▲ 스피처 적외선 우주 망원경과 전파망원경으로 촬영한 DR21/W75 지역의 모습. 이번에 관측한 무거운 별 탄생 지역 W75N은 그림 상단부에 위치해 있다. (사진제공/천문연구원)

별이 만들어지는 원리가 새롭게 밝혀질 전망이다. 

한국천문연구원은 별들이 탄생하고 있는 지역(W75N)에서 질량이 무거운 별로 만들어지는 천체를 관측해 기존 탄생 과정의 이론을 뒤집는 관측에 성공했다고 29일 밝혔다.

천문연의 김정숙 연구원과 김순욱 박사는 논문에서 별로 만들어지고 있는 천체를 지난 10년 동안의 관측한 결과를 분석해 무거운 별이 탄생하는 과정을 발표했다.

일반적으로 별 탄생 과정에서의 다양한 진화 단계는 여러 천체를 관측해 그 순서를 추론하게 된다.

별 탄생의 과정에서 각 단계는 수천년에서 최소 수백년 동안 진행되지만, 최근 10년 동안의 이번 관측은 천체의 진화 단계가 변하는 과정을 순간적인 촬영에 성공했다.
 

▲ 독일과 캐나다의 연구그룹이 슈퍼컴퓨터를 이용하여 계산한 무거운 별 진화의 자기유체역학 시뮬레이션 결과. 별 탄생 약 4000년 후에는 완전한 쌍극자형 분출물이, 약 5000년 후에는 완전한 등방형 분출물이 나타남을 알 수 있다. 이번 관측은 이 두 현상이 변하는 중간 과정을 관측한 것이다. (사진제공/한국천문연구원)

지난 수십 년간 무거운 별이 탄생하는 과정에서의 이론은 탄생 단계에서 방출되는 물질의 형태가 양 극 방향(bipolar)으로 분출되다가 점차 방향성이 없는 등방향(wind-like)으로 분출되는 것으로 받아 들여졌다.

하지만 최근 독일과 캐나다 천문학자들은 자기유체역학 시뮬레이션으로 분출 형태가 그 반대 순서로 진화가 진행된다고 제시했고 실제 관측 결과를 기다리던 중이었다.

천문연의 김정숙, 김순욱 연구팀이 발표한 이번 논문의 핵심은 W75N 지역에서 등방형으로 방출하는 원시별에서 관측되는 메이저 신호가 가속되며 팽창한다는 사실을 알아낸 것이다.

전파망원경 네트워크(VERA)를 활용해 정밀 관측 결과를 분석한 이 논문에 따르면, 질량이 무거운 별이 탄생할 때 발생하는 메이저 신호는 실제로 등방형 분출에서 쌍극자형 분출로 진화가 이뤄진다는 사실을 밝힌 것이다. 

원시별이 방출하는 메이저 신호의 가속 팽창 현상을 실제로 관측한 것도 이번이 처음이다.

기존의 천문학자들은 쌍극자형 방출을 하는 원시별과 등방형으로 방출하는 또 다른 원시별을 간접적으로 비교해, 진화 순서가 쌍극자형 분출 후 등방형 분출로 바뀐다고 주장해 왔다.

일본, 스페인, 네덜란드, 멕시코와 공동으로 수행된 이번 연구는 별이 탄생하는 원리를 밝히는 여러 물리현상을 이해하는데 중요한 실마리를 제공할 것으로 기대된다.

한편, 관련 논문을 지난 4월 10일자 천체물리학저널(Astrophysical Journal)에 발표했다.
 
※ 원시별이란? 
본격적으로 안정적인 에너지를 방출하는 항성(별)으로 진화하기 직전 단계  의 천체. Protostar
 
※ 메이저 신호란? 
 가시광선 영역의 특정 파장이 증폭돼 발생하는 신호가 레이저라면 전파영역의 특정 파장이 증폭돼 방출되는 신호가 메이저이다.