안드로메다 은하 옆, 수상한 푸른 가스 구름 'DSO1'의 정체는?
2023년, 안드로메다 은하 바로 옆에서 이상한 형체가 발견되었습니다. 천체 사진가들은 우연히 이온화된 산소의 빛만 골라 담는 필터로 111시간 동안 노출을 주어서 안드로메다를 촬영했는데요. 그 바로 옆에 아주 거대한, 푸르게 빛나는 가스 구름을 발견했죠.
이건 지금껏 보고된 적 없는 놀라운 형체였습니다. 이것을 처음 발견한 아마추어 천체 사진가 세 명의 이름을 하나씩 따서 ‘DSO1’이라고 부르죠.
이 당황스러운 가스 구름의 존재는 천문학자들을 혼란에 빠뜨렸습니다. 그런데 최근, 드디어 그 정체를 알아냈다고 주장하는 흥미로운 논문이 발표되었는데요. 과연 안드로메다 옆을 떠돌고 있는 이 수상한 푸른 가스 구름의 정체는 대체 무엇이었을까요?
우주 먼지의 시선으로 안드로메다가 보여준 이 당황스러운 풍경에 대한 놀라운 이야기를 소개합니다.
- 숨어있던 푸른 구름을 발견하다
보통 일반적인 망원경은 성간 물질을 촬영할 때 산소가 아니라 수소 빛을 담는 필터로 촬영합니다. 그래서 오랫동안 이 수상한 가스 구름의 존재가 들키지 않았던 거죠. 처음 발견되자마자 천문학자들은 그 정체가 무엇일지를 깊이 고민했습니다.
만약 이 구름이 안드로메다와 같은 거리에 떨어져 있다면 그 규모만 최소 10만 광년에 이르러야 합니다. 이건 은하와 은하 사이 공간을 떠도는 순수한 가스 물질만으론 정말 엄청난 규모라고 볼 수 있죠.
반대로, 아예 안드로메다 은하와는 상관이 없고 우리 은하 헤일로 안에서 아주 가까운 거리를 떠도는 조그마한 가스 구름일 수도 있습니다. 하지만 이 가스 구름을 밝게 비출 만한 광원은 딱히 보이지 않았고, 이 역시 속 시원한 설명은 되지 않았죠.
- 100년 전의 고민을 다시 떠올리게 하다
우리 은하 안에 들어 있는 가까운 성운일지, 아니면 우리 은하를 벗어난 수백만 광년 거리에 놓인 또 다른 천체일지. 이 고민은 정확히 딱 지금으로부터 100년 전, 천문학자들이 했던 대논쟁을 떠올리게 합니다. 게다가 그 대논쟁이 벌어졌던 현장이 바로 여기 안드로메다죠. 참 묘한 우연이라고 생각합니다.
심지어 우리 은하와 안드로메다 은하가 충돌을 앞두고 두 은하의 헤일로가 직접 부딪히면서 형성된 ‘충격파의 흔적’일 거란 추측까지 나왔습니다. 최근에서야 두 은하의 헤일로가 직접 맞부딪치기 시작했고, 그 여파로 접촉면에서 이런 흔적이 남았다는 주장이었죠.
하지만 이 가설은 빠르게 기각되었습니다. 뒤이어 진행된 스펙트럼 관측 결과, 이 푸른 가스 구름은 고작 10km/s의 아주 느린 속도로 움직이고 있었기 때문입니다. 훨씬 빠르게 다가오는 안드로메다 은하의 움직임과 비교하면 정말 느리죠. 따라서 은하 충돌로 인한 거대한 충격파라고는 볼 수 없었습니다.
- 드디어 밝혀진 유령의 정체: 죽어가는 별의 흔적
그 정체를 파악하기 위해서 더 깊은 추가 관측과 분석이 이루어졌습니다. 그리고 천문학자들은 마침내 새로운 단서를 찾았죠.
그 정체가 바로, 인근의 다른 별이 백색 왜성으로 붕괴하면서 퍼뜨린 일종의 ‘유령 행성상 성운’이라는 겁니다. 유령 행성상 성운의 대표적인 예로는 남쪽 고리 성운이 있습니다.
태양 정도로 무겁지 않은 별이 핵융합을 마치고 백색 왜성으로 붕괴할 때, 사방으로 떨어져 나간 껍질층은 주변의 성간 물질을 빠르게 이온화시키게 되고 이런 밝은 흔적을 남길 수 있죠. 이번 분석은 파란 성운을 만든 범인으로 인근의 ‘안드로메다 자리 제타 별’을 후보로 꼽았습니다.
이 별은 안드로메다 자리 쪽에 있어서 이름만 안드로메다일 뿐, 안드로메다 은하와는 무관합니다. 이 별은 지구에서 2천 광년 정도 떨어져 있기 때문에 우리 은하 안에 속한 아주 가까운 별이죠.
- 우주를 가로지르는 총알, 그리고 우연의 장난
이 별은 우리 은하 헤일로를 가로질러서 107km/s의 아주 빠른 속도로 여행하고 있습니다. 그래서 별이 분출한 물질이 은하수의 성간 물질과 빠르게 들이받으면서 둥근 충격파를 일으킬 수 있죠. 공기를 가로질러 날아가는 총알이 앞에 둥근 충격파를 일으키는 것과 비슷합니다.
놀랍게도 이 별이 움직이는 방향은 절묘하게도 이 푸른 성운의 방향을 정조준합니다. 또 추가 관측 사진을 보면 별이 흘리고 간 145광년 길이의 긴 가스 꼬리가 드러나는데요. 논란이 되고 있는 이 푸른 성운과도 이어지죠. 별이 빠르게 우주 공간을 가로지르면서 퍼뜨린 충격파라는 가설에 엄청난 힘을 실어줍니다.
이번 새로운 가설이 사실이라면, 하필 우연하게 이 성운은 안드로메다 은하 바로 앞을 지나고 있었고, 그래서 우리를 그렇게나 혼란스럽게 만들었다고 볼 수 있습니다.
물론 반론도 존재합니다. 여전히 파란 성운의 속도가 너무 느리기 때문에, 빠른 속도로 헤일로를 떠도는 별이 퍼뜨린 충격파라고 단정하기에는 어려운 부분도 있기 때문이죠. 하필이면 이 푸른 성운의 배경이 안드로메다 은하일 뿐 아니라, 이번엔 또 그 원인으로 새롭게 지목된 별이 흘린 가스 꼬리와도 그저 ‘우연하게 겹쳐 있는 것’일 수도 있습니다.
- 텅 빈 줄 알았던 헤일로, 그 혼란스러운 세계
논문에서 연구진은 이번에 논란이 된 파란 성운과 비슷한 다른 유령 성운들의 존재도 새롭게 제시했습니다. 붕괴한 별이 퍼뜨린 충격파로 인해서 주변에 둥근 파문이 퍼지고 행성상 성운이 만들어지는 현장들을 똑같이 이온화된 산소 필터로 촬영했죠. 그리고 비슷한 형태의 패턴이 실제로 관측되었습니다.
이것은 우리 은하의 헤일로 공간이 굉장히 혼란스럽고 붐비는 세계라는 것을 보여줍니다. 만약 우리가 은하수와 헤일로 공간 전체를 이렇게 이온화된 산소 필터로 새롭게 찍어서 지도를 완성한다면, 그동안 전혀 알지 못했던 훨씬 역동적이고 혼란스러운 풍경을 만나게 될지도 모르죠.
최근 들어 천문학자들은 ‘전파’라는 새로운 빛을 통해서 오랫동안 짙은 먼지구름 속에 가려져 있던 우리 은하 중심부를 겨냥하는 대대적인 관측을 이어오고 있습니다. 그리고 그 속에 숨어 있는 초대질량 블랙홀의 포효로 만들어진 복잡한 충격파, 성간 물질과의 충돌 흔적을 아주 세밀하게 그려내고 있죠. 수많은 가늘고 긴 먼지 필라멘트가 복잡하게 뒤엉켜 있습니다.
하지만 뻥 뚫린 변두리인 은하 헤일로에 대해선 이런 체계적인 대규모 관측이 이루어지지 않았습니다. 은하 중심엔 초대질량 블랙홀이라는 명확한 관심 대상이 살고 있지만, 별의 밀도가 턱없이 적은 은하 헤일로는 별다른 관심 대상이 없었기 때문입니다.
그런데 프로페셔널 천문학자들은 미처 관심을 두지 않고 있던 이 지루한 영역을 향해서, 열정적인 아마추어 천체 사진가들이 전례 없는 시도를 했고 그 속에서 누구도 예상치 못한 아름다운 풍경을 마주해 냈습니다. 이처럼 천문학에서의 위대한 발견은 아직도 열정적인 애호가들에게 큰 빚을 지고 있습니다.
이제야 천문학자들은 우리 은하 헤일로도 마냥 지루하고 텅 빈 세계가 아닐 수 있다는 기분 좋은 고민을 하게 되었죠.
저 까만 밤하늘에 과연 또 어디에, 희미한 푸른빛이 아른거리는 성운의 조각들이 흩날리고 있지 않을까요?