안녕, 별.

다시, 별 이야기.

미국과 독일, 영국 등의 과학자들이 `별의 장렬한 죽음'으로 묘사되는 초신성(超新星·supernova)의 폭발 전 과정을 생생히 관측하는데 성공했다.

미국 천문관측위성은 이미 반년 전에 X선 방출을 포착해 별의 폭발을 예고했고, 4곳의 관측팀이 `사건'을 관측해 과학전문저널 네이쳐에 관측결과를 발표했다. 초신성 폭발은 보통 하나의 은하에서 몇백년에 한번 일어나는 정도로 드문 사건이다. BBC방송, AFP통신 등 외신들은 30일 이번 관측이 별의 탄생에서 소멸까지의 미스터리를 푸는데 큰 열쇠가 될 것으로 보인다고 전했다.

과거 초신성 폭발 중 가장 유명한 것들 중의 하나인 카시오페이아A의 사진

독일 막스플랑크연구소 관측팀 등이 포착한 초신성 폭발이 일어난 것은 지난 2월. 폭발이 일어나기 전 미 항공우주국(NASA)의 스위프트위성은 지구에서 양(洋)자리 방향으로 4억4000만 광년 떨어진 곳에 있는 별에서 다량의 X선이 방출된다는 정보를 보내왔다. X선 방출은 별이 초신성으로 변하기 전 나타나는 현상. 원래 스위프트는 질량이 큰 별들이 폭발할 때 나오는 방사선 분출을 관측하기 위한 것으로, 특히 감마선 폭발(GRBs)에 초점을 맞춰 디자인됐다.

스위프트가 보내온 정보를 받은 과학자들은 초신성 폭발 관측 준비에 들어갔고, GRB060218이라 명명한 이 폭발을 처음부터 끝까지 과정을 촬영하는데 성공했다.

초신성은 아주 밝은 항성의 대규모 폭발을 가리킨다. 이름은 `새로운 별'이지만 실제로는 죽어가는 별의 붕괴과정을 지칭하는 말이다. 태양처럼 큰 별은 내부에서 연소되는 핵연료가 고갈되면 핵융합반응에 의해 바깥쪽으로 작용하던 압력이 약해지면서 안으로 수축된다. 이렇게 쪼그라든 별을 백색왜성(白色倭星)이라고 한다. 왜성은 근처에 있는 물질들을 빨아들이며 몸집을 다시 키우다가, 질량이 어느 한계(임계치)에 이르면 격렬한 핵반응을 일으켜 폭발한다. 이렇게 폭발해가는 별을 초신성이라 부른다. 폭발한 별은 몇주, 혹은 몇달에 걸쳐 빛을 발한 뒤 작은 찌꺼기만 남아 중성자별로 변한다.

이번에 관측된 초신성 폭발은 지구에서 관측된 것 중 두번째로 `가까운' 곳에서 일어난데다, 규모도 커서 폭발이 40분 가까이 지속됐다. 미국 물리학자 앨릭스 필리펜코는 "폭발한 별의 당초 질량이 태양의 20배는 됐던 것 같다"고 말했다.

초신성이 우주물리학자들의 관심을 끄는 것은, 우주의 탄생과정을 밝혀내는데 실마리가 될 것으로 추정되기 때문. 초신성은 폭발과 함께 잔해를 만들어내고, 폭발의 파동을 우주로 내보낸다. 이 폭발은 산소보다 무거운 화학원소들의 주요 공급원이다. 초신성폭발을 유일한 공급원으로 하는 원소들도 많다. 인간의 뼈를 구성하는 칼슘이나 문명의 근본인 철은 수십억년 전 초신성 폭발에서 만들어진 것으로 추정된다. 초신성은 이런 무거운 원소들을 쏟아낼 뿐 아니라, 별의 원재료라 할 수 있는 분자구름을 형성시키는 역할을 한다. 초신성의 이런 작용들이 45억년 전 태양계를 형성했을 가능성도 있다.

초신성은 지구의 과학자들이 어마어마하게 멀리 있는 별들의 거리를 추측하는 데에 잣대로 쓰이기도 한다. 밝기가 같다면 멀리 있는 별일수록 희미해 보이는 것이 당연하다. 하지만 밝기를 기준으로 거리를 유추하려면 원래 그 별의 밝기를 우리가 알고 있어야 한다. 하지만 수십억광년 떨어진 별의 ‘원래 밝기’를 알아내는 것은 쉽지 않다. 그래서 과학자들은 어떤 이유에서인지 거의 정해진 밝기로 빛을 방출하는 천체를 찾아 기준으로 삼는다. 과학자들은 이것을 ‘표준촛불’이라 부른다.

‘엘러건트 유니버스’의 저자 브라이언 그린의 설명을 빌려와보자. 만일 우주공간에 100와트짜리 전구가 빛을 발하고 있고 우리가 그 사실을 알고 있다면, 전구의 밝기를 측정해 전구까지의 거리를 계산할 수 있다. 전구가 얼마나 밝게 보이느냐에 따라 우리가 그 전구에서 얼마나 떨어져있는지를 알 수 있기 때문이다. 그렇다면 전구 역할을 해줄 천체는 대체 뭘까? 과학자들은 Ia형 초신성이라 부르는 특별한 종류의 초신성이 그런 촛불이 될 수 있다고 설명한다. 이 초신성은 특정한 임계치에 이른 별이 폭발한 것이기 때문에 폭발의 밝기가 일정하다. 더욱이 초신성은 100와트짜리 전구가 아니라 한 은하 전체에 이르는 에너지를 순간적으로 폭발시키는 것이기 때문에 엄청나게 밝다. 덕택에 초신성은 광활한 검은 우주에서 지구인들에게 거리감을 각인시켜주는 잣대 역할을 해줄 수 있는 것이다.

그런가하면 1967년 소련의 핵 실험을 관찰하던 미국 과학자들은 텅빈 공간처럼 보이는 우주에서 수시로 감마선 폭발이 일어나고 몇 초만에 사라진다는 사실을 알게 됐다. 감마선 폭발의 원인에 대해서는 초신성의 폭발에 동반해 일어난다는 주장, 중성자별들의 충돌로 일어난다는 주장 등이 부딪치고 있다. `빅뱅 이래 가장 큰 폭발'인 감마선 폭발들의 원인을 규명한다면 우주의 구조에 한발 다가서게 된다. 이번 관측은 초신성 폭발과 감마선 폭발의 연관성을 입증해보인 것이기도 해서 관심을 끌고 있다.

	인간의 눈에서 사라진다고 해서 소멸되는건 아닐거에요.	2006/09/07
		뭐가요?	2006/09/07
		별들이요. 별들이라고 불리우는 모든 항성들말이죠. 은하계에서는 아마도 곧 지구를 소멸할 별로 볼지도 모르구요. 제 외계인 친구가 그러는데 지구 가까운 곳에 있는 행성들이 벌써 지구가 폭발할 때를 대비해 '지구에서 멀어지기'운동을 시작했다고 하더라구요. 으이구^^	2006/09/07
		재미있는 얘기네요. 벌써 멀어지려 하고 있다니. ^^	2006/09/07