[아하 우주] 태양 질량의 30배 거대별 탄생하다

[서울신문 나우뉴스]

생성 중인 거대 질량 별의 개념도. (사진=A. Smith, Institute of Astronomy, Cambridge.)

비록 드물긴 하지만 우주에는 태양질량의 수십 배에서 수백 배에 이르는 거대한 별이 존재한다. 이런 별이 드물게 보이는 이유는 일단 생성되기도 힘들지만, 생성되었다고 해도 짧은 인생을 살기 때문이다. 사실 우주에 있는 별 가운데 80%는 태양 질량의 40% 이하인 적색왜성이다. 태양도 그렇게 작은 별은 아닌 셈이다.

하지만 드물다고 해서 거대 질량 별이 중요하지 않은 것은 아니다. 오히려 반대로 매우 중요하다. 거대 질량 별은 강력한 핵융합으로 다양한 원소를 만든 후 초신성 폭발을 일으키면서 더 무거운 원소를 만들고 생을 마감하는데, 이때 많은 원자를 우주로 대량으로 방출한다. 이들이 모여 지구 같은 행성을 형성하는 것이다. 사실 거대 질량 별이 없었다면 지구는 물론 인류도 존재할 수 없었을 것이다.

과학자들은 거대 질량 별의 생성 비밀을 풀기 위해 노력해왔지만, 앞서 말했듯이 거대 질량 별 자체가 드물다 보니 생성 중인 거대 질량 별을 찾기가 매우 어려웠다. 여기에 대부분 이런 별들은 두꺼운 가스가 있는 성운 안에서 탄생하기 때문에 관측이 더 힘들다.

최근 케임브리지 대학의 천문학자들은 지구에서 1만 1000광년 떨어진 위치에서 태양 질량의 30배에 달하는 아기별을 찾아냈다. 두터운 가스 성운 속에서 자라는 거대 별을 관측하기 위해서 하와이와 뉴멕시코에 있는 대형 전파 망원경이 동원됐다. 파장이 긴 전파가 가스를 뚫고 관측하기 쉽기 때문이다. 그 결과 이 별이 아직도 주변에서 가스를 모으면서 커지고 있다는 사실을 발견했다. 따라서 최종적으로 탄생하는 별은 더 거대한 별이 될 가능성이 높다.

더 흥미로운 사실은 이렇게 큰 별이 비교적 짧은 시간 안에 생성된다는 것이다. 태양 같은 별이 중력으로 가스를 모아 커지는데 수백만년이 필요하다면, 거대 질량 별은 불과 10만년 안에 가스를 모아 성장할 수 있다.

이번 연구에서도 거대 아기별이 주변에서 가스를 모으면서 빠른 속도로 커지는 것이 확인되었는데, 이는 처음에 아기별이 큰 질량과 중력을 가질수록 더 빨리 커지는 것과 관련이 있다. 이 아기별은 주변에 거대한 원반 모양의 가스 구름에서 질량을 흡수하고 에너지와 일부 물질을 수직으로 방출한다. (모식도 참조) 그리고 언젠가는 태양과는 비교도 할 수 없을 만큼 뜨겁고 밝은 거대한 별이 되어 초신성 폭발로 일생을 마감할 것이다.

앞서 이야기했듯이 이렇게 굵고 짧은 삶을 사는 거대 별은 우주에서 중요한 존재다. 대부분은 우리에게서 멀리 떨어진 위치에 존재하지만, 우리의 몸을 이루는 원자 가운데 일부는 이렇게 거대한 별의 내부에서 핵융합으로 형성된 것이기 때문이다. 지금 탄생하는 거대 별도 먼 미래에 새로운 행성을 형성하는 재료가 될 것이다.

고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

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