d라이브러리

우주의 가스구름 사이에서 알이 하나하나 생기고, 그 알들이 자라 별이 된다. 이러한 별의 탄생 순간을 허블우주망원경이 놓치지 않고 찾아냈다. 96년 새해 아침 아기별의 탄생을 함께 지켜보기로 하자.

허블 우주망원경이 시시각각으로 보내오는 사진들을 보고 있노라면 천문학자들조차 직업적인 냉정함을 잃어버리고 만다. NASA의 책임연구원 웨일러 (Ed Weiler)는 "나는 그것들을 처음 봤을 때 혼이 송두리째 빠져나가는 것 같았다" 고 말했다. 허블 우주 망원경은 자연이 가지고 있는 물리적 극한의 세계를 보여주거나 우주의 변화무쌍한 모습을 보여줌으로써 인간의 상상력을 휘저어 놓는다.

스타 탄생의 소용돌이

최근 허블우주망원경이 촬영한 독수리성운(Eagle nebula, M16)은 그 대표적인 예라 할 수 있다. 산호초와 같이 보이기도 하고 마법의 성처럼 보이기도 해 마치 그 어디선가 에일리언(우주인)이 뛰어나올 듯한 분위기다.

독수리성운은 뱀자리(Serpens)의 꼬리에 있는 암흑성운으로 방패자리와 사수자리 경계에 있다. 수소가스 먼지로 이뤄진 거대한 기둥(높이는 약 1광년)과 어두운 분자구름들(molecular clouds)은 이를 처음 본 관측자들의 마음을 여지없이 사로잡고 만다.

별들은 강한 자외선 복사(radiation)로 주변물질들을 날려보낸다. 이것을 '광증발(photoevaporation)현상'이라고 하는데, 다행스럽게 독수리성운 내의 물질들은 이런 '풍화작용'을 잘 견뎌냈다. 그래서 천문학자들은 이것을 사막의 '샘' 에 비유한다. 사막은 풍화로 본래 모습을 잃어가지만, 샘은 암석의 보호를 받으며 오랜 세월을 견디기 때문이다.

광증발 현상이 일으키는 조화는 매우 신비하다. 바로 별이 탄생하는 비밀이 여기에 있기 때문이다. 별에서 나오는 자외선 복사들은 분자구름을 증발시켜 내부에 숨겨진 가스공들을 노출시킨다. 이 가스공을 천문학자들은 '에그'(EGG; Evaporating Gaseous Globules)라고 부른다. 에그라는 이름은 귀엽기도 하지만, '별의 달걀' 이란 뜻도 지니고 있다.

에그 내부에서는 아기별들이 천천히 자라난다. 거기에 파묻힌 아기별들은 성장을 계속하다가 '에그'의 껍질을 이루는 가스가 모두 증발하면 비로소 원시별로 태어나게 된다.

우주에서 별이 탄생하는 영역 가운데 지구에서 가장 가까운 곳은 오리온대성운(M42)이다. 오리온대성운은 지구로부터 약 1천5백광년 떨어져 있으며 우리은하 나선팔의 한중간에 있다. 이곳에는 수 없이 많은 물질들이 수축하고 있으며, 그중에서 중심온도가 높아져 '별'로서의 탄생을 기다리는 것들도 있다.

과학자들이 오리온대성운에 특별한 관심을 갖는 이유는 바로 45억년 전 태양과 태양계가 어떻게 형성됐는지를 오리온대성운이 밝혀줄지도 모르기 때문이다. 1년 3개월에 걸쳐 허블우주망원경이 오리온대성운의 미세사진들을 촬영한 까닭은 여기에 있다.

오리온대성운 중심에는 '트라페지움'(Trapezium)이라는 4개의 무거운 별들이 있다. 이 별들 말고도 서로 다른 진화과정에 있는 7만여개의 다양한 원시별들이 성장하고 있다. 그 중의 일부는 1만 km/시라는 무시무시한 속도로 제트를 분출하는데, 이때 형성된 충격파는 성운을 조각조각 찢어 놓는다. 충격파의 효과는 엷게 빛나는 루프(또는 필라멘트)나 밝은 점(nots)으로 관측된다.

천문학자들은 허블우주망원경이 찍은 사진에서 약 1백53개의 원시행성계 원반(protoplanetary disks)을 찾아냈고, 우주에서 행성계가 만들어지는 것은 흔한 사건임을 알았다. 이들은 언젠가 태양계와 비슷한 행성계로 발전할 것이다. 이 행성계는 1992년 허블우주망원경으로 처음 발견했는데, 그 이름은 '프로플라이드'(Proplyds)다. 트라페지움 근처에 보이는 프로플라이드는 가스와 먼지로 이뤄져 있으며 주변의 뜨거운 별에 의한 복사 때문에 풍향계처럼 그 반대편으로 꼬리를 드리우고 있다.

M15에 블랙홀이 있을까

구상성단인 M15는 우리은하에서 별들이 가장 밀집한 성단이라고 한다. 그 중심부에는 대략 3만개의 별들이 모여 있다. 허블우주망원경이 M15의 중심부를 촬영한 까닭은 이곳에서 성단핵이 수축하는 현상(core collapse)이나 블랙홀에 관한 증거를 찾기 위해서였다.

구상성단은 중심으로 갈수록 별의 밀집도가 증가한다. M15의 모인 별들의 분포를 연구한 허블팀은 어느 먼 과거에 벌떼가 한번에 벌집에 모이는 것처럼 별들이 밀집했다는 결론에 도달했다. 이론적으로는 예견돼 왔지만, 정밀하게 관측해 분석한 것은 이번이 처음이다.

만일 핵수축이 정말 일어났었다면, 그것은 구상성단의 나이(현재 널리 받아들여지고 있는 나이는 1백20억년)에 비해 매우 짧은 수백만년에 걸쳐 일어났을 것이다. 현재 별들의 운동속도를 측정하면 별들의 수축이 성단 중심에 있는 거대질량(곧 블랙홀) 때문인지, 아니면 상호 중력 때문인지를 명백하게 알아낼 수 있을 것이다. 별들이 아주 빠른 속도로 운동한다면 그것은 분명 블랙홀이 그 원인일 것이다.

허블우주망원경으로 본 목성

89년 10일 파이어니아와 보이저의 뒤를 이어 목성탐사선 갈릴레오가 지구를 떠났다. 그로부터 6년의 세월이 흐른 지난 12월 7일 갈릴레오는 드디어 목적지인 목성에 도착했다. 갈릴레오의 탐사구가 목성의 상층대기를 뚫고 진입하는 역사적인 순간이다.

탐사구가 진입한 지점(화살표)은 1백10m/초의 속도로 강한 바람이 불고 있었다. 이에 반해 북쪽 백반쪽은 6m/초의 속도로 느리게 움직였다. 오른쪽 이미지는 10월 4일 시간 간격을 두고 촬영한 진입예정 지점으로 빠르게 움직이는 구름들을 볼 수 있다.(사진/Rate Beebe).