지난 25일, 스페인 테네리페에서 열린 한 심포지엄에서 새로운 행성상 성운의 발견에 대한 발표가 있었다.

성운은 우주 공간에 존재하는 가스와 먼지 등으로 이루어진 대규모의 성간물질을 말한다. 마치 우주에 존재하는 구름처럼 보이기 때문에 성운(nebula)이란 이름이 붙었다. 한문으로 풀이해도 별들의 구름이란 뜻이며 ‘nebula’ 역시 라틴어로 구름을 뜻한다.

행성상 성운은 말 그대로 행성의 형태를 띠고 있는 성운을 말한다. 구성 물질이 먼지와 가스들이기 때문에 그 형태가 매우 불규칙한 것이 성운의 특징인데, 원형 혹은 원반형을 띠고 있는 성운들이 존재하기도 하며 그 모습이 행성과 비슷해 특별히 행성상 성운이라 칭하게 됐다. 하지만 이름처럼 행성과 큰 관련이 있는 것은 아니다. 행성상 성운은 행성이 아닌 항성으로부터 형성되는 것이기 때문이다.

행성상 성운 둘러싼 논쟁

 

성운을 이루는 가스와 먼지들은 새로운 별을 형성하는 기본 물질이 되기 때문에 성운을 ‘별들의 고향’ 혹은 ‘별을 만드는 공장’이라고 부르기도 한다. 하지만 이번에 발견된 것과 같은 행성상 성운의 경우는 반대로 별이 수명을 다 하고 죽어갈 때 만들어진다.

태양과 같은 항성들은 수소들의 핵융합으로 에너지를 내 빛과 열을 발생시킨다. 연료의 역할을 하는 수소가 모두 고갈되면 항성의 외층부는 팽창하고 식게 되며 그것이 거대한 먼지와 가스의 덩어리를 만들게 된다. 죽어가는 항성에서 나오는 방사선은 이 덩어리들을 이온화시켜 아름다운 빛깔을 지니게 하며 이것이 행성상 성운이다.

구형의 항성이 소멸하면서 발생한 성운이기에 비슷한 원형의 형태를 하고 있는 것이다. 그렇다고 행성상 성운의 형태가 모두 구형인 것은 아니다. 가스의 분출 방향이나 세기 등에 따라 그 형태는 다양하게 나타나며 독특한 무늬를 갖게 되기도 한다.

이번에 발견된 행성상 성운의 이름은 크론베르거(Kronberger)61이며 간단히 Kn61이다. Kn61은 행성상 성운들에게서 흔히 볼 수 있는 원형을 띠고 있으며 성운의 무늬가 마치 축구공의 그것을 닮아 ‘축구공 성운’이라 부르기도 한다.

지금껏 천문학자들 사이에서는 행성상 성운의 형성에 대한 논란이 존재해왔다. 행성상 성운을 만드는 항성의 특성을 결정하는데 상반되는 의견이 존재해왔기 때문이다.

최근의 이론에 따르면 행성상 성운은 태양처럼 혼자 존재하는 항성이 아닌, 쌍성 혹은 그 이상의 다중항성계에서만 나타난다고 설명하고 있다. 기존의 학설에서는 태양과 같이 홀로 존재하는 항성들도 얼마든지 행성상 성운을 만들 수 있다고 여겨왔기 때문에 이를 둘러싼 논쟁이 벌어지고 있는 것이다.

천문학자들은 지금까지 우리은하(Milky way Galaxy)에서 3천 개 이상의 행성상 성운들을 발견해 왔다. 하지만 이들 중 동반 항성을 가지고 있는 것, 즉 다중성계로 존재하는 것은 약 20%에 불과하다.
 
이는 최근 이론을 반박하는 관측 결과가 될 수도 있지만 쉽게 그러한 결론을 내리지 못하는 이유는 매우 간단하다. 케플러 관측소의 연구자들은 순전히 동반 항성을 찾는 것이 어렵기 때문이라고 설명한다. 아직 발견되지 않은 것들은 너무 작거나 어두워 지상의 망원경으로 관측되지 않았을 것이란 설명이다.

그런 의미에서 이번에 발견된 행성상 성운인 Kn61은 논쟁이 되고 있는 의문을 해결하는 열쇠가 되어 줄 것이라 연구진들은 전망하고 있다. 이것은 지상의 망원경이 아닌 우주공간에 쏘아 올려진 케플러 우주망원경을 통해 정밀히 관측된 것이기 때문이다. 우주망원경의 경우 대기로 인한 산란, 반사 등의 방해를 받지 않기 때문에 지상에 설치한 망원경보다 뛰어난 성능을 보인다.

Kn61을 포함해 지금까지 케플러 우주망원경이 새로이 발견해낸 행성상 성운은 6개다. 특히 축구공 모양의 특이한 형태를 띄고 있는 Kn61은 항성의 가스 분출과 그에 따른 성운의 구조에 대해 파악하는 데도 도움이 될 것으로 보고 있다.

아마추어 천문가, 케플러 우주망원경 자료 분석 통해 발견

Kn61의 발견이 조금 더 특별한 이유는 그것을 발견한 사람이 전문 천문학자가 아닌 아마추어 천문가라는 점에 있다. 오스트리아의 아마추어 천문가 마티아스 크론베르거가 Kn61을 발견했으며 성운의 이름도 그의 이름에서 따온 것이다. 물론 그가 직접 케플러 망원경을 조작해 관측함으로써 발견해낸 것은 아니다. 그러한 일은 전문가인 천문학자들이 하는 일이기 때문이다.

크론베르거는 디지털스카이서베이(Digital Sky Survey)로부터 공급된 자료를 분석해 Kn61 성운을 발견했다. 디지털스카이서베이는 국제 천체관측협력 프로젝트로, 우주관측사진들을 수록하고 있어 일반인 및 아마추어 천문가들이 쉽게 접근할 수 있다. 천문학자들이 케플러 우주망원경 같은 대형망원경을 통해 관측한 사진들을 크론베르거와 같은 아마추어 천문가들이 면밀하게 검토하면서 이와 같은 발견이 가능해진 것이다.

아마추어 천문가들은 천문학을 단순한 취미로 삼는 사람부터 높은 수준의 천문지식을 가지고 직업으로 삼고 있는 사람들까지 다양하다. 이들은 고가의 천체망원경을 사용하기도 하지만 쉽게 구할 수 있는 망원경이나 심지어는 맨눈만으로 천체와 현상들을 관측한다. 물론 전문적인 천문대의 관측에 비해서는 질적인 면에서 차이가 날 수밖에 없겠지만 관측 자료를 분석하고 이용하는 데에 있어 전문가들보다 유연하게 행동할 수 있다는 것이 장점이다.

이런 아마추어 천문가들의 활동은 인터넷의 발달 이후 더욱 극대화 됐다. 세계의 유명하고 성능 좋은 망원경들이 관측한 자료들을 더욱 쉽게 접할 수 있기 때문. 실제로 지난 1월엔 영국에서 가스 노동자로 일하며 아마추어 천문가로 활동하고 있는 피터 잘로위크조 씨가 태양계 외부에서 네 개의 새로운 행성을 발견한 일이 있었다. 그는 천체망원경을 한 번도 써본 적이 없었다. 그저 2개의 가정용 컴퓨터만을 사용해 이와 같은 발견을 해낸 것이다.

거대 마젤란 망원경 기구 및 카네기 천문대의 조지 야고비는 스페이스 닷컴을 통해 “이번 발견은 아마추어 천문가들과의 협력이 없었다면 케플러 미션이 종료될 때까지 이뤄지지 않았을 것이다.”라고 말했다. 또한 그는 “귀중한 망원경을 사용하는 천문학자들은 아마추어 천문가들처럼 유연성있게 행동하지 못한다. 아마추어들은 이미 존재하는 데이터를 이용해 그들의 시간을 절약할 수 있으며 이는 새로운 발견을 위한 협력에 있어 환상적인 프로그램이다”라고 전했다.