'다중종족 구상성단' 기원 규명
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국내연구진 '다중종족 구상성단' 기원 규명
(서울=연합뉴스) 천문학계에서 지난 30년간 풀리지 않았던 '구상성단(球狀星團)의 화학적 이질성에 대한 난제'가 순수 국내 연구진에 의해 해결했다. 세종대 '우주구조와 진화 연구센터' 이재우 교수팀은 구상성단과 은하중심영역에 대한 탐사관측을 통해 대부분의 구상성단이 다양한 화학적 진화를 거친 '다중종족'으로 구성됐다는 점과 다중종족의 형성에 미치는 초신성의 결정적 영향을 규명했다고 25일 밝혔다. 이번 연구결과는 세계적 권위지 네이처(Nature) 26일자에 주요 논문으로 선정, 이 분야 최고 권위자의 해설기사와 함께 게재됐다. 사진은 이재우 교수가 촬영한 우리은하의 성단인 M22. 2009.11.26 << 미디어과학부 기사참조 >> photo@yna.co.kr |
세종대 이재우 교수팀 네이처 논문발표
"구상성단.우리은하 형성 규명에 결정적 단서"
(서울=연합뉴스) 김영섭 기자 = 천문학계에서 지난 30년간 풀리지 않았던 '구상성단(球狀星團)의 화학적 이질성에 대한 난제'가 순수 국내 연구진에 의해 해결했다.
세종대 '우주구조와 진화 연구센터' 이재우 교수팀은 구상성단과 은하중심영역에 대한 탐사관측을 통해 대부분의 구상성단이 다양한 화학적 진화를 거친 '다중종족'으로 구성됐다는 점과 다중종족의 형성에 미치는 초신성의 결정적 영향을 규명했다고 25일 밝혔다.
이번 연구결과는 세계적 권위지 네이처(Nature) 26일자에 주요 논문으로 선정, 이 분야 최고 권위자의 해설기사와 함께 게재됐다.
이 교수팀의 연구는 구상성단내 화학조성의 이질성에 대한 기원을 밝힘으로써 구상성단과 우리은하의 형성 과정을 규명하는 결정적 단서를 제공한 것으로 평가된다.
별의 집단을 '성단', 다시 그 집단이 공 모양으로 모여있는 것을 '구상성단'이라고 한다. 구상성단은 수십만에서 수백만 개 이상의 아주 오래된 별들로 구성돼 있어 우주의 연대측정, 은하의 형성, 별의 진화 등을 연구하는 데 중요한 위치를 차지해왔다.
대부분의 구상성단에 속한 별들은 동일한 나이와 화학조성을 지닌 별들이라는 것이 기존의 인식이었다.
이후, 지난 1970년대부터 우리은하의 구상성단에 속한 별들에서 가벼운 원소 함량의 이질성이 발견되기 시작했다.
하지만, 이런 이질성은 현재 우리은하에서 관측되고 있는 구상성단의 질량 규모, 동일한 나이와 화학조성을 가정한 항성진화모형을 사용해 해결하기에는 힘들었던 문제였다.
이번 연구에서 이 교수팀은 칠레 세로토롤로 미국 국립천문대 1.0m 망원경과 칼슘필터를 사용해 지난 2006년 100여일에 걸쳐 40여개의 구상성단과 은하중심영역에 대한 탐사 관측을 수행했다.
이 관측자료를 분석한 결과, 우리은하에 존재하는 대부분의 구상성단은 칼슘 등 중원소 함량이 등질하게 분포됐을 것이라는 기존의 이론과는 달리, 전체 구상성단의 50% 이상에서 그 구성 별들의 칼슘 함량이 매우 다양한 것으로 나타났다.
특히 이런 결과는 구상성단 생성 당시의 불완전한 물질혼합으로 설명할 수 없으며, 여러 세대에 걸친 화학적 진화 과정을 통해 다양한 중원소 함량을 가진 물질로부터 구상성단의 별들이 생성됐음을 의미한다고 연구진은 전했다.
칼슘을 포함한 특정 중원소들은 매우 무거운 별의 최후단계인 초신성(II형) 폭발의 잔재로 만들어진다.
따라서 매우 강력한 초신성 폭발의 잔재물을 구상성단의 자체 중력으로 가둬 두고 이 잔재물로부터 새로운 별들이 생성되기 위해서는 적어도 구상성단보다 매우 무거운 왜소은하 정도의 질량 규모가 필요하다고 연구진은 설명했다.
이로 볼 때 현재 우리은하에 존재하는 대부분의 구상성단은 우리은하 내부에서 형성된 것이 아니라, 왜소은하 규모의 천체가 우리은하에 붙잡혀 병합되는 과정 중에서 왜소은하의 중심핵만 남아있는 것임을 강력 시사하는 것이라고 연구진은 덧붙였다
[중앙일보 박방주] 또 하나의 우주 비밀이 한국 연구진에 의해 풀렸다. 은하 사이를 방랑하는 구상성단(球狀星團)의 지도를 세계 처음으로 그린 것이다. 이에 따라 우주의 거대 구조 연구와 은하의 형성과 진화, 구상성단의 기원을 밝히는 토대를 마련하게 됐다. 서울대 물리·천문학부 이명균 교수, 한국천문연구원 박홍수 박사, 프랑스 CEA천체물리연구소 황호성 박사팀이 힘을 합쳐 이룬 쾌거다. 연구 결과는 미국의 세계적 학술지 사이언스 11일자 온라인 판에 발표됐다. 각국의 숱한 천문학자가 이 연구에 매달렸지만 뾰족한 해법을 찾지 못했다. 미국 연구진이 60년 전쯤에 ‘방랑하는 구상성단’이 있을 거라는 예측을 한 데 이어 20년 전쯤엔 그 구상성단이 수백만~수천만 광년 크기로 존재할 것이라는 예측이 나왔다. 그러나 이명균 교수팀처럼 관측 자료로 이를 입증하지 못했다.
구상성단은 망원경으로 보면 축구공처럼 생겼다고 해서 이런 이름이 붙었다. 우주에 대한 많은 비밀을 품고 있는 것은 물론이다. 또 우주를 연구하는 데 별 하나하나는 너무 작고 은하는 너무 큰 데, 구상성단은 그 중간에 속한다. 은하 속에 수백~수천 개씩 몰려 있는 구상성단은 각각 수백만 개씩의 별을 거느리고 있다. 은하 바깥에서는 거의 찾아보기 어렵다. 이 때문에 많은 천문학자들이 구상성단 연구에 몰입한다.
한국 연구팀은 은하가 2000여 개나 몰려 있고, 지구에서 가장 가까운 처녀자리 은하단의 관측 영상을 집중 분석했다. 처녀자리 은하단은 지구에서 5400만 광년(1광년은 빛이 1년 동안 가는 거리) 떨어져 있다. 북두칠성의 손잡이를 따라 내려가다 보면 있으며, 봄에 잘 보인다.
관측영상은 미국 뉴멕시코주 아파치포인트 천문대의 지름 2.5m 망원경으로 찍었다. 지구 북반구의 하늘 절반을 2000년부터 지금까지 10년 넘게 걸려 촬영한 영상이다. 그 기초 영상에서 구상성단을 찾아내는 것은 짚 더미에 떨어진 바늘을 찾는 일만큼 어렵다. 수백만 개의 별을 거느린 구상성단조차 영상에는 하나의 점으로 나온다. 그 속에서 어느 점이 구상성단이고 아니고를 구별하는 것도 보통 일이 아니다. 이 교수팀은 구상성단에서만 나오는 특징을 이용해 지도를 찾아냈다.
연구팀은 기초 영상 중 가로 1000만 광년, 세로 1600만 광년 정도의 광활한 지역에서 5000개의 구상성단을 찾아내는 데 성공했다. 이를 바탕으로 지역별로 구상성단이 어떻게 분포돼 있는지를 지도로 만들었다. 그 결과 은하가 무리 지어 몰려 있는 은하단 안의 어떤 은하에도 속하지 않은 구상성단들이 많이 있다는 사실을 처음 밝혀냈고, 그 분포지도까지 만들었다.
이 교수는 “망원경의 성능이 낮아 이번에 찾아낸 구상성단은 전체의 15% 정도 밖에 되지 않을 것 같다”며 “나머지를 더 찾아 세밀한 구상성단의 분포도를 만들고 그 실체를 분석하는 것이 앞으로의 과제”라고 말했다.