1900광년 거리서 죽음 임박한 별을 보다

만기형별 ‘WX Psc’ 주변에서 발생하는 v=1(청색)과 v=2(적색) J=1-0 SiO 메이저에 대한 KaVA 관측 영상(2012년 4월 관측). 두 SiO 메이저가 서로 매우 비슷한 공간분포와 전형적인 링 구조를 보이며 일부 영역에서는 물질분출을 암시하는 모습도 보인다. 특히 두 SiO 메이저의 시선 속도에 따른 공간분포가 서로 비슷한 것은 이 메이저들이 물리적으로 강하게 연관되어 있음을 암시한다./사진=천문연

한일 공동 우주전파관측망(KaVA, KVN and VERA Array)이 1900광년 떨어진 별의 죽음을 포착했다.

한국천문연구원은 KaVA로 별의 마지막 진화 단계인 만기형별 ‘WX Psc’ 주변에서 일산화규소(SiO) 분자로부터 발생한 전파 ‘메이저((MASER, microwave amplification by stimulated emission of radiation)선’의 고정밀 영상관측에 성공했다고 31일 밝혔다.

태양 질량의 1~8배 질량을 가진 별이 늙어서 사멸단계로 접어들면 별 바깥부분(주변 외피층)의 물질인 SiO, 물(H2O), 수산화기(OH) 등이 서서히 우주로 날아간다. 이 과정에서 이들 분자들로부터 메이저선이 방출된다.


메이저선를 관측하면 별 주변의 물리적 환경과 물질 방출에 대한 중요한 단서를 얻을 수 있고, 그에 따른 별의 마지막 진화 과정을 연구할 수 있다.

이번에 관측한 만기형별 ‘WX Psc’는 지구에서 약 1900광년 떨어진 물고기자리에 위치한 별이다.

천문연에 따르면 ‘WX Psc’ 관측 결과, 중심별 주위에서 발생하는 SiO의 두(v=1, v=2) 메이저선의 공간분포는 전형적인 링 구조를 보이며 각각의 메이저 발생영역이 많이 중첩돼 있음을 보였다. 또 평균적으로는 v=2 메이저가 v=1 메이저보다 중심별에 가까운 영역에서 발생하는 것을 확인했다.


이 결과는 두 SiO 메이저가 물리적으로 서로 밀접하게 연관돼 있다는 기존의 학설을 보다 명확히 검증한 연구결과다. 이는 빛으로 볼 수 없는 만기형별 광구 가까이의 복잡한 물리적 현상과 SiO 메이저의 발생 원리를 연구하는 데 중요한 단서가 된다.

이번 연구결과는 한일공동 과학연구 워킹그룹의 활동 중 별 탄생 영역, 활동성 은하핵 분야에 이은 만기형별 분야의 첫 번째 연구결과다.

이번 연구는 한일 양국의 만기형별 연구그룹을 이끌고 있는 한국천문연구원 조세형 연구위원과 일본 가고시마대학 이마이 히로시 교수를 비롯하여 한국천문연구원 윤영주 선임연구원, 김재헌 박사후 연수원, 일본국립천문대 아사끼 요시하루 교수 등의 공동연구로 진행됐다.

만기형별 연구그룹은 그간의 메이저선 탐색 영상관측 결과를 토대로 앞으로 15~20개 만기형별을 선정, 수년에 걸친 메이저 모니터링 관측을 통해 질량방출 과정 등 별의 마지막 진화 과정을 계속적으로 파헤쳐나갈 예정이다.

◆용어 설명

▶한일 공동 우주전파관측망(KaVA, KVN and VERA Array): 한국천문연구원이 운영하는 한국우주전파관측망 KVN(Korean VLBI Network)과 일본국립천문대가 운영하는 VLBI 관측망 VERA(VLBI Exploration of Radio Astrometry)가 결합된 한일 공동의 VLBI(Very Long Baseline Interferometer) 관측망이다. 즉 서울 연세대, 울산 울산대, 제주 탐라대에 설치된 21m 전파망원경 3기로 구성된 KVN과 일본 미즈사와, 이리키, 이시가끼시마, 오가사와라에 설치된 20m 전파망원경 4기 로 구성된 VERA가 결합된 7기의 전파망원경에 의한 VLBI 관측망으로 그 가장 긴 거리(미즈사와-이시가끼시마)인 약 2300km 직경에 해당하는 전파망원경으로 관측하는 효과를 낼 수 있다. KaVA는 2010년 한국천문연구원과 일본국립천문대 사이 VLBI 상호협약에 의해 구축되었다. 그간 시험관측 단계를 거쳐 현재는 한국, 일본은 물론 동아시아 지역 전체의 천문학자들과 공동 이용 중이다.