폭발하는 ‘악마 혜성’ 핵에서 발견된 ‘나선형 빛’ [우주를 보다]

올해 후반 지구 옆을 지나갈 예정인 도시 크기의 핼리형 혜성인 12P/폰스-브룩스(12P/Pons-Brooks, 이하 폰스-브룩스)의 거대한 얼음 핵 주변에서 이제껏 볼 수 없었던 ‘나선형 빛’이 발견되어 과학자들의 이목을 집중시키고 있다. 혜성의 핵을 둘러싸고 있는 이 빛나는 녹색 소용돌이는 약간의 사진적인 기법을 사용하지 않았다면 결코 발견되지 않았을 것이다.

폰스-브룩스 혜성은 폭 17km의 거대한 얼음과 암석으로 이루어진 천체로, 대략 71년을 주기로 해서 길쭉한 타원형 궤도를 따라 태양 둘레를 도는데, 현재 우리 별 태양을 향해 접근하고 있는 중이다.

여느 혜성과 마찬가지로 폰스-브룩스는 얼음, 가스, 먼지로 이루어진 얼어붙은 핵을 가지고 있다. 코마(coma)라고 불리는 혜성의 핵은 얼음과 먼지 구름으로 둘러싸여 있으며, 이 먼지는 혜성 내부에서 지속적으로 새어나온다. 그러나 폰스-브룩스의 커다란 특징은 여느 혜성과는 달리 극저온 화산이라는 점이다. 즉, 태양 복사가 핵에 큰 균열을 만들고, 그 균열로부터 극저온 마그마라고 알려진 얼음 외피의 내부 물질, 곧 가스와 먼지를 대량 우주로 뿜어낸다. 이런 일이 발생하면 코마가 크게 확장되어 일시적이지만 평소보다 훨씬 밝게 보인다.

폰스-브룩스는 지난해 7월 천문학자들이 69년 만에 처음으로 정점을 찍는 가스 방출 모습을 지켜보았다. 혜성은 이후로 계속해서 자주 폭발하는 광경을 연출했다. 초기 폭발 동안 얼음 마그마 유출을 막는 핵의 깊게 팬 홈으로 인해 혜성의 확장된 코마는 불규칙한 모양을 보였다. 이로 인해 혜성은 마치 악마의 뿔이 자란 것처럼 보였고, 이로 인해 얼음 천체는 ‘악마 혜성’이라는 불길한 별명을 얻게 되었다. 그러나 최근의 폭발 과정에서 이러한 뿔이 사라진 것으로 보인다.

폰스-브룩스가 태양에 가까워짐에 따라 높은 수준의 다이카본(2탄소. 두 개의 탄소원자가 서로 붙어 있음) 덕분에 녹색 색조를 띠는 코마가 훨씬 더 눈에 띄게 되었다. 태양풍에 의해 코마에서 날아간 먼지와 얼음으로 이루어진 커다란 꼬리도 자라났다. 그 결과, 천체사진가들은 훨씬 인상적인 혜성의 모습을 렌즈에 담을 수 있게 되었다.​

지난 9일, 천체사진작가 얀 에릭 발레스타드는 노르웨이에서 폰스-브룩스와 긴 꼬리의 매우 선명한 새로운 이미지를 포착했으며, 특수 소프트웨어를 사용하여 코마 부분 빛의 다양한 강도에 초점을 맞춘 후 이전에는 볼 수 없었던 코마 내의 나선을 잡아낼 수 있었다. 나선형 빛은 폰스-브룩스 표면의 작은 간헐천이 극저온 마그마를 분출하고 있기 때문에 생긴 것으로 보인다. 혜성이 회전함에 따라 이 얼음 제트는 뒤틀리며 분출되어 새로운 사진에서 볼 수 있는 소용돌이를 만들고 있는 것이다.

지난 달 혜성의 흐릿한 이미지는 혜성의 코마에서 ‘음양’ 차이를 어느 정도 보여주었는데, 돌이켜보면 이것이 나선형 빛의 첫 번째 증거로 보인다. 그러나 당시에는 정확한 상황을 파악하기 어려웠다.

폰스-브룩스는 현재 시속 약 6만 4500km, 초속 약 18km의 속도로 태양계 내부를 항해하고 있다. 혜성은 4월 24일 태양에 가장 가까운 지점인 근일점에 도달한 후 태양 뒤쪽을 돌아나와 6월 2일에는 지구에 가장 가까운 거리인 근지점을 1.55 AU(2억 3200만km) 거리에서 통과한다. 이때 혜성은 겉보기 등급 4.5 정도로 밝아질 것으로 예상된다. 이 정도 밝기면 맨눈으로도 충분히 볼 수 있다.

천체사진가들은 지난 몇 달 동안 폰스-브룩스의 놀라운 사진을 여러 장 촬영했다. 지난 1월, 천체사진가들은 혜성이 백조자리의 진홍빛 초승달 성운을 빠르게 지나갈 때 이를 포착했으며, 지난주 가상 망원경 프로젝트의 천문학자들은 밤하늘의 안드로메다 은하를 지나가는 12P의 라이브 스트리밍을 주최하기도 했다.

이광식 과학 칼럼니스트 joand999@naver.com