미스터리 천체 갈색왜성 제임스 웹 우주 망원경이 잡았다

[서울신문 나우뉴스]

GLASS-JWST-BD1. Credit: Nonino et al.2022.

올해 천문학 분야에서 가장 중요한 사건은 오랜 시간 막대한 비용을 들여 개발한 제임스 웹 우주 망원경이 본격적으로 관측을 시작했다는 것이다.

천문학과 천체물리학의 발전은 결국 더 멀리 있고 희미한 천체를 더 자세히 볼 수 있는 관측 기술에 달려 있다고 해도 과언이 아니다. 예를 들어 더 멀리 떨어진 은하를 관측하면 그만큼 더 오래전 은하를 관측할 수 있기 때문에 우주 초기의 일을 알아낼 수 있다.

하지만 희미한 천체라고 해서 반드시 별이나 은하를 의미하지는 않는다. 그보다 훨씬 작은 천체도 어둡고 희미해서 잘 보이지 않을 수 있다. 대표적인 천체가 갈색왜성이다. 갈색왜성은 목성 질량의 80배 (태양 질량의 대략 8%) 이하인 가스 천체로 안정적인 수소 핵융합 반응을 유지할 수 없어 보통 실패한 별로 불린다.

하지만 중수소 같은 미량 원소를 이용해서 약한 핵융합 반응을 할 수 있어 행성과는 구분된다. 별과는 비교할 수 없을 정도로 차갑고 어둡지만, 그래도 스스로 빛을 내기는 하는 천체가 갈색왜성이다.

이탈리아 트리에스테 천문학 관측소의 마리오 노니노 (Mario Nonino)가 이끄는 국제 과학자팀은 제임스 웹 우주 망원경이 가동 초기에 관측한 은하단인 Abell 2744의 이미지를 분석해 우연히 같이 찍힌 어두운 갈색왜성을 발견했다.

제임스 웹 우주 망원경이 포착한 갈색왜성 GLASS-JWST-BD1은 지구에서 1,850-2,350광년 정도 떨어져 있는 목성 질량의 31배 정도 되는 갈색왜성이다. 이 갈색왜성의 표면 온도는 600K (섭씨 327도)로 목성 같은 차가운 가스 행성보다 뜨겁지만, 별보다 훨씬 차가워 일반적인 망원경으로는 관측하기 어렵다. 참고로 GLASS-JWST-BD1는 갈색왜성 가운데 가장 어두운 T형에 속한다.

제임스 웹 우주 망원경은 허블 우주 망원경보다 더 강력한 성능을 지녔을 뿐 아니라 이렇게 차갑고 어두운 천체를 관측하는데 유리한 적외선 관측 기능에 특화되어 있다. 이번 관측도 제임스 웹 우주 망원경의 근적외선 카메라 (NIRCam)와 다른 장비의 힘이 컸다.

갈색왜성은 우리에게 별로 중요하지 않은 천체로 생각되지만, 천문학자들에게는 매우 흥미로운 이야깃거리를 간직한 천체다. 우리 은하에 별만큼 많은 갈색왜성이 존재할 수 있지만, 이들 가운데 실제로 관측된 것은 극히 적어 아직도 베일에 가려 있는 미스터리 천체이기도 하다.

허블 우주 망원경을 뛰어넘는 성능을 지닌 제임스 웹 우주 망원경은 GLASS-JWST-BD1처럼 우리 은하 곳곳에 숨어 있는 갈색왜성을 다수 포착해 그 비밀을 풀어낼 것으로 기대된다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

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