알수 없는 천체 ‘오우무아무아’ 정체, 또다시 뒤집혔다

오우무아무아의 상상도. 천문연 제공.

한국천문연구원 연구진이 이끄는 국제 공동연구팀이 태양계에서 관측된 최초의 외계 성간천체 ‘오우무아무아(Oumuamua, 1I/2017 U1)’가 수소 얼음과 물 얼음이 아니라는 사실을 규명했다. 오우무아무아가 수소 얼음과 물 얼음으로 이뤄져 있다는 기존 가설을 뒤집은 것이다. 

천문연은 티엠 황 천문연 이론천문센터 책임연구원 연구팀이 주도한 국제 연구팀이 이같은 사실을 알아내고 국제학술지 ‘천체물리학저널’ 7월호에 발표했다고 14일 밝혔다. 

티엠 황 책임연구원 연구팀은 지난 2020년 ‘오우무아무아가 수소 얼음으로 이뤄져 있고 표면에서 나오는 수소 기체로 인해 가속 운동을 한다’는 유력 가설을 뒤집는 논문을 제시한 바 있다. 이후 2023년 상반기 천문학계에서는 오우무아무아가 수소 얼음과 물 얼음으로 구성되어 있어 성간물질을 통과해도 파괴되지 않을 수 있다는 새로운 이론이 제시됐다. 

성간물질이란 별과 별 사이 비어있는 공간에 존재하는 먼지와 기체를 의미한다. 성간물질을 통과하는 긴 시간 동안 기체 입자들이 충돌해 열이 발생한다. 

하지만 티엠 황 책임연구원과 아브라함 로브 미국 하버드스미소니언 천체물리연구센터 교수 연구팀은 오우무아무아가 수소 얼음과 물 얼음으로 구성되어 있다는 주장 또한 수소와 물의 승화 현상을 고려하지 않은 이론이며 오우무아무아의 비중력 가속 운동을 설명할 수 있는 추력을 만들 수 없다고 주장했다. 비중력 가속 운동은 추진력이 강해 태양 중력만으로 속도를 높이고 있다고는 설명하기 어려운 운동을 뜻한다. 

연구팀은 오우무아무아가 우주 공간에서 겪을 수 있는 중요한 가열 및 냉각 과정을 고려한 열역학적 모델을 제시했다. 오우무아무아가 빠른 속도로 추진하기 위해서는 수소 얼음이 기체로 승화되어야 하는데 이때 많은 양의 수소가 필요하다. 그러나 수소 얼음과 물 얼음으로 오우무아무아가 구성되어 있다고 가정하고 표면 온도를 추정한 결과 온도가 매우 낮아 오우무아무아를 추진할 힘이 부족하며 충분한 수소 얼음도 없다는 사실을 밝혀냈다. 

티엠 황 책임연구원은 “오우무아무아가 어떻게 태어났으며 본질이 무엇인지 규명하는 것은 여전히 천문학자들에게 남겨진 숙제이며, 향후 베라 루빈 천문대에서 이루어질 ‘대형 시놉틱 관측 망원경(Large Synoptic Survey Telescope, LSST)’을 통해 많은 성간 물체를 탐지한다면 오우무아무아의 기원과 본질에 다가갈 수 있을 것”이라고 말했다.

오우무아무아는 2017년 하와이대학 팬스타즈(Pan-STARRS)팀이 발견한 최초의 태양계 바깥에서 온 성간천체로 하와이어로 '먼 곳에서 찾아온 메신저'라는 뜻이다. 처음에는 소행성과 혜성으로 오인했으나 형태, 궤도, 속도, 가속운동 등의 특징을 통해 외계에서 온 성간천체로 확인되어 '1I/2017 U1'로 명칭이 바뀌었다. 2018년 스피처(Spitzer) 우주망원경을 이용해 관측한 결과 오우무아무아는 예상치 못한 속도로 빨라지며 마치 로켓이 엔진 추력으로 가속되는 것처럼 태양 중력만으로는 설명하기 어려운 비중력 가속운동을 보였다. 

[김민수 기자 reborn@donga.com]