(The record-breaking pulsar, identified as NGC 5907 X-1, is in the spiral galaxy NGC 5907, which is also known as the Knife Edge Galaxy or Splinter Galaxy. The image comprises X-ray emission data (blue/white) from ESA’s XMM-Newton space telescope and NASA’s Chandra X-ray observatory, and optical data from the Sloan Digital Sky Survey (galaxy and foreground stars). The inset shows the X-ray pulsation of the spinning neutron star, which has a period of 1.13 s, as determined by XMM-Newton’s European Photon Imaging Camera. Credit: ESA/XMM-Newton; NASA/Chandra and SDSS)
유럽 우주국의 XMM-Newton X선 관측 망원경이 기존에 발견된 것보다 무려 1000배나 밝은 중성자별을 발견했습니다. 동시에 거리 역시 5000만 광년에 달해 지금까지 발견된 펄서 가운데 가장 먼 펄서라는 기록을 남겼습니다.
펄서는 강력한 자기장과 에너지를 방출하면서 고속으로 회전하는 중성자별로 자전 주기에 따라서 지구 방향으로 방출되는 에너지가 향하면 마치 깜빡이는 것 같은 신호로 나타납니다. 그 신호주기는 수초에서 밀리초까지 짧아질 수 있는데, 이렇게 고속으로 회전해도 분해되지 않을 천체는 강력한 중력을 지닌 중성자별 밖에 없기 때문에 쉽게 감별이 가능합니다.
이번에 발견된 펄서는 역대급 기록을 남겼습니다. 처음 발견되었을 때 이 펄서는 이전에 발견된 모든 펄서보다 10배나 밝았습니다. X선 부분에서 밝기는 1초간 태양이 3.5년간 내는 에너지를 내는 것과 맞먹을 정도였습니다. 더구나 엄청난 거리를 확인하고 난 후 과학자들이 크게 놀란 것은 당연합니다.
더 흥미로운 사실은 자전 주기가 더 빨라지고 있다는 것입니다. 연구팀은 과거 관측 기록을 다시 확인해서 2003년까지 데이터가 있음을 확인했습니다. 그런데 당시에는 1.43초였던 주기가 지금은 1.13초로 더 빨라진 것입니다. 이 모든 현상을 설명할 가장 좋은 가설은 이 중성자별이 동반성에서 매우 빠르게 물질을 흡수한다는 것입니다.
마치 회전하는 팽이를 더 빠르게 돌게 하기 위해서 줄을 이용해서 속도를 더하듯 소용돌이처럼 회전하면서 흡수되는 물질이 각운동량을 더 크게 만드는 것으로 생각됩니다. 이 중성자별이 뿜어내는 엄청난 에너지 역시 그렇게 설명할 수 있을 것으로 보입니다.
과거 과학자들은 이 정도 에너지를 방출할 수 있는 천체는 블랙홀 뿐이라고 생각했습니다. 하지만 항상 그렇하듯이 자연의 신비는 인간의 상상력을 뛰어넘는 것으로 보입니다.
참고
Gian Luca Israel et al. An accreting pulsar with extreme properties drives an ultraluminous x-ray source in NGC 5907, Science (2017). DOI: 10.1126/science.aai8635
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