손가락 엑스레이의 정체는?

출처 : NASA/CXC/Stanford Univ./R. Romani et al.

1만6000광년 떨어진 우주에서 발견된 '손가락 엑스레이' 정체가 밝혀졌습니다. NASA와 스탠퍼드대 과학자들로 구성된 공동 연구진은 지구로부터 1만6000광년 떨어진 우주에서 'MSH 15-52' 성운에서 나오는 X선을 관찰하여 이 독특한 형상을 찾아냈습니다. 이 연구 결과는 국제학술지 '천체물리학 저널'에 발표되었습니다.

 

이 사진은 의료용 엑스레이 장비와 유사한 X선으로 촬영되었으며, 별의 대폭발로 인해 생을 마감한 잔해가 구름 모양으로 퍼진 것을 보여줍니다.

 

'MSH 15-52' 성운은 인간 손가락 뼈와 손바닥 형상을 닮았습니다. 이 성운은 손가락 5개와 손바닥 모양이 상당히 명확하게 나타나며, 병원에서 손을 찍을 때 나오는 엑스레이 사진과 유사합니다. 이 성운은 이미 2001년에 찬드라 우주망원경에 의해 X선으로 관찰되었지만, 손가락 뼈 형상은 이번 촬영에서 더 뚜렷하게 나타났습니다.

 

이 사진은 2021년 12월에 발사된 'IXPE'라는 우주망원경에 의해 찍혔습니다. 이 우주망원경은 지구 상공 600㎞에 위치하며 엑스선만을 탐지합니다. 이는 가시광선에 특화된 허블 우주망원경이나 적외선을 탐지하는 제임스 웹 우주망원경과는 다른 시각으로 우주를 관찰합니다.

 

그렇다면 'MSH 15-52' 성운이 손가락 뼈와 유사한 이 독특한 형상을 가지는 이유는 무엇일까요? 이는 사진 속에서 손목 부분에 위치한 '펄서'라는 밝은 점 때문입니다. 펄서는 빠르게 회전하는 중성자별의 일종으로, X선을 방출하는 양성자와 전자, 그리고 자기장을 방출합니다.

 

양성자와 전자 같은 하전입자는 자기장의 흐름을 따라 이동하며, 이것은 가을에 바람을 타고 낙엽이 흩뿌려지는 것과 유사합니다. 펄서에서 시작한 자기장의 흐름이 먼저 손목 방향으로 향하고, 이후에 방향을 바꾸어 손바닥과 손가락 방향으로 난기류를 일으키면서 'MSH 15-52' 성운의 독특한 모양이 형성되었습니다.

 

이 별은 펄서가 되기 전에 약 1500년 전에 폭발한 것으로 추정됩니다. 이는 지구적인 시간 기준에서는 상대적으로 최근에 발생한 사건으로, 우주적인 시각에서는 수억 년 단위의 시간 계산이라는 점에서 흥미로운 사실입니다.

 

NASA는 "IXPE를 통해 'MSH 15-52' 성운의 자기장 흐름을 처음으로 분석할 수 있었으며, X선 관측을 통해 천체에 관한 숨겨진 정보를 더 많이 얻을 수 있을 것"이라고 밝혔습니다.