[사이테크+] 눈부신 '용의 알' 성운 탄생 비밀은…"충돌한 두 별의 잔해"

국제연구팀 "별 충돌로 거대 자기 별 탄생…남은 가스·먼지가 성운 형성"

지구에서 3천800광년 떨어진 곳에서 영롱한 빛을 발하고 있는 '용의 알' 성운(Dragon's Egg nebula. NGC 6164/6165)은 중심부에 있던 3개의 별 중 2개가 충돌해 합쳐져 쌍성계가 되면서 남은 잔해라는 연구 결과가 나왔다.

유럽남방천문대(ESO) 애비게일 프로스트 박사가 이끄는 국제 연구팀은 12일 과학 저널 사이언스(Science)에서 남반구 별자리인 노마(Norma) 자리 쪽으로 3천800광년 밖에 있는 쌍성계 HD 148937을 둘러싸고 있는 화려한 용의 알 성운은 중심부의 별 2개가 충돌해 합쳐지고 남은 잔해로 분석됐다고 밝혔다.

용의 알 성운은 태양보다 8배 이상 큰 별 두 개로 이루어진 쌍성계 HD 148937 주위를 둘러싼 아름다운 가스와 먼지구름이다.

이 성운은 거대한 쌍성계를 둘러싸고 있는 성운이 매우 드물 뿐 아니라 중심부 쌍성 중 하나만 자기장을 가진 자기 별(magnetic star) 이어서 그 형성과정이 수수께끼로 남아 있었다.

태양처럼 질량이 작은 별들은 내부 물질 대류로 인한 발전 현상으로 주위에 자기장이 형성될 수 있지만 내부의 대류가 없는 큰 별이 자기장을 갖는 것은 매우 이례적인 현상이다.

연구팀은 이 수수께끼를 풀기 위해 칠레 아타카마 사막에 있는 유럽남방천문대(ESO) 초대형 망원경 간섭계(VLTI) 관측장비(PIONIER 및 GRAVITY)의 9년 치 데이터와 ESO 라실라 천문대의 관측 데이터를 분석했다.

그 결과 쌍성계를 구성하고 있는 별은 동시에 형성되는 게 일반적이지만, HD148937의 별 하나는 다른 별보다 나이가 최소 150만년 더 젊은 것으로 나타났다.

프로스트 박사는 "쌍성계 별의 나이가 서로 다르다는 것은 말이 되지 않는다"며 "이는 별 하나가 동반 별보다 더 젊어지게 만드는 어떤 사건이 일어났음을 시사한다"고 말했다.

또 하나의 단서는 이 별들을 둘러싼 성운에서 나왔다.

이 성운의 나이는 약 7천500년으로 두 별보다 수백 배 젊은 것으로 나타났고, 성운에는 질소와 탄소, 산소 등 무거운 원소들이 많이 포함된 것으로 밝혀졌다.

연구팀은 별의 내부 깊숙한 곳에 있어야 하는 질소, 탄소, 산소 같은 무거운 원소들이 성운에 있다는 것은 어떤 격렬한 사건으로 인해 별 내부의 물질이 외부로 분출됐음을 시사한다고 말했다.

이들은 분석 결과를 토대로 이 쌍성계와 성운에는 원래 가깝게 붙어 있는 별 2개와 멀리 떨어져 있는 별 1개 등 3개의 별이 있었는데, 그중 가까운 별 2개가 충돌해 합쳐져 쌍성계가 됐다는 시나리오를 제시했다.

별 2개가 충돌해 합쳐지면서 더 젊어 보이는 자기 별이 됐고, 충돌 과정에서 별 내부에 있던 질소, 탄소, 산소 등 무거운 원자가 포함된 가스와 먼지 등이 분출돼 쌍성계를 둘러쌌다는 것이다.

연구팀은 태양 같은 작은 별이 자기장을 갖는 것은 일반적이지만 더 거대한 별은 같은 방식으로는 자기장을 유지할 수 없다며 이 연구 결과는 두 별이 합쳐질 때 거대한 별에 자기장이 생길 수 있다는 이론을 뒷받침해주는 첫 증거이고 자기장을 가진 거대한 별에 대한 수수께끼를 푸는 데 도움이 될 것이라고 말했다.

◆ 출처 : Science, Abigail Frost et al., 'A magnetic massive star has experienced a stellar merger', http://www.science.org/doi/10.1126/science.adg7700



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