펄서(pulsar)

  초신성 폭발의 전제 조건은 규소의 핵융합으로 철의 중심핵이 만들어져야 한다는 것이다. 엄청 높은 압력 아래서 별의 중심부에 있던 자유 전자들은 철 원자핵의 양성자와 짝짓기를 강요당한다. 같은 크기의 양전하와 음전하가 만나면 전하가 상쇄되므로 별 내부가 하나의 커다란 원자핵으로 변한다. 이렇게 생성된 한 덩이의 거대한 원자핵은 자신의 구성원이던 전자와 양성자가 따로따로 있을 때보다 부피가 훨씬 작다. 작은 철의 중심핵이 내파되면 이를 따라 중심을 향해 돌진하던 외곽부는 중심핵에서 밖으로 튕겨서 격렬하게 외파하여 초신성으로 폭발한다. 은하에서 초신성이 폭발하면 그 초신성 하나가 은하의 모든 별들을 합친 것보다 더 밝게 빛을 낸다. 오리온자리에서 볼 수 있는 최근에 태어난 무거운 별들도 앞으로 수 백만 년 안에 모두 초신성으로 폭발할 것이다.

  초신성이 폭발할 때 별이 초신성 이전 단계에서 갖고 있던 질량의 거의 일부분이 우주 공간으로 방출된다. 조금 남아 있던 수소와 헬륨 그리고 새로 합성된, 규소, 철 우라늄 같은 물질들이 폭발과 함께 우주 공간으로 날아간다. 그리고 폭발의 중심에는 뜨거운 중 성자별이 하나 남는다. 중성자별은 핵력으로 결속된 원자량이10^56인 거대한 원자핵이라고 할 수 있다. 태양 규모의 질량을 가진 중성자별은 크기가 대략 30킬로미터이다. 중성자별은 월래 큰 별의 잔해로서 매우 빠른 속도로 자전한다. 질량이 큰 적색 거성이 수축해서 작은 중성자별이 되면서 회전 속도가 점점 증가하기 때문이다. 구체적 예로서 게성운의 경우를 보자. 게성운 한복판에는 맨해튼 섬과 비슷한 중성자별이 1초에 30번씩 자전하고 있다. 수축 과정에서 자전 속도만 증가하는 것이 아니라 자기장도 증폭된다. 그러므로 자전 입자들은 강력한 자기장에 붙잡혀서 중성자별과 같이 회전 하게 된다. 중성자별에 비할 바는 아니지만 목성의 미약한 자기장에도 하전 입자들이 붙잡혀 있다. 자기장에 붙잡혀서 중심 천체와 같이 회전하는 전자들은 전파에서 가시광선에 이르는 넓은 파장 대역의 빛을 잘 결속된 빔에 담아 방출한다. 빛의 빔이 중심의 중성자별과 함께 자전하므로 그 빔은 우리의 시선 방향에 들어오게 될 때만 한 차례씩 관측된다. 이것이 펄스(pulse)이다. 항해하는 배에서 등대의 불빛을 보는 것과 마찬가지 원리이다. 그러므로 펄스의 원천인 펄서(pulsar)는 우주의 등대인 샘이다. 이것이 바로 펄서의 정체이다. 우주의 메트로놈인 펄서는 우리가 일상에서 사용하는 시계 중에서 가장 정확한 것보다 더 정확하게 시간을 맞춰 깜빡거린다. 오랫동안 펄스 신호를 관측해 보면 주의에 하나나 둘 정도의 행성을 거느리고 있는 펄서를 발견할 수 있다. PSR 0329+54라는 이름의 펄서가 그 한 예이다. 하나의 별이 진화의 모든 과정을 거쳐 펄서까지 되는 동안 그 주위에 있었던 행성이 파괴되지 않고 그대로 남아 있을 수 있음이 이 펄서를 통해서 입증된 셈이다. 그렇지 않다면 초신성 폭발 후에 펄서에 잡힌 행성일 수도 있다.

http://Thingol.egloos.com/2180830 영상 (새 창에서 열기로 해서 보세요)

블랙홀(Black Hole)

  중력이 아주 강력하면 빛조차 그 중력장의 영향에서 벗어날 수 없다. 이렇게나 강한 중력장을 동반하는 천체를 우리는 블랙홀(Black Hole)이라고 부른다. 밀도가 충분히 높고 중력이 한계값 이상으로 강해지면 블랙홀은 윙크 한 번 하고 우주에서 사라진다. 하지만 빛이 블랙홀 안에 갇혀 있으므로 블랙홀의 내부는 휘황하게 밝을 것이다. 블랙홀의 바깥에서는 블랙홀을 볼 수 없어도 블랙홀이 미치는 중력의 영향은 감지할 수 있기 때문에 성간 여행 도중에 까딱 잘못하면 블랙홀에 빨려 들어갈 수 있다.

  태양 내부에서 진행되는 핵융합 반응이 외각을 지탱해주므로 태양은 중력 수축의 재앙을 수십억 년 동안 미룰 수 있다. 백색 왜성의 경우, 원자에서 떨어져 나온 전자들이 유발하는 특별한 압력 덕분에 안정이 유지된다. 중성자별에서는 중성자들이 만드는 압력이 중력의 일반적 횡포를 견제한다. 그러나 초신성 폭발이나 그 외의 격렬한 변혁 끝에 남은 잔해가 태양 질량의 다섯 배 이상이 되면 그 어떤 힘으로도 중력 수축을 막을 수가 없다. 이러한 잔해는 수없이 수축하면서 고속 자전을 한다. 그리고 점점 붉은색을 띠다가 종국에는 관측자의 시야에서 완전히 사라진다. 태양의 스무 배의 질량을 가진 별이 로스앤젤레스 시 정도의 크기로 수축하면 중력의 10^10g로증가면서 그 별은 자신이 만들어 놓은 시공간의 틈으로 빠져 들어가 우리의 우주에서 흔적도 없이 사라진다.

http://Thingol.egloos.com/2180891 영상 (새 창에서 열기로 해서 보세요)

준성 (퀘이사, quasar)

   수천만 또는 수억 광년 떨어진 곳에서 엑스선, 적외선, 정파를 강력하게 내놓는 복사원들이 여러 개 알려져 있는데, 이것들은 중심핵 부분이 유난히 밝게 빛날 뿐 아니라 대략 몇 주의 시간 간격으로 밝기가 불규칙하게 변한다. 그중 어떤 것들은 그 길이가 수천 광년에 이르는 밝은 빛줄기를 뿜어 내기도 한다. 그뿐 아니라 티끌 때문에 검게 보이는 판구조들을 만들어 그 내부에서 대규모의 교란이 일어나 고 있음을 알려준다. 천문학자들은 이러한 은하들 내부에서는 거대한 폭발이 진행 중이라고 확신하고 있다. 밝기 변화의 주기로부터 폭발과 교란이 일어나는 지역의 크기를 조사해 보니 태양계보다 작은 것으로 판명됐다. 그런데 이렇게 좁은 지역에 앞에서 이야기한 정도의 질량이 들어 있다고 하는 그곳의 밀도는 상상을 초월하는 수준일 게다. 학자들은 NGC 6251과 M 87 같은 거대 타원 은하들의 중심 깊숙이에는 질량이 태양의 수백만 내지 수십억 배나 되는 블랙홀이 각각 들어앉아 으르렁거리고 있다고 주장한다. 그런데 수십억 광년 저 너머에는 은하 중심부의 폭발이나 소동과는 비교할 수도 없는 격렬한 변동을 겪고 있는 천체들이 있다. 이 천체들을 우리는 준성 또는 퀘이사(quasar)라고 부른다. 이것들은 대폭발 이후 우주의 역사에서 가장 큰 변동을 겪고 있는 젊은 은하일지도 모른다.

  퀘이사는 준성 전파원이라는 뜻의 'quasi-stellar radio source'의 머리글자들을 조합해 만든 단어이다. 퀘이사가 발견되고 얼마 후 준성 전파원들 모두가 반드시 강력한 전파원은 아니라는 사실이 밝혀 졌다. 그래서 준성 전파원들 모두가 반드시 강력한 전파원은 아니라는 사실이 밝혀 졌다. 그래서 준성 전파원은 준성체라는 뜻의 'quasi-stellar object'로 이름이 바뀌었다. 요즈음은 이것을 더 줄여서'QSO'로 흔히 표기한다. 겉보기에는 별과 구별하기 어려웠으므로 처음에는 이것들이 우리 은하에 속한 천체로 간주됐다. 그러나 분광 관측을 통해 적색 이동을 측정해 본 결과, 준성체가 우리 은하에서 엄청 나게 멀리 떨어진 곳에 있는 천체일 가능성이 높을 것으로 확인됐다. 준성체는 우주 팽창에 적극 참여하는 천체이다. 우리에게는 후퇴하는 속도가 광속 90퍼센트에 이르는 준성체들도 있으니, 그들은 우주의 저 먼 변방에 있는 셈이다. 준성체들이 이렇게 먼 거리에 있음에도 불구하고 겉보기 밝기가 별만 한 것을 보면 그들의 월래 광도가 상상을 초월할 정도로 높다는 결론을 얻게 된다. 월래의 광도를 환산해 보면 초신성 1,000개가 동시에 폭발할 때 예상되는 밝기의 수준이다. 백조자리 X-1과 마찬가지로 준성체의 변광 주기는 무척 짧기 때문에, 격동의 현장은 태양계보다 좁은 영역에 국한된다. 그렇다면 이렇게 좁은 영역에서 그렇게 높은 광도를 어떤 방법으로 공급할 수 있단 말인가? 학자들이 제안한 몇 가지 이론을 들어 보면 다음과 같다. (1) 준성체는 펄서의 극단적 변형으로서 질량이 매우 큰 고속의 회전체가 그 내부 핵에 자리하고 이것이 강력한 자기장과 연결되어 막대한 양의 에너지를 방출한다는 이론이 있다. (2) 은하 중심에 밀집하여 있는 수많은 항성들이 서로 격렬하게 충돌하면서 별의 외곽부는 찢겨 달아나고 수십억 도에 이르는 고온의 내부 핵 부분이 노출된 것이 준성체라는 이론이 있다. (3) 바로 앞의 이론과 연관된 아이디어로서 내부에서 초신성 폭발이 연쇄적으로 일어나고 있는 은하가 준성체라는 이론이 있다. 별이 너무 밀집해 있는 은하에서는 하나의 별이 초신성으로 폭발하면서 발생한 충격파가 주위 별의 초신성 폭발을 촉발 할 수 있다. 이리하여 초신성의 연쇄 폭발이 가능해진다. (4) 물질과 반물질의 상호 소멸에서 생기는 에너지의 급격한 방출이 준성체 현상으로 나타난다는 이론도 있다. 이 경우에는 어떤 연유에서인가 반물질이 퀘이사 내부에 남아 있어야한다. (5) 성간 가스와 티끌이 은하의 중심에 자리한 거대한 블랙홀로 떨어지면서 폭발적으로 내놓는 막대한 양의 에너지가 준성체에서 볼 수 있는 제반 형상을 빚어 낸 장본인이라는 이론도 있다. 이 경우 중심 블랙홀은 작은 블랙홀들이 장구한 세월에 걸쳐 충동-합병된 결과물일 수 있다. (6) 준성체가 흰 구멍, 즉 ‘화이트홀(White hole)’ 이라는 이론도 빼놓을 수 없다. 다른 우주의 블랙홀들로 쏟아져 들어간 물질이 반대쪽으로 다시 출현하도록 하는 ‘깔때기’가 화이트홀이다.

http://Thingol.egloos.com/2181090 영상 (새 창에서 열기로 해서 보세요)

동영상은 제가 편집해서 올린거고

글은 칼 세이건의 코스모스에서 그대로 똑같이 가져온 겁니다.

책 내용을 그대로 퍼왔다고 너무 욕하지 말아주세요........