별은 마지막 시기에 ‘생명의 근원’ 물을 낳는가?

태양과 같은 별은 수백억 년 일생의 마지막 단계가 되면 불안정해져 외층을 방출한다. 남겨진 중심 핵은 고온의 백색왜성이 돼 강한 자외선을 방출한다. 이때 비춰진 외층이 우리가 보는 행성상 성운인데 이런 천체에서 처음으로 물 생성에 필수적인 분자를 천문학자들이 발견했다고 유럽우주기구(ESA, 이하 이에스에이)가 17일(현지시간) 발표했다. 행성상 성운은 지금까지 강한 자외선의 영향으로 분자가 파괴되거나 새로운 분자의 생성이 제한되는 것으로 여겨졌다.

네덜란드 라이덴대학 이사벨 알레만 박사가 이끈 연구팀이 이에스에이 허셜 우주망원경을 사용해 11개의 행성상 성운을 관측·분석한 결과, 그중 3개의 행성상 성운에서 물 생성에 필수조건이 되는 분자인 ‘OH+’ 이온을 발견했다. 이들 3개 천체의 공통점은 중심에 섭씨 10만 도가 넘는 고온 상태의 백색왜성이 존재하고 있다는 것이다.

또 스페인 과학연구위원회(CSIC)의 미레야 엣살루즈 박사팀은 물병자리의 방향으로 지구로부터 약 490광년 거리에 있는 나선성운인 ‘NGC 7293’를 관측 대상으로 했다. 나선 성운의 중심에 있는 별은 질량이 태양의 절반 정도이지만 표면 온도는 약 12만도로 태양(약 6000도)보다 훨씬 높다.

이 성운의 분자의 분포를 조사한 결과, 일단 별에서 방출된 일산화탄소(CO) 분자가 강한 자외선에 파괴될 수 있는 영역에 있으면서도 매우 풍부하게 존재하는 것으로 나타났다. 일산화탄소는 산소 원자가 되기 쉬우며 이는 여러 수소와 결합해 ‘OH+’ 분자 이온을 만들 수 있다. 따라서 자외선이 물 생성을 방해하기는 커녕 자극하는 것은 아닐까라는 가설도 생각할 수 있다고 한다.

이런 관측 결과는 행성상 성운에서 물 생성에 필요한 분자를 발견한 최초의 성과라고 한다. 실제로 물 생성에 이를지 여부는 아직 불분명하지만, 허셜 계획에 참여 중인 예란 필브렛 박사는 “허셜은 별 형성이 진행되는 분자 구름부터 태양계의 소행성 벨트에 이르기까지 우주 전체에 걸쳐 물의 존재를 조사해왔다”면서 “이번 연구성과로 태양과 같은 별이 일생의 마지막 시기에 있어도 우주의 물 생성에 기여할 수 있다는 것이 밝혀졌다”고 말했다.



한편 이번 두 연구결과는 ‘천문학 & 천체 물리학 저널’(the journal Astronomy & Astrophysics) 최신호에 게재됐다.

사진=ESA

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr