NASA의 여러 우주망원경이 발견한 바에 따르면, 두 개의 초고밀도 별인 중성자별이 거대한 가스 흐름 속에 숨어 있는 작은 은하에서 충돌한 것으로 보인다. 이런 환경에서 중성자별 충돌이 확인된 것은 처음이다. 이 발견은 감마선 폭발의 위치와 금, 백금 같은 무거운 원소의 기원을 설명하는 데 중요한 단서를 제공할 수 있다.
작은 은하에서 발견된 중성자별 충돌
중성자별은 태양보다 훨씬 무거운 별이 연료를 모두 소진한 뒤 붕괴하고 초신성 폭발을 일으킨 후 남는 중심핵이다. 지름은 약 수십 킬로미터에 불과하지만 질량은 태양보다 조금 더 커 매우 높은 밀도를 가진 천체로 알려져 있다.
지금까지 천문학자들은 중성자별 충돌이 주로 중간 크기 이상의 은하에서 발생한다고 관측해 왔다. 하지만 이번 연구에서는 충돌이 매우 작은 은하에서도 일어날 수 있다는 사실이 확인됐다.
이 충돌은 지구에서 약 47억 광년 떨어진 작은 은하에서 발생했다. 이 은하는 길이 약 60만 광년에 달하는 거대한 가스 흐름 속에 묻혀 있다. 연구진은 이 가스 흐름이 수억 년 전 여러 은하가 충돌하면서 가스와 먼지가 우주 공간으로 흩어지며 형성된 것으로 보고 있다.
연구진은 은하 간 충돌이 새로운 별 형성을 촉발했고, 시간이 지나 그 별들이 중성자별이 된 뒤 서로 충돌했을 가능성이 있다고 설명했다.
감마선 폭발과 무거운 원소의 기원을 설명할 단서
이번 사건은 2023년 9월 6일 발생한 감마선 폭발 GRB 230906A를 통해 발견됐다. 연구진은 NASA의 찬드라 X선 관측소, 페르미 감마선 우주망원경, 닐 게럴스 스위프트 관측소, 허블 우주망원경 등을 이용해 이 현상의 위치를 확인했다.
먼저 페르미 망원경이 감마선 폭발 신호를 감지했고, 이후 찬드라와 허블 망원경의 관측을 통해 매우 작고 희미한 은하가 폭발의 근원지라는 사실이 밝혀졌다.
이번 발견은 왜 일부 감마선 폭발이 특정 은하와 연결되지 않는 것처럼 보이는지 설명해 준다. 실제로는 매우 작고 어두운 은하에서 발생해 기존 관측으로는 확인하기 어려웠을 가능성이 있기 때문이다.
또한 중성자별 충돌은 강력한 핵반응을 통해 금과 백금 같은 무거운 원소를 만들어 낼 수 있다. 이런 폭발이 은하 외곽까지 원소를 퍼뜨리고, 이후 형성되는 별에 그 물질이 포함될 수 있다는 것이다.
연구진은 이번 발견이 중성자별 충돌의 환경과 우주에서 무거운 원소가 어떻게 만들어지는지 이해하는 데 중요한 단서를 제공할 것으로 보고 있다.
성치훈 기자/ hello@sciencewave.kr
출처: Phys.org, “NASA finds extreme star collision in unlikely spot”
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