별 탄생 과정 비밀 밝혀졌다

지난 2007년 관측된 원시별 분출물 형태변화 과정 확인

생성된 지 수천 년에 불과한 원시별의 분출물이 어떻게 변화하는 지 그 과정이 천문학자들에 의해 고스란히 관측됐다.

한국천문연구원(원장 한인우)은 지난 2007년 질량이 무거운 별들이 탄생하는 지역(W75N, 지구로부터 4천240광년 거리)에서 생성된 지 수천 년 된 원시별에서 나오는 분출물 형태가 급변하는 과정을 최초로 밝힌바 있으며, 이후 그 결과를 7년 동안 7개국 천문학자들과의 공동 관측으로 재검증한 논문이 3일자 사이언스(Science)에 발표됐다고 밝혔다.

논문에 따르면, 원시별의 분출물이 약 30년 전에 등방형으로 분출을 시작했으며, 김정숙 일본국립천문대 박사(前 한국천문연구원)와 김순욱 한국천문연구원 및 과학기술연합대학원대 교수가 관측한 2007년 전후로 분출물의 형태변화가 계속 진행 중인 것으로 밝혀졌다. 이는 우리 인류가 처음으로 원시별의 분출물 형태변화 진행을 생중계로 보고 있다는 것을 의미한다.

이번 사이언스 논문의 결과는 김정숙 박사와 김순욱 교수 팀이 2007년 세계 최초로 발견한 결과가 그 시발점이 됐다.

지난 2007년 김정숙 박사와 김순욱 교수는 미국과 일본의 초장기선 전파 간섭계(VERA)를 이용한 8년간의 물 메이저(Water Maser) 관측 결과를 바탕으로 W75N안에 있는 하나의 원시별에서 분출물이 방사형에서 쌍극자 형태로 바뀌는 장면을 세계 최초로 확인해, 2013년 미국 천체물리학 저널(Astrophysical Journal)에 발표했다.논문이 발표된 이후 그 발견을 검증하기 위해 김순욱 교수와 김정숙 박사를 포함한 국제공동(멕시코-유럽-한국) 관측팀이 결성됐다. 지난해 미국 전파간섭계(VLA)를 이용한 세 파장(15, 23, 44 기가 헤르츠(GHz))의 연속선 및 물 메이저 관측을 통해, 마침내 W75N에 있는 원시별의 분출물 형태가 물 메이저뿐만 아니라 연속선 관측에서도 지난 15년 동안 방사형에서 쌍극자형으로 계속 진화하고 있음을 확인하고 사이언스에 발표됐다.이번 사이언스에 실린 재검증 관측은 주로 멕시코와 스페인 팀이 주도했다(김순욱 교수와 김정숙 박사는 각각 10, 11번째 저자). 이 결과는 김순욱 교수와 김정숙 박사의 2007년 관측 결과를 완벽하게 뒷받침 해주는 검증 결과다.

태어난 지 얼마 되지 않은 원시별들이 밀도가 높은 기체 속에서 태어나며, 도넛(Doughnut) 형태의 먼지 원반으로 둘러 쌓여있다고 믿는다. 원시별이 진화하는 과정에서 때때로 뜨거운 물질들을 분출하곤 한다. 원시별은 주변의 물질들을 스스로의 중력으로 끌어당겨 점점 질량이 무거워 지면서 태어나는데, 원시별의 중력에 끌려온 주변 물질들의 일부를 분출물의 형태로 다시 우주로 방출하게 된다.

분출물은 거의 모든 방향으로 분출하는 방사형과 양 극 방향으로 분출하는 쌍극자형이 주로 관측 된다. 이것은 하나의 원시별을 추적 관측한 결과가 아니라 여러 원시별에서 관측한 결과로 추정한 것이어서, 그 동안 진화에 따른 그 형태 변화 양상에 대해 많은 논란이 있었다.분출물 형태 변화의 원인은 원시별 주위로 형성되고 있는 원반이 점점 그 형태를 갖추면서 원시별에서 가까운 지역 안에서는 등방형인 분출불이 계속 퍼져나가 일정한 거리를 벗어나면 원시별의 원반에 수직인 자기장의 영향을 받아 양극 방향으로 점점 모여서 분출되는 쌍극자 형태로 변하기 때문인 것을 이론적 계산을 통해 밝혔다.

이 결과는 2012년 독일과 캐나다 팀이 자기유체역학 시뮬레이션 계산으로 제안한 원시별 분출 형태 변화 양상과도 잘 일치한다.