(스피처 우주 망원경이 촬영한 별과 충격파. In this infrared image from NASA's Spitzer Space Telescope, stellar winds flowing out from the fast-moving star Zeta Ophiuchi are creating a bow shock seen as glowing gossamer threads, which, for this star, are only seen in infrared light. A similar process in the galactic center could allow us to find stars we can't see any other way, according to new research. Credit: NASA/JPL-Caltech )
보는 것이 믿는 것이라는 격언은 과학에서 가장 확실하게 드러납니다. 어떤 이론이나 추정도 실제 관측 결과를 대신할 순 없는 것이죠. 천체를 관측하는 학문인 천문학은 더 말할 필요도 없을 것입니다.
하지만 불행하게도 우주에는 직접 관측이 거의 불가능한 대상도 존재합니다. 우리 은하의 중심부에는 막대한 가스와 먼지가 있어 핵심부에 있는 별을 관측하기가 매우 까다롭습니다. 사실 가시광 영역에서는 거의 관측이 불가능하다고 해도 좋을 정도입니다. 가시광 영역의 광자 1조개 당 한 개 정도가 이 두터운 가스와 먼지의 구름을 뚫고 나올 수 있습니다.
따라서 대안은 가시광보다 파장이 길고 에너지가 낮은 전자기파를 관측하는 것입니다. 그러나 전파 망원경으로도 이 두꺼운 가스와 먼지를 뚫기는 쉽지 않습니다.
하버드 - 스미소니언 천체 물리학 센터의 이단 긴스버그(Idan Ginsburg of the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA))와 그의 동료들은 이 문제를 해결할 참신한 아이디어를 제시했습니다.
별은 가만히 있는 것이 아니라 계속해서 움직이게 됩니다. 그리고 우주는 완전 빈 공간이 아니라 성간 물질 같은 희박한 물질이 존재합니다. 따라서 항성풍과 성간 물질 사이의 충격파가 나타나게 됩니다. 이런 충격파는 태양계에서도 나타날 수 있지만, 태양의 이동속도가 그렇게 빠른 편이 아니고 주변에 성간 물질의 밀도도 높지 않기 때문에 그렇게 두드러지지는 않습니다.
그러나 은하계 중심에서는 성간 물질의 밀도도 높고 속도도 빠른 편이기 때문에 여기서 강한 충격파가 발생합니다. 그리고 이 충격파에서는 싱크로트론 방사(synchrotron radiation)라는 현상을 일으키게 됩니다. 충격파에서 에너지를 얻은 전자는 고유의 전자기파를 방사합니다. 이 파장은 지구에서 보다 쉽게 관측이 가능합니다. 이는 마치 눈에 보이지는 않아도 소닉 붐을 통해서 초음속 비행기의 존재를 알 수 있는 것과 비슷합니다.
현재 연구팀이 목표로 삼는 별은 은하 중심 블랙홀에 2017년에서 2018년 사이 가장 근접하게 되는 별 S2 입니다. 이미 알려진 별을 상대로 이론을 테스트하고 이후 다른 별의 움직임을 찾아내는데 이 방법을 사용하면 보이지 않는 별도 확인할 수 있는 시대가 열릴지 모릅니다.
이 내용은 Monthly Notices of the Royal Astronomical Society에 실렸습니다.
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