언론에서 본 항대

[우주과학]중성자성의 충돌로 일어나는 거대자기장

  • 2006-04-05

두 개의 초밀도 항성이 충돌하면 우주에서 가장 강력한 자기장을 만들어낼 수 있을 것이라고 과학자들은 주장했다. 이것은 지구의 자기장보다 천조 배 이상 큰 자기장이 될 것이라고 영국과 독일의 연구팀은 ‘사이언스’에 보고했다. 중성자 별의 충돌은 전체 공간을 휩쓸어버리는 매우 강력한 고에너지 방사능 폭발을 일으킨다는 이론이 컴퓨터 시뮬레이션을 통해서 확인했다. 하지만 이 연구팀은 자세한 연관성을 밝히기 위해 좀더 많은 연구가 필요하다고 말했다.

영국의 엑시터 대학(University of Exeter)의 다니엘 프라이스(Daniel Price)와 독일 브레멘의 국제대학(International University Bremen)의 스테판 로스보그(Stephan Rosswog) 교수는 슈퍼컴퓨터를 이용하여 시뮬레이션 모델 실험을 수행했다. 이 시뮬레이션에서는 몇 달에 걸친 프로그램이 필요하다. 이번 연구는 극단적으로 강력한 매우 짧은 시간에 일어나는 섬광인 감마선 폭발 (Gamma-ray bursts, GRBs)의 메커니즘을 이해하는데 단서를 제공한다.

우주공간의 전체망원경인 스위프트(Swift)와 헤테-2(Heter-2)는 적어도 0.1초의 폭발이 두 개의 밀도가 높은 자기장을 띤 물체가 충돌하여 일어난 것이라는 사실을 알려주고 있다. 이에 제기된 이론에 따르면 이들 물체는 두 개의 중성자성으로 거대한 항성이 그 핵 연료가 모두 바닥 난 이후에 내적으로 폭발하여 남은 잔재이다. 비록 그 질량은 우리의 태양과 비슷하지만 중성자성은 그 크기가 10킬로미터에 지나지 않는다. 일부 물체는 강력한 자기장을 가지고 있지만 새로운 시뮬레이션은 두 개의 중성자성의 충돌이 장관을 이루는 폭발을 일으키며 강력한 감마선 폭발을 일으킨다는 것을 보여주었다. 이 연관성을 밝혀줄 열쇠는 거대한 자기장과 매우 빠른 속도로 발전한다는 충돌모델에서 나타났다. 만일 중성자성의 충돌이 짧은 감마선 폭발을 설명할 수 있다면 바로 이것이 그 예가 된다.

프라이스 박사는 BBC와의 인터뷰에서 "우리의 시뮬레이션은 최초 12밀리초에 대한 것이지만 모든 상황은 처음 두 개의 항성이 충돌하면서 일어나는 몇 밀리초에 일어난다. 우리는 시뮬레이션을 통해 자기장의 파람이 순환하는 것을 볼 수 있다"고 말했다. 로스보그 교수는 "이것은 놀라운 결과이다. 자기장은 집의 냉장고에서 볼 수 있는 자석을 통해서도 알 수 있는 친밀한 것이다. 이 냉장고 자석의 자기장은 100가우스의 힘을 가지고 있다. 이러한 충돌은 놀랍게도 10조 배 정도 강력하다"고 말했다.

감마선 폭발은 천문학에서 1960년대에 처음으로 관측된 이후 최대의 설명되지 않은 미스터리였다. 최근에 새로운 우주천체망원경의 발사를 통해서 과학자들은 이 매우 밝고 쏜살 같은 현상을 자세하게 연구할 수 있게 되었다. 영국과 독일의 연구진이 수행한 이러한 형태의 컴퓨터 모델은 관측에 필요한 것이다. 프라이스 박사는 "어떻게 자기장이 증가하는가에 대해 여러 가지 추측이 있었다. 하지만 우리는 매우 빠르게 발전하고 있다. 이것은 이중 중성자성이 감마선 폭발을 일으킨다는 모델을 주장할 수 있는 강력한 이론적인 근거를 갖게 되었다는 것을 의미한다"고 말했다. 이 시뮬레이션의 결과는 레스터에서 열린 영국 왕립천문학회의 학회에서 발표되었다.