대한 단서를 제공할 수 있습니다. 


 SMU 의 로버트 케휴 교수 (Robert Kehoe, physics professor and leader of the SMU astronomy team) 는 이런 폭발이 일어났던 당시의 우주는 지금과는 매우 달랐다고 설명했습니다. 이 시기에는 지구 같은 암석형 행성을 만들 수 있는 무거운 원소들이 매우 희박했습니다. 이런 원소들은 결국 초신성 폭발의 잔해로 생성되었는데 사실 이런 오래된 초신성 폭발의 모습은 우리의 신체를 구성하는 원소들이 합성되는 과거를 보는 셈이라고 할 수 있습니다. 


 이번 감마선 버스트는 지상에서 봤을 때 약 12 등급 정도의 밝기였기 때문에 육안은 물론 쌍안경으로도 보기 힘든 어두운 불빛이었습니다. 사실 거리를 감안했을 때 이렇게 멀리 떨어진 감마선 버스트 직후의 가시광이 육안으로 보일 가능성은 낮다고 할 수 있습니다. 그러나 121 억년 전의 빛을 만든 폭발 때문에 지금 우리가 여기에 있다고 생각하면 아무리 희미해도 그 의미는 적지 않을 것 같습니다. 


 참고 





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