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우주 이야기 1497 - 바람개비 별의 비밀


 

(An artist's concept of the famous Wolf-Rayet 104 "pinwheel star," previously nicknamed the "Death Star." New research conducted from Maunakea, Hawaiʻi using three Keck Observatory instruments reveals the orbit of the two stars are angled 30 or 40 degrees away from us, sparing Earth from a potential gamma-ray burst (GRB). Credit: W. M. Keck Observatory/Adam Makarenko)

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울프 레이예 별 (Wolf-Rayet)는 우주에서 가장 크고 뜨거운 별의 하나로 강력한 항성풍과 표면 온도 때문에 내부층이 노출될 정도입니다. 울프 레이예 별은 결국 짧은 삶을 마치고 초신성 폭발과 함께 최후를 맞이합니다. 하지만 그전에 우주에서 가장 밝은 별임과 동시에 많은 물질을 우주에 공급해 다음 세대의 별과 행성이 될 재료를 공급하기 때문에 과학적으로 중요한 별입니다.

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이런 울프 레이예 별 가운데 바람개비 별 (pinwheel star)라고 불리는 울프 레이예 104 (Wolf-Rayet 104)은 매우 유명합니다. 울프 레이예 104는 한 개가 아니라 태양 질량의 10배와 20배 정도 되는 두 개의 무거운 별로 이뤄져 있는데 8개월마다 서로를 공전하면서 중력에 의해 소용돌이 모양으로 물질을 내뿜고 있습니다.

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당연히 이것도 흥미로운 일이지만, 이 울프 레이예 별이 주목을 끈 이유는 따로 있습니다. 지구에서 관측했을 때 정확히 소용돌이를 위로 내려다보는 방향이기 때문에 초신성 폭발 시 지구 쪽으로 강력한 감마선이 향할 수 있습니다.

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만약 지구가 정확히 감마선 버스트 (gamma-ray burst (GRB)) 방향에 있는 경우 지구 생명체에 상당한 피해를 입힐 수 있습니다. 따라서 이 별은 스타워즈에 나오는 데스 스타 (death star)라는 별명을 지니고 있습니다. 글자 그대로 지구 쪽으로 빔을 쏠 수 있기 때문입니다.

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하지만 울프 레이예 104이 자전축이 정확히 지구를 향하는지는 알 수 없습니다. 반드시 공전면에 수직이라는 보장이 없기 때문입니다. 켁 천문대의 천문학자 그랜트 힐 (Grant Hill)은 켁 망원경에 설치된 여러 장비 (Low Resolution Imaging Spectrometer (LRIS), the Echellette Spectrograph and Imager (ESI), and the Near-Infrared Spectrograph (NIRSPEC))를 이용해 울프 레이예 104를 자세히 관측했습니다.

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그 결과 울프 레이예 104의 자전축은 의외로 공전면에 수직이 아니라 30-40도 정도 기울어져 있는 것으로 나타났습니다. 그 이유는 미스터리이지만 아무튼 안심할 수 있는 결과인 셈입니다.

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하지만 이번 연구는 과연 지구의 오랜 역사에서 감마선 버스트를 직격으로 맞은 일이 없었을까라는 생각을 하게 만듭니다. 일부 설명할 수 없는 대멸종의 원인으로 지목되고 있는데, 과연 결정적인 증거가 나올 수 있을지 궁금합니다.

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참고

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https://phys.org/news/2025-03-wolf-rayet-pinwheel-star-reveals.html

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G M Hill, Is WR 104 a face-on, colliding-wind binary?, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2024). DOI: 10.1093/mnras/stae2183

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