우주 속 먼지, 별이 뿜어내는 빛으로 더 미세하게 쪼개진다

우주먼지가 빛에 의해 쪼개질 수 있다는 연구결과가 최초로 나왔다. 한국천문연구원 티엠 황 박사 연구진에 의해서다. 빛 에너지에 의ㅐ 우주먼지가 회전하다가 끝내 찢어진다는 것이 핵심이다. 사진은 블랙홀로 빨려들어가는 빛의 모습. [로이터=연합뉴스]

우주에 떠다니는 ‘우주먼지’는 별과 행성을 이루는 기본 재료다. 표면의 온도가 약 6000℃에 이르는 태양부터 온갖 생명체가 살아가는 지구에 이르기까지, 우주 속 천체는 모두 먼지에서 비롯됐다. 이런 이유로 우주먼지의 성질을 아는 것은 별이 탄생하고 소멸해가는 과정을 알 수 있는 핵심 단서가 된다.

한국천문연구원 연구진 최초 발표 #국제학술지 ‘네이처 아스트로노미’ 게재 #별의 생성·소멸 등 설명하는 토대될 것 #노벨상 수상자의 연구결과 뒤집는 의미

그런데 이 같은 우주먼지가 별이 뿜어내는 빛에 의해 쪼개질 수 있다는 연구결과가 최초로 발표됐다. 8일 한국천문연구원(천문연)은 “별이 죽으면서 생성되는 초신성이나 무겁고 젊은 별에서 나오는 강한 빛이 우주 먼지를 부술 수 있다는 원리를 새로이 발견했다”고 밝혔다. 해당 연구는 6일 국제학술지 ‘네이처 아스트로노미’를 통해 국제 천문학계에 발표됐다. 특히 이번 연구는 노벨 물리학상을 받은 천문학자 에드워드 퍼셀의 관련 연구결과를 뒤집는 의미도 있다.

연구진은 초신성·블랙홀의 강착원반·킬로노바 등 강력한 빛을 뿜는 광원 근처에 수십 나노미터 크기의 작은 먼지 알갱이가 유독 많다는 것에 주목했다. 이혜승 천문연 이론천문센터 박사는 “자외선·가시광선 등 특정 파장에서 우주 먼지를 관측하면 먼지가 빛을 가리면서 빛의 세기가 줄어드는 것을 관찰할 수 있다”며 “이를 통해 도출된 ‘소광곡선’으로 먼지의 크기와 양을 파악할 수 있었다”고 설명했다.

그간 국제 천문학계는 우주먼지가 쪼개지는 현상에 대해 여러 이론을 제시했지만, 빛과 먼지 크기의 관계를 밝혀내지는 못했다. 핵심은 우주 먼지가 빛에 의해 매우 빠르게 회전하는 현상이었다. 연구진은 “강한 광원 근처의 우주먼지는 빛 에너지를 받아 마치 바람개비가 회전하듯 초당 10억 바퀴에 이르는 빠른 속도로 회전하게 된다”며 “회전에 의한 원심력 때문에 먼지가 늘어나다가 결국 잘게 찢어지게 된다”고 설명했다.

연구진은 이 현상을 ‘복사 회전에 의한 먼지 파괴’라고 이름 붙였다. 1952년 노벨 물리학상을 받은 미국의 천문학자 에드워드 퍼셀은 1979년 “우주먼지는 원심력에 의해 쪼개질 수 없다”고 결론지었지만 이번 연구로 해당 이론이 뒤집히게 됐다.

연구를 진행한 티엠 황 선임연구원은 “이 원리를 초신성이나 킬로노바 등 주변의 먼지에 적용하면 다양한 천문 현상을 설득력 있게 설명할 수 있다”고 밝혔다. 이혜승 박사는 “특히 먼지의 분포 등을 시뮬레이션 해 별의 생성을 연구하는 데 이번 연구가 도움을 줄 것”이라고 밝혔다. 연구진은 향후 미국 하와이섬의 마우나케아 천문대에 있는 제임스클러크맥스웰 망원경을 이용해 더 많은 데이터를 수집, 해당 이론을 발전시켜 나갈 계획이다.

허정원 기자 heo.jeongwon@joongang.co.kr