갓 태어난 별은 왜 강력한 가스 흐름을 우주로 내보낼까요? 별 주위에서 회전하며 안쪽으로 모이는 물질이 각운동량을 밖으로 옮겨야 별이 계속 성장할 수 있기 때문입니다. 제임스 웹 우주망원경(JWST)은 두꺼운 먼지에 가려졌던 원시별의 제트와 충격파를 적외선으로 선명하게 관측했습니다.
특히 2024년 6월 20일 발표된 뱀자리 성운 관측에서는 여러 원시별의 분출 흐름이 거의 비슷한 방향으로 정렬된 모습이 드러났습니다. 이것은 별이 태어나는 성간 구름의 운동을 연구하는 중요한 단서입니다. 아래 사진과 같은 새로 제작한 이미지는 실제 망원경 관측 영상이 아니라, 관측에 근거해 물리적 구조를 쉽게 설명한 시각화입니다.
별은 물질을 모으면서 왜 반대로 내보낼까요?
별은 차갑고 밀도가 높은 분자 구름에서 시작됩니다. 중력이 가스를 끌어모으면 중심부에 원시별이 만들어집니다. 그런데 구름에는 처음부터 약간의 회전이 있습니다. 몸을 웅크린 피겨스케이팅 선수가 더 빨리 회전하는 것처럼, 수축한 가스의 회전은 강해집니다.
이 때문에 물질 대부분은 별에 바로 떨어지지 못하고 주변에 납작한 강착 원반을 형성합니다. 안쪽으로 진입하려면 일부 각운동량을 다른 곳으로 옮겨야 합니다. 원반과 연결된 자기장은 가스 일부를 원반의 위아래 방향으로 가속하고 좁은 흐름으로 집중시키는 데 중요한 역할을 하는 것으로 이해됩니다.
쉽게 말하면 별은 물질을 전부 안쪽으로 밀어 넣는 대신, 일부를 밖으로 보내 회전 운동을 조절하는 셈입니다. 이것은 이해를 돕기 위한 비유이며, 실제 제트는 로켓 엔진처럼 별 표면에서 불꽃을 뿜는 현상이 아닙니다. 자기장으로 구동되는 원반 바람과 좁은 제트의 세부 메커니즘은 여전히 연구되고 있습니다.
원반에는 양쪽 면이 있기 때문에 제트 역시 별을 중심으로 반대 방향으로 뻗는 경우가 많습니다. 이를 쌍극성 제트라고 부릅니다. 물질이 일부 유출되더라도 별은 남은 가스를 계속 모아 성장할 수 있습니다.
제임스 웹이 뱀자리 성운에서 발견한 특별한 정렬
지구에서 약 1,300광년 떨어진 뱀자리 성운의 제트들은 모두 제각각일 것처럼 보이지만, 웹 망원경의 근적외선 카메라 NIRCam으로 살펴본 한 지역에서는 여러 분출 흐름이 거의 같은 각도로 기울어져 있었습니다. NASA가 이 모습을 공개한 날짜는 2024년 6월 20일입니다. 2026년에 새롭게 발표된 사건으로 혼동해서는 안 됩니다.
이 정렬은 여러 별이 같은 성간 구름에서 탄생하면서 회전 방향의 공통된 특성을 물려받았을 가능성을 뒷받침합니다. 그렇다고 해당 별들의 3차원 회전축이 완전히 동일하다고 증명한 것은 아닙니다. 우리가 보는 것은 하늘에 투영된 방향이기 때문입니다.
관측 영상에서 붉은 줄처럼 보이는 부분은 제트가 주변 가스와 먼지에 부딪치며 만든 충격파입니다. 이 색은 사람의 눈으로 우주에서 그대로 보이는 색이 아닙니다. 여러 적외선 파장의 관측을 색으로 합성한 결과로, 붉은 구조는 분자수소 및 일산화탄소의 방출 신호와 관련됩니다.
두 별이 서로 돌거나 원반의 방향이 흔들리면 제트 방향도 시간에 따라 달라질 수 있습니다. 그래서 이번 정렬은 모든 원시별 제트가 영원히 평행하다는 선언이 아니라, 별 탄생 초기의 운동을 읽는 귀중한 기록입니다.
HH 211의 충격파와 8광년짜리 거대한 제트
웹 망원경이 2023년에 촬영한 HH 211에서는 가느다란 두 방향의 제트가 주변 물질과 충돌하면서 형성한 활 모양 충격파를 볼 수 있었습니다. 배 앞쪽에 물결이 생기는 모습과 조금 비슷하지만, 여기서는 물 대신 빠르게 움직이는 가스가 충격파를 만듭니다.
HH 211은 약 1,000광년 거리에 있으며, 중심에는 아주 초기 단계인 0등급(Class 0) 원시별이 있습니다. 제트 안쪽의 미세한 흔들림은 아직 확인되지 않은 동반별이 있을 가능성과도 연결되지만, 그 존재가 확정된 것은 아닙니다.
2025년 9월에는 또 다른 놀라운 관측이 공개됐습니다. 샤플리스 2-284(Sh2-284)의 거대한 분출 흐름은 약 8광년에 걸쳐 있으며, 거대한 원시별이 동력원인 것으로 분석됐습니다. 이 계는 약 1만 5,000광년 떨어져 있고, 중심 원시별의 질량은 태양의 최대 약 10배로 추정됩니다. 제트가 작은 별에서만 나타나는 현상이 아니라는 뜻입니다.
웹 망원경은 2024년 WL 20S도 이전에 생각한 하나의 별이 아니라 두 개의 어린 별임을 밝혀냈습니다. 둘 모두 제트를 가지고 있어, 별이 몇 개인지와 원반이 어떻게 놓였는지 정확히 파악하는 것이 제트 해석에 중요함을 보여줍니다.
주의할 점도 있습니다. 망원경 사진 한 장이 제트의 움직임을 동영상처럼 보여주는 것은 아닙니다. 과학자들은 적외선 방출과 형태, 필요한 경우 분광 관측 및 물리 모형을 함께 분석해 흐름의 특성을 연구합니다.
결론
갓 태어난 별의 강력한 제트는 별이 성장하는 과정에서 각운동량을 바깥으로 옮기는 물리적 현상과 연결됩니다. 자기장은 이 가스를 가속하고 흐름을 좁게 만드는 핵심 요소로 이해됩니다. 웹 망원경이 발견한 뱀자리 성운의 정렬된 제트와 HH 211의 충격파, Sh2-284의 거대한 분출은 별이 어떻게 만들어지는지 더 자세히 알려주고 있습니다.
“ 핵심 정리
갓 태어난 별의 제트는 원반의 회전 운동을 조절하며 별의 성장과 연결됩니다. 제임스 웹 우주망원경은 뱀자리 성운의 정렬된 제트와 다른 원시별 주변 충격파를 관측해 이 과정을 연구할 단서를 제공했습니다.
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