[우주를 보다] 빛으로 둘러싸인 ‘죽은 별’ 잔해 포착

별은 마지막 순간에 자신의 존재를 가장 화려하게 보여준다. 무거운 별은 초신성 폭발과 함께 최후를 맞이하는데 짧은 순간이지만, 이때는 별 하나가 은하 전체와 비슷한 수준까지 밝아진다. 초신성 폭발과 폭발 후 잔해의 확산은 지구같은 행성과 인간을 비롯한 생명체를 구성하는 무거운 원소를 생성하는 중요한 과정이기 때문에 지금까지 많은 연구가 이뤄졌다.

유럽 남방 천문대 (ESO)의 과학자들은 칠레에 설치된 ESO의 거대 망원경 (VLT)의 MUSE 장비와 나사의 찬드라 X선 위성 데이터를 이용해 지구에서 20만 광년 떨어진 초신성 잔해인 1E 0102.2-7219을 다양한 파장에서 조사했다.

독특하게 생긴 초신성 잔해는 대략 2000년 전쯤 폭발을 일으킨 초신성 잔해로 생각되며 우리 은하의 위성 은하인 소마젤란 은하에 위치한다(사진). 이 초신성 잔해는 작은 이웃 은하의 진화를 연구하는데 중요한 정보를 제공하고 있다.

이번 연구에서 흥미로운 사실은 과거 관측에서 확인할 수 없었던 중성자별을 확인하는 데 성공했다는 점이다. 중성자별은 초신성 폭발 시 중심부의 무거운 원소가 중력으로 압축되어 형성되는 천체로 태양보다 무겁지만, 그 지름은 매우 작아 수십km에 불과하다. 그래도 강력한 에너지를 방출하는 펄서나 혹은 동반성을 지닌 중성자별은 관측이 쉽다. 문제는 혼자 있으면서 자기장도 약한 경우에는 가까이 있는 경우가 아닌 이상 관측이 어렵다는 것이다.

1E 0102.2-7219에서 확인된 중성자별은 이런 종류의 중성자별 가운데서 우리 은하 밖에서 처음으로 확인된 것으로 의미가 있다. 과학자들은 이를 통해 외부 은하의 초신성과 중성자별의 특성을 더 잘 이해할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

1E 0102.2-7219는 이미 죽은 별의 잔해이지만, 아직 뜨겁기 때문에 다양한 파장에서 에너지를 방출하고 있다. 그리고 그 중심에는 죽은 별이 중심부 물질이 모여서 형성된 중성자별이 존재한다. 과학자들은 이를 빛에 둘러싸인 죽은 별 (Dead star circled by light)라고 표현했는데, 마치 사람의 얼굴 같기도 한 독특한 모습이다.

물론 시간이 지나면 초신성 잔해는 주변 성간 가스에 희석되어 사라진다. 하지만 이들은 사라지는 것이 아니라 새로운 별의 재료가 되어 우주를 순환하게 될 것이다. 우리는 죽은 별의 잔해와 동시에 새로운 별의 재료를 보고 있는 셈이다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com