새로운 종류의 우주 폭발현상 발견

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새로운 종류의 우주 폭발현상 발견

윤정
등록 2011-12-01 11:11:00

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세계 최고 권위의‘네이처’지 발표, “별이 죽는 새로운 모습 확인”

□ 6명의 국내 연구진을 포함한 국제공동연구팀이 새로운 형태의 우주 폭발현상을 발견하였다. 이번 연구는 스페인을 비롯한 대한민국, 미국 등 10개국 34명의 국제공동연구팀에 의하여 수행되었고, 국내에서는 임명신 교수(서울대, 44세)와 박수종 교수(경희대, 44세)가 이끄는 초기우주천체연구단 연구원 6명이 참여하였다.

○ 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단이 추진하는 리더연구자지원사업(창의적 연구)의 지원으로 수행된 이번 연구결과는 세계 최고 권위의 과학전문지 ‘네이처(Nature)’지에 12월 1일자로 발표되었다.

(논문명: The unusual gamma-ray burst GRB 101225A from a helium star/neutron star merger at redshift 0.33)

○ 특히 이번 연구에 국내 대학(서울대와 경희대)이 개발한 시퀸(CQUEAN)카메라를 이용하여 얻은 관측 자료가 큰 기여를 했다는 점에서 의의가 크다.

□ 이번에 발견된 새로운 종류의 감마선 폭발*은 별이 특별하게 죽을 때 생기는 현상이다. 지금까지는 태양보다 수십 배 무거운 별이 죽거나 또는 중성자별(매우 밀도가 큰 별) 두 개가 충돌할 때 일어나는 두 종류의 감마선 폭발만 알려져 있었다.

*) 감마선 폭발(Gamma Ray Burst): 몇 초에서 수백 초 동안 우주의 모든 별빛을 합한 만큼 매우 밝은 빛으로 반짝이는 천체로, 별이 특별하게 죽으면서 폭발할 때 생기는 현상으로 알려져 있음

○ 국제공동연구팀은 미항공우주국(NASA)의 스위프트 위성을 사용하여 지난해 12월 25일 약 43억 광년 떨어진 곳에서 일어난 특이한 감마선 폭발을 발견하여 이를 ‘GRB 101225A’*로 명명하였다.

*) GRB 101225A : 2010년 12월 25일에(101225) 처음(A) 발견된 감마선 폭발

○ 임명신, 박수종 교수 연구팀은 GRB 101225A를 발견한 직후 이 천체를 가시광선과 근적외선에서 관측하였고, GRB 101225A의 특성을 살펴본 결과, 이는 1990년대 후반부터 이론적으로만 예측되어왔던 새로운 종류의 감마선 폭발임을 알 수 있었다.

○ 감마선 폭발은 보통 몇 초에서 수백 초간만 지속되지만, GRB 101225A는 30분 이상 지속되었다. 그리고 가시광선과 근적외선 자료로부터 GRB 101225A는 다른 감마선 폭발과는 달리 수만 도에서 시작하여 수천 도까지 식어가는 빛의 스펙트럼을 가지고 있음을 확인하였다. 이것은 이론적으로만 예측했던 새로운 감마선 폭발의 모습과 같다.

□ 이번 연구는 별이 매우 다양한 형태로 죽음을 맞이할 수 있다는 새로운 사실을 보여주었다.

○ 천문학 교과서를 보면 별들은 죽을 때 초신성* 폭발을 한 후 블랙홀이나 중성자별로 남거나 차츰차츰 식어서 백색왜성**이 된다고 나와 있다.

*) 초신성(超新星): 늙은 별이 폭발하면서 막대한 양의 에너지를 뿜어내는 현상. 사실상 별의 마지막 모습이지만 마치 새로 생겨난 밝은 별처럼 보여 ‘초신성’이라고 부름

**) 백색왜성(白色矮星): 태양 정도의 질량을 지닌 항성이 죽어가며 생성하는 천체

○ 그러나, 연구팀에서는 이번에 관찰된 새로운 감마선 폭발 현상을 분석한 결과 초신성 폭발 후 생긴 중성자별이 옆에 있는 다른 별의 내부를 휘젓다가 또 다른 폭발을 유발할 수 있고, 폭발 후 남은 천체는 블랙홀이 되었을 것으로 추정하고 있다. 즉, 별은 중성자 별로 변한 후 더 이상 진화하지 않는 것이 아니라, 조건만 맞으면 블랙홀로 변할 수도 있다는 것이다.

□ 임명신 교수는 “지난 20년간 수많은 감마선 폭발 천체들이 관측되었지만, 이번에 새로운 종류의 감마선 폭발이 발견되면서 우주에는 아직도 우리에게 알려지지 않은 수많은 폭발현상이 존재한다는 사실을 확인하게 되었다”고 연구의의를 밝혔다.

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