거대한 제트를 뿜어내는 아기 별: 제임스 웹이 포착한 Sh2-284의 비밀 [아하! 우주]

‘될성부른 나무는 떡잎부터 다르다’는 우리 속담처럼, 천문학자들은 남다른 규모의 항성 제트를 방출하는 아기 별을 발견했다. 지구에서 약 1만 5000광년 떨어진 Sharpless 2-284 (이하 Sh2-284)가 그 주인공이다. 이 아기 별은 가스와 먼지로 이루어진 거대한 고치에 둘러싸인 원시 별이지만, 이미 중심부에서 수소 핵융합 반응을 시작한 것으로 밝혀졌다.

일본국립천문대 위청(Yu Cheng)을 비롯한 과학자들은 제임스 웹 우주 망원경(JWST)을 이용해 이 별을 정밀하게 관측했다. 그 결과 Sh2-284가 양방향으로 방출하는 항성 제트(stellar jet)의 길이가 무려 8광년에 달한다는 사실을 확인했다. 이는 태양계에서 가장 가까운 항성계인 알파 센타우리까지의 거리(4.3광년)의 거의 두 배에 달하는 엄청난 규모다.

별이 탄생 초기에 방출하는 항성 제트는 별의 떡잎과 같다. 이 제트는 별이 물질을 흡수하는 원반의 수직 방향으로, 즉 자전축과 같은 방향으로 강력하게 분출된다. Sh2-284가 이처럼 거대한 제트를 뿜어내는 비결은 바로 그 질량에 있다.

Sh2-284의 질량은 태양의 약 10배에 달한다. 별의 질량이 커지면 내부의 압력과 온도가 기하급수적으로 높아지면서 수소 핵융합 반응이 매우 활발하게 일어난다. 이 과정에서 방출되는 에너지와 물질의 양 역시 기하급수적으로 증가한다. 따라서 태양 질량의 10배에 불과한 별이 수백, 수천 배 더 밝아지는 것처럼, 항성 제트의 위력 또한 질량이 클수록 폭발적으로 강해진다.

이번 관측에서 특히 주목할 만한 점은, 제임스 웹 우주 망원경의 높은 성능 덕분에 제트가 거의 한쪽 방향으로만 분출되었다는 사실이 밝혀졌다는 것이다. 이는 과거 질량이 큰 별은 생성 과정에서 불안정해 사방에서 물질을 흡수하고 제트를 불규칙하게 방출할 것이라는 가설을 반박한다.

Sh2-284 관측 결과는 질량이 큰 별도 작은 별과 마찬가지로 안정적인 자전축을 유지하며 물질을 방출한다는 것을 시사한다. 이처럼 제임스 웹 우주 망원경은 베일에 가려져 있던 우주의 비밀을 하나씩 밝혀내고 있으며, 동시에 마치 물감을 풀어 놓은 듯한 Sh2-284의 아름다운 모습을 우리에게 보여주고 있다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com