우리은하로 돌진해 오는 '초고속별'

[아하! 우주] 우리은하로 돌진해 오는 '초고속별' 포착

태양을 비롯한 은하계의 별은 모두 일정한 속도와 방향으로 이동한다.

보통 별의 이동 속도가 은하계 중심을 기준으로 초속 100km 정도라면 초고속별(hypervelocity star·HVS)은 그보다 10배 빠른 것도 존재한다.

가이아는 우리 은하와 그 너머에 있는 10억 개 이상의 천체를 관측한 거대한 데이터를 공개했는데, 연구팀은 이 가운데 정확한 속도를 알 수 있는 700만 개의 별을 조사해 초고속별 20개를 새로 발견한 것이다.

새로 발견된 초고속별의 이동 방향. 우리 은하 방향으로 진입하는 별은 노란색으로 표시. 출처=ESA/Marchetti et al 2018/NASA/ESA/Hubble, CC BY-SA 3.0 IGO

태양을 비롯한 은하계의 별은 모두 일정한 속도와 방향으로 이동한다. 지구를 포함해 태양계의 행성과 위성 역시 같이 움직이기 때문에 우리는 모두 우주를 여행하는 방랑자라고 할 수 있다. 그런데 이 가운데는 이동 속도가 너무 빨라 은하계의 중력을 이기고 탈출하는 별도 있다. 보통 별의 이동 속도가 은하계 중심을 기준으로 초속 100km 정도라면 초고속별(hypervelocity star·HVS)은 그보다 10배 빠른 것도 존재한다. 물론 초고속별은 우리 은하에서 매우 드문 존재이기 때문에 은하계가 흩어지지 않고 오랜 세월 유지된다.

과학자들은 초고속별의 생성 원인으로 은하 중심의 거대 질량 블랙홀의 중력 간섭이나 동반성의 초신성 폭발 같은 극적인 상황을 들고 있다. 이 정도 힘이 아니면 태양같이 큰 질량을 지닌 별을 빠르게 가속할 수 없기 때문이다. 하지만 그 정확한 원인에 대해서는 아직도 모르는 것이 많다.

네덜란드 레이던 대학 과학자들은 유럽우주국(ESA)의 가이아(Gaia) 관측 위성 관측 데이터를 분석해 새로운 초고속별 여러 개를 동시에 발견했다. 가이아는 우리 은하와 그 너머에 있는 10억 개 이상의 천체를 관측한 거대한 데이터를 공개했는데, 연구팀은 이 가운데 정확한 속도를 알 수 있는 700만 개의 별을 조사해 초고속별 20개를 새로 발견한 것이다.

이 별의 속도와 방향을 확인한 과학자들은 놀라지 않을 수 없었는데, 이동 방향이 대부분 은하 밖이 아니라 중심이나 디스크 방향이었기 때문이다.(사진) 다시 말해 이 별들은 우리 은하 밖으로 뛰쳐나가는 것이 아니라 외부에서 우리 은하 방향으로 돌진하고 있었다. 연구팀은 이들의 기원에 대해서 대마젤란 은하처럼 우리 은하 주변의 외부 은하에서 뛰쳐나온 초고속별이나 혹은 우리 은하 주변 공간인 은하 헤일로에서 기원한 별로 생각하고 있으나 좀 더 상세한 연구가 필요하다.

현재 가이아는 계속해서 관측을 진행하고 있으며 앞으로 1억5000만 개의 별의 속도를 확인할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 과학자들이 이 데이터를 확보한다면 초고속별의 기원은 물론 은하계와 그 주변의 별이 어떻게 움직이는지에 대한 매우 상세한 정보를 확인할 수 있을 것으로 기대된다.