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거대 질량 블랙홀 주변서 새로 태어나는 ‘아기별’ 포착

수정: 2021.04.05 09:52

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▲ ALMA가 관측한 주변으로 물질을 뿜어내는 아기별. 사진=ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Lu et al

우리은하 중심부에는 태양 질량의 400만 배에 달하는 거대 질량 블랙홀이 존재한다. 그 주변으로는 블랙홀의 중력에 이끌려온 많은 별과 가스가 존재한다.
하지만 과학자들은 은하 중심부 근방에서 새로운 별이 생성되기는 어려울 것으로 생각해왔다. 별의 재료가 될 가스는 풍부하지만, 블랙홀에서 나오는 강력한 에너지와 빈번한 초신성 폭발, 그리고 강한 자기장 등 여러 가지 방해 요소가 많기 때문이다.

그러나 최근 일본국립천문대 싱 루가 이끄는 국제 천문학자 팀은 강력한 전파 망원경인 ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)를 이용해 과거 생각했던 것보다 많은 별이 은하 중심부에서 생성된다는 증거를 발견했다. 연구팀은 과거 새로 생성되는 별이 거의 없는 것으로 알려진 중심 분자 지대(Central Molecular Zone)를 관측하던 도중 이런 사실을 확인했다.

중심 분자 지대는 천문학적 관점에서 은하 중심 거대 질량 블랙홀 인근인 1000광년 이내에 위치한 거대한 분자 구름으로, 만약 블랙홀에서 충분히 떨어진 위치에 있었다면 내부의 가스가 뭉쳐 수많은 아기 별이 탄생할 조건을 갖추고 있다. 연구팀은 분자 구름 내부에서 생성되는 별이 매우 드물 것으로 예상했다가 800개에 달하는 가스 핵(gas core)를 발견하고 깜짝 놀랐다. 국소적으로 밀도가 높아진 가스가 뭉쳐 가스 핵을 만드는데, 이는 새로운 별이 생성되는 초기 단계이기 때문이다.

더 나아가 연구팀은 두꺼운 가스와 먼지를 뚫고 내부를 관찰할 수 있는 ALMA의 강력한 성능으로 43개의 가스 핵에서 에너지와 물질이 방출되는 확인했다.(사진) 이는 가스 핵이 더 뭉치면서 내부 온도가 상승해 나타나는 현상으로 아기별이 아기 새처럼 껍질을 뚫고 나오는 것에 비유할 수 있다. 다시 말해 새로운 별이 탄생하는 장면을 여럿 목격한 것이다.

연구팀은 이 데이터를 근거로 중심 분자 지대에서 새로운 별이 생성되는 속도가 기존 이론처럼 은하 다른 지역의 10% 수준이 아니라 사실상 비슷하다는 연구 결과를 천체물리학 저널(Astrophysical Journal) 최신호에 발표했다. 이론과 다른 결과가 나온 이유는 모르지만, 여러 가지 악조건 속에서도 아기 별은 꿋꿋하게 태어난다는 이야기다. 그리고 이론적으로 그럴 듯하고 초기 관측 역시 이론과 부합되는 결과가 나와도 과학자는 끊임없는 이론을 검증해야 한다는 교훈을 남기는 이야기이기도 하다.

참고로 ALMA는 칠레의 고산 지대에 설치된 여러 개의 거대 전파 망원경 집합으로 광학 망원경이나 일반 전파 망원경보다 더 긴 파장인 밀리미터/서브밀리미터 파장에서 우주를 관측하고 있다.
파장이 길수록 가스나 먼지를 뚫고 관측하는데 용이하기 때문에 ALMA의 진가는 두꺼운 가스에 가린 천체를 연구할 때 드러난다. 앞으로 비슷한 천체를 연구하는 데 있어 ALMA의 활약을 계속해서 기대할 수 있는 대목이다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com
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