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우주 이야기 466 - 안드로메다에서 펄서를 발견하다.



(Andromeda's pulsing neutron star. Credit: Andromeda: ESA/Herschel/PACS/SPIRE/J. Fritz, U. Gent/XMM-Newton/EPIC/W. Pietsch, MPE; data: P. Esposito et al. (2016))


 안드로메다는 사실 지구에서 수백만 광년 떨어진 먼 천체이지만, 아름다운 신화의 주인공이기도 하고 대중문화를 통해서 널리 알려져 그 이름을 모르는 사람이 없는 은하이기도 합니다. 과학자들 역시 이 은하를 상세하고 연구하고 있는데, 국부 은하군에서 가장 큰 은하일 뿐 아니라 우리가 연구하기 가장 좋은 대형 나선은하이기 때문입니다. 


 덕분에 과학자들은 안드로메다 은하에서 여러 가지 천체를 발견했지만, 지금까지 한 가지 형태의 천체는 발견할 수 없었습니다. 그것은 빠른 속도로 회전하는 중성자별인 펄서(pulsar)입니다. 


 중성자별은 백색왜성보다 질량이 크지만 블랙홀보다는 질량이 낮은 천체로 초신성 폭발의 잔해에서 탄생합니다. 그런데 종종 동반성을 거느린 중성자별도 존재합니다. 그러면 마치 팽이를 돌리는 것처럼 동반성의 물질이 회전하면서 흡수되는데 이 때 중성자별 자체도 자전속도가 빨라지게 됩니다. 너무 빨라서 밀리세컨드 (1/1000초) 단위로 자전하면 밀리세컨드 펄서라고 부르게 됩니다. 과학자들은 우리 은하에서 수많은 펄서를 발견했습니다. 


 그런데 신기하게도 안드로메다 은하에서는 펄서를 발견할수가 없었습니다. 물론 거리 때문에 관측이 다소 어려울 뿐이지 이 은하에 펄서가 없는 것은 아니죠. 그리고 실제로 찾아내는데 성공했습니다. 


 유럽 우주국의 XMM-Newton 우주 망원경은 안드로메다 은하에서 1.2초 주기로 회전하는 펄서를 찾아내는데 성공했습니다. 그리고 동시에 주변에 동반성이 1.3일을 주기로 공전한다는 것도 알아냈습니다. 물론 이 중성자별은 동반성에서 물질을 흡수해 점차 자전속도가 빨라지고 있습니다. 


 펄서는 블랙홀만큼 대중에게 친숙하지 않지만, 천문학적으로는 매우 흥미로운 천체 가운데 하나입니다. 우주의 진화에서 중성자별은 과거 생각했던 것보다 더 중요한 역할을 해온 것 같습니다. (예를 들어 무거운 원소 생성에서 중요한 역할을 했던 것으로 보입니다) 


 유럽 우주국의 과학자들은 앞으로 개발될 ATHENA 같은 새로운 관측 위성이 발사되면 더 많은 펄서가 밝혀질 것으로 기대하고 있습니다. 우리 은하와 비슷한 나선은하인 안드로메다 은하의 연구는 우리 은하의 진화는 물론 나선 은하의 진화를 연구하는데 중요한 초석이 될 것입니다. 


 참고     


 "EXTraS Discovery of an 1.2-s X-ray Pulsar in M31," P. Esposito et al., Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2016 March 21 [mnrasl.oxfordjournals.org/content/457/1/L5 , Arxiv: arxiv.org/abs/1512.00467 





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