막심해(莫心海)
【정견망】
(전편에서 이어집니다)

(3) 빈번한 초신성과 감마선 폭발
초신성과 감마선 폭발은 우주에서 일어나는 극히 강력한 폭발이다. 초신성 폭발은 별이 죽기 전에 폭발하여 짧은 시간에 막대한 에너지를 방출하는 현상이다. 지금까지 관측된 초신성의 폭발 빈도는 하루에 한 번 정도였다. 감마선 폭발은 초신성보다 더 격렬하다. 감마선 폭발로 방출되는 에너지는 태양이 100억 년 동안 방출하는 총 에너지를 능가하는데, 이는 초신성이 방출하는 에너지의 약 5배다. 과학자들은 감마선 폭발이 지구에서 50억 광년 이내에서 발생한다면 방출되는 광선은 지구상의 모든 생명체를 파괴하기에 충분할 것으로 추정한다.
과학자들이 아직 감마선 폭발의 구체적인 원인을 명확히 알지 못하지만, 지난 10년간의 관측 결과 감마선 폭발은 우주 공간에 고르고 무작위적으로 분포한다는 것이 밝혀졌다. 현재 과학자들은 감마선 폭발의 빈도가 하루에 한 번임을 관찰했다. 그러나 감마선 폭발은 고르고 무작위적으로 분포하기 때문에 대부분은 우리의 눈에 보이지 않는다. 과학자들은 감마선 폭발의 실제 횟수를 하루 약 500회로 추정한다. 이처럼 빈번하고 격렬한 폭발은 우리 우주가 엄청난 변화를 겪고 있음을 보여주기에 충분하다.
(4) 수많은 별의 생성 또는 훼멸
충돌하는 은하에서 충돌로 인해 수많은 별이 생성되는 것을 발견하는 것 외에도, 과학자들은 다른 은하에서도 다수의 별이 생성되거나 파괴되는 것을 발견했다. 이러한 장면이 관측되는 은하는 우리 은하와 우리 가까이 있는 은하에서부터 현재 관측 가능한 우주의 가장자리까지, 신생 은하부터 오래된 타원 은하까지 우주 전체에 퍼져 있는 것으로 보인다. 빠른 별 폭발을 보이는 수많은 은하가 발견되었다.
다음 자료는 모두 NASA 뉴스 센터(http://hubblesite.org/newscenter/newsdesk/archive/
releases/)에서 발췌한 것들이다.
1992년 6월 2일: Arp 220에서 강력한 별 형성이 관측되었다.
1994년 1월 14일: 지금까지 발견된 가장 밝은 별 중 하나인 에타 카리나(Eta Carinae)가 훼멸 직전에 있는 것이 관측되었다. 지구에서 1만 광년 떨어진 곳에 위치한 이 별은 지금까지 발견된 가장 밝은 별 중 하나다.
1995년 2월 20일: 은하 NGC 253에서 빠른 별 형성이 관찰되었으며, 별 형성 영역은 반경 1,000광년에 걸쳐 펼쳐져 있다.
1995년 8월 28일: 허블 우주 망원경은 구상 성단 메시에 4(M4)에서 죽어가는 백색 왜성을 다수 발견했다.
1995년 11월 2일: 지구에서 불과 6,500광년 떨어진 독수리 성운에서 수많은 새로운 별들이 관찰되었다.
1997년 10월 29일: 오래된 구상 성단 큰부리새자리 47번에서 갓 태어난 별들이 발견되었다.
1998년 3월 19일: 행성상 성운 NGC 7027의 중심에서 죽어가는 별이 발견되었다.
1998년 6월 11일: 많은 수의 신성들이 포함된 은하 NGC 4314 주변에서 밝은 신성 고리가 관측되었다.
2000년 1월 6일: NGC 4214에서 신성들이 강력한 플레어를 방출하며 은하 전체를 밝혔다. 이 은하는 지구에서 1,300만 광년 떨어져 있다.
2000년 8월 3일: 허블 우주 망원경이 M15 성단에서 죽어가는 별을 관측했다.
2000년 9월 21일: 과학자들은 지구에서 450광년 떨어진 곳에서 빠르게 변화하는 두 개의 신성을 관측했다. 이 신성들을 지속적으로 관측한 결과, 그 모습이 빠르게 변하고 있음이 밝혀졌으며, 이는 신성들이 극적인 변화를 겪고 있음을 시사한다.
2000년 10월 5일: 우리 은하 근처 소마젤란 성운 N81에서 수많은 별들이 형성되는 것이 관측되었다. 눈부신 새로운 별들이 주변 지역을 비추고 있었다. 이 지역은 지구에서 16만 광년 떨어져 있다.
2001년 1월 4일: 우리 은하 근처 은하인 NGC 6822에서 수많은 신생 별들이 내뿜는 복사 에너지가 발견되었다. NGC 6822는 우리 은하에서 가장 가까운 은하 중 하나다. 이 은하에서 별들이 형성되는 것은 약 400만 년 전에 갑자기 탄생했다. 이는 천문학적으로 아주 짧은 시간에 해당한다.
2001년 5월 31일: 허블 우주 망원경은 NGC 1512에서 2,400광년 길이의 별들로 이루어진 놀라운 “아기” 별 고리를 관측했다.
2001년 7월 19일: 스테판 오중 은하에서 세 개의 새로운 별 형성 영역이 발견되었다. 이 별들 집단 내 은하들의 충돌을 통해 새로운 별들이 탄생하고 있다.
2001년 7월 26일, 허블 우주 망원경은 광활한 타란둘라 성운에서 수천 개의 새로운 별들이 솟아오르는 것을 발견했다. 이 새로운 별들에서 나오는 자외선과 고속 입자들의 분출은 창조와 파괴의 태피스트리를 엮어냅니다.
2001년 8월 16일: NGC 3079 은하에서 강렬한 별 형성이 관찰되었다. 갓 태어난 별에서 나오는 고속 입자 흐름이 은하의 가스에 충돌하여 “거품”을 형성했다.
2001년 9월 6일: 폭발적 별 생성 은하 NGC 3310이 관측되었는데, 갓 태어난 별에서 나오는 강렬한 복사가 은하의 중심부를 비춘다.
2001년 12월 6일: 인근 은하 NGC 6822에서 거대한 “별 생성 공장”, 즉 새로운 별 형성 영역이 관측되었다. 이 새로운 별에서 나오는 빛은 반딧불이처럼 깜빡였다. 이 은하는 지구에서 163만 광년 떨어져 있다.
2002년 2월 7일: “역나선 은하”인 NGC 4622가 관측되었는데, 바깥쪽 팔에 수많은 새로운 별들이 있었다.
2002년 4월 30일: “창조의 기둥”으로 알려진 원뿔 성운 NGC 2264가 관측되었다. 이 성운에는 곧 별들로 진화할 광대한 가스가 포함되어 있다.

원뿔 성운 NC2264: 새로운 별들이 탄생하는 “창조의 기둥”
2002년 9월 5일: “고리 속의 고리” 은하에서 수많은 신생 별들이 관측되었다.
2002년 12월 19일: 허블 우주 망원경이 형성 과정에 있는 작은 은하 POX 186을 관측했다. 이 은하의 크기는 900광년에 불과하며, 1천만 개의 별을 포함하고 있다. 이와 비교해보면, 우리 은하의 크기는 10만 광년에 100억 개의 별을 포함하고 있다.
2003년 12월 4일: 우리 은하에 가까운 은하인 NGC 604에서 눈부신 별 생성 폭발이 관측되었다. NGC 604는 우리 은하에서 불과 270만 광년 떨어져 있으며, 매우 어린 별들을 포함하고 있다.

우리 은하에 가까운 은하인 NGC 604에서 촬영된 우주 불꽃놀이
2004년 2월 3일: 과학자들은 백색 왜성 은하 NGC 1569에서 대규모 별 생성 폭발을 관측했다. 과학자들은 약 2,500만 년 전 이 은하에서 새로운 별들이 갑작스럽게 폭발적으로 생성되었다고 생각한다.
동시에 찬드라 망원경도 이와 유사한 여러 현상들을 발견했다.
2000년 5월 17일: 허블 딥 필드 노스 관측 결과 강렬한 별 생성의 증거가 발견되었다.
2001년 6월 5일: 새로운 별들이 폭발적으로 생성되는 것으로 알려진 안테나 은하에서 12개 이상의 강렬한 X선원이 관측되었다.
2002년 12월 8일: 젊은 성단 RCW 38에 있는 수많은 신생 별에서 강력한 X선이 관측되었다. 과학자들은 이 새로운 성단이 오늘날에도 여전히 많은 별을 생성하고 있을 것으로 추측한다. RCW 38은 지구에서 불과 6,000광년 떨어져 있다.
2003년 5월 26일: 지구에서 불과 180광년 떨어진 곳에서 형성되는 두 개의 “태양계”인 TW Hydrae와 HD 98800이 관측되었다.
(5) 우리 은하의 변화
많은 천문 망원경의 현재 관측 데이터는 우리 은하 또한 급격한 변화를 겪었거나 겪고 있음을 보여준다.
2001년 9월 5일: 찬드라 망원경 웹사이트는 과학자들이 우리 은하 중심부의 초대질량 블랙홀 근처에서 강력한 X선을 관측했다고 보도했는데, 이는 블랙홀이 주변 성간 물질을 삼키면서 생성될 가능성이 있다고 밝혔다.
2002년 1월 9일: 찬드라 망원경은 우리 은하 중심부의 아름답고 고에너지 파노라마를 촬영하여, 중심부에서 새로 태어난 별, 블랙홀, 그리고 고열 가스의 활발한 활동을 보여준다.
2002년 6월 11일, 스페이스닷컴은 크리스 마틴이 2002년 6월 뉴멕시코주 앨버커키에서 열린 미국 천문학회 제200차 연례 학술대회에서 연구 결과를 발표했다고 보도했다. 이 연구는 우리 은하가 거대하고 밀도가 높은 성간 가스 고리가 은하 중심부 근처에 모이는 새로운 시대로 접어들고 있음을 시사한다. 그 밀도는 현재보다 100배 빠른 속도로 새로운 별들을 생성하여 장엄한 은하 풍경을 만들어낼 수준에 도달할 것이다.
이러한 새로운 별들 중 다수는 거대한 질량을 지닌 수명이 짧은 별이다. 이들이 수명을 다하면 빠른 속도로 중원소를 방출하는데, 이는 우리 태양과 같은 은하의 다른 장수 별들의 씨앗이 될 것이다. 연구진은 우리 은하가 현재 약 100년에 한 번 정도 초신성을 관측하고 있지만, 그때쯤에는 매년 초신성을 관측하게 될 것이라고 한다. 크리스 마틴과 그의 동료들은 북극의 망원경을 사용하여 가스 고리에서 일산화탄소가 방출하는 서브밀리미터 파장 복사의 분포를 관찰하고 밀도를 추정했다. 그들의 연구에 따르면 이 고리는 수백만 태양 질량의 물질을 포함하고 있으며, 이미 임계 밀도에 도달했다. 이 임계 밀도를 초과하면 한두 개의 가스 구름이 은하 중심부로 붕괴되어 별 형성을 촉발한다. 이는 약 5억 년에 한 번 발생한다.
천문학자들은 일찍이 다른 은하에서도 유사한 별 형성 활동을 관측했다. 신성 폭발이 일어나는 동안 일부 물질은 우리 은하 중심부에 있는 블랙홀에 흡수되고, 그 에너지는 블랙홀 축을 따라 두 개의 전자기파 빔으로 방출된다. 스타크는 “거대한 신성 폭발은 우리 은하를 현재 상태에서 M82와 같은 활동적인 은하로 변화시킬 수 있습니다.”라고 말했다. “다행히도 이 에너지 빔은 은하면 밖으로 퍼져 나가고 있습니다. 그렇지 않았다면 지구 생명체는 주기적으로 완전히 멸종했을 것입니다.”라고 했다. 이 연구는 우리 은하 초신성 시대의 시작을 보여준다. 스타크는 인류가 이 장엄한 우주의 “불꽃놀이”를 목격할 기회를 갖게 될지도 모른다고 말한다. (http://www.space.com/scienceastronomy/astronomy/boom_times_020610-1.html)
2002년 7월 22일, 스페이스닷컴은 우리 은하의 거대한 가스 구름 W49에서 100개가 넘는 새로운 별이 발견되었다고 보도했다. 이 모든 별은 태양보다 최소 15배 이상 무겁고, 어떤 별은 120배를 넘기도 하는데, 이는 매우 활발한 활동을 시사한다. 이 새로운 별들은 현재 광학 기술로는 관측하기 어렵지만, 전파, 적외선, 그리고 다른 복사선들을 방출하기 때문에 과학자들은 이를 감지할 수 있다.
유럽 남방 천문대(ESO)의 니콜 호미에르는 “우리는 그곳에서 태양 질량의 최대 120배에 달하는 별들을 포함한 네 개의 거대한 성단을 발견했습니다. 마치 미사일처럼 주변을 엄청나게 강력한 성간풍과 강렬한 자외선으로 폭격하고 있습니다.”라고 말했다. 호미에르와 동료 조안 알베스는 칠레에 있는 ESO의 3.5미터 신기술 망원경(New Technology Telescope)에 장착된 적외선 카메라를 사용해 W49 내의 W49A라는 특정 영역을 관측했다.
알베스는 “전파 천문학자들은 W49A가 우리 은하에서 가장 활발한 별 형성 영역 중 하나라는 것을 오래전부터 알고 있었습니다.”라고 말했다. “우리의 발견은 사실 매우 놀랍습니다. 이 성간 모항성 영역은 처음 생각했던 것보다 훨씬 크고, 별 형성은 아직 멈추지 않았습니다. 이제 우리는 이 영역에서 100개가 넘는 새로운 별이 존재한다는 증거를 확보했는데, 이는 이전에 알려진 것보다 훨씬 많은 양입니다.”
2002년 11월 8일, 스페이스닷컴은 허블 우주 망원경을 이용해 천문학자들이 우리 은하에서 폭주 블랙홀을 관측했다고 보도했다. 이번에 발견된 코드명 GRO J1655-40인 이 블랙홀은 우리 은하 내에서 빠른 속도로 움직이는 것으로 발견된 최초의 블랙홀이다. 천문학자들은 새롭게 발견된 블랙홀이 마치 대포알처럼 돌진하며, 시속 최대 40만 킬로미터의 속도에 도달한다고 말한다. 이는 근처 별보다 네 배 빠른 속도다. 이렇게 빠른 속도는 초신성 폭발 중에 방출되었을 가능성을 시사한다. 이 블랙홀은 현재 지구를 향해 거의 접근하고 있다.
2003년 1월 3일, ‘사이언스’는 우리 은하의 구상성단에서 일어나는 극적인 변화를 집중 조명하는 특집호를 꾸몄다. 이 성단들을 관측한 결과 놀라운 변화들이 많이 드러났다. 천문학자들은 만약 우리가 이 성단들을 중심부 가까이에서 관측할 수 있다면 놀랍도록 밝은 밤하늘을 발견할 수 있을 거라고 지적한다. 로버트 아이리온 교수의 논문 “우리 은하에서 쉴 새 없이 움직이는 별들(Restless Stars in the Milky Way)”은 우리 은하의 구상성단에서 관찰되는 장관들을 조명한다.
지구에서는 태양에서 몇 광년 이내에 있는 소수의 별만 볼 수 있지만, 이 구상성단 근처에는 10만 개가 넘는 별들이 있다. 이렇게 작은 공간에 수많은 별들이 빽빽이 들어차 있는 만큼, 성단들은 활발한 활동을 보인다. 수많은 쌍성계가 수 시간 또는 수 분 간격으로 서로를 공전하고, 펄서는 분당 1,000회 이상 회전하며 서로 교차하는 궤도를 그린다. 컴퓨터 시뮬레이션에서 수많은 별들은 가로등 주위를 도는 나방 떼와 같다. 별들 사이의 상호작용은 눈이 부신다. 성단 내부의 상호작용으로 인해 많은 별들이 외곽이나 훨씬 너머로 튕겨 나가고, 심지어 많은 별들이 서로 충돌하여 새로운 별을 형성하기도 한다.
2003년 1월 6일, 스페이스닷컴은 천문학자들이 우리 은하 중심에 있는 초대질량 블랙홀을 163시간 동안 관측했다고 보도했다. 미국 찬드라 X선 천문대의 새로운 데이터에 따르면 우리 은하 중심에 있는 블랙홀은 매우 활동적이며 매일 폭발하고 있으며, 때로는 거대한 폭발을 일으키기도 한다.(http://www.space.com/scienceastronomy/cosmic_monster_030106.html)
2003년 1월 6일, 스페이스닷컴은 천문학자들이 은하수를 둘러싼 이전에는 볼 수 없었던 늙은 별들의 거대한 고리를 발견했다고 보도했다. 새롭게 발견된 고리에는 1억 개에서 5억 개 사이의 별이 있는 것으로 추정되는데, 이는 은하수 밖에서 이렇게 많은 별은 천문학자들에게 놀라운 발견이다. (http://www.space.com/scienceastronomy/milkyway_ring_030106.html)
2003년 1월 7일, 하버드-스미소니언 천체물리학 센터 웹사이트는 알렉스 로벨이 이끄는 국제 천문학자 팀이 시애틀에서 열린 제201차 미국 천문학회 회의에서 2000년에 초거성 로 카스(Rho Cas)의 거대한 폭발을 관측했으며, 지구 질량의 1만 배에 달하는 질량을 분출했다고 보도했다. 이 별 폭발로 인한 질량 손실은 지금까지 관측된 어떤 별보다도 큰다. 로 카스는 우리 은하 카시오페이아자리 성단에 속한다.
(http://cfa-www.harvard.edu/press/pr0302.html)
2003년 5월 27일, 사이언스데일리(http://www.sciencedaily.com)는 우리 은하에서 수많은 “태양계”가 형성되고 있다고 보도했다. 플로리다 대학교 천문학자들이 이끄는 연구팀은 애리조나에 있는 2m 망원경을 사용하여 우리 은하의 오리온자리와 페르세우스자리의 어린 성단에서 행성을 형성하는 가스 원반 7개를 발견하여 이러한 준행성계 수를 두 배로 늘렸다.
거대한 가스 구름으로 구성된 이 원반들은 각각 어린 별들을 둘러싸고 있으며, 지구에서 약 1,000광년 떨어져 있다. 이 회전하는 원반의 가스 중 일부는 중심에서 형성되는 별에 흡수되고, 일부는 뭉쳐 행성으로 진화한다. 전체 시스템은 결국 우리 태양계와 유사한 2차원 행성계를 형성한다. 연구팀은 또한 이 원반에서 행성이 과학자들이 이전에 생각했던 것보다 훨씬 빠르게 형성된다는 것을 발견했다. 이전에 생각했던 1천만 년에서 1천2백만 년이 아닌 약 3백만 년이 걸린다. 이는 수백억 년의 수명을 가진 별의 관점에서 보면 극히 짧은 시간이다. 놀랍게도 이번에 발견된 원반은 이전에 발견된 원반보다 10배에서 100배 더 크고, 각 원반의 지름은 수천 천문 단위(AU)에 달한다(1AU는 지구에서 태양까지의 거리다). 이에 비해 우리 태양계의 지름은 60AU에 불과하다.
2003년 9월 24일 스페이스닷컴에 따르면, 버지니아 대학교와 매사추세츠 대학교의 과학자들이 궁수자리 왜소은하에서 수천 개의 별들이 떨어져 나와 스파게티처럼 은하를 가로질러 우리 은하로 유입되고 있음을 발견했다. 궁수자리 왜소은하는 우리 은하에 삼켜지고 있으며, 이전 모습의 흔적만 남아있다. 궁수자리 왜소은하는 우리 은하보다 1만 배나 가볍다. 가시광선에서 궁수자리 왜소은하는 희미하게 보입니다. 버지니아 대학교 천문학과 스티븐 마제프스키 교수는 “적외선에 민감한 눈을 가진 사람이라면 궁수자리 내부가 하늘을 가로지르는 놀라운 모습으로 보일 겁니다.”라고 말했다. “하지만 가시광선 파장에서는 수많은 별과 먼지에 가려져 궁수자리가 광활한 영역에 걸쳐 보이지 않습니다.” 마제프스키는 “궁수자리의 많은 별들이 우리 은하의 현재 위치로 강하게 떨어져서 외부 은하의 별들이 지금은 비교적 우리와 가깝습니다.”라고 말했다.
연구원 중 매사추세츠 대학교의 마틴 와인버그는 “궁수자리는 오랫동안 우리 은하에 흡수되어 왔으며, 현재 붕괴의 마지막 단계에 있습니다.”라고 말했다. 그는 “궁수자리 왜소은하의 파편 흔적 모양은 우리 은하의 보이지 않는 암흑 물질이 구형으로 분포되어 있음을 시사하며, 이는 놀라운 결과입니다.”라고 말했다.
2004년 4월 14일, 사이언스 데일리는 스피처 우주 망원경이 우리 은하에서 또 다른 격렬한 별 형성 영역을 발견했다고 보도했다. 이 영역에서는 거대한 별들이 불꽃놀이를 펼치고 있으며, 그중 가장 큰 별은 태양보다 10만 배 더 밝다. DR21이라는 이름의 이 별 형성 영역은 우리 은하의 백조자리에 위치해 있다. 이전에 전파와 근적외선을 이용한 관측에서는 거대한 성운에서 강력한 제트가 뿜어져 나오는 모습이 포착되었지만, 이는 빙산의 일각에 불과했다. 스피처 우주 망원경의 새로운 가색 이미지는 DR21을 중심으로 광활한 우주 공간을 담고 있다. 이 이미지는 DR21 내부에 있는 거대한 별들이 밀집된 성단을 보여주며, 이 성단은 희미한 가스와 먼지 구름으로 둘러싸여 있다. 다환 방향족 탄화수소를 포함하는 붉은 필라멘트가 이 구름을 가로질러 수평 및 수직으로 뻗어 있다. 녹색 가스 제트가 성단의 돌출부를 통해 아래로 분출되는데, 이는 이 지역의 가장 큰 별에서 분출된 빠르게 움직이는 뜨거운 가스를 나타낸다. DR21 아래에는 눈에 띄는 별 형성 영역이 있다. 왼쪽 아래의 큰 소용돌이 구름 또한 DR21과 유사하지만 더 작은 별들을 형성하는 별의 보육원으로 여겨진다.

빠른 별 형성을 보여주는 DR21의 가색 적외선 이미지
2004년 5월 4일, 뉴 사이언티스트(New Scientist)는 호주 천문학자들이 우리 은하 바깥쪽 가장자리에서 거대한 팔을 발견했다고 보도했다. 수소 가스의 호(arc)로 구성된 이 팔은 길이 약 7만 7천 광년, 두께 수천 광년으로 은하의 가장 바깥쪽 가장자리를 따라 뻗어 있다. 이 발견으로 50년 된 은하수 지도가 다시 그려지게 되었다. 천문학자들은 이 새로운 발견에 놀랐다. 2003년에도 천문학자들은 우리 은하 바깥쪽 가장자리, 새로운 가스 호 근처에서 별무리 하나를 발견했지만, 이 별들이 새로운 팔의 일부인지는 불분명하다.
2004년 6월 22일, 찬드라 망원경 웹사이트는 천문학자들이 찬드라 망원경을 이용하여 우리 은하 중심부에서 섭씨 1억 도에 달하는 뜨거운 거대한 가스 구름을 발견했다고 보도했다. 이 가스 구름은 강렬한 X선을 방출하고 있다. 이러한 강렬한 온도는 이 구름들이 은하수에서 빠져나올 수 있게 할 수 있다. 과학자들은 어떤 열원이 이 가스를 그렇게 높은 온도까지 가열할 수 있는지에 대해 의문을 품고 있다.
2004년 12월 23일, 찬드라 망원경 웹사이트는 과학자들이 은하수 중심부에서 세 개의 어린 성단을 발견했다고 보도했다.
이 세 성단, DB01-42, DB00-58, DB00-6은 모두 젊고 밝은 별들로 구성되어 있다.

우리 은하 중심부에 있는 어린 성단의 X선 이미지(파란색) 및 적외선 이미지(녹색)
(계속)
원문위치: https://www.zhengjian.org/node/31397


















