[아하! 우주] 태양계 역사, 다시 써야 할까?… ‘아기별’이 알려준 정보

-새로 태어난 별의 X-선이 비춰준 태양계 초기

태양과 같은 별이 항성 진화의 초기 단계에서 방출한 X-선을 최초로 발견한 새 연구가 발표되었다. 이 발견은 우리 태양계 생성 초기를 연구하는 데 도움을 줄지도 모르며, 나아가 태양계의 역사를 다시 써야 할지도 모른다고 연구자들은 밝혔다.

2017년, 미 항공우주국(NASA)의 찬드라 X-선 우주망원경은 우리 태양과 같은 유형의 아주 젊은 별 HOPS 383에서 방출된 X-선을 탐지했다. 이 별은 지구로부터 1,400광년 거리에 있는 항성진화의 초기 단계에 있는 원시 별로서, 항성으로서 완전히 성장한다면 태양 질량의 반 정도의 별이 될 것으로 예측되고 있다.

3시간 20분 동안 지속되는 X-선 대량 방출을 연구하고 있는 과학자들은 새 연구에서 고에너지의 복사를 우주공간으로 방출하는 우리 태양과 같은 별에 대해 더욱 잘 알 수 있는 통찰을 얻었다.

"우리는 태양이 탄생했을 순간을 직접 관측할 수 있는 타임머신이 없지만, 태양과 비슷한 별, 곧 HOPS 383 같은 별을 관측하면 태양의 기원을 연구할 수 있다"고 프랑스 엑스마르세이유 대학 천체물리학 연구소 소속 니콜라스 그로소 대표저자가 밝혔다. 그는 또 "이 연구로 우리는 태양계 생성의 역사 중 중요한 부분을 메꿀 수 있다"고 덧붙였다.

젊은 별이 늙은 별보다 X-선 방출을 더욱 활발히 한다는 사실을 알고 있지만, 별이 X-선 방출을 언제부터 시작하는지 그 정확한 시점은 알져지지 않고 있다. 따라서 새 연구는 "태양과 같은 별이 X-선 방출을 시작하는 시점을 재설정하고 있는 중"이라고 연구자들은 밝혔다.

연구자들은 HOPS 383 별이 X-선 대량 방출 주기가 아닐 때 방출되는 X-선을 관측한 적은 없으며, 그럴 경우 이 별은 X-선 방출이 극대일 때에 비해 밝기가 10배나 떨어진다는 사실을 발견했다. 그들은 또 이 별이 방출하는 X-선이 별의 생애 중 절반을 지나고 있는 우리 태양에 비해 무려 2000 배나 강력하다는 사실도 밝혀냈다.

이에 덧붙여, HOPS 383 같은 젊은 별은 종종 가스와 먼지로 이루어진 껍데기 같은 것을 두르고 있는데, 이 물질이 중심의 별을 둘러싸고 있는 디스크에 강착하는 한편, 별에서 유출된 물질이 쌓이기도 한다. 연구들은 HOPS 383에서 다량의 물질이 유출되는 것을 관측했으며, 이 별에서 방출되는 X-선이 유출된 물질의 원자에서 전자를 떼어낼 정도로 강력한 것으로 생각하고 있다. 그들은 또 이 같은 유출 과정이 별의 자기력을 통해 이루어지는 것으로 보고 있다.

"만약 X-선 방출과 별의 물질 유출 사이에 이 같은 관계가 성립되는 것이 맞다면 우리 태양에서도 이와 비슷하게 X-선 방출이 중요한 역할을 하는 것으로 보여진다"고 NASA 고다드 우주비행센터의 겐지 하마구치 공동저자가 같은 성명에서 밝혔다.

별의 물질유출과 X-선 방출과의 관계에 대해 연구자들은 HOPS 383 별이 X-선 방출을 시작할 때 이것이 입자의 강력한 흐름을 촉발하고, 이 입자들의 흐름이 별의 디스크 안쪽 가장자리의 먼지 알갱이들과 충돌하는 것으로 생각한다.

만약 태양계 생성 초기에 태양에서 이와 비슷한 일이 일어났다면, 이 같은 입자들 간의 상호작용이 운석이나 지구에서 발견되는 풍부한 특정 물질의 존재를 설명해줄 수 있을 것으로 연구자들은 생각하고 있다.

45억 년 전 태양에서 이 같은 과정이 진행됨으로써 태양계 초기 물질들이 지구를 비롯해 태양계의 모든 것들을 생성하기에 이르렀다"고 밝힌 MIT의 데이비드 프린시페 공동저자는 "갓 태어난 태양의 X-선이 이러한 구성물질을 생성하는 데 지대한 역할을 한 것"이라고 덧붙였다.

새 연구는 '천문학과 천체물리학' 저널에 게재됐으며, 6월 4일자 출판전 논문·자료 저장소인 ‘아카이브(arXiv, arxiv.org)’에서 찾아볼 수 있다.

이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com