'죽은 태양들의 충돌' 포착한 우주망원경 앞으로는 어떤 관측을

중성자별로 알려진 죽은 태양끼리 맞부딪치는 모습을 천문학자들이 카메라로 잡아냈다. 물론 강력한 새 망원경 덕분이다. 그렇다고 요즘 각광을 받는 제임스 웹 우주망원경(JWST)이 잡아낸 것도 아니다. 대서양 바다 한가운데 스페인의 라팔마 화산섬 산 위에 세워진 영국 중력파광학 과도관측(GoTo) 카메라가 포착해 앞으로 더 체계적으로 관측하게 된다.

중성자별의 충돌은 우주를 이해하는 데 열쇠가 되는 것으로 주목된다. 수십억 년 전 별들과 행성들을 형성해낸 중금속들을 만들었던 것으로 여겨지기 때문이다.

하지만 중성자별끼리 충돌하면서 내뿜는 빛은 이틀밤만 관측할 수 있어 망원경이 이 순간을 포착하기란 매우 힘들다. 천문학자들이 촬영한 사진은 2017년에 촬영했는데 순전히 운이 좋아서 가능했던 일이라고 영국 BBC가 21일(현지시간) 전했다.

영국 워익대 대니 스티그스 교수는 “스피드가 본질이다. 우리는 아주 짧게 사는 어떤 것을 찾고 있다. 그것은 얼마 안 있어 사라져버린다”고 말했다.

중성자별들은 너무 무거워 작은 차 스푼 하나만 담아도 40억t의 무게가 나간다. 이 망원경은 천문학자들로 하여금 이걸 하나 쪼개 그 안에 무엇이 들어 있는지 보게 한다.

맑은 하늘일 때만 관측할 수 있기 때문에 이 망원경은 산 정상에 자리해 온갖 모양과 크기의 수십개 관측장비로 구성된다. 각기 다른 천체를 연구한다.

쌍둥이 돔이 열리면 여덟 개의 실린더 망원경이 두 제트블랙 배터리와 볼트로 조여져 있는 모습이 드러난다. 이런 모습은 마치 로켓 발사대처럼 보이게 한다. 각각의 배터리는 수직으로나 수평으로 로테이션하며 모든 하늘 방향을 커버한다.

중성자별은 어마어마한 중량으로 충돌하며 원자를 파괴하는데 이때 빛이 쏟아진다. 중력이 강력해 서로를 끌어당긴다. 결국 둘은 충돌해 하나가 된다. 그 순간 섬광이 번쩍이고 강력한 충격파가 온 우주를 뒤덮는다. 그것은 우리도 감지하지 못하는 새 각자의 내면에 있는 원자를 비롯해 우주의 모든 것을 흔들리게 만든다.

그 중력파라고도 불리는 충격파는 우주공간을 왜곡시킨다. 지구에서 감지되면 새 망원경이 섬광의 정확한 위치를 찾아내려고 모든 동작을 집중하게 된다. GoTo는 중력파를 감지한 지 몇 시간 안에, 또 몇 분 안에 위치를 파악하는 것을 목표로 잡고 있다. 하늘을 촬영한 뒤 전날 밤들에 그곳에 있었던 별들과 행성들, 은하계들을 디지털로 지워나간다. 예전에는 그곳에 없었던 어떤 빛의 얼룩이 충돌하는 중성자별일 수 있다.

이 일에는 며칠이나 몇 주가 걸리는데 이제는 실시간으로 이뤄져야 한다. 컴퓨터 소프트웨어를 활용하는 엄청난 과업이다.

천체물리학자인 조 라이먼 교수는 “여러분은 이런 폭발이 매우 활기차고 매우 휘황해야 하며 쉬워야 한다고 생각할 것이다. 하지만 우리는 우리가 관심있는 하나의 물체를 찾기 위해 수억 개의 별을 검색해야 한다. 또 물체가 이틀 안에 사라질 것이기 때문에 이것을 매우 빨리 해야 한다”고 말했다.

다른 천문학자들과의 팀워크가 충돌에 대한 더 세밀한 연구를 가능케 한다. 일단 연구진이 충돌 순간을 목격하면 더 크고 더 효율적인 전세계 망원경들이 모여든다. 라이먼 박사는 “이런 조사를 통해 충돌 과정을 더 자세히 알 수 있게 된다. 이런 과정은 물리학에 대한 극단적인 것들을 우리에게 알려준다”고 말했다.

산의 봉우리는 천문학자들을 별들에 더 가깝게 다가가게 만든다. 망원경을 통해 그들은 우주를 들여다 볼 수있는 새로운 방법을 갖고 있다고 GoTo의 계측학자인 켄달 오클리 박사는 말한다. 그녀는 이어 전통적인 천문학은 운이 좋은 것에 관한 것이라고 말한 뒤 “이제 우리는 더 이상 새로운 발견을 기대하지 않는다 . 다만 우리는 그들을 어디에서 찾을 수 있는지 알려주고 우주에 무엇이 있는지 하나씩 밝혀내고 있다”고 덧붙였다.

임병선 평화연구소 사무국장

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