기본 콘텐츠로 건너뛰기

우주 이야기 107 - 초거대 항성의 비밀은 ?





 최근에 발견된 거대 질량 항성 가운데는 기존의 항성 질량의 한계로 여겨진 태양 질량의 150 배를 뛰어넘는 항성들이 존재합니다. 그 중에서 현재까지 발견된 가장 거대한 질량을 가진 항성은 R136a1 입니다. 이 울프 레이에 (Wolf Rayet) 별은 대략 태양 질량의 265 배 (+80 / -35) 에 이르는 것으로 추정되고 있습니다. 참고로 크기는 태양 지름의 35.4 배 (+4.0/-3.6) 이며 표면온도는 53000 K, 밝기는 태양 밝기의 870 만배 가량으로 추정되고 있습니다. 


 이 거대 질량 항성은 다른 거대 질량 울프 레이에 들과 함께 R136 이라는 초성단 (super star cluster) 를 이루고 있습니다. 그리고 R136 (혹은 RMC 136) 초성단은 30 Doradus complex (혹은 타란튤라 성운 Tarantula Nebula) 이라고 불리는 500 여 광년에 이르는 거대 가스와 별들이 모인 지역 (H II region) 의 한 가운데 위치하고 있습니다. (타란튤라 성운에 대해서는 http://blog.naver.com/jjy0501/100141733759  를 참조) 


 이들은 지구에서 대략 16만 광년 떨어진 거대 마젤란운 (LMC Large Magellan Cloud - 대 마젤란 은하) 내부에 존재하는 뜨거운 구름과 새롭게 생성된 젊은 별들이 모인 구역입니다.



(R136 구역의 허블 우주 망원경 사진    Source : NASA )


 R136 에는 최대 질량 별은 R136a1 을 비롯 태양 질량의 195배로 2위에 해당하는 R136a2,  그리고 태양 질량의 175 배로 3위로 현재 추정되는 R136c 등 태양 질량의 150 배가 넘는 별들이 존재합니다. 이들이 발견된 2010 년 이후 천문학자들은 기존의 이론을 뛰어넘는 이런 별들이 어떻게 생길 수 있는지에 대해 가설을 만들었습니다. 


 이에 의하면 이런 초거대 질량 별들은 탄생 초기엔 태양 질량의 150 배 이하였습니다. 그러나 이들이 태어난 가스 구름은 입자의 밀도가 높아 이런 거대 질량별들이 다수 생겼고, 좁은 구역에 여러 별들이 탄생하면서 중력에 의해 몇개의 별들이 합쳐지는 사건이 일어나게 됩니다. 그러면 최대 태양질량의 300 배에 달하는 항성이 탄생하게 됩니다. 이와 같은 가설은 본 대학 (Bonn Univ.) 의  Sambaran Banerjee 등의 연구자들이 주장한 것으로 이들은 이를 통해 태양 질량의 150 배 가 넘는 별도 생성될 수 있다고 주장했습니다. 


 이런 거대 항성들은 상당히 불안정하며 외각에서 강력한 항성풍으로 많은 질량을 잃게 됩니다. 실제로 R136a1 역시 생성 당시엔 태양 질량의 320 배 수준이었던 것으로 보이며 지난 100 만년간 태양 질량의 50배에 달하는 물질을 잃어버린 것으로 생각되고 있습니다. 


 한편 또 다른 흥미로운 가설은 이렇게 태양 질량의 130 - 250 배 사이의 항성들이 실제 존재할 경우 최후의 순간에 쌍불안정 초신성 ( Pair - Instability Supernova ) 라는 현상을 일으킬 수 있다는 것입니다. 이는  항성 내부의 막대한 에너지로 인해 핵에서 전자와 그 반입자인 양전자 (electron & positron) 이 쌍생성되었다가 다시 감마선 형태로 소멸되면서 에너지를 항성의 핵에서 밖으로 방출하게 되는데, 그로 인해 막대한 중력의 힘을 상쇄할 열에너지가 부족해져 거대 질량 항성이 이른 붕괴를 일으키게 된다는 가설입니다. 


 즉 초기에 중심부 에너지가 떨어져 중력 붕괴가 빨리 일어나게 된다는 것이죠. 이런 강력한 조기 중력 붕괴는 결과적으로 열핵폭발을 일으키는데 이로 인해 오히려 폭발 이후에는 블랙홀을 만드는데 필요한 질량이 남지 않을 수 있으며 폭발 잔해는 모두 우주 공간으로 흩어지게 된다고 합니다. 아직까지 순수한 쌍불안정 초신성은 관측되지 않았기 때문에 100% 입증할 순 없지만 만약 실제로 관측된다면 항성의 진화에 대한 흥미로운 이론이 아닐 수 없습니다. 



(쌍불안정 초신성의 일러스트레이션, 쌍생성과 감마선으로의 소멸 과정을 묘사  Original caption: "This illustration explains the process that astronomers think triggered the explosion in SN 2006gy. When a star is very massive, its core can produce so much gamma-ray light that some of the energy from the radiation is converted into particle and anti-particle pairs. The resulting drop in energy causes the star to collapse under its own huge gravity. After this violent collapse, runaway thermonuclear reactions (not shown here) ensue and the star explodes, spewing the remains into space."  NASA/CXC/M. Weiss )     


 R136a1 보다 더 거대한 항성이 발견될 수 있을 지, 그리고 태양 질량 130 배 이상의 순수한 쌍불안정 초신성이 관측될 수 있을지 (이전에 폭발한 초신성 SN2006gy 가 질량은 태양의 40 배 수준이라도 그 후보이긴 합니다. 이 초신성에 대해서는 나중에 기회되는 데로 설명해 봅니다. ) 아마도 시간이 흐르고 관측 기술이 발전하면 알게 될 것으로 생각합니다. 

  
참고





Banerjee, Sambaran; Kroupa, Pavel; Oh, Seungkyung (2012). The emergence of super-canonical stars in R136-type star-burst clusters. arXiv:1208.0826. Bibcode2012arXiv1208.0826B.
라벨:

댓글

댓글 쓰기

이 블로그의 인기 게시물

세상에서 가장 큰 벌

( Wallace's giant bee, the largest known bee species in the world, is four times larger than a European honeybee(Credit: Clay Bolt) ) (Photographer Clay Bolt snaps some of the first-ever shots of Wallace's giant bee in the wild(Credit: Simon Robson)  월리스의 거대 벌 (Wallace’s giant bee)로 알려진 Megachile pluto는 매우 거대한 인도네시아 벌로 세상에서 가장 거대한 말벌과도 경쟁할 수 있는 크기를 지니고 있습니다. 암컷의 경우 몸길이 3.8cm, 날개너비 6.35cm으로 알려진 벌 가운데 가장 거대하지만 수컷의 경우 이보다 작아서 몸길이가 2.3cm 정도입니다. 아무튼 일반 꿀벌의 4배가 넘는 몸길이를 지닌 거대 벌이라고 할 수 있습니다.   메가칠레는 1981년 몇 개의 표본이 발견된 이후 지금까지 추가 발견이 되지 않아 멸종되었다고 보는 과학자들도 있었습니다. 2018년에 eBay에 표본이 나왔지만, 언제 잡힌 것인지는 알 수 없었습니다. 사실 이 벌은 1858년 처음 발견된 이후 1981년에야 다시 발견되었을 만큼 찾기 어려운 희귀종입니다. 그런데 시드니 대학과 국제 야생 동물 보호 협회 (Global Wildlife Conservation)의 연구팀이 오랜 수색 끝에 2019년 인도네시아의 오지에서 메가칠레 암컷을 야생 상태에서 발견하는데 성공했습니다.   메가칠레 암컷은 특이하게도 살아있는 흰개미 둥지가 있는 나무에 둥지를 만들고 살아갑니다. 이들의 거대한 턱은 나무의 수지를 모아 둥지를 짓는데 유리합니다. 하지만 워낙 희귀종이라 이들의 생태에 대해서는 거의 알려진 바가 없습니다.  (동영상)...
댓글 쓰기
자세한 내용 보기

몸에 철이 많으면 조기 사망 위험도가 높다?

 철분은 인체에 반드시 필요한 미량 원소입니다. 헤모글로빈에 필수적인 물질이기 때문에 철분 부족은 흔히 빈혈을 부르며 반대로 피를 자꾸 잃는 경우에는 철분 부족 현상이 발생합니다. 하지만 철분 수치가 높다는 것은 반드시 좋은 의미는 아닙니다. 모든 일에는 적당한 수준이 있게 마련이고 철 역시 너무 많으면 여러 가지 질병을 일으킬 수 있습니다. 철 대사에 문제가 생겨 철이 과다하게 축적되는 혈색소증 ( haemochromatosis ) 같은 드문 경우가 아니라도 과도한 철분 섭취나 수혈로 인한 철분 과잉은 건강에 문제를 일으킬 수 있습니다. 하지만 높은 철 농도가 수명에 미치는 영향에 대해서는 잘 알려지지 않았습니다.   하버드 대학의 이야스 다글라스( Iyas Daghlas )와 임페리얼 칼리지 런던의 데펜더 길 ( Dipender Gill )은 체내 철 함유량에 영향을 미치는 유전적 변이와 수명의 관계를 조사했습니다. 연구팀은 48972명의 유전 정보와 혈중 철분 농도, 그리고 기대 수명의 60/90%에서 생존 확률을 조사했습니다. 그 결과 유전자로 예측한 혈중 철분 농도가 증가할수록 오래 생존할 가능성이 낮은 것으로 나타났습니다. 이것이 유전자 자체 때문인지 아니면 높은 혈중/체내 철 농도 때문인지는 명확하지 않지만, 높은 혈중 철 농도가 꼭 좋은 뜻이 아니라는 것을 시사하는 결과입니다.   연구팀은 이 데이터를 근거로 건강한 사람이 영양제나 종합 비타민제를 통해 과도한 철분을 섭취할 이유는 없다고 주장했습니다. 어쩌면 높은 철 농도가 조기 사망 위험도를 높일지도 모르기 때문입니다. 그러나 임산부나 빈혈 환자 등 진짜 철분이 필요한 사람들까지 철분 섭취를 꺼릴 필요가 없다는 점도 강조했습니다. 연구 내용은 정상보다 높은 혈중 철농도가 오래 유지되는 경우를 가정한 것으로 본래 철분 부족이 있는 사람을 대상으로 한 것이 아니기 때문입니다. 낮은 철분 농도와 빈혈이 건강에 미치는 악영향은 이미 잘 알려져 있기 때문에 철...
댓글 쓰기
자세한 내용 보기

인슐린 주사 일주일에 한 번만 맞아도 된다?

   당뇨병은 관리가 까다로운 만성 질병 중 하나입니다. 특히 인슐린 주사가 필요한 경우에는 더 관리가 어렵습니다. 하루에 주사를 몇 번씩 맞아야 하면 찌르는 것도 고통이고 실수로 건너뛰거나 용량을 실수하는 경우도 드물지 않습니다. 특히 고령 환자의 경우 더 위험할 수 있습니다. 이런 문제를 극복하기 위해 여러 제약 회사들이 새로운 투여 방법과 인슐린 제제를 내놓고 있습니다.   최근 2상 임상 시험을 마친 노보 노디스크 ( Novo Nordisk )의 인슐린 아이코덱 ( icodec )은 일주일에 한 번 투여하는 장시간 인슐린 제제입니다. 아이코덱은 효소에 의해 분해되는 것을 막는 변형 인슐린 분자로 혈액에서 알부민과 결합해 서서히 분리되기 때문에 한 번 주사로도 일주일이나 효과를 유지할 수 있습니다.   하지만 이렇게 장시간 작용하는 인슐린 제제의 경우 환자의 식사나 운동 같은 상황 변화에 인슐린 농도가 적절하게 유지되지 않을 가능성이 있습니다. 이번 2상 임상시험에서는 247명의 당뇨 환자를 두 그룹으로 나눈 후 실험군은 일주일에 한 번씩 아이코덱을 투여받고 매일 위약을 투여받았습니다. 그리고 대조군은 반대로 일주일에 한 번씩 위약을 투여받고 하루에 한 번씩 장시간 인슐린 제제인 란투스 (Lantus, glargine) 100U을 투여받았습니다.   26주에 걸친 임상 실험 결과 하루에 한 번 란투스를 투여받은 그룹이나 일주일에 한 번 아이코덱을 투여받은 그룹에서 특별한 합병증 차이를 발견할 수 없었습니다. 혈당 조절의 지표인 당화 혈색소 (HbA1c) 농도 역시 아이코덱 그룹에서 1.33% 감소한 반면 란투스 그룹에서 1.15% 정도 감소해서 큰 차이는 없었습니다. 그렇다면 하루에 한 번 투여하는 대신 일주일에 한 번 투여하는 것이 더 편리하고 실수로 두 번 투여하거나 건너 뛸 위험성이 적을 것입니다. 이 연구 결과는 뉴잉글랜드 저널 오브 메디슨 ( New England Journal...
댓글 쓰기
자세한 내용 보기