천문연, 별 생성 영역 고해상도 관측 첫 성공

국내 연구진이 우리나라 최초의 전파망원경으로 우리은하 가장자리에 위치한 별 생성 영역 관측에 성공했다.

한국천문연구원은 우리 은하 내 무거운 별 생성 영역 'CTB 102’의 고해상도 영상 관측에 처음 성공했다고 13일 밝혔다.

연구진은 대덕전파천문대 13.7m 전파망원경을 통해 우리은하 가장자리에서 ‘CTB 102’라고 불리는 전리수소영역을 관측했다.

해당 영역은 매우 큰 질량을 가진 전리수소영역임에도 불구하고 먼지와 가스로 가득한 분자운 뒤에 존재함으로써 성간 소광이 발생해 그동안 심도 있는 관측이 이뤄지지 못했다. 또한, 넓은 영역 중 일부에 대해서 저해상도 관측만 수행돼 자세한 내부 구조를 파악할 수 없었다.

연구진은 2015년 수신기 성능을 개선한 한국천문연구원의 대덕전파망원경을 이용해 기존 낮은 주파수로 관측한 영상에 비해 약 10배 정도의 고해상도 영상을 얻을 수 있었다. 이를 통해 CTB 102 영역의 물리적 구조와 그 속에서 생성되고 있는 어린별의 특성과 이 지역의 별 생성률 등을 알아냈다.

이번 연구에서 얻은 고해상도 일산화탄소(CO)의 관측 결과에 따르면, CTB 102는 가로지르는 크기가 180광년 정도이며 무게는 태양의 약 10만 배다.

또 이번 연구에서는 NASA의 와이즈(WISE) 적외선 망원경을 이용한 어린별의 등급 분류 방법을 통해 해당 영역 어린별들의 등급을 분류했다.

그 결과 이 지역이 전체적으로는 은하 전반의 별 생성률인 5~10%와 큰 차이를 보이지 않으나 일부 특정 지역에서는 17%~37%의 높은 별 생성률을 보인다는 통계적 사실을 밝혀냈다. 하지만 이 지역들이 두꺼운 분자구름에 가려져 전파영역에서는 자세한 관측이 어려워 후속 연구를 통해 원인을 밝힐 계획이다.

해당 연구 논문을 이끈 한국천문연구원 강성주 박사는 “우리나라 최초의 전파망원경을 통해 해당 별 생성 영역의 고해상도 이미지를 처음으로 관측하고 이를 통해 별 생성률의 특성을 알아냈다”며 “앞으로도 대덕전파망원경을 활용해 새로 태어나는 별들이 특정지역에 모여 있는 이유에 대해 후속 연구를 이어갈 예정이다”고 말했다.

이번 연구 결과는 천문학 분야 국제 학술지인 ‘천체물리학 저널(Astrophysical Journal)’ 25월1일자에 게재됐다.

※ 용어 설명

① 대덕전파천문대(TRAO, Taeduk Radio Astronomy Observatory) : 한국천문연구원이 1986년부터 운용 중인 13.7m 망원경을 보유한 시설이다. 대덕전파천문대를 통해 국내 관측 연구의 범위가 가시광선 스펙트럼에서 밀리미터파 전파 영역으로 확대돼, 우리나라의 전파천문학을 주도해왔다고 할 수 있다. 지난 30여 년 간 SIS 수신기 개발, 필터뱅크 분광기 개발, 안테나 주경면 조정, 다중빔 수신기 도입 등 꾸준히 성능을 향상시켜왔으며 이를 통해 별 탄생의 과정, 성간 분자운의 진화, 별의 소멸 과정 등과 같은 별의 진화과정을 연구하는 데 큰 역할을 했다. 2015년 분해능 및 관측시간 효율을 10배 정도 업그레이드해 가동 중이며 86GHz에서 115GHz 사이의 주파수를 이용해 관측을 할 수 있다.

② CTB 102 : 1960년대 캘리포니아 공과대학(Caltech)에서 수행한 전파관측목록 리스트 ‘Caltech catalog B’의 102번째 천체다. CTB 102는 거대한 별 생성 영역으로 알려져 있었으나 우리은하 외곽에 멀리 떨어져 있는 천체일 뿐 아니라 우리와 천체 사이에 성간물질이 많아 성간 소광이 많이 일어나서 실질적인 관측이 이루어지지 못한 곳 중에 하나다.