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구상성단 속살 벗겨보니…



 


1665년 처음 발견된 구상성단인 M22. 세종대 이재우 교수팀은 M22를 포함해 우리 은하에 존재하는 구상성단 40여 개를 분석한 결과 절반 이상이 외부은하가 우리은하에 병합되는 과정에서 남은 핵이라는 사실을 밝혀냈다. 사진제공: 세종대 이재우 교수

 


세종대 이재우 교수팀, 은하 형성 실마리 제공


국내 연구진이 30년간 풀리지 않던 천문학적 난제를 해결했다. 이를 이용하면 우리은하 형성의 실마리도 찾을 수 있다. 세종대 천문우주학과 이재우 교수는 25일 “우리은하에 존재하는 구상성단의 절반 이상은 나이와 화학 원소 함량이 다른 별들로 구성돼 있다는 사실을 처음으로 밝혀냈다”고 말했다.

구상성단은 약 100억 년 전 생성된 별 수십만~수백만 개가 동그랗게 모인 집단이다. 우리은하에는 이런 구상성단이 약 150개 있다. 그간 구상성단은 나이와 화학 원소 조성이 비슷한 별들이 모인 집단이라고 알려져 왔다.

이 교수팀은 칠레의 세로토롤로(Cerro tololo) 미국립천문대에 있는 지름 1.0m 망원경을 이용해 구상성단 40여개를 관측했다. 그리고 구상성단을 이루는 별에 함유된 칼슘 양을 분석했다.

그 결과 한 개의 구상성단 안에서도 별의 칼슘 함량이 매우 다양한 것으로 나타났다. 이는 구상성단을 이루는 별의 경우 칼슘을 비롯한 화학 원소 조성이 비슷하다는 기존 이론을 뒤집는 것이다. 무엇보다도 이런 구상성단은 전체의 절반 이상을 차지했다.





이 교수는 “칼슘은 초신성처럼 무거운 별이 폭발할 때 생성된다”면서 “초신성이 폭발하면서 생긴 잔해에서 별이 생성되기 위해서는 구상성단이 매우 무거워야 한다”고 설명했다. 즉 구상성단보다 1000~1만 배 무거운 왜소은하가 우리은하에 붙잡혀 병합되는 과정에서 왜소은하의 중심핵만 남은 것이 구상성단이라는 것이다.

이는 구상성단이 우리은하와 함께 형성됐다는 기존 이론을 정면으로 반박한다. 또 작은 은하들이 병합해 큰 은하를 만들었다는 은하 형성 이론의 강력한 증거다. 이 교수는 “이번 연구 결과로 교과서에 나오는 구상성단의 이론이 바뀔 수 있다”면서 “은하 형성 이론에도 중대한 전환점이 될 것”이라고 말했다.

이 연구결과는 세계적 과학저널 ‘네이처’ 26일자에 실렸다

 

 

 

 

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이현경 동아사이언스 기자 uneasy75@donga.com



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