■ 한국천문연구원(원장: 박필호. 이하 천문연)은 별들이 탄생하고 있는 지역(W75N)에서 질량이 무거운 별로 만들어지는 천체를 관측하여 기존 탄생 과정의 이론을 뒤집는 관측에 성공하였고, 관련 논문을 지난 4월 10일자 천체물리학저널(Astrophysical Journal)에 발표하였다.
○ 천문연의 김정숙 연구원과 김순욱 박사는 위의 논문에서 별로 만들어지고 있는 천체의 지난 10년 동안의 관측 결과를 분석하여 무거운 별이 탄생하는 자세한 과정을 밝혔다. 일반적으로 별 탄생 과정에서의 다양한 진화 단계는 여러 천체를 관측하여 그 순서를 추론하게 된다.
※ 별 탄생의 과정에서 각 단계는 수천 년에서 최소 수백 년 동안 진행되지만, 최근 10년 동안의 이번 관측은 이 천체의 진화 단계가 변하는 찰라를 관측한 것이다.

○ 지난 수십 년간 무거운 별이 탄생하는 과정에서의 이론은 탄생 단계에서 방출되는 물질의 형태가 양 극 방향(bipolar)으로 분출되다가 점차 방향성이 없는 등방향(wind-like)으로 분출되는 것으로 받아들여졌다. 하지만 최근 독일과 캐나다 천문학자들은 자기유체역학 시뮬레이션으로 분출 형태가 그 반대 순서로 진화가 진행된다고 제시했고 실제 관측 결과를 기다리던 중이었다.

○ 천문연의 김정숙, 김순욱 연구팀이 발표한 이번 논문의 핵심은 W75N 지역에서 등방형으로 방출하는 원시별에서 관측되는 메이저 신호가 가속되며 팽창한다는 사실을 알아낸 것이다. 전파망원경 네트워크(VERA)를 활용하여 정밀 관측 결과를 분석한 이 논문에 따르면, 질량이 무거운 별이 탄생할 때 발생하는 메이저 신호는 실제로 등방형 분출에서 쌍극자형 분출로 진화가 이루어진다는 사실을 밝힌 것이다. 원시별이 방출하는 메이저 신호의 가속 팽창 현상을 실제로 관측한 것도 이번이 처음이다.

○ 기존의 천문학자들은 쌍극자형 방출을 하는 원시별과 등방형으로 방출하는 또 다른 원시별을 간접적으로 비교해, 진화 순서가 쌍극자 분출 후 등방형 분출로 바뀐다고 주장해 왔다.
※ 원시별 : 본격적으로 안정적인 에너지를 방출하는 항성(별)으로 진화하기 직전 단계의 천체. Protostar
※ 메이저 신호 : 가시광선 영역의 특정 파장이 증폭되어 발생하는 신호가 레이저라면 전파영역의 특정 파장이 증폭되어 방출되는 신호가 메이저이다.

○ 일본, 스페인, 네덜란드, 멕시코와 공동으로 수행된 이번 연구는 별이 탄생하는 원리를 밝히는 여러 물리현상을 이해하는데 중요한 실마리를 제공할 것으로 기대된다.

스피처 적외선 우주 망원경과 전파망원경으로 촬영한 DR21/W75 지역의 모습. 이번에 관측한 무거운 별 탄생 지역 W75N은 그림 상단부에 위치해 있다.

이번 관측으로 분석한 무거운 별 탄생 지역 W75N에서 관측한 메이저 신호의 분포도. 

원 중심에 있는 원시별로부터 방출되는 분출물은 1999년에 가장 넓게 분포되어 상대적으로 등방형에 더 가깝고, 

8년 후인 2007년에는 별의 양극에서 주로 방출되는 쌍극자형에 가까워짐을 알 수 있다.

독일과 캐나다의 연구그룹이 슈퍼컴퓨터를 이용하여 계산한 무거운 별 진화의 자기유체역학 시뮬레이션 결과. 별 탄생 약 4,000년 후에는 완전한 쌍극자형 분출물이, 약 5,000년 후에는 완전한 등방형 분출물이 나타남을 알 수 있다. 이번 관측은 이 두 현상이 변하는 중간 과정을 관측한 것이다.

자료문의
☎ 042-865-3213 한국천문연구원 창의선도과학본부 김순욱 박사