미국항공우주국(NASA, 나사)의 고에너지 X선 관측위성인 누스타(NuSTAR)가 우리 태양보다 1000만 배 이상 밝은 에너지를 내뿜는 죽은 별의 잔해를 발견했다. 국제 천문학 연구팀은 큰곰자리 방향으로 지구에서 약 1200만 광년 거리에 있는 은하 메시에82(M82) 속에서 강력한 X선 펄사를 사로 잡았다. 펄사는 죽은 별의 잔해로 남은 중성자별이 매우 빠른 속도로 자전하면서 에너지를 내뿜는 것을 의미한다. 올해 초 천문학자들은 시가 은하로 알려진 이 메시에82에서 초신성 SN2014J를 관측하던 중 초신성 폭발이 발생한 자리에서 매우 강력한 펄사를 발견했다. 누스타로 관측한 이 펄사는 강력한 X선원인 초광도 X선원(ULX)로 관측됐다. 이번 발견 전까지 천문학자들은 ULX가 모두 블랙홀일 것으로 추정했다. 하지만 이 ULX는 맥동하는 펄사로 주기는 1.37초였다. 찬드라와 스위프트 위성 관측으로도 이 ULX는 확실히 펄사인 것으로 나타났다. 사실 이 은하에는 다른 ULX가 이전에 존재했기에 이 펄사는 M82 X-2라는 명칭으로 불리고 있다. 연구팀은 이번 발견으로 펄사가 기존 생각보다 훨씬 더 많은 물질을 흡수해 블랙홀 만큼이나 강력한 에너지를 내뿜을 수도 있다는 새로운 이론을 제기하며 또 다른 ULX를 관측해 비슷한 펄사가 있는지 조사를 할 것이라고 설명했다. 이번 연구성과는 세계적인 학술지 네이처지 9일 자로 게재됐다. 사진=M82 은하와 X선원 M82-X2(분홍색)NASA/JPL-Caltech/SAO/NOAO 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

지난 2011년 노벨 물리학상을 수상한 호주의 유명 교수 브라이언 슈미트(47)가 미국 공항을 통과하다가 뜻하지 않은 '굴욕'을 당했다. 지난달 호주 국립대학 교수인 슈미트는 네브래스카주에 위치한 공항에 도착해 검색을 받다가 공항 직원들과 벌인 한바탕 소동을 뉴욕에서 열린 강연에서 털어놨다. 사건은 슈미트가 노벨상을 가방에 넣어둔 것이 발단이 됐다. 네브래스카주 파고에 사는 할머니에게 노벨상을 직접 보여주기 위해 가져왔다가 금으로 된 상이 공항 X-레이에 걸렸기 때문. 마치 코미디 같은 상황은 이때부터 시작됐다. 공항 직원은 슈미트에게 "가방 안 박스에 든 것이 무엇이냐?"고 물었고 슈미트는 "큰 금메달"이라고 답했다. 이어 슈미트가 박스를 열어 보여주자 직원은 "무엇으로 만들어진 것인가?" 물었고 슈미트는 "금"이라고 답했다. 다시 직원은 "누가 당신에게 이것을 줬는가?" 라고 묻자 슈미트는 "스웨덴 국왕"이라고 답했다. 두 사람과의 웃지못할 대화는 계속 이어진다. 이에 직원은 "왜 스웨덴 국왕이 당신에게 이 메달을 줬는가?"라고 재차 질문했고 이에 슈미트는 "우주의 과속화하는 팽창을 발견한 공로"라고 답했다. 슈미트는 "내 대답이 어려웠던지 직원의 표정이 곧 어두워졌다" 면서 "결국 직원에게 자세히 이 메달이 노벨상임을 설명해줬다"며 웃었다. 이어 "직원이 다시 '그런데 여기 왜 왔느냐?'고 황당한듯 물어 할머니를 만나러 왔다고 하자 그제서야 풀어줬다"고 덧붙였다. 　 한편 슈미트는 초신성 관찰을 통해 우주의 가속화하는 팽창을 발견한 공로를 인정받아 미국의 사울 펄뮤터, 아담 리스 교수와 함께 지난 2011년 노벨 물리학상을 공동 수상했다. 　 사진=게티이미지/멀티비츠 이미지　　　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

우리 태양보다 약 5만 배 이상 거대한 질량을 가진 우주 최초 항성의 죽음 순간이 재현됐다. 미국 캘리포니아 대학 산타크루즈 캠퍼스는 해당 교 천체물리학과, 미네소타 대학 공동연구진이 1세대 초기 항성은 다른 항성과 달리 소멸 후 블랙홀화 되지 않았으며, 해당 과정에서 방출된 많은 화학 분자들이 오늘 날의 우주 전반 체계의 기초가 됐다는 점을 컴퓨터 시뮬레이션 재현을 통해 알아냈다고 29일(현지시간) 밝혔다. 연구진이 1세대 항성에 주목한 이유는 이들에게 우주 형성과정의 비밀이 숨겨져 있을 것으로 추측했기 때문이다. 특히 현재 우주 공간을 구성하고 있는 수소, 헬륨 등의 원소보다 더욱 무겁고 강력했던 최초 우주 원소의 등장이 이 1세대 항성의 소멸과 함께 나타났을 것으로 연구진은 추정했다. 연구진은 1세대 항성의 죽음 순간을 다시 모델링하기 위해 다차원 특수 천체 물리학 코드 카스트로(CASTRO—a multidimensional compressible astrophysics code)를 활용했으며 항성의 수명을 추측하는 과정에서는 1차원 진화 천체 물리학 코드인 케플러(KEPLER)를 사용했다. 이후, 미 국립 에너지 연구 과학 컴퓨팅 센터(NERSC, National Energy Research Scientific Computing Center)와 미네소타 대학 슈퍼컴퓨팅 연구센터(Minnesota Supercomputing Institute at the University of Minnesota)의 슈퍼컴퓨터로 시뮬레이션 된 1세대 항성의 죽음은 엄청난 계산수식을 거치며 놀라운 광경으로 재현됐다. 시뮬레이션에 따르면, 1세대 원시 항성은 우리 태양의 55000~56000 배에 달하는 막대한 질량이 합쳐진 거대 덩어리였고 일반 상대론적 효과에 따라 서서히 붕괴되기 시작했다. 그러다 슈퍼노바(초신성)화 되면서 해당 항성은 빠른 속도로 헬륨, 산소, 마그네슘, 실리콘 등의 무거운 원소를 합성하기 시작했다. 이는 어느 순간, 붕괴를 중단하고 현 시점의 다른 슈퍼노바와는 비교되지 않는 대규모 폭발을 1세대 항성이 일으키게 된 주원인이 됐다. 해당 항성이 폭발 하면서 흩어진 무수한 화학원소들은 주변 은하의 내용을 풍부하게 구성시켰으나 특이하게도 다른 별의 죽음과 달리 해당 항성의 죽음에서는 블랙홀 생성 흔적이 발견되지 않았다. 때문에 이것이 오늘 날의 우주 공간을 구성시킨 시발점이라는 가정을 연구진은 내리게 됐다. 이 모든 놀라운 순간은 슈퍼컴퓨터에 의한 철저한 계산 수식 결과로 이뤄진 것이며 마치 아름다운 추상화를 연상시키는 별의 죽음 순간은 미국 버클리 연구소가 개발한 시각화 모델링 툴인 ‘VisIt’로 형상화됐다.연구진은 “이는 기존 항성 죽음과 초신성 발생과정 연구에 새로운 물리적 프로세스를 제공한다는 점에서 의미가 크다”고 밝혔다. 한편 이 연구결과는 국제학술지 ‘천체물리학 저널(Astrophysical Journal)’에 게재됐다. 사진=UCSC, Astrophysical Journal 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

“마치 범죄현장에 숨어있던 도둑을 찾아낸 듯하다” 초신성 잔해 속에서 희미하게 빛나는 별을 찾아낸 미국 UC버클리 연구팀에 속한 알렉스 필리펜코 UC버클리 교수는 위와 같이 말한다. 이는 ‘도둑’으로 지목된 짝별 이른바 동반성이 쌍성계를 이루고 있던 초신성 폭발 전 천체인 주성으로부터 대량의 수소를 훔쳤기 때문. 연구팀은 미국항공우주국(NASA, 이하 나사)의 허블 우주망원경으로 관측한 자외선 데이터와 지상의 망원경으로 관측한 가시광선 데이터를 합성해 지금까지 존재할 것으로만 예측돼왔던 짝별의 연속 스펙트럼과 일치하는 것을 확인했다. 이는 초신성 잔해 뒤편에 짝별이 존재함을 입증한 것이다. 지금으로부터 21년 전인 1993년 발견된 초신성 SN 1993J는 10등성의 밝기를 갖고 있고 비교적 지구와 가까운 약 1100만 광년 거리에 있는 것은 물론 그 특성이 ‘IIb형’이라는 희귀 특성으로 분류돼 천문학자들의 주목을 받아왔다. 일반적으로 초신성은 폭발 후 관찰되는 빛의 분석과 밝기의 변화 등에 따라 수소선이 없는 I형과 수소선이 존재하는 II형으로 크게 분류되며 I형은 다시 Ia나 Ib 및 Ic형으로 분류되고 II형은 II-P/L/N형이나 IIb형으로 분류된다. 이런 차이는 폭발 전에 천체의 성질이나 폭발에 이르는 과정에 따라 생기는 것으로 예측되고 있다. 특히 IIb형 초신성은 원래의 천체가 쌍성을 이루는 동반성이 존재하는 경우와 홀로 존재하는 경우에서 볼 수 있는 모든 특성이 있지만 연료가 되는 수소가 적은 것이 특징 중 하나다. 이런 특성 때문에 IIb형 초신성은 “폭발 전의 천체가 짝별의 영향으로 외층의 수소를 대량으로 빼앗겼다”는 이론이 제기돼 왔다. 이런 모델을 뒷받침하는 증거로 초신성 SN 1993J으로부터 동반성을 찾기 위한 탐색이 이뤄져 왔지만, 초신성 잔해에 남은 잔광보다 동반성의 빛의 세기가 약해 21년이 지난 끝에서야 발견된 것이라고 연구를 이끈 오리 폭스 UC버클리 박사후연구원은 설명했다. 한편 이번 연구성과는 천체물리학저널(ApJ: Astrophysical Journal) 7월 20일 자로 게재됐다. 사진=NASA, ESA, STScI 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

초신성 잔해 근처에서 엄청나게 강력한 자기장을 가진 중성자별 ‘마그네타’가 발견됐다. 유럽우주기구(ESA)는 1일 XMM-뉴턴 엑스선 우주망원경이 초신성 잔해를 촬영한 이미지에서 두 가지 중성자별이 발견됐다고 발표했다. 공개된 이미지 중 큰 부분을 차지하는 거품 구조는 ‘케스테븐 79’라는 초신성 잔해. 이는 지구로부터 약 2만 3000광년 떨어진 독수리자리 방향에 있다. 초신성 잔해 속 고온 가스의 특징과 천체의 크기에서 그 나이는 5000~7000년 정도로 추정되고 있다. 천문학자들은 초신성 폭발을 일으킨 시점을 약 3만 년 전으로 보고 있다. 그 폭발로부터 비교적 약한 자기장을 가진 중성자별(케스테븐 79 중심의 파란 점)이 남겨졌다. 그 아래에는 푸른 반점 모양으로 보이는 천체가 존재한다. 이는 마그네타로 분류되는 엄청나게 강력한 자기장을 가진 중성자별(3XMM J185246.6+003317)이다. 마그네타는 자기장이 우리 지구보다 수백만 배나 큰 별로, 그 외층에서 성진(별의 지진)이라는 갑작스러운 변화가 일어날 때 대량의 감마선을 방출한다. 초신성 잔해 속에 있는 중성자별은 비교적 젊지만, 마그네타의 나이는 1만 년 정도로 추정된다. 즉 그 나이 차에서 케스테븐 79를 형성한 초신성 폭발로부터 마그네타가 형성됐을 가능성은 없다고 한다. 마그네타는 2008년과 2009년에 촬영된 이미지를 검토해 2013년 발견된 것이다. 발견 이후 같은 영역을 파악한 2008년 이전의 이미지를 조사한 결과 마크네타의 흔적은 전혀 보이지 않았다. 따라서 마그네타가 방출한 폭발적인 엑스선 자기장 구조가 극적인 변화를 일으킨 것이 아니냐는 추측이 제기되고 있다. 사진=ESA/XMM-뉴턴/핑 저우, 난징대학, 중국 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

한번 죽은 별인 백색왜성이 재점화해 초신성 폭발을 일으키는 특이한 현상이 사상 최초로 증명됐다. 최근 독일과 러시아 공동 천문학 연구팀은 “초신성 폭발 시 생성된 방사성 물질에서 분출한 감마선 광선을 사상 처음으로 관측하는데 성공했다”고 밝혔다. 백색왜성(white dwarf)은 우리의 태양같은 항성이 진화 끝에 나타나는 종착지다. 곧 별이 죽으면 백색왜성이 되는 것인데 특이하게도 다시한번 빛을 발하며 ‘부활’하는 현상을 일으킨다. 학계에서는 이를 ‘Ia형 초신성’이라 부르는데 백색왜성이 주위 별의 도움을 받아 핵융합을 일으켜 다시 빛을 발하는 것으로 추측해 왔다. 독일과 러시아 공동 연구팀의 성과는 바로 이 과정에서 분출하는 방사성 물질을 실제 탐지하는데 성공한 것이다.　 이번에 연구대상이 된 초신성은 SN2014J로 지구에서 큰곰자리 방향으로 1,150만 광년 떨어진 곳에 위치해 있다. 지난 1월 처음 발견된 SN2014J는 다른 별에서 날아온 물질이 백색왜성에 쌓이다가 일정한 질량이 돼 폭발했다. 논문의 선임저자 막스플랑크 천체물리학 연구소 유진 츄르초프 박사는 “지금까지 Ia형 초신성 폭발은 너무 먼 곳에서 폭발해 감마선을 탐지할 수 없었다” 면서 “이에반해 SN 2014J는 지난 40년 동안 지구와 가장 가까운 곳에서 일어난 초신성 폭발”이라고 밝혔다. 이어 “이번 논문은 기존 이론에 대한 명백한 증거가 될 것”이라고 덧붙였다. 이번 연구결과는 유명 과학저널 네이처(Nature) 28일자에 게재됐다.　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

한번 죽은 별인 백색왜성이 재점화해 초신성 폭발을 일으키는 특이한 현상이 사상 최초로 증명됐다. 최근 독일과 러시아 공동 천문학 연구팀은 “초신성 폭발 시 생성된 방사성 물질에서 분출한 감마선 광선을 사상 처음으로 관측하는데 성공했다”고 밝혔다. 백색왜성(white dwarf)은 우리의 태양같은 항성이 진화 끝에 나타나는 종착지다. 곧 별이 죽으면 백색왜성이 되는 것인데 특이하게도 다시한번 빛을 발하며 ‘부활’하는 현상을 일으킨다. 학계에서는 이를 ‘Ia형 초신성’이라 부르는데 백색왜성이 주위 별의 도움을 받아 핵융합을 일으켜 다시 빛을 발하는 것으로 추측해 왔다. 독일과 러시아 공동 연구팀의 성과는 바로 이 과정에서 분출하는 방사성 물질을 실제 탐지하는데 성공한 것이다.　이번에 연구대상이 된 초신성은 SN2014J로 지구에서 큰곰자리 방향으로 1,150만 광년 떨어진 곳에 위치해 있다. 지난 1월 처음 발견된 SN2014J는 다른 별에서 날아온 물질이 백색왜성에 쌓이다가 일정한 질량이 돼 폭발했다. 논문의 선임저자 막스플랑크 천체물리학 연구소 유진 츄르초프 박사는 “지금까지 Ia형 초신성 폭발은 너무 먼 곳에서 폭발해 감마선을 탐지할 수 없었다” 면서 “이에반해 SN 2014J는 지난 40년 동안 지구와 가장 가까운 곳에서 일어난 초신성 폭발”이라고 밝혔다. 이어 “이번 논문은 기존 이론에 대한 명백한 증거가 될 것”이라고 덧붙였다. 이번 연구결과는 유명 과학저널 네이처(Nature) 28일자에 게재됐다.　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

우주 속 죽은 별 무덤에 핀 꽃일까? 최근 미 항공우주국 나사(NASA)가 3대의 우주망원경을 동원해 촬영한 초신성 폭발의 잔해물 이미지를 공개했다. 사진 속 주인공은 ‘퍼피스A’(Puppis A)라 불리는 초신성 잔해다. 지구로 부터 약 7000광년 떨어진 곳에 위치한 퍼피스A는 그 폭이 10광년에 이를만큼 인간의 상상으로 짐작조차 힘든 크기다. 격렬한 폭발이 일어난 것은 지금으로 부터 3700년 전. 우리 태양의 10배 이상의 질량을 가진 거대 별은 생명이 다했을 때 격렬한 폭발을 일으키며 최후를 맞는다. 이때 생긴 별의 흔적이 바로 잔해물이며 남은 별의 중심핵 부분은 점점 수축하면서 작은 중성자별이 된다. 나사 측은 거대한 별의 최후를 잡아내기 위해 스피처 우주망원경과 찬드라 엑스선 관측선 그리고 유럽우주기구(ESA)의 XMM-뉴튼 망원경을 동원했다. 나사는 “사진 속 빨간색과 녹색 영역은 별에 의해 가열된 먼지 입자를 의미하며 파란색 영역은 충격파 자체로 가열된 영역”이라면서 “지금도 초신성의 충격파가 주위의 먼지와 가스를 가열해 붉게 빛나게 만든다”고 밝혔다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

우주 생성 초기인 무려 130억 년 이전 태어난 별이 관측돼 관심을 끌고있다. 최근 일본 국립천문대와 미국 뉴멕시코 대학 연구팀은 하와이에 설치된 스바루 우주망원경으로 관측한 우주 초창기 별의 모습을 사진과 함께 공개했다. 우주의 시작인 빅뱅(Big Bang·대폭발)이 일어난 것은 지금으로부터 138억년 전. 때문에 이 별은 우주에서 태어난 최초의 별들 중 하나로 평가된다. 지구로부터 약 1000광년 떨어진 이 별의 공식 이름은 SDS J0018-0939. 그러나 이 별은 초창기 우주에서 태어난 2세대에 해당된다. 전문가들에 따르면 우주 최초의 별은 수소와 헬륨으로 형성됐으며 이후 점점 커지면서 초신성 폭발을 일으켰다. 이때 탄소, 산소, 마그네슘, 철과 같은 무거운 원소들이 생성되고 이 원소들이 뭉쳐 2세대 별이 만들어졌다. 지금의 태양보다 약 140배 질량이 크고 100만 년이라는 짧은 생을 살다간 것으로 추정되는 1세대 별은 그러나 지금까지 한번도 관측된 바 없다. 연구를 이끈 와코 아오키 박사는 “이번에 발견된 별은 1세대 별에서 방출된 원소와 수소가 섞여 만들어진 독특한 화학적 패턴을 이루고 있다” 면서 “우주 초기 거대 질량 별의 진화를 알 수 있는 단서를 제공해 준다”고 설명했다. 이어 “그동안 수수께끼로 남겨진 거대 블랙홀의 기원을 밝힐 수 있는 계기로도 이어질 수 있다”고 덧붙였다. 이번 연구결과는 유명 과학저널 사이언스(Science) 최신호에 게재됐다.　 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

본래는 서아프리카 특정 부족이 추종하는 뱀 신(蛇 神) 명칭이지만 보통 아이티 등 서인도 제도에서 ‘영혼 없이 움직이는 살아있는 시체’를 의미하는 단어인 좀비(Zombie). 공포영화 소재로도 많이 사용되는 이 좀비가 사람에게만 국한되는 것은 아닌 것 같다. 우주 공간 너머에 존재하는 소멸 직전의 별도 일종의 좀비 상태로 볼 수 있는 것이 아닐까? 이와 관련해 미국 우주과학전문매체 스페이스닷컴은 러트거스뉴저지주립대학·일리노이대학 어바나-샴페인 캠퍼스 공동연구진이 NASA(미 항공 우주국) 허블우주망원경으로 포착한 희귀 ‘좀비 초신성’의 모습을 6일(현지시각) 공개했다. 좀비 초신성의 정확한 명칭은 SN 2012Z로, 우리 은하로부터 약 1억 광년 떨어진 NGC1309 은하 인근에 위치해있다. SN 2012Z는 초신성의 하위 범주인 Iax형 초신성으로 분류되는데 이는 중간 밑의 질량을 가진 항성이 핵융합을 끝마치고 마지막으로 도달하는 백석왜성 폭발한 결과물이다. 백석왜성은 대기를 비롯한 기존 에너지가 모두 우주공간으로 방출된 뒤 탄소, 산소로 이뤄진 중심핵만 남은 상태로 일종의 ‘별 시체’로 볼 수 있다. 그렇기에 같은 맥락에서 SN 2012Z를 영혼 없이 움직이는 좀비별로 은유해 볼 수 있는 것이다. 이 발견이 주목받고 있는 것은 SN 2012Z이 기존 천문학계에서 오랫동안 찾아온 초신성의 조상에 해당되는 원형 항성일 가능성이 높기 때문이다. 연구진이 해당 초신성의 폭발 과정을 컴퓨터 시뮬레이션 한 결과, 수소기체가 사라지면서 중심부 헬륨 코어가 드러났는데 이는 초신성 원형의 특징을 그대로 드러내고 있는 것이다. 특히 SN 2012Z는 기존 Iax형 초신성 중 가장 강력한 에너지를 뿜어내는 것으로 확인됐다. 연구진은 “오는 2015년까지 허블우주망원경을 다시 이용해 또 다른 Iax형 초신성을 추가적으로 찾아낼 계획”이라고 밝혔다. 한편 이 연구결과는 세계적 과학 전문 주간지 ‘네이처(Nature)’ 7일자에 발표됐다. 사진=NASA, ESA 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

지금으로부터 정확히 15년 전인 오늘(1999년 7월 23일) 미 항공우주국 나사(NASA)의 우주 왕복선 컬럼비아호에 실려 새 우주망원경이 발사됐다. 바로 ‘찬드라 X선 우주 망원경’(Chandra X-ray Observatory)이다. 지구 밖으로 나간 나사의 세번째 우주 망원경인 찬드라는 이후 지상에서는 관측하기 힘든 퀘이사(Quasar), 폭발한 별들의 잔해 등의 자료를 지구로 전송했으며 특히 수십개 블랙홀의 모습을 포착하는 큰 성과를 올렸다. 당초 5년 수명이 예상됐던 찬드라 우주망원경은 15년이 지난 지금도 자신의 ‘밥 값’을 톡톡히 하고있다. 찬드라 프로젝트에 참여 중인 천체 물리학자 스코트 울크 박사는 “찬드라 우주 망원경은 인간의 꿈을 현실로 만들었다” 면서 “인간은 블랙홀은 물론 가장 가까운 외계행성에도 못 가지만 찬드라는 그곳에 우리를 데려다 준다”며 의미를 부여했다. 최근 나사는 15주년을 맞아 찬드라 우주망원경이 촬영한 특별한 사진 4장을 공개했다. 상단 맨 좌측부터 시계방향으로 각각 게성운, G292.0+1.8 성운, 초신성 ‘티코’(Tycho) 잔해, 초신성 잔해 3C58로 대부분 지구로 부터 수천 광년 씩은 떨어져 있다. 한편 나사 측은 지난 1990년 허블 우주망원경을 시작으로 콤프턴 감마선 관측선(1991년), 찬드라 X선 우주 망원경(1999년), 스피처 우주 망원경(2003년)을 우주로 쏘아 올렸다. 망원경을 지구 밖으로 보내는 이유는 지상에서는 날씨나 대기의 영향을 받아 우주의 정보를 제대로 관측하기 힘들기 때문이다.　 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

천문학자들이 우주 대부분을 구성하는 먼지가 어디서 오는지 알아낼 수 있는 특별한 초신성을 주시하고 있다. 이런 우주 먼지는 별은 물론 지구와 같은 행성이 태어나는데 필수적이며 생명 탄생에 대한 근본적인 재료를 제공하지만, 그 기원은 지금까지도 잘 알려지지 않았다. 많은 천문학자는 우주 먼지가 크고 수명이 상대적으로 짧은 별이 죽음을 맞이 하는 초신성 폭발로 확산했다고 추측하고 있지만, 우리 은하에 있는 초신성이 폭발할 때 생성하는 먼지의 양은 우주를 구성하기에는 너무나 미미하다. 하지만 이런 수수께끼는 천문학자들의 최신 연구로 풀렸다. 이는 초신성 폭발 과정을 단 몇 주가 아닌 무려 2년반 동안 추적 관측했기 때문이다. 이 연구로 우주 먼지 중에는 초신성 폭발하는 별의 충격을 견딜 수 있는 대형 입자가 형성되는 것도 있는 것으로 나타났다. 또한 이런 먼지의 형성 과정은 초기에 천천히 진행되지만 추후에는 가속하는 것으로 확인됐다. 과거 허셜 망원경으로 관측한 SN 1987A와 같은 초신성에 관한 연구 대부분은 짧은 기간에 관측했으므로, 초신성에서 얼마나 많은 먼지가 형성되는지 알 수 없었던 것이라고 연구에 참여한 텐마크 오르후스대학 천문학자 크리스타 갈 박사는 말했다. 연구팀은 이름에서도 알 수 있듯이 지난 2010년 관측된 우리 은하 근처에 있는 초신성 SN 2010jl을 추적 관측했다. 이들은 칠레 세로파라날에 있는 유럽남방천문대(ESO) 초거대망원경(VLT)의 분광기를 사용해 먼지 입자에 의해 흡수되는 가시광선과 그 입자 스스로 발하는 적외선의 양을 측정했다. 연구팀의 이런 데이터는 초신성 폭발 뒤 수년간 다양한 파장을 동시에 관측했으므로 확실히 설득력이 있다고 영국 벨파스트 퀸스대학의 천문학자 루비나 코탁 박사는 설명했다. 이는 먼지 입자의 크기와 구성에 관한 정보를 제공하는 것으로 가장 가깝고 밝은 초신성 폭발에서는 모두 얻기 어려운 것이라고 루비나 코탁 박사는 말했다. 연구팀은 데이터를 분석, 우주 먼지가 별이 초신성 폭발을 일으키기 전 형성한 물질이 폭발 뒤 40~240일간 확산한다고 결론지었다. 또한 이는 폭발로 응결하기에는 너무 뜨거운 상태라고 한다. 초신성 폭발 뒤 충격파로 인해 먼지가 확산하면서 점차 뭉치고 성장할 수 있는 완벽한 환경에 놓일 확률이 높아진다는 것이다. 한편 이번 연구성과는 세계적인 학술지 네이처 9일자로 실렸다. 사진=초신성 SN 2010jl 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

허블 우주망원경이 지구로부터 약 1억8000만광년 떨어진 한 은하 속에서 ‘별난 초신성’을 확인했다고 미국항공우주국(NASA)이 최근 발표했다. NGC 2441로 알려진 이 은하는 기린자리 북쪽에 있는 나선은하다. 1882년 독일 천문학자 빌헬름 템펠이 처음 관측한 이 은하의 거의 중심에 있는 한 초신성이 매우 흥미롭다는 것을 천문학자들이 밝혀냈다. 1995년 처음 발견돼 SN1995E로 이름 붙여진 이 초신성은 la형으로 분류된다. la형 초신성은 백색왜성이 쌍성계를 이루는 동반성의 물질을 자신이 불안정해질 때까지 빨아들여 격렬한 폭발을 일으킨 것이다. 모든 백색왜성은 똑같은 질량이 됐을 때 평형이 깨진다. 이는 이들이 모두 똑같은 고유 밝기를 가진 초신성을 형성하는 것을 의미한다. 이 때문에 초신성은 우주에서 거리를 측정하는 표준 촛불(촉광)으로 이용된다. 하지만 SN1995E는 또 다른 방법으로도 유용할 수 있다고 한다. 최신 관측에서 이 초신성은 ‘빛 메아리’라는 현상을 보여줄 수 있음이 나타났다. 빛 메아리는 우리가 보는 방향으로 빛이 먼지 때문에 산란·반사해 메아리처럼 보이게 만드는 현상이다. 허블은 2006년에 어느정도 선명해져 가는 SN1995E를 관측했다. 선명도가 높아지는 것은 초신성의 빛이 주변을 둘러싸는 구형의 먼지 껍질 때문에 산란됐음을 의미한다. 이런 메아리는 초신성과 같은 천체의 ‘근처 환경’과 초신성 폭발 전 ‘원래의 별’에 관한 특징을 탐사하는데 이용할 수 있다. 만일 SN1995E가 빛 메아리를 나타내고 있다면 이를 보여주는 la형 초신성은 지금까지 SN1991T와 SN1998bu라는 두 초신성 밖에 없었으므로 극소수 분류에 속하게 될 것이다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

1905년 아인슈타인이 특수상대성이론에 도입한 광속불변의 원리는 진공 상태에서 빛의 속도는 항상 초속 29만 9792km라고 정의한다. 이 이론은 지난 1세기에 걸쳐 널리 인정돼 왔지만, 미국 메릴랜드대학 볼티모어 캠퍼스의 물리학자 제임스 프랜슨 박사의 최근 연구에서는 이런 이론에 의문을 제기하고 있다. 그 의문은 빛의 속도가 지금까지 생각했던 것보다 느릴 가능성이 있다는 것으로 그는 연구를 통해 이를 설명하고 있다. 프랜슨 박사의 연구는 초신성 SN 1987A의 폭발로 발생한 빛이 예측보다 4.7시간 늦게 지구에 도달한 이유를 검토한 것이다. 1987년에 관측된 이 초신성 폭발은 별의 붕괴 과정에서 빛의 양자인 광자와 함께 전하를 띠지 않은 미세한 입자인 중성미자를 방출했다. 이론에 따르면 중성미자가 도달한지 약 3시간 뒤에 광자가 관측되야 했다. 하지만 실제 빛이 도달한 시간은 중성미자가 도달한지 약 7.7시간이 지난 뒤였다. 즉 빛이 예상 시간보다 약 4.7시간 늦게 도착한 것이다. 프랜슨 박사는 빛의 도달이 늦은 이유가 빛의 이동에 있어서 ‘진공분극’(vacuum polarization)이라고 불리는 현상 때문에 실제로 빛의 속도가 늦어졌을 수 있다고 추정하고 있다. 진공분극 현상은 광자가 일단 전자·양전자쌍을 생성하고, 그 후에 전자·양전자쌍이 재소멸해 광자로 돌아온다. 전자·양전자쌍의 생성 과정에서는 양자 역학 작용으로 가상 입자인 전자·양전자쌍 사이에서 중력포텐셜이 생긴다. 이 과정이 광자의 이동 속도가 느려지도록 영향을 줬을 수 있다고 프랜슨 박사는 주장하고 있다. 이 영향으로 빛이 16만 8000광년의 거리를 이동하는 동안 5시간 가까이 지연이 생긴 것이라고 한다. 만약 이 이론이 옳다고 하면 지구~태양 간 거리와 다른 은하계에서 관측된 가장 먼 천체까지의 거리 등 모든 것을 다시 계산해야하는 것이다. 한편 프랜슨 박사팀의 이 논문은 물리학계 권위지인 ‘뉴 저널 오브 피직스’(New Journal of Physics)에 제출돼 현재 심사 중이며 영국 일간 데일리메일 등 외신을 통해 소개됐다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

‘빛 메아리’로 불리는 우주의 희귀 현상이 1년여 만에 다시 주목받고 있다. 미국 항공우주국(NASA)은 17일(현지시간) ‘오늘의 천문 사진’(APOD)으로 ‘V838 Mon’이란 항성의 영상을 소개했다. 이는 2002년 허블 우주망원경이 지구로부터 약 2만광년 떨어진 외뿔소자리에 있는 항성을 1년간 관측한 데이터와 2006년 관측한 것을 합성한 것이다. 이유는 알 수 없지만, 이 항성은 외부층이 팽창하다 갑자기 폭발했다. 이 때문에 잠시 우리 은하 전체에서 가장 밝은 별이 됐다가 차츰 사라졌다. 빛의 세기는 우리 태양보다 60만배나 밝은 것으로 알려졌다. 전례 없이 밝은 이 섬광은 초신성 폭발의 한 유형으로 우주로 엄청난 양의 물질을 방출했다. 이때 에너지가 성간 먼지에 의해 복잡한 고리 형태로 반사돼 아름다운 이미지로 나타난 것이다. 한편 영상 속 빛 메아리의 지름은 약 6광년에 달한다. 사진=APOD/NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

1,000억 개에 육박하는 세포가 상상이 잘 안 되는 수치인 1,000조개에 달하는 신경섬유조직과 컴퓨터 연산 작용처럼 끊임없이 접촉하고 있는 우리 ‘뇌’는 그 어떤 것보다 풍부한 비밀을 담고 있다. 이와 관련해 영국 일간지 데일리메일은 에든버러 대학 연구진이 공개한 우주보다 신비하고 아름다운 두뇌의 이미지들을 최근 소개했다. 초록색, 보라색, 분홍색과 같은 화려한 색감이 거의 수천억 개에 달하는 복잡한 파동 속에서 스펙트럼을 발산한다. 혹시 NASA 허블 우주 망원경이 촬영한 초신성 폭발(슈퍼노바) 현상이 아닌지 의심이 들 정도인데 사실 이 이미지는 자기공명영상(MRI) 장치와 광학 전자현미경으로 촬영한 자폐증 환자의 뇌 모습이다. 특히 ‘자폐증’, ‘주의력결핍 과잉행동장애(ADHD)’와 같이 신경과 관련이 깊은 질환을 앓고 있는 환자들의 두뇌 모습은 우리의 일반적 인식과 달리 굉장히 능동적이고 생동감 있는 움직임을 보여주고 있다. 신경 아교 세포의 일종인 올리고덴드로사이트(oligodendrocyte)가 신경 돌기 주위를 세포막으로 원 형태로 감싸 안고 성상 세포 (astrocytes astroglia)는 지구 중심의 마그마처럼 용솟음친다. 초록색으로 뚜렷이 보이는 X Y 염색체는 각자의 영역에서 군림하며 수억 개의 항성이 모인 성운처럼 유유히 화면을 수놓는다. ‘자폐증과 같은 신경질환 환자의 뇌는 혹시 무척 조용하지 않을까?’라는 짐작을 단번에 날려준다. 이번에는 떠오르는 태양 일출장면처럼 원색이 시시각각으로 화려함을 뽐내는 이미지가 보인다. 흡사 모네, 고갱, 르누아르, 세잔 등 19세기 인상파 화가의 작품을 연상시키는 이 이미지의 주인공은 다름 아닌 암컷 쥐의 두뇌다. 이 모든 이미지는 ‘하늘보다 광대한 두뇌’라는 주제로 영국 에든버러 세인트 앤드류 광장에서 최초로 열리고 있는 ‘두뇌 사진 전시회’에 출품된 사진 중 일부다. 자기공명영상, 전자 현미경, 전기 모니터링 장치로 촬영한 뇌 이미지만을 게재하는 해당 전시회는 세간의 편견과 달리 무척 활동적인 신경질환 환자의 뇌를 비롯해 신비로 가득 찬 두뇌의 실제 모습을 알리고자 하는 에든버러 대학 연구진의 깊은 뜻이 담겨있다. 전시회 주최 측은 “‘인간의 뇌는 은하수 속 별들보다 더욱 많은 세포들의 연결 작용으로 이뤄진다. 우리는 이러한 미세한 연결고리에서 파생되는 작은 변화가 학습역과 기억력에 어떤 해로운 작용을 하는지에 대한 물음을 보다 구체적으로 이미지화 한 것”이라며 “두뇌의 화려한 움직임이 추상미술과도 일정 연관이 있다는 점을 알려 준다”고 설명했다. 사진=데일리메일　 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

이론상으로만 존재하고 실체는 확인되지 않았던 미스터리별의 정체가 40년 만에 규명될 것으로 보여 관심이 집중되고 있다. 미국 우주과학전문매체 스페이스닷컴은 미국 콜로라도 대학 보더 캠퍼스·영국 캠브리지 대학·로웰 천문대·카네기 천문대 공동 연구진이 이론 속에만 존재해왔던 하이브리드 항성의 실체를 포착하는데 성공했다고 6일(현지시간) 보도했다. 연구진에 따르면, ‘HV2112’라고 불리는 이 항성은 지구로부터 20만 광년 떨어진 왜소은하-소 마젤란 성운에 위치해있으며 칠레 천문대의 6.5m급 광학 망원경인 ‘마젤란 클레이 망원경’에 포착됐다. 이 항성의 겉모습은 오리온자리에 위치한 태양질량 20배 크기 적색 거성인 베텔기우스와 유사하지만 세부적으로 살펴보면 적색항성, 중성자 별로 나뉘는 2개의 천체가 함께 공존하고 있는 기이한 모습을 하고 있다. 쉽게 말해 태양 속에 또 하나의 태양이 있는 형태인데 우주에서도 극히 드문 형태다. 본래 이 항성은 지난 1975년, 영국 캠브리지 대학 천문학자 안나 지트코프와 물리학자 킵 쏜에 의해 이미 이론화된 바 있다. 이들은 당시 우주에 존재하는 거대 질량의 두 항성이 공존하다 질량이 더 큰 항성이 초신성 폭발(슈퍼노바)로 최후를 맞이한 뒤, 남은 중성자별을 흡수한 형태가 존재할 것이라 예측하고 이를 ‘쏜-지트코프 천체’라 이름 붙였다. 그 뒤, 40년 간 이론 속에만 존재했던 미스터리 천체는 최근 지구로부터 20만 광년 떨어진 곳에 실제로 살아 숨쉬고 있던 것이다. 해당 항성은 이중 천체인 만큼 타 항성과 차원이 다른 강렬한 스펙트럼 광선을 우주로 전파하는데 ‘HV2112’는 거대한 양의 루비듐, 리튬 광선을 내뿜는 것으로 드러나 최초로 실체가 규명된 제1호 쏜-지트코프 천체로 확인됐다. 이를 처음 이론화한 뒤, 40년 후 관측에 성공한 영국 캠브리지 대학 천문학과 안나 지트코프 박사는 “과거 우리의 이론적 예측이 사실로 규명된 것에 대해 매우 기쁘게 생각한다”며 “해당 항성에 대한 정확한 모델링 구축을 위한 추가 연구를 진행할 것”이라 전했다. 한편 이 연구결과는 국제 학술지인 ‘영국왕립천문학회월간보고’(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)에 게재될 예정이다. 사진=Penn State University/Phil Massey, Lowell Observatory 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

1,000억 개에 육박하는 세포가 상상이 잘 안 되는 수치인 1,000조개에 달하는 신경섬유조직과 컴퓨터 연산 작용처럼 끊임없이 접촉하고 있는 우리 ‘뇌’는 그 어떤 것보다 풍부한 비밀을 담고 있다. 특히 ‘자폐증’, ‘주의력결핍 과잉행동장애(ADHD)’와 같이 신경과 관련이 깊은 질환을 앓고 있는 환자들의 두뇌 모습은 우리가 생각한 것과 달리 굉장히 능동적이고 생동감 있는 움직임을 담고 있다. 이와 관련해 영국 일간지 데일리메일은 에든버러 대학 연구진이 촬영한 두뇌의 신비한 이미지들을 10일(현지시간) 소개했다. 초록색, 보라색, 분홍색과 같은 화려한 색감이 거의 수천억 개에 달하는 복잡한 파동 속에서 스펙트럼을 발산한다. 혹시 NASA 허블 우주 망원경이 촬영한 초신성 폭발(슈퍼노바) 현상이 아닌지 의심이 들 정도인데 사실 이 이미지는 자기공명영상(MRI) 장치와 광학 전자현미경으로 촬영한 자폐증 환자의 뇌 모습이다. 신경 아교 세포의 일종인 올리고덴드로사이트(oligodendrocyte)가 신경 돌기 주위를 세포막으로 원 형태로 감싸 안고 성상 세포 (astrocytes astroglia)는 지구 중심의 마그마처럼 용솟음친다. 초록색으로 뚜렷이 보이는 X Y 염색체는 각자의 영역에서 군림하며 수억 개의 항성이 모인 성운처럼 유유히 화면을 수놓는다. ‘자폐증과 같은 신경질환 환자의 뇌는 혹시 무척 조용하지 않을까?’라는 짐작을 단번에 날려준다. 이번에는 떠오르는 태양 일출장면처럼 원색이 시시각각으로 화려함을 뽐내는 이미지가 보인다. 흡사 모네, 고갱, 르누아르, 세잔 등 19세기 인상파 화가의 작품을 연상시키는 이 이미지의 주인공은 다름 아닌 암컷 쥐의 두뇌다. 이 모든 이미지는 ‘하늘보다 광대한 두뇌’라는 주제로 영국 에든버러 세인트 앤드류 광장에서 최초로 열리고 있는 ‘두뇌 사진 전시회’에 출품된 사진 중 일부다. 자기공명영상, 전자 현미경, 전기 모니터링 장치로 촬영한 뇌 이미지만을 게재하는 해당 전시회는 세간의 편견과 달리 무척 활동적인 신경질환 환자의 뇌를 비롯해 신비로 가득 찬 두뇌의 실제 모습을 알리고자 하는 에든버러 대학 연구진의 깊은 뜻이 담겨있다. 전시회 주최 측은 “‘인간의 뇌는 은하수 속 별들보다 더욱 많은 세포들의 연결 작용으로 이뤄진다. 우리는 이러한 미세한 연결고리에서 파생되는 작은 변화가 학습역과 기억력에 어떤 해로운 작용을 하는지에 대한 물음을 보다 구체적으로 이미지화 한 것”이라며 “두뇌의 화려한 움직임이 추상미술과도 일정 연관이 있다는 점을 알려 준다”고 설명했다. 사진=데일리메일　 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

초신성은 흔히 질량이 큰 별이 삶을 마감할 때 엄청난 폭발로 자신의 흔적을 남기는 것이지만, 모든 초신성이 이런 방식으로 발생하진 않는다. ‘la형’으로 불리는 초신성은 작고 밀도가 높지만 이미 죽은 별인 백색왜성의 폭발과 관련이 있다고 한다. 이런 보기 드문 la형 초신성 폭발의 잔해를 천문학자들이 최근 미국항공우주국(NASA) 스피처 우주망원경으로 관측했다고 ‘천체물리학 저널’ 최신호에 발표했다. 이번 결과는 연구진이 어떻게 이런 강력한 초신성 폭발이 다양하게 일어날 수 있는지 종합하는 데 도움이 됐다. 연구를 이끈 NASA 고다드 우주비행센터의 브라이언 윌리엄스 박사는 “마치 탐정이 된 듯했다”면서 “우린 그런 볼 수 없는 영역에서 어떤 일이 일어났는지 이해하기 위해 단서를 찾아냈다”고 말했다. la형 초신성은 일관된 방식으로 폭발하는 경향이 있다고 한다. 따라서 이는 수십년간 우리 우주의 크기와 팽창을 이해하는 데 도움이 되고 있다. 또한 예외적으로 지난 10년간 2개의 백색왜성이 공전하며 충돌할 때도 폭발이 발생한다는 여러 증거도 나오고 있다. 1604년 천문학자 요하네스 케플러가 발견해 그의 이름을 따서 명명된 ‘케플러의 초신성’은 하나의 백색왜성과 나머지 동반성으로 늙은 별인 적색거성에 의해 발생한 것으로 여겨졌다. 이제 그 적색거성에 의해 방출된 가스와 먼지 웅덩이가 이번에 관측된 잔해와 비슷한 것으로 나타났다. 스피처가 새롭게 관측한 초신성 잔해는 지구로부터 약 16만광년 떨어진 우리 은하 근처에 있는 작은 은하인 대마젤란운 속에 있다. ‘N103B’로 명명된 이 초신성 잔해는 약 1000년 전 발생했다. 월리엄스 박사는 “이 잔해가 케플러의 초신성 잔해보다 더 오래됐다”고 설명했다. 또한 N103B는 늙은 동반성인 적색거생에서 방출된 가스와 먼지 구름 속에 있으며 이 영역은 엄청나게 밀집돼 있다고 한다. 케플러의 초신성 잔해와 달리 N103B가 생성한 폭발에 대한 역사적 기록은 발견되지 않았다. 케플러의 초신성 폭발과 N103B의 폭발 둘 다 백색왜성을 공전하는 동반성인 적색거성이 있었던 것으로 여겨지고 있다. 이런 적색거성이 벗겨지면서 방출된 물질 중 일부가 백색왜성으로 흡수됐다. 이는 백색왜성의 질량을 키워서 불안정하게 만들었고 폭발을 일으키는 원인이 됐다고 한다. 이런 시나리오는 매우 드물게 일어날 수 있다고 연구진은 말한다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

이론상으로만 존재하고 실체는 확인되지 않았던 미스터리별의 정체가 40년 만에 규명될 것으로 보여 관심이 집중되고 있다. 미국 우주과학전문매체 스페이스닷컴은 미국 콜로라도 대학 보더 캠퍼스·영국 캠브리지 대학·로웰 천문대·카네기 천문대 공동 연구진이 이론 속에만 존재해왔던 하이브리드 항성의 실체를 포착하는데 성공했다고 6일(현지시간) 보도했다. 연구진에 따르면, ‘HV2112’라고 불리는 이 항성은 지구로부터 20만 광년 떨어진 왜소은하-소 마젤란 성운에 위치해있으며 칠레 천문대의 6.5m급 광학 망원경인 ‘마젤란 클레이 망원경’에 포착됐다. 이 항성의 겉모습은 오리온자리에 위치한 태양질량 20배 크기 적색 거성인 베텔기우스와 유사하지만 세부적으로 살펴보면 적색항성, 중성자 별로 나뉘는 2개의 천체가 함께 공존하고 있는 기이한 모습을 하고 있다. 쉽게 말해 태양 속에 또 하나의 태양이 있는 형태인데 우주에서도 극히 드문 형태다. 본래 이 항성은 지난 1975년, 영국 캠브리지 대학 천문학자 안나 지트코프와 물리학자 킵 쏜에 의해 이미 이론화된 바 있다. 이들은 당시 우주에 존재하는 거대 질량의 두 항성이 공존하다 질량이 더 큰 항성이 초신성 폭발(슈퍼노바)로 최후를 맞이한 뒤, 남은 중성자별을 흡수한 형태가 존재할 것이라 예측하고 이를 ‘쏜-지트코프 천체’라 이름 붙였다. 그 뒤, 40년 간 이론 속에만 존재했던 미스터리 천체는 최근 지구로부터 20만 광년 떨어진 곳에 실제로 살아 숨쉬고 있던 것이다. 해당 항성은 이중 천체인 만큼 타 항성과 차원이 다른 강렬한 스펙트럼 광선을 우주로 전파하는데 ‘HV2112’는 거대한 양의 루비듐, 리튬 광선을 내뿜는 것으로 드러나 최초로 실체가 규명된 제1호 쏜-지트코프 천체로 확인됐다. 이를 처음 이론화한 뒤, 40년 후 관측에 성공한 영국 캠브리지 대학 천문학과 안나 지트코프 박사는 “과거 우리의 이론적 예측이 사실로 규명된 것에 대해 매우 기쁘게 생각한다”며 “해당 항성에 대한 정확한 모델링 구축을 위한 추가 연구를 진행할 것”이라 전했다. 한편 이 연구결과는 국제 학술지인 ‘영국왕립천문학회월간보고’(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)에 게재될 예정이다. 사진=Penn State University/Phil Massey, Lowell Observatory 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr