우주 최강 자석별 '마그네타' 두 별 충돌로 태어난다

2019.10.10 03:00
우주상에서 가장 강한 자기장을 지닌 중성자별 ′마그네타′가 두 별이 충돌해 합쳐진 별이 초신성으로 폭발하며 생겨나는 것으로 밝혀졌다. 파비안 슈나이더 독일 하이델베르크대 천문학센터 연구원과 세바스티안 올만 하이델베르크 이론 연구소(HITS) 연구원 공동연구팀은 두 별이 충돌하며 생겨난 것으로 추정되는 ′전갈자리 타우′별의 생성과정을 시뮬레이션으로 재현해 강력한 자기장을 보일 수 있음을 입증했다. 그림에서의 밝기는 자기장의 세기를 뜻한다. 하이델베르크대 제공
우주상에서 가장 강한 자기장을 지닌 중성자별 '마그네타'가 두 별이 충돌해 합쳐진 별이 초신성으로 폭발하며 생겨나는 것으로 밝혀졌다. 파비안 슈나이더 독일 하이델베르크대 천문학센터 연구원과 세바스티안 올만 하이델베르크 이론 연구소(HITS) 연구원 공동연구팀은 두 별이 충돌하며 생겨난 것으로 추정되는 '전갈자리 타우'별의 생성과정을 시뮬레이션으로 재현해 강력한 자기장을 보일 수 있음을 입증했다. 그림에서의 밝기는 자기장의 세기를 뜻한다. 하이델베르크대 제공

우주에서 가장 강한 자석 천체인 ‘마그네타’는 두 별이 충돌하며 생겨나는 것으로 밝혀졌다.

 

파비안 슈나이더 독일 하이델베르크대 천문학센터 연구원과 세바스티안 올만 하이델베르크 이론 연구소(HITS) 연구원 공동연구팀은 우주에서 가장 강한 자기장을 지닌 중성자별 ‘마그네타’의 기원을 밝힌 연구결과를 이달 9일 국제학술지 ‘네이처’에 발표했다.

 

중성자별은 별이 초신성으로 폭발하며 중력의 영향으로 줄어들어 엄청난 밀도를 갖게 된 별이다. 마그네타는 다른 중성자별의 크기인 지름 20㎞와 비슷하지만 자기장은 1000배 이상 강력한 10 기가테슬라(GT·100만 T) 정도다. 지구의 자기장과 비교하면 1000만 배 가량 세다. 1000㎞ 밖에서도 사람을 파괴해 죽음에 이르게 할만큼  강력하다. 지구와 달 사이 중간쯤에 이 별을 가져다 놓으면 지구의 모든 신용카드의 정보를 지워버릴 수 있는 수준이다. 현재까지 마그네타로 확인된 천체는 23개에 이른다.

 

마그네타의 기원을 놓고 10여년 전 과학자들은 두 개의 별이 충돌하며 강한 자기장을 형성하는 것이란 가설을 내놨다. 연구팀은 이를 입증하기 위한 검증 도구로 지구로부터 약 500광년 떨어진 곳에서 강한 자기장을 뿜어내는 별인 ‘전갈자리 타우’ 별에 주목했다. 이 별은 쌍성계의 두 별이 합쳐지며 만들어지는 것으로 추정되는 ‘청색 낙오성’이다. 오래된 별임에도 젊은 별처럼 뜨거워 푸르게 빛나는 특징이 있다.

 

연구팀은 전갈자리 타우 별이 생겨날 당시의 모습을 우주 유체역학 시뮬레이션으로 검증했다. 하이델베르크대 제공
연구팀은 전갈자리 타우 별이 생겨날 당시의 모습을 우주 유체역학 시뮬레이션으로 검증했다. 하이델베르크대 제공

연구팀은 전갈자리 타우 별의 정보를 바탕으로 HITS의 우주 유체역학 시뮬레이션 프로그램인 AREPO를 통해 별이 합쳐지는 과정을 분석했다. 그 결과 두 별이 하나로 합쳐질 때 생겨나는 강한 난기류가 자기장을 형성할 수 있다는 것을 발견했다. 전갈자리 타우 별이 폭발하면 마그네타라 불릴 만한 강한 자기장을 형성할 수 있다는 것도 시뮬레이션 결과 확인됐다.

 

두 별이 하나로 합쳐지는 일은 드문 일은 아니다. 천문학자들은 은하수 내 별의 10%가 두 별이 하나로 합쳐져 만들어진 것으로 추측하고 있다. 슈나이더 연구원은 “별들을 관측하면 10% 정도가 표면에서 강한 자기장을 형성하는 것으로 관측되는데 이는 우주상에서 두 별이 합쳐지는 빈도와 일치한다”며 “이러한 별들이 초신성으로 폭발하면 마그네타를 형성할 수 있다고 생각한다”고 말했다.

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