Translate

2018년 5월 27일 일요일

우주 이야기 788 - 중성자별과 갈색왜성



(The pulsar PSR B1957+20 is seen in the background through the cloud of gas enveloping its brown dwarf star companion. Credit: Dr. Mark A. Garlick; Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics, University of Toronto)​
 허리케인이 덮치기 전 푸에르토리코에 있는 아레시보 전파 망원경을 이용해서 천문학자들이 지구에서 6500광년 떨어진 펄서의 정밀 관측에 성공했습니다. ​PSR B1957+20라고 명명된 이 밀리 세컨드 펄서는 초당 600회 정도 회전하고 있는데, 이번 관측에서 가까운 거리에 갈색왜성을 동반성으로 지니고 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 토론토 대학의 과학자들은 이를 20km의 분해능으로 확인했는데, 이는 명왕성에서 지구 표면의 벼룩을 관측하는 수준의 분해능입니다. 이것이 가능했던 이유는 동반성인 갈색왜성에서 나온 혜성 같은 꼬리가 본래 이미지를 확대하는 역할을 했기 때문입니다.
 ​ PSR B1957+20의 주변을 공전하는 갈색왜성은 대략 태양 지름의 1/3 수준으로 거리는 200만km에 불과합니다. 따라서 공전 주기는 9시간 정도로 매우 짧고 가까운 거리 덕분에 조석 고정이 이뤄저 지구 - 달처럼 한쪽만 서로 바라보는 구조입니다. 이 갈색왜성의 표면 온도는 태양과 비슷한 섭씨 6000도로 이는 중성자별에서 나오는 강력한 방사선에 의해 달궈진 것입니다.
 그러나 중력은 태양에 미치지 못하므로 이 갈색왜성 표면에서는 계속해서 가스가 방출되어 마치 혜성 같은 꼬리를 가지고 있습니다. 이 가스는 결국 상당 부분 중성자별로 흡수됩니다. 이런 형태의 중성자별은 블랙 위도우 (black widow) 중성자별이라고 부르는 데, 수컷을 잡아먹는 블랙 위도우 거미에서 비롯된 단어입니다. 쉽게 말해 동반성을 조금씩 벗겨 먹는 중성자별이라고 할 수 있습니다.



 대부분 이 과정은 상세한 관측이 어렵지만, 연구팀은 전례 없는 고해상도로 이 과정을 상세하게 연구할 기회를 얻었습니다. 그 결과 갑자기 펄서가 밝아지는 Fast Radio Bursts(FRB)라는 현상에 대한 단서를 얻을 수 있었습니다. 연구팀에 의하면 반복적인 FRB는 펄서가 있는 은하가 플라즈마에 의한 렌즈로 인해 밝게 보이는 것(the repeating FRB may be lensed by plasma in its host galaxy)일 가능성이 크다고 합니다.



 사실 그 내용보다는 블랙 위도우 중성자별이라는 부분이 더 흥미로운데 어쩌면 이 갈색왜성도 과거엔 평범한 별이었을지 모릅니다. 점차 물질을 뺏겨 지금은 갈색왜성까지 작아졌을지 모르는 일이죠. 아마도 먼 미래엔 완전히 흡수되어 사라지는 운명을 겪게 될 것입니다. 어쩌면 이런 중성자별은 생각보다 드물지 않을지도 모릅니다.


 참고


Pulsar emission amplified and resolved by plasma lensing in an eclipsing binary, Nature (2018). 10.1038/s41586-018-0133-z , www.nature.com/articles/s41586-018-0133-z

댓글 없음:

댓글 쓰기