막심해
【정견망】
스페이스닷컴의 2023년 4월 15일 보도에 따르면 천문학자들이 에딩턴 한계를 명백히 위반하는 기이한 초강력 발광 물체를 발견했다.
천문학자들은 이 물체를 극히 밝은 X선 방출원이란 의미에서 ULX(Ultral-luminous X-ray Sources)라 부른다. 이것들은 태양보다 1000만 배 많은 에너지를 방출하는데 이는 에딩턴 한계로 알려진 물리법칙을 위배하는 것이다.
에딩턴 한계란 별과 같은 물체가 외부로 작용하는 복사 압력과 안쪽으로 작용하는 중력이 평형을 이루는 상태에 있을 때 도달할 수 있는 최대 광도를 뜻한다. 이 이론에 따르면 외부 복사 압력이 별의 중력을 초과하면 별이 빠르게 해체되기 때문에 이렇게 강한 빛을 계속 발산할 수 없다. 그러나 NASA 발표에 따르면 ULX는 “이 제한을 늘 100~500배 초과해서 과학자들을 혼란스럽게 한다”고 한다.
천문학자들은 처음에 관측된 극단적인 밝기를 일종의 착시현상으로 생각했다. 그러나 NASA 핵분광망원경 어레이(NuSTAR, Nuclear Spectroscopic Telescope Array)의 새로운 관측 결과 M82X-2라는 ULX가 절대적으로 밝은 것이 확인됐다. 즉, ULX는 확실히 에딩턴 한계를 위배한 것이다.
천문학자들은 과거에 ULX가 블랙홀일 것으로 추측했지만 M82X-2는 블랙홀이 아니라 중성자별이라 불리는 천체다. 중성자별이란 태양 등 항성이 폭발하면서 남은 핵이다. 중성자별의 밀도는 대단히 커서 지구 중력의 100조 배에 이른다. 이렇게 강력한 중력은 중성자별 표면으로 끌려가는 어떤 물질도 폭발 효과를 낸다는 것을 의미한다. NASA에 따르면 “솜사탕 하나가 중성자별 표면에 떨어져도 수소폭탄 1000개의 에너지가 발생한다”고 한다.
새로운 연구에 따르면 M82 X-2는 매년 약 1.5개 지구 물질을 소모하고 또한 인접한 항성에서 이런 물질들 흡수하는 것이 발견되었다. 이정도의 물질이 중성자별 표면에 부딪히면 천문학자들이 관찰한 극단적인 밝기를 만들어내기에 충분하다고 한다.
연구팀은 M82 X-2가 에딩턴 한계란 물리법칙을 깨뜨리는 어떤 일이 발생한 것을 입증한다고 보았다. 중성자별의 강한 자기장이 원자의 모양을 바꿔 항성이 아무리 밝아도 붙을 수 있다는 게 이들의 생각이다. 하지만 정확한 이유는 아직까지 미스테리로 남아 있다.
참고자료:
1. https://www.space.com/object-10-million-times-brighter-than-sun-defies-physics
2. https://www.jpl.nasa.gov/news/nasa-study-helps-explain-limit-breaking-ultra-luminous-x-ray-sources
원문위치: https://www.zhengjian.org/node/282813