우주에서는 많은 별들이 죽어서 사라지지만, 동시에 많은 별들이 탄생합니다. 가스와 먼지가 모인 성간 분자 구름은 이런 별들이 탄생하는 산실이라고 할 수 있는데, 우리 은하에서도 이를 다수 발견할 수 있습니다. 하지만 그 중 어느 것도 최근 국제 천문학자 팀이 가까운 외부 은하에서 발견한 구름 D(Cloud D)에 견줄 만한 것은 없을 것 같습니다. 이 거대 가스 구름에서는 무려 100만 개의 젊은 별이 동시에 탄생하고 있습니다.
UCLA의 진 터너 교수(Jean Turner, a professor of physics and astronomy in the UCLA College)와 그 동료들은 왜소은하 NGC 5253에서 이 거대한 가스 구름을 발견했습니다. 그러나 사실 실제로 보이는 것은 젊은 별들이 아니라 그 별들을 품고 있는 가스 구름입니다. 가스 구름에 가려 별들은 제대로 보이지 않지만 사실 의외로 바로 그쪽이 더 중요합니다.
(100만개의 젊은 별을 품은 가스 구름 Cloud D. 사진에서 중앙에 있는 밝은 부분. The blue background is a Hubble Space Telescope image of galaxy NGC 5253; the white spots are young star clusters. Superimposed is the gas (fuzzy red to yellow) as seen by the Submillimeter Array. The brightest part of the image is Cloud D.
Credit: Courtesy of Jean Turner)
Credit: Courtesy of Jean Turner)
현재 새롭게 탄생한 성단의 나이는 매우 젊어서 300만년 정도로 추정됩니다. 이 정도면 갖 태어난 성단이라고 불러도 좋을 정도입니다. 우리 은하에도 이렇게 다수의 별의 태어나는 성운이 있지만 그 크기에서 감히 클라우드 D에 견줄 만한 것은 없습니다. 그리고 더 중요하게는 가스와 먼지가 흩어지거나 흡수되기 전의 모습을 아직 간직하고 있다는 것입니다.
우리 은하 뿐 아니라 여러 은하에는 다수의 별의 모임인 거대 성단들이 존재합니다. 과학자들은 이런 성단들이 거대한 가스 구름에서 탄생한다고 보고 있지만 사실 이 단계는 오래 지속되지 않기 때문에 관측에 어려움이 있었습니다. 클라우드 D는 비록 외부 은하에 있는 가스 구름이지만 상대적으로 지구에 가까운 위치에서 발견된 초성운이라고 합니다. 그 크기는 우리 은하에 있는 일반적인 거대 성운의 10 배 이상으로 생각되고 있습니다.
이렇게 거대한 가스 구름이 있다면 크고 밝은 별도 대거 생성될 수 있습니다. 예를 들어 아주 크고 밝은 별의 모임인 분광형 O 형의 별의 경우 대략 7000개 정도가 존재할 수 있을 것으로 예상되고 있습니다. 과학자들은 이들을 광학 망원경으로 관측하기는 어렵지만, 먼지와 가스를 뚫고 관측할 수 있는 서브밀리미터 어레이(Submillimeter Array)의 도움을 받아 이들의 전모를 밝히는데 성공했습니다.
이런 거대 가스 구름에서 생성된 거대 별은 머지 않아 죽음에 이르러 초신성 폭발을 일으킬 수 있습니다. 초거대 질량을 지닌 별의 수명은 500만년도 채 되지 않기 때문입니다. 다만 터너 교수는 아직까지 여기서 초신성 폭발의 증거를 발견하지는 못했다고 합니다. 아마도 초신성 폭발은 새로 발생한 성운에 충격파를 통해서 가스를 흩어지게 하는 역할을 할 것입니다.
과학자들은 이런 거대 성운이 주로 우주 초기에만 존재했다고 생각해 왔습니다. 아무래도 당시에는 별은 적고 가스는 많았을 테니 말이죠. 그러나 클라우드 D의 발견은 이런 일이 드물기는 해도 현재 우주에서도 생길 수 있다는 것을 알려주고 있습니다. 이를 연구하면 우주 초기에 있었던 거대 가스 구름과 별의 탄생에 대해서 더 많은 것을 알아낼 수 있을 것입니다.
이 연구는 네이처에 실렸습니다.
참고
Journal Reference:
- J. L. Turner, S. C. Beck, D. J. Benford, S. M. Consiglio, P. T. P. Ho, A. Kovács, D. S. Meier, J.-H. Zhao. Highly efficient star formation in NGC 5253 possibly from stream-fed accretion. Nature, 2015; 519 (7543): 331 DOI: 10.1038/nature14218
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