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우주 이야기 250 - 우주의 미스테리 고리




 우주에는 별들이 탄생하는 산실 같은 장소가 존재합니다. 뜨거운 가스의 농도가 높은 성운에서는 자체 중력으로 뭉친 가스들이 아기별로 변해 빛나기 시작하는데 모포에 쌓인 아기들 처럼 가스의 베일에 쌓여서 별로의 탄생을 준비하고 있습니다. 유럽 우주국 (ESA) 의 허셜 우주 망원경 (Herschel Space Observatory) 이런 별들의 고향 가운데 하나인 NGC 7538 을 매우 세밀하게 관측했습니다. 그런데 여기서 미스테리 서클 같은 고리가 발견되었습니다.  



(NGC 7538 의 이미지  The Herschel Space Observatory has uncovered a weird ring of dusty material while obtaining one of the sharpest scans to date of a huge cloud of gas and dust, called NGC 7538. The gigantic ring structure is situated at the center-top of this image. The odd ovoid possesses the mass of 500 suns, with its long axis spanning about 35 light-years and its short axis about 25 light-years.  

The blue and green colors in this image represent 70- and 160-micron data, respectively, from Herschel's Photoconductor Array Camera and Spectrometer (PACS) instrument. The red colors are 250-micron observations obtained from Herschel's Spectral and Photometric Imaging Receiver (SPIRE) instrument. 
Image credit: ESA/NASA/JPL-Caltech/Whitman College)  


 NGC 7538 은 우리 은하안에 있는 거대 가스 성운으로 지구에서 케페우스 자리 (Cepheus) 방면으로 약 8800 - 9100 광년 정도 떨어져 있습니다. 이 거대한 가스 구름의 질량은 태양 질량의 40 만배에 달할 만큼 크며 따라서 막대한 수의 별이 동시에 탄생하고 있습니다. 허셜 우주 망원경은 이 장면을 상세한 디테일로 담아서 여기서 적어도 13 개 정도의 무거운 별이 탄생하는 장면을 목격했습니다. 이들의 질량은 적어도 태양의 40 배에 달할 것으로 추정되고 있습니다.  


 위의 이미지에 보이는 NGC 7538 의 중앙부의 고리 모양 구조물은 긴쪽이 35 광년, 짧은 쪽이 25 광년 정도인 타원구조물로 여기에는 막대한 양의 차가운 가스와 먼지가 모여 있습니다. 연구의 주 저자인 카산드라 팔셔 (Cassandra Fallscheer, a visiting assistant professor of astronomy at Whitman College in Walla Walla, Washington) 와 그녀의 동료들은 이 성운을 연구하던 중에 이 고리 모양 구조물을 발견했는데 자체의 질량만 태양 질량의 500 배에 달한다고 합니다. 그런데 어떤 메카니즘으로 이런 고리가 형성되었을까요 ?  


 보통 가스가 밀집해 있는 이런 거대 성운에서 거품 같은 빈 공간이 생기는 이유는 거대한 질량의 별이 탄생하는 경우라고 합니다. 그 강력한 항성풍은 가스와 먼지를 수십 광년 밖으로 밀어낼 수도 있습니다. 이런 별은 극도로 수명이 짧기 때문에 어떤 것은 생긴지 수백만년만에 최후를 맞이하면서 가스 구름 내에 거대한 공동을 만들고 그 한가운데는 중성자별 등으로 흔적을 남기는 경우가 있다고 합니다. 그러나 연구팀은 여기에서 중성자별을 포함해 어떤 흔적도 발견하지 못했다고 합니다.  


 이 미스테리 링의 존재에 대해서 좀더 연구하기 위해 연구팀은 허셜의 관측 결과와 더불어 제임스 클락 맥스웰 망원경 (James Clerk Maxwell Telescope, located at the Mauna Kea Observatory in Hawaii)  같은 지상의 다른 망원경의 추가 관측 결과를 추가했습니다.  


 그 결과 연구팀이 내린 대안적인 가설은 바로 여기에 강력한 항성풍을 내뿜는 밝은 별 - OB 형- 이 탄생한 후 빠르게 이동해서 지금은 흔적만 남아 있는 상태라는 것입니다. 물론 연구팀은 보다 연구가 진행되어 이와 같은 불가사의한 구조물의 생성 원인에 대한 메카니즘을 검증할 필요가 있다고 조심스럽게 접근했습니다. 아무래도 직접 증거가 될 별이나 별의 흔적 (초신성 폭발을 했다면 잔해가 남을 테니) 안보이니 말이죠.


 지구에서 누가 그렸는지 알 수 없는 거대 동심원이 발견되면 외계인의 소행 혹은 누군가의 장난이라고 말하겠는데 이 우주의 미스테리 서클은 규모상 범인이 반드시 천문학적인 크기일 것으로 생각됩니다. 가장 타당한 추론은 역시 강력한 항성풍을 내뿜는 O 형이나 B 형 별인데 흔적도 보이지를 않으니 고리만 남기고 어딘가 도망갔다는 가설만 세울 수 밖에 없는 상태입니다.   


 사실 이 연구는 허셜 OB 형 젊은 별 연구 (Herschel OB Young Stellar objects (HOBYS)) 의 일환으로 진행된 것입니다. 천문학자들은 별 가운데서 가장 무겁고 밝고 뜨거운 대신 수명이 매우 짧은 분광형 O 형 및 B 형 별들이 이렇게 대형 성운에서 무리로 태어난다고 보고 있습니다. 이런 별들은 숫자는 많지 않지만 지구같은 행성과 인간 같은 생명체에게 반드시 필요한 물질들을 합성하는 중요한 역할을 하기 때문에 과학자들에게 항상 중요한 연구 대상이었습니다. 향후 이 성운에 대한 연구는 계속될 것으로 보입니다.  


 참고


Journal Reference:
  1. C. Fallscheer, M. A. Reid, J. Di Francesco, P. G. Martin, T. Hill, M. Hennemann, Q. Nguyen-Luong, F. Motte, A. Men'shchikov, Ph. André, D. Ward-Thompson, M. Griffin, J. Kirk, V. Konyves, K. L. J. Rygl, S. Sadavoy, M. Sauvage, N. Schneider, L. D. Anderson, M. Benedettini, J.-P. Bernard, S. Bontemps, A. Ginsburg, S. Molinari, D. Polychroni, A. Rivera-Ingraham, H. Roussel, L. Testi, G. White, J. P. Williams, C. D. Wilson, M. Wong, A. Zavagno. Herschel Reveals Massive Cold Clumps in NGC 7538. The Astrophysical Journal, 2013; 773 (2): 102 DOI:10.1088/0004-637X/773/2/102



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