가장 무거운 별 후보, 태양 질량의 256배…“독거미성운 안에 있다”

가장 무거운 별 후보, 태양 질량의 256배…“독거미성운 안에 있다”

[헤럴드경제]가장 무거운 별 후보가 화제다.

우주에는 다양한 별들이 있다. 그리고 별들은 저마다 밝기나 크기, 그리고 수명이 다르다. 이 모든 것을 결정하는 별의 가장 중요한 물리량은 바로 질량이다. 그러면 별의 질량은 대체 얼마나 커질 수 있는 것일까? 천문학자들은 별의 한계질량을 태양질량의 150배 내외로 추정하고 있다.

현재 발견된 별들 중에서 가장 질량이 큰 별은 대마젤란은하 내의 독거미성운(Tarantula Nebula) 속에 자리 잡은 R136 성단 안의 R136a1이다. 대마젤란은하는 남반구 하늘에서 볼 수 있는 황새치자리 방향으로 16만 광년 거리에 있는 우리 은하계의 이웃 은하다.

마젤란성단의 R136a1은 R136 성단에서 가장 큰 별이다. 이 별은 극대거성이자 울프-레이에 별(Wolf-Rayet Star)로, 태양질량의 256배의 질량을 갖는 것으로 추정되고 있다. 울프-레이에 별은 태양질량의 20배 이상 되는 별들이 나이를 먹으면서 진화한 별로, 강력한 항성풍을 통해서 자신의 질량을 잃어버리고 있는 별을 지칭한다. R136a1은 자신의 질량의 상당부분을 우주 공간으로 날려버린 것으로 추측되고 있다.

이 성단에는 질량이 큰 별들이 많이 있는데, 태양 질량의 100배 이상이 되는 별만 해도 20개나 될 정도로 많다. 특히 이 성단 내에 있는 R136a 성단은 한때 태양질량의 1000~3000배에 이르는 아주 무거운 천체로 인식되었으나, 홀로그램 반점 간섭기로 분석한 결과 여러 개의 별들이 빽빽하게 뭉쳐진 성단임이 밝혀졌다.

다음은 목록은 현재까지 발견된 질량이 큰 별들을 순서대로 늘어놓은 것이다. 하지만 이 표에 제시된 별의 질량은 확실한 값은 아니다. 이 값들은 여러 가지 측정값과 이론식을 이용하여 복잡한 계산을 거쳐서 얻어졌는데 여기에 사용된 측정값이나 이론식은 모두 수정될 수 있다.

사실 이 별들 대부분은 지구로부터 수천 광년 너머에 홀로 있는 별들이어서 질량 측정에 어려움이 있다. 그리고 무거운 별들은 중력을 주체하지 못하고 불안정하여 주변으로 분출된 많은 가스들이 둘러싸고 있어서 별의 표면 온도나 밝기 등을 측정하기 어려운 점을 안고 있다. 이러한 이유들로 인해 위의 값들은 앞으로의 연구 결과에 따라 재조정될 여지가 많이 있다.

한편 ‘피스미스 24’라는 별은 피스미스 24-1(HDE 319718)라 명명되며 한때 천문학자들의 높은 관심을 끌었다. 이 별의 질량이 태양 질량의 200~300배로 추정되어 그 동안 천문학자들이 이론적으로 설정하고 있던 별의 한계 질량을 훨씬 웃돌았기 때문으로 알려졌다.

그러나 허블우주망원경의 ACS 카메라로 ‘피스미스 24-1’을 자세히 관측한 결과 이 별은 하나의 별이 아니라 3개의 별로 구성된 연성임이 밝혀졌다. 그리고 세 별의 질량은 모두 태양질량의 100배를 넘지 않는다는 사실도 확인되어 천문학자들의 관심도 감소했다.

우리 은하계 내에서 가장 질량이 큰 별들이 모여 있는 곳은 우리 은하의 중심부인 궁수자리 은하핵에 위치하고 있는 아치스 성단이다. 이 성단 안에는 태양 보다 반경이 더 크고, 질량도 더 큰 별들이 약 150개 정도 모여 있다. 그 중에는 태양질량의 100배 이상인 별도 3개(F1, F6, F9)나 있다. 이 별들은 질량이 큰 별 목록의 최상단에 속해 있는 별들이라고 전해진다.