별들의 최후
글 : 론 코웬 사진 : 자료사진
질량이 큰 별들은 빅뱅 이후 가장 큰 규모로 폭발하며 일생을 마감한다. 과학자들은 이처럼 운이 다한 별들에 관한 비밀을 밝혀내고 있다.
기사 본문에서 발췌한 내용을 일부 공개합니다.
스탠 우슬리는 십대 시절부터 화학원소에 푹 빠져서 폭발 실험을 즐겼다. 1950년대 후반 미국 텍사스 주에서 자란 우슬리는 “질산칼륨이나 과염소산염, 과망간산염과 온갖 물질들을 섞어 만들 수 있는 것은 다 만들었다”고 한다. “질산칼륨에 황과 숯을 섞으면 화약이 되고, 설탕을 섞으면 연기가 나면서 근사한 분홍색 불꽃이 되죠.” 텍사스 주 포트워스의 한 골프장이 그의 사제 폭발물 실험장이었다. “병 뚜껑을 꽉 조인 후 있는 힘껏 달렸습니다.”현재 캘리포니아대학교 샌타크루즈 캠퍼스의 천문학자인 우슬리는 어린 시절에 장난했던 폭발과는 비교할 수 없는 규모의 폭발에 관심이 쏠려 있다. 우주 탄생 이후 가장 강력한 폭발, 즉 별들의 장렬한 죽음으로 불리는 초신성 폭발에 대해서 말이다.
우리의 밤하늘은 이 대폭발로 ‘반짝’거린다. 초신성은 대개 까마득히 먼 은하에서 1초에 한 번꼴로 폭발하고, 수천억 개의 별을 합친 것만큼이나 밝은 불덩이로 팽창하며 타오르다 수개월에 걸쳐 서서히 식어간다.
초신성 폭발이 지구 가까이에서는 거의 일어나지 않는 점은 다행스런 일이다. 우리 은하에서 마지막으로 초신성 폭발이 일어난 것은 1604년이었다. 밤하늘의 목성만큼이나 밝은 빛을 내며 폭발한 초신성은 천문학의 선구자인 요하네스 케플러에게 깊은 인상을 남겼다.
그러나 초신성이 아무리 멀리 있다 해도 우리는 그 영향과 무관하다고 할 수 없다. 인체 세포 안의 탄소, 공기 중의 산소, 암석과 컴퓨터 칩에 들어 있는 규소, 혈액과 기계를 구성하는 철 등 수소와 헬륨보다 무거운 대부분의 원자들은 고대 별들의 내부에서 생성되어 수십억 년 전 이 별들이 폭발하면서 우주로 흩어졌다. 천문학자들은 수백만 년간 평화롭게 반짝이던 별들이 갑자기 폭발하는 원인을 알아내고자 수십 년간 노력해왔다. 이는 인류의 기원을 알고자 하는 욕망 때문이기도 하고 우슬리처럼 단순히 폭발에 대한 흥미 때문이기도 하다.
최근 과학자들은 천문학사에 획을 그을 만한 두 가지 놀라운 발견을 했다. 한 가지는 지구에서 멀리 떨어진 우주 공간에서 방출되는 고에너지 감마선의 출처를 알아낸 것이다. 수십 년간 천문학자들을 괴롭혀온 이 문제는 최근 우주탐사을 통해 밝혀지게 되었다. 이는 10년도 더 전에 우슬리가 주장한 가설로서, 대부분의 감마선 폭발은 초신성 폭발 직전에 방출된 조기 경보신호라는 주장이 사실로 확인된 것이다.
감마선 방출과 초신성 폭발의 연관성을 규명함에 따라 학자들은 또 다른 수수께끼에 관한 실마리를 얻었다. 우주를 관측하는 대신 컴퓨터 시뮬레이션으로 초신성을 연구해 온 일부 과학자들은 초신성이 대폭발을 일으키는 요인을 밝혀냈다고 믿고 있다. 상상을 초월할 정도로 강력한 ‘소리의 울림’, 즉 잔향이 대폭발의 원인이라는 것이다. 죽음을 앞둔 백조처럼 별도 마지막 노래를 부르는 걸까?