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한국천문연구원, 강한 빛으로 '우주 먼지' 쪼개지는 새 원리 발견
강한 빛에 의해 주변 먼지가 강하게 회전하고 이 과정에서 먼지는 더 작은 입자로 쪼개진다. 네이처 아스트로노미(Nature Astronomy) 5월 6일자 표지 그림.(한국천문연구원 제공)

한국천문연구원(천문연)은 초신성이 폭발할 때나 무겁고 젊은 별에서 나오는 강한 빛에 의해 우주 먼지가 쪼개질 수 있다는 새로운 원리를 발견했다.

전체 우주에 존재하는 우주 먼지는 죽어가는 별에서 생겨 새로운 별의 탄생을 유발하고 단위 행성을 형성하는 기본 재료가 되므로 이런 먼지를 연구하면 별의 탄생이나 소멸 과정에 대한 단서를 얻을 수 있다.

출처=한국천문연구원 제공

우주 먼지는 우주에 있는 1㎜ 이하의 작은 입자를 통칭하고, 별과 행성이 형성되는 초기 단계에서 중요한 역할을 하며, 이산화탄소·물·유기분자 등이 우주먼지 표면에서 만들어지는 것으로 알려졌다. 그리고 별의 마지막 단계에서 항성풍을 유발한다.

그동안 천문학자들이 풀지 못한 비밀 중 하나는 초신성, 킬로 노바, 무겁고 밝은 별, 블랙홀 강착 원반 근처 등 강력한 광원 주변에 수십 나노미터 크기의 작은 먼지 알갱이가 더 많은 이유를 풀지 못한 것이다.

천문연 연구진은 'Ia형 초신성' 초기 단계 관측을 통해 강한 광원 근처 우주먼지가 빛의 압력을 받아 마치 바람개비가 회전하듯이 초당 10억 바퀴 회전하는 원심력 탓에 먼지가 부서진다고 밝혔다.

연구진은 '복사 회전에 의한 먼지 파괴'(Radiative Torque Disruption)라 명명했다. 메커니즘을 초신성이나 킬로 노바, 무겁고 젊은 별 주변에 존재하는 먼지에 적용하면 다양한 천문 현상을 설득력 있게 설명할 수 있다.

연구진은 또 먼지가 부서지는 영역이 킬로 노바나 초신성 주변 반경 수 광년 정도의 범위에서생기는 것을 밝혔고, 무거운 별이 천여 개 모인 '별 탄생 영역'에서는 수십 광년 범위로 형성되는 것도 확인했다.

이 연구를 이끈 한국천문연구원 티엠 황(Thiem Hoang) 박사는 “1952년에 노벨 물리학 상을 수상한 에드워드 퍼셀(Edward Purcell)이 1979년 발표한 논문에서 ‘우주 먼지는 원심력에 의해 쪼개질 수 없다’고 결론지었지만, 우리 연구는 먼지가 강한 광원 근처에 위치한다면 작게 쪼개질 수 있다는 것을 보여준다”며 “새로운 메커니즘을 통해 오랫동안 풀리지 않았던 우주의 많은 퍼즐들을 풀 수 있을 것이다”고 기대감을 내비쳤다.

이 연구는 네이처 아스트로노미(Nature Astronomy) 5월 6일자 표지 논문으로 선정됐다.

박류진 기자  

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#별의탄생#빛#우주먼지#한국천문연구원
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