[아하! 우주] 폭풍 성장 중인 원시별 포착…이미 태양 50배인데 더 커져

은하계에 있는 대부분의 별은 태양보다 작고 어두운 별인 적색왜성이다. 별이 클수록 많은 가스가 필요해 생성되기가 힘들고 일단 생성되더라도 질량에 비례해 수명이 짧아지기 때문에 거대 별은 드문 존재다. 하지만 과학자들은 거대 별의 생성과 최후에 관심이 많다. 거대 별이 죽으면서 무거운 원소를 대량으로 생성하기 때문이다. 그러나 태양 질량의 수십 배에서 100배 이상의 거대 별이 어떻게 생성되는지에 대해서는 모르는 부분이 많다.

일본 이화학 연구소(RIKEN)의 과학자들은 칠레에 있는 세계 최대의 전파 망원경인 ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)와 뉴멕시코에 있는 VLA 전파 망원경을 이용해 'G45.47+0.05'이라는 원시별(protostar)을 연구했다. 이 별은 갓 태어난 원시별로 아직 두꺼운 가스와 먼지에 가려 있기 때문에 파장이 긴 전파 망원경이 관측에 유리하다. 이번 연구에서는 G45.47+0.05가 이미 태양 질량의 30~50배에 달하는 크기로 성장했음에도 불구하고 더 커지고 있다는 증거가 발견됐다.

가스 성운에서 물질이 뭉쳐 형성되는 원시별은 초기 단계에는 중력에 의해 가스를 계속 흡수하면서 커지지만, 일정 질량을 넘으면 핵융합 반응을 일으키면서 주변으로 가스를 밀어내게 된다. 질량이 커질수록 중력도 같이 커지긴 하지만, 일정 한계점을 넘으면 주변에 있는 가스를 대부분 흡수하는 데다 강력한 에너지를 방출하기 때문에 더 이상 가스를 모으지 못하고 새로운 별로 탄생하게 된다.

이번 연구에서는 G45.47+0.05 주변에 모래시계 형태의 가스 구조가 확인되었으며 그 중심에는 섭씨 1만도에 이르는 고온의 가스가 초속 30㎞로 빠르게 이동하는 것이 포착됐다. 이는 거대 별 주변에 가스를 흡수하는 원반이 형성되었다고 설명하면 쉽게 이해될 수 있다. 또 성장 중인 원시별에서 나오는 특징적인 제트(jet) 역시 같이 포착됐다. 이는 거대 원시별이 아직도 계속 성장 중이라는 것을 의미한다. 이 별이 어디까지 커질지는 아직 알 수 없지만, 과학자들은 거대 별의 탄생 과정을 연구할 수 있는 좋은 목표를 찾은 셈이다.

태양 질량의 30~50배가 넘는 거대 별은 우리와는 동떨어진 존재처럼 느껴지지만, 사실 이런 거대 별이 초신성 폭발과 함께 남긴 무거운 원소가 없다면 인간도 존재할 수 없다. 이런 거대 별이 없었다면 우주는 지금도 수소와 헬륨이 대부분인 상태로 지구 같은 행성이나 인간 같은 생물이 존재할 수 없기 때문이다. 거대 별의 탄생과 죽음을 연구하는 것은 결국 우리의 과거를 연구하는 것이나 다름없다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com