사성(謝誠)
【정견망】
유럽남방천문대(ESO) 웹사이트는 2009년 12월 7일, 유럽남방천문대 초거대 망원경(VLT)을 통한 방대한 연구 결과가 태양형 항성을 둘러싼 오랜 미스터리를 더욱 심화시켰다고 보도했다. 생애 말기에 접어든 태양형 항성의 약 3분의 1에서 나타나는 이상 연간 밝기 변화는 여전히 설명되지 않은 채로 남아 있다. 지난 수십 년 동안 천문학자들은 많은 가설을 제시해 왔으나, 최근의 정밀한 관측 결과는 그 모든 설명들을 뒤엎었다.
“천문학자들은 단숨에 어둠 속에 놓이게 되었으며, 우리는 이런 상황을 원하지 않습니다.” 호주 스트롬로산 천문대 소속 논문의 주저자인 크리스틴 니콜라스(Christine Nicholls)는 이렇게 말했다. “우리는 지금까지 태양형 항성에 대해 가장 포괄적인 관측 데이터를 얻었으며, 이는 이상 운동에 대한 모든 가능한 설명이 실패했음을 분명하게 보여줍니다.”
이 연구팀은 1930년대부터 은하계와 다른 은하에 존재하는 태양형 항성의 약 3분의 1에 달하는 오묘한 현상을 연구해 왔다. 태양과 질량이 유사한 모든 항성은 생애 말기에 백색왜성이 되기 전, 붉고 차갑고 거대한 상태가 된다. 즉, 적색거성으로 알려진 이 노년기의 항성들은 최대 2년에 걸친 강한 밝기 주기 변화를 나타낸다.
니콜라스는 “이러한 변화는 본래 우리가 ‘항성 맥동’이라 부르는 현상 때문인 것으로 생각되었습니다.”라고 말했다. 이어 “대략적으로 말하자면, 거대한 항성이 팽창과 수축을 반복하며 규칙적으로 밝아지고 어두워지는 것입니다. 그러나 이러한 항성의 3분의 1은 설명할 수 없는 추가적인 주기 변화를 보이며, 이는 심지어 5년에 달하는 더 긴 시간 범위에 걸쳐 나타납니다.”라고 덧붙였다.
천문학자들은 2년 반 동안 우리 은하의 이웃인 대마젤란 성운에 있는 58개의 항성을 모니터링했다. 그들은 유럽남방천문대 초거대 망원경의 고해상도 FLAMES/GIRAFFE 분광기를 통해 스펙트럼을 얻었으며, 이를 다른 망원경의 영상과 결합하여 이 변광성들의 특성에 관한 인상적인 종합 자료를 도출해 냈다.
니콜라스와 그녀의 동료들이 수집한 것과 같은 방대한 데이터는 대개 이론가들이 가능한 설명 범위를 좁혀 천문학적 수수께끼를 해결할 수 있도록 지침을 제공한다. 그러나 이번에는 관측 결과가 모든 모델과 상충되면서, 철저한 논쟁이 필요한 문제들을 다시 원점으로 되돌려 놓았다. 이번 연구를 통해 천문학자들은 이제 자신들의 ‘무지’를 인식하게 되었는데, 이는 고대 그리스 철학자 소크라테스가 말했듯 지식을 구하는 과정을 실제로 추진하는 원동력이다.
“새로 수집된 데이터는 추가적인 변화에 있어 맥동이 원인일 가능성이 매우 낮다는 점을 시사합니다.”라고 연구팀 책임자인 피터 우드(Peter Wood)는 말했다. “항성의 밝기 변화를 일으키는 또 다른 가능한 기제는 쌍성계 내에서 항성 자체가 이동하는 것입니다. 하지만 우리의 관측은 이와도 부합하지 않습니다.”
이 연구팀은 추가 분석을 통해, 설명되지 않는 변화를 일으키는 원인이 무엇이든 간에 그것이 거성으로 하여금 덩어리 형태의 물질이나 확장된 원반 형태의 물질을 방출하게 한다는 것을 발견했다. 니콜라스는 “이 실망스러운 미스터리를 해결하기 위해서는 셜록 홈즈가 필요합니다.”라고 결론지었다.
참고자료: http://www.eso.org/public/news/eso0948/
원문위치: https://www.zhengjian.org/node/63442