[지식보관소] 최근 NGC 1851 성단에서 지금까지 보고된 적 없는 매우 이상한 천체를 발견했습니다

 

 

얼마 전 천문학자들은

지금까지 보고된 적이 없는 새로운 유형의 천체들을 발견했으며

이 내용을 사이언스지에 발표하였습니다.

 

 

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우주에서 가장 중요한 물리적인 속성은 무엇일까요?

그건 바로 [질량]입니다.

 

만약 목성이 지금보다 질량이 13배 더 컸다면

중수소 핵융합이 가능해져서

갈색 왜성이라는 별이 되었을 것이고

1천 배 이상 더 컸다면

태양처럼 핵융합을 하는 별이 되었겠죠.

 

마찬가지로 태양도 질량이 훨씬 더 컸다면

이미 수명을 다하고 중성자별이 되었을 것이고

그보다도 더 컸다면

블랙홀이 되었을 것입니다.

 

이처럼 우주에 존재하는 모든 천체들의 특징을 결정하는

가장 중요한 것이

바로 질량이죠.

 

때문에 우주에 존재하는 천체들이

존재할 수가 있는 질량 한계점은 명확합니다.

 

예를 들어서

목성 질량의 13배 미만인 갈색왜성은 존재할 수가 없고

백색왜성의 질량이 태양의 1.43배가 넘어가게 되면

중성자별이 되죠.

 

그리고 중성자별은 TOV 1개 질량이 넘어가게 되면

블랙홀이 됩니다.

그리고 이러한 중성자별, 펄서, 블랙홀 등은

자기장이나 X선, 스펙트럼, 방사선 등으로

전혀 다른 속성이 천체라는 것이 명확하게 구분이 되죠.

 

때문에 이런 종류의 천체들은

이론적인 질량 범위 안에서만 관측이 되어 왔습니다.

뭐 지금까지는 말이죠.

 

얼마 전 천문학자들은

지금까지 보고된 적이 없는 새로운 유형의 천체들을 발견했으며

이 내용을 사이언스지에 발표하였습니다.

 

NGC 1851은 우리로부터

약 4만 광년 떨어진 구상성단인데요.

천문학자 팀은 남아프리카에 미어켓 전파 망원경을 사용해서

NGC-1851 성단에 있는 NGC-1851E라고 하는

시스템에 대한 관찰을 수행을 했는데

이 성단에서 중성자별의 질량 한계를 넘어선 크기의

이상한 전체를 발견했습니다.

 

이론적으로 존재할 수가 있는 가장 무거운 중성자별과

가장 가벼운 블랙홀의 질량 사이에는 차이가 존재하는데

이는 질량 불연속성

일명 mass gap이라고 불립니다.

 

중성자별의 최대 질량은

태양 질량의 2배 정도로 추정이 되지만

가능한 블랙홀의 최소 질량은

태양 질량의 3배 정도로 추정되기 때문이죠.

 

문제는 이번에 발견된 펄서(중성자별의 일종) 시스템의 질량이

태양질량의 약 3.9배로 추정되었기 때문인데

질량만 보면

이는 이론적으로 가능한 가장 가벼운 블랙홀이어야 되지만

문제는 스펙트럼 데이터상의 이 시스템은

쌍성계라는 것입니다.

 

관측결과

태양질량의 1.2배에서 1.8배에 해당하는 일반적인 펄서와

약 2.1배~ 2.7배의 미지의 물체로 구성이 되어 있는 이 쌍성계라는 것이

연구팀의 주장인데,

태양 질량의 2.1배에서 2.7배는

정확하게 mass gap사이에 존재하는 질량으로

이 질량 범위에서 발견된 중성자별이나 블랙홀은 없기 때문이죠.

 

그래서 이번에 발견된 이 천체가

블랙홀인지, 중성자 변인지를 알 수가 없는 상황인 것입니다.

 

그뿐만이 아니라 이번에 발견된

NGC 1851E 시스템이 생겨나는 과정도 매우 독특한데

시뮬레이션에 따르면

기존의 펄스와 쌍성계로 이루어져 있던 시스템에

이 미지의 천체가 유입이 되면서

이런 형태가 이루어진 것으로 보인다는 것입니다.

 

문제는 이런 천체들의 질량이 매우 크기 때문에

현재 쌍성계 시스템을 이루려면

지금 영상에 보이는 것처럼 굉장히 복잡하고 절묘한 중력 스윙바이로

기존에 있던 천체가 중력권 밖으로 튕겨 나가면서

시스템으로 유입이 되었다는 것이죠.

 

확률적으로 이렇게 시스템이 만들어질 확률은 매우 낮으며

우주의 광활한 크기를 고려해도

매우 희귀한 성계라는 것이죠.

 

물론 아직까지 중성자별과 블랙홀의 질량 사이에 존재하는 mass gap에 대한 가설은

천체 물리학의 활발한 연구 주제 중 하나이므로

태양 질량의 2.1에서 2.7배에 해당하는 천체가

중성자별이거나 블랙홀일 가능성은 충분히 존재합니다.

 

하지만 중성자별로 밝혀지든, 블랙홀로 밝혀지든

새롭게 발견된 놀라운 발견임은 변함이 없죠.

 

어쩌면 이론상으로만 존재하는 거의 초광속으로

두 항성이 충돌할 때 만들어질 수가 있는

초소형 블랙홀일지도 모릅니다.

 

현재 이번 발견에 대해서 많은 추측들이 나오고 있는 만큼

언젠가 NGC 1851E에서 발견된 이 천체가 무엇인지에 대해

새로운 사실이 나오지 않을까 기대가 됩니다.

그럼 이만.