제임스웹 우주망원경이 잡은 ‘산란실 속 아기별’ [우주를 보다]

[서울신문 나우뉴스]

제임스웹 망원경이 포착한 허빅-아로 797 천체의 놀라운 세부 이미지. ESA/Webb, NASA & CSA, T. Ray

천문학자들이 제임스웹 우주망원경(JWST)을 사용하여 ‘우주 산란실’에서 갓 태어난 별을 잡아냈다. 이 아기별은 아직 가스와 먼지로 뒤덮은 빛나는 물질 구름 속에서 숨쉬고 있었다.

이른바 '허빅-아로 천체'(Herbig-Haro Object)로 불리는 이 천체는 갓 태어난 별들이 가스나 먼지구름과 초속 수백㎞의 속력으로 충돌할 때 방출되는 가스로 이루어진 작은 성운 뭉치다. 일반적으로 갓 태어난 별에서 가스 제트가 분출되면서 별이 탄생한 가스와 먼지에 충격파를 일으키면서 생성된다.

웹 망원경의 근적외선 카메라(NIRCam)로 포착한 해당 이미지에서 아래쪽 절반을 차지하고 있는 허빅-아로 천체는 HH 797로 지정되었다. 항성이 탄생한 ‘별 산란실’은 지구로부터 약 1000광년 거리에 있는데, 이곳은 페르세우스 암흑운 복합체의 동쪽 가장자리에 있는 산개성단 IC 348 에 가까운 위치다.

NIRCam과 같은 적외선 장비는 어린 별을 연구하고 허빅-아로 천체를 조사하는 데 적합하다. 이러한 천체는 종종 초기에 형성되었던 가스와 먼지 잔재로 둘러싸여 있어 별에서 방출되는 다른 파장의 빛을 흡수, 차단하기 때문이다.

반면에 적외선은 이 먼지 가스막을 관통할 수 있다. 웹 망원경은 NIRCam으로 갓 태어난 별을 관찰해 충격과 충돌로 인해 수천 도까지 가열된 분자운을 잡아냄으로써 천문학자들이 어린 별에서 유래하는 구조를 결정할 수 있게 되었다.

HH 797은 그간 지상 망원경으로 광범위하게 연구되었으며, 이전 관측에서는 가스가 지구에서 멀어지면서 남쪽에서 파장이 늘어나 ‘적색편이’되는 반면, 북쪽의 가스는 지구를 향해 이동하고 있음을 나타내는 ‘청색이동’이 발생하는 것으로 나타났다. 우주 팽창은 지구를 향하는 빛의 파장을 늘려 전자기 스펙트럼에서 낮은 주파수 영역인 ‘붉은색’ 쪽으로 이동시키는 적색이동을 만든다.

천문학자들은 또한 HH 797의 동쪽 가장자리에서 서쪽 가장자리의 가스보다 더 많은 가스가 적색이동을 보이고 있음을 발견했다. 이러한 변화는 이전에 HH 797에서 유출된 가스가 회전함으로써 나타난 것으로 여겨진다.

그러나 웹 망원경 이미지의 고해상도를 통해 유출된 것으로 보였던 것이 실제로는 두 개의 평행 제트로서, 각각 일련의 충격을 일으키는 것으로 밝혀졌다. 이로써 HH 797 주변의 가스 속도의 비대칭성을 설명할 수 있게 되었다. 이러한 쌍둥이 유출의 원인은 이미지 오른쪽의 어두운 빈 공간에 있다. 유출의 이중 특성은 이 어두운 거품에 하나가 아닌 두 개의 별이 존재함을 시사한다.

이광식 과학 칼럼니스트 joand999@naver.com