July 16,2019

에타 카리나이 쌍성계의 ‘우주 불꽃놀이’

허블 광시야카메라3로 마그네슘이 뿜어내는 빛 포착

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마그네슘이 뿜어내는 빛(파란색 부분)을 포착한 허블의 자외선 이미지  ⓒ 허블 우주망원경

마그네슘이 뿜어내는 빛(파란색 부분)을 포착한 허블의 자외선 이미지 ⓒ 허블 우주망원경

지구에서 약 7500광년 떨어진 ‘용골(龍骨·Carina)자리에는 ‘에타 카리나이(Eta Carinae)’라는 쌍성계가 존재한다.

19세기 들어 점점 밝아지다 중반에는 남반구 밤하늘에서 시리우스(天狼星) 다음으로 밝아 선원들의 길잡이를 할 정도였지만 이제는 맨눈으로 거의 식별이 안 될 만큼 별빛이 줄어든 상태다.

태양 질량의 150배가 넘는 주별이 진화의 마지막 단계에서 ‘대폭발(Great Eruption)’을 일으킨 것이 시리우스보다 천배나 멀리 있는 에타 카리나이의 별빛을 당시 두 번째로 밝게 만든 것으로 추정되고 있다.

이런 대폭발의 증거는 뜨거운 가스와 먼지가 쌍성계를 둘러싸고 우주 공간으로 뻗어 나가며 아령 모양으로 두 개의 거대한 둥근 돌출부를 형성하고 있는 데서 드러난다.

‘호문쿨루스(Homunculus Nebula)’로도 알려진 이 성운은 19세기 중반에 시작돼 지금도 진행되는 우주 불꽃놀이 현장이라고 할 수 있다. 천문학자들이 비교적 가까이서 대폭발의 결과를 관찰할 수 있을 뿐만 아니라 초신성으로 폭발할 별의 미래를 지켜볼 수 있어 단골 연구대상이 돼왔다. 이 때문에 허블 우주망원경이 배치된 1990년 이후 25년 이상 가시광선, 적외선 등 거의 모든 장비가 동원돼 샅샅이 관측이 이뤄져 더는 나올 것이 없을 것처럼 여겨졌지만 자외선으로 이전에 없던 새로운 이미지가 포착됐다.

유럽우주국(ESA) 허블정보센터와 미국항공우주국(NASA)의 위탁을 받아 허블 망원경을 운용하는 ‘우주망원경과학연구소(STScI)’에 따르면 애리조나대학 스튜어드 천문대의 네이선 스미스 연구원은 허블의 최첨단 광시야카메라3(WFC3)를 이용해 열기가 남은 가스 속에서 마그네슘이 뿜어내는 빛을 자외선으로 포착했다.

이 빛은 둥근 돌출부 사이의 공간과 외곽에서 충돌로 가열된 질소가 많은 영역에서 형성됐으며 이전에는 전혀 드러나지 않았던 것들이다.

스미스 연구원은 “이번 관측을 통해 대폭발 때 방출됐지만 에타 카리나이를 둘러싼 다른 물질과는 아직 충돌하지 않은 엄청난 양의 가스를 발견했다”면서 “대부분은 빈 곳일 것으로 예상되던 곳에 있었다”고 설명했다.

연구팀은 이것이 두 개의 거대한 둥근 돌출부가 형성되기 직전에 별에서 방출된 물질을 나타내는 것일 수도 있어 대폭발이 시작된 경위를 이해하는 데 중요하다고 지적했다.

에타 카리나이의 대폭발이 어떻게 일어났는지는 아직 명확하게 규명되지는 않았다.

가장 최근 이론은 에타 카리나이가 원래는 3개의 별로 구성된 삼중성계였으나 주별이 짝별 중 하나를 집어삼키면서 태양 질량의 10배에 달하는 물질을 우주로 쏟아내며 대폭발을 일으켰다고 설명하고 있다.

대폭발 경위는 아직 미스터리지만 에타 카리나이가 초신성으로 폭발하며 이전보다 더 큰 폭발로 생을 마감하게 될 것이라는 데에는 과학자들 사이에서도 이견이 없는 상태다.

에타 카리나이가 7500광년 떨어져 있는 점을 고려할 때 이미 초신성 폭발을 일으켜 강력한 빛이 지구를 향해 오고 있을 수도 있다고 연구팀은 밝혔다.

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