젊은별이 먼지·가스 구름 뒤에 숨겨온 '몸만들기' 비밀 밝혀져

화살자리 '가이아 17bpi' 관측..주변 원반 물질 뺏는 과정 확인

젊은별이 폭발적으로 질량을 증가하는 과정 상상도 젊은 별이 주변의 가스·먼지 원반에서 물질과 뜨거운 가스를 가볍게 빨아들이다가(상단) 물질 흡수가 본격화하면서 원반 안쪽이 별 쪽으로 더 접근하고(중간) 원반 안쪽이 완전히 흡수되면서 질량이 폭발적으로 증가하게 된다. [Caltech/T.파일 제공]

(서울=연합뉴스) 엄남석 기자 = 태어난 지 수백만년 밖에 안 된 젊은 별이 자신을 휘감고 도는 먼지와 가스 원반에서 물질을 뺐으며 몸집을 폭발적으로 늘리는 과정이 상세히 포착됐다.

캘리포니아공대(Caltech) 천문학과 린 힐렌브랜드 교수가 이끄는 연구팀은 국제학술지 '천체물리학 저널(The Astrophysical Journal)' 최신호에서 두꺼운 먼지와 가스 구름 뒤에서 좀처럼 실체를 드러내지 않아 온 젊은 별의 질량 확대 과정을 확인했다고 밝혔다.

연구팀이 확인한 별은 화살자리에 있는 '가이아 17bpi'. 우리 은하 천체의 위치를 지속적으로 측정해온 유럽우주국(ESA)의 가이아 위성 관측 자료에서 별 빛이 계속 강해지는 것으로 나타난 것이 단서가 됐다.

연구팀은 미국항공우주국(NASA)의 소행성 사냥꾼인 '네오와이즈(NEOWISE)' 위성도 우연히 가이아 위성의 관측 시간대뿐만 아니라 1년 반 전에도 이 별을 관측했다는 사실을 확인했다. 네오와이즈는 지구근접 천체를 광역 적외선 망원경으로 감시하는 것이 주요 임무라 6개월마다 하늘을 훑으며 은하와 별의 이미지를 배경으로 담는데 여기에 포착된 것이다.

이와함께 NASA의 적외선 우주 망원경 '스피처(Spitzer)'도 가이아 17bpi의 별빛이 세지기 시작할 무렵인 2014년에 우연히 이 별을 관측했다.

스피처 망원경이 포착한 화살자리의 가이아 17bpi(중앙) [NASA/JPL-Caltech/M.쿤 제공]

가이아 17bpi처럼 젊은 별은 두꺼운 먼지와 가스 구름에 가려져 있어 관측 자체가 어렵다. 지금까지 이런 별이 25개만 발견되고 그나마 질량 확대가 관측된 별이 절반 밖에 안 되는 것도 그런 이유에서다.

젊은 별의 진화를 둘러싼 오랜 의문 중의 하나가 주변의 먼지·가스 원반에서 물질을 얻는 속도가 느린 것으로 관측돼 이것만으로는 별의 큰 질량을 설명하는데 부족하다는 것이었다. 이론상 별이 주변의 먼지·가스 원반에서 물질을 가져오는 것이 총 100년에 걸쳐 10~20차례 반복될 것으로 추정됐지만 관측이 되지 않아 자료가 제한된 상태였다.

이런 상황에서 연구팀이 가이아 위성의 관측자료뿐만 아니라 네오와이즈와 스피처의 적외선 자료까지 확보한 것은 금맥을 잡은 것과 마찬가지였다.

연구팀은 이를 통해 별이 태양에서 지구 거리(1AU·약 1억4천900만㎞)만큼 떨어진 먼지·가스 원반의 중간에서 물질을 뺏어오는 과정을 밝혀냈다. 원반 중간 부분에 물질이 쌓여 밀도가 높아지면서 불안정해지고 이 물질들이 별로 흡수되면서 급격한 질량 증가가 이뤄졌다는 것이다.

원반에 물질이 쌓이면서 열이 나 네오와이즈와 스피처의 적외선 망원경에 포착되고, 이 물질이 별로 빨려들면서 더 많은 열을 내 가시광으로도 나타남으로써 가이아 위성도 관측하게 됐다.

힐렌브랜드 교수는 "젊은별이 원반에서 물질을 가져오는 것은 별의 형성 과정을 이해하는 데 극도로 중요했지만, 관측이 어려워 거의 신화처럼 돼 있었던 것"이라면서 "그 과정을 적외선과 가시광으로 모두 관측한 것은 이번이 사실상 처음이며, 이 자료를 통해 원반의 물질이 별로 빨려들어가는 과정을 규명할 수 있게 됐다"고 강조했다.

eomns@yna.co.kr

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