제임스 웹 우주 망원경이 포착한 으스스한 우주의 ‘투명 두개골’ [우주를 보다]

제임스 웹 우주 망원경이 마치 투명한 두개골 속에 뇌가 들어 있는 듯한 기이한 성운을 포착했다.공식 명칭은 PMR 1이지만, 독특한 형태 때문에 과학자들은 이 성운을 ‘노출된 두개골’(Exposed Cranium)이라고 부른다. 두개골 속에서 뇌가 드러난 듯한 이 모습은 사실 별의 죽음과 그 과정에서 만들어진 가스·먼지 구조가 빚어낸 결과다.

별은 사람과 달리 나이가 들수록 연료를 소모하며 크게 부풀어 오른다. 중심부의 연료가 거의 고갈된 적색거성 단계에서는 원래 크기의 수백 배로 팽창하기도 한다. 이렇게 몸집이 커지면 외곽의 가스를 중력으로 붙잡기 어려워져 남은 물질을 밖으로 방출하게 된다. 이때 가장 가벼운 가스 상층부 수소부터 천천히 흩어지며, 이런 과정이 쌓여 투명한 두개골 같은 구조가 만들어진다.


그러나 두개골 안에 ‘뇌’처럼 보이는 복잡한 구조가 어떻게 형성되는지는 여전히 미스터리다. 이를 규명하기 위해 미 항공우주국(NASA) 과학자들은 제임스 웹의 근적외선 카메라(NIRCam)와 중적외선 기기(MIRI)로 지구에서 약 5000광년 떨어진 PMR 1을 정밀 관측했다. 두 장비는 모두 성운 중앙을 가로지르는 뚜렷한 어두운 띠를 포착했으며, 높은 해상도 덕분에 과거 스피처 우주 망원경 관측보다 훨씬 상세한 구조를 보여주었다.

공개된 사진에서 왼쪽(NIRCam, 근적외선 관측)은 더 많은 별과 배경 은하가 투과해 보이고, 오른쪽(MIRI, 중적외선 관측)은 가스와 먼지가 더 밝게 빛나 서로 다른 성분을 드러낸다. 근적외선 관측 결과는 비교적 얇은 먼지를 통과해 내부의 별빛을 드러내고, 중적외선 관측 결과는 먼지 자체의 열 복사를 포착해 성운의 물리적 특성과 분출 구조를 강조한다.이렇게 서로 다른 파장에서 같은 천체를 관측하면 더 자세히 내부를 들여다볼 수 있다.

과학자들은 이렇게 얻은 관측 자료를 바탕으로 내부의 ‘대뇌 좌우 반구’처럼 보이는 구조가 어떻게 생겼는지 분석했다. 현재 PMR 1 내부에는 아직 죽지 않고 마지막으로 활동 중인 별이 양쪽으로 강한 물질 제트를 뿜어내고 있는 것으로 추정된다. 이 제트가 수소보다 무겁고 밀도가 높은 물질을 밀어내면서 투명한 두개골 안에 뇌 같은 독특한 형상을 만들었을 가능성이 높다. 다만 내부 별의 질량이 정확히 알려지지 않아 이 별이 결국 백색왜성으로 남을지, 초신성으로 폭발할지는 아직 알 수 없다.



별의 최후는 단지 독특한 형상을 남기는 것에 그치지 않는다.죽어가는 별은 다음 세대의 별과 행성을 만드는 원소를 우주에 뿌리는 중요한 역할을 한다. 지구와 우리 몸을 구성하는 많은 원소가 바로 이런 과정에서 만들어졌다. 죽음을 상징하는 두개골의 이미지가 사실은 새로운 생명의 재료를 잉태하는 과정이라는 아이러니가 이 성운의 아름다움을 더욱 돋보이게 한다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com