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우주의 10대 신비…독수리 성운의 ‘창조의 기둥’ 비밀 밝혀졌다

작성 2018.06.25 13:22 ㅣ 수정 2018.06.25 16:29
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▲ M16 독수리 성운에 있는 별 탄생 기둥. 기둥 내의 자기장을 최초로 관측하여 자기장이 기둥의 구조를 지탱하고 있음을 밝혔다. 허블우주망원경 이미지에 자기장 방향이 짧은 선으로 표시되어 있으며, 오른쪽 밑의 원은 전파관측의 해상도를 나타낸다.


허블우주망원경이 잡은 우주의 10대 신비 중 독수리 성운(M16)의 ‘창조의 기둥'(Pillars of Creation)이 자기장의 힘으로 유지되고 있다는 사실이 한국 과학자들이 참여한 연구에서 밝혀졌다.

지구에서 약 7000광년 떨어진 곳에 위치한 독수리성운은 고밀도의 수소와 먼지들로 꽉 차있으며 이곳에서 셀 수 없는 수많은 별들이 탄생하고 있는 ‘별들의 부화장’이다. 그중 창조의 기둥은 압도적인 형태와 규모를 자랑하는데, 왼쪽의 가장 높은 기둥은 바닥에서 꼭대기까지 거리가 무려 1광년에 달한다.

한국천문연구원 연구진이 참여한 국제연구팀 ‘BISTRO’(B-Fields in Star-Forming Region Observations)는 전파관측을 통해 창조의 기둥 내 자기장 방향이 기둥과 나란히 위치하고, 그 세기는 기둥 구조를 유지할 수 있을 정도로 강하다는 것을 처음으로 규명했다.

별들은 낮은 온도와 높은 밀도 때문에 대부분의 가스가 분자 형태로 존재하는 분자구름에서 중력수축으로 만들어진다. 하지만 분자구름 속의 대부분의 가스와 먼지는 별을 만드는 데 사용되지 않는다. 이는 중력수축을 방해하는 작용이 있음을 암시한다.

별 탄생 영역의 자기장은 먼지로부터 나오는 열복사 관측을 통해 연구할 수 있다. 길쭉한 먼지알갱이들은 자기장 속에서 일정한 방향으로 정렬되고 자기장 방향에 수직으로 편광된 전파를 방출한다. 이런 원리를 바탕으로, 밀리미터 또는 서브밀리미터 파장의 전파관측으로 편광 현상을 관측하면 자기장 방향을 추정할 수 있다.

연구진은 전파관측을 통해 ‘창조의 기둥’ 내 자기장을 연구해 자기장의 방향이 기둥에 나란하며 그 세기가 기둥의 구조를 유지할 수 있을 정도로 강하다는 것을 처음으로 밝혔다. 이런 자기장이 없었다면 기둥을 둘러싸고 있는 플라즈마의 압력에 의해 그 구조가 파괴되어 기둥대신 올챙이 모양이나 구형으로 변했을 것이다.

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▲ 하와이 마우나케아에 있는 지름 15 m의 서브밀리미터 전파망원경인 JCMT. 서브마이크로미터를 관측하는 단일 전파망원경으로서는 세계에서 제일 큰 규모로, 우리나라를 비롯해 대만, 일본, 중국, 베트남으로 이루어진 동아시아천문대(East Asian Observatory, EAO)가 운영하고 있다.


연구진이 참여하고 있는 국제 프로젝트 BISTRO는 JCMT 전파망원경의 대규모 과제 중 하나로 별 탄생 영역에서 자기장의 역할을 연구한다. 전 세계 120여 명의 연구진 중 한국에서는 28명의 천문학자가 참여하고 있으며 한국의 연구책임자는 한국천문연구원 권우진 박사다.


권 박사는“별 탄생에서의 자기장 역할은 수십 년간 논란이 되고 있는 난제이며, 이번 연구는 독수리성운의 별 탄생 기둥이 자기장에 의해 그 구조가 유지된다는 것을 처음으로 밝혔다”며 “BISTRO 과제에 참여하고 있는 한국 연구자들은 다른 별 탄생 영역의 자기장 형태와 세기를 연구하고 있어 다양하고 흥미로운 연구결과들이 계속 이어질 것”이라고 말했다. 해당 연구 논문은 '아스트로피지컬 저널 레터스'(The Astrophysical Journal Letters) 6월 10일 자에 게재되었다.  

이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com 

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