우주 이야기 1394 - 이웃 은하에서 발견된 2세대 고대 별

(Identification of low-metallicity member stars in the LMC. Credit: Nature Astronomy (2024). DOI: 10.1038/s41550-024-02223-w)

빅뱅 직후 4억 년 뒤 우주에는 하나씩 은하와 별이 생성되기 시작했습니다. 당시 생성된 1세대 별은 막대한 양의 가스 덕분에 태양 질량의 수백배에 달하는 초거대 별이 많았던 것으로 추정됩니다. 누구도 이를 직접 관측하지는 못했지만, 이론적 예측과 오래된 별의 구성 성분을 통해 초기에 거대 별이 초신성 폭발로 짧은 생을 마감하면서 우주에 무거운 원소를 대량으로 공급했던 것으로 보입니다.

과학자들은 1세대 별을 관측하기 힘들다면 2세대 별이라도 관측하기 위해 많은 노력을 기울였습니다. 2세대 별의 표면에는 1세대 별의 흔적이 남아 있을 것이기 때문입니다. 시카고 대학의 아니두흐 치티 (Anirudh Chiti, a University of Chicago postdoctoral fellow)가 이끄는 연구팀은 이웃한 가까운 위성 은하인 대마젤란 은하에서 2세대 별의 증거를 찾기 위해 유럽 우주국의 가이아 (Gaia) 데이터를 분석했습니다.

연구팀에 따르면 2세대 별은 우리 은하에 10만 개 중 하나 정도 비율로 존재할 것으로 예상됩니다. 본래 다른 은하였다가 중력에 이끌려 위성 은하가 된 대마젤란 은하는 이보다 더 흔하게 존재하는지 아니면 더 드문지에 대해서는 전혀 알려진 바가 없었습니다.

연구팀은 가이아 데이터에서 무거운 원소가 희박한 별 10 개를 뽑은 후 그 중에서도 특이할 정도로 무거운 원소가 적고 순수한 수소와 헬륨으로 되어 있는 별을 확인했습니다. 이론적으로 예측한 2세대 별의 특징을 지닌 별인 셈입니다. 질량이 태양보다 작은 별의 경우 수명이 100억 년 이상이기 때문에 130억 년 전에 생겼다고 해도 지금도 살아 있을 수 있습니다.

연구팀에 따르면 이 별은 전반적으로 무거운 원소가 희박하지만, 탄소보다 철의 비중이 높은 등 다른 별과는 다른 특징을 지니고 있습니다. 이는 무거운 1세대 별이 폭발하면서 생긴 특징으로 생각됩니다.

과학자들은 계속해서 1세대 별을 찾기 위해 노력하고 있습니다. 2세대 별로 여겨지는 별도 찾아낸 만큼 언젠가는 우주에서 가장 먼저 초신성 폭발을 일으킨 1세대 별을 찾을 수 있을 것으로 기대합니다.

참고

https://phys.org/news/2024-03-scientists-ancient-stars-galaxy.html

Anirudh Chiti et al, Enrichment by extragalactic first stars in the Large Magellanic Cloud, Nature Astronomy (2024). DOI: 10.1038/s41550-024-02223-w

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