초속 716회전, 우주에서 가장 빠르게 회전하는 천체 발견

우리 은하에서 초당 716회 회전하는, 지금까지 발견된 가장 빠르게 회전하는 천체 중 하나인 중성자별이 발견되었다.

덴마크 공과대학(DTU) 연구팀은 국제우주정거장(ISS)에 탑재된 X선 우주망원경을 이용하여, 궁수자리 방향의 우리 은하 중심부에 위치한 '4U 1820-30'이라는 X선 이중성계에서 이 중성자별을 발견했다.

이 중성자별은 매우 작지만 엄청난 질량을 가지고 있으며, 초당 716회라는 경이로운 속도로 자전하고 있다.

이는 핵융합 폭발을 연구하던 중 발견된 놀라운 진동 현상으로 확인되었다.

이번 발견은 NASA의 NICER X선 망원경과 DTU Space의 스타 트래커 기술의 협력으로 이루어졌다.

스타 트래커 카메라 시스템은 X선 관측 장비가 정확한 방향을 유지하고 멀리 떨어진 작은 중성자별을 정확하게 관측할 수 있도록 한다.

 

 

죽은 별의 경이로운 회전: 초속 716회전 중성자별

중성자별은 대형 항성이 초신성 폭발 후 남은 잔해로, '죽은 별'이라고도 불린다.

지금까지 수천 개의 중성자별이 발견되었으며, 그 특성은 매우 극단적이다.

중성자별은 우주에서 관측 가능한 가장 밀도 높은 천체이다.

이번에 발견된 중성자별은 지름이 겨우 12km에 불과하지만, 질량은 태양의 1.4배에 달한다.

이 중성자별은 지구로부터 2만 6천 광년 떨어져 있다. 참고로, 지구에서 가장 가까운 별인 프록시마 센타우리는 약 4.3광년 떨어져 있다.

즉, 프록시마 센타우리의 빛이 지구에 도달하는 데 4.3년이 걸리는 반면, 이 중성자별의 빛은 2만 6천 년 동안 여행한 후에야 지구에서 관측될 수 있다.

이 중성자별은 X선 이중성계의 일부이다.

이러한 시스템은 두 개의 별이 서로를 공전하는 시스템이다.

'4U 1820-30' 시스템의 특징은 동반성이 지구 크기와 비슷한 백색왜성이라는 점이다.

이 백색왜성은 중성자별을 11분마다 공전하며, 이는 가장 짧은 공전 주기를 가진 시스템으로 알려져 있다.

 

 

폭발하는 우주쇼: 초고속 회전 중성자별의 핵융합 폭발

강력한 중력으로 인해 중성자별은 동반성으로부터 물질을 끌어당긴다.

충분한 양의 물질이 중성자별 표면에 축적되면, 원자폭탄과 유사한 격렬한 핵융합 폭발이 발생한다.

DTU Space의 제롬 체네베즈 부교수는 "이러한 폭발 동안 중성자별은 태양보다 최대 10만 배 더 밝아지며, 엄청난 양의 에너지를 방출한다"고 설명했다.

"우리는 매우 극단적인 사건을 다루고 있으며, 이를 상세히 연구함으로써 이진성 시스템의 흥미로운 생명주기와 우주에서 원소의 형성에 대한 새로운 통찰력을 얻을 수 있다."

2017년부터 2021년까지 NICER를 이용한 관측을 통해 연구팀은 '4U 1820-30'이라는 X선 이중성계에서 15번의 핵융합 X선 폭발을 발견했다.

이러한 폭발 중 하나에서 716Hz의 주파수로 발생하는 '핵융합 폭발 진동'이라는 신호가 나타났다.

이러한 폭발 진동은 중성자별 자체의 스핀 주파수와 일치하며, 이는 중성자별이 초당 716회라는 기록적인 속도로 자전하고 있음을 의미한다.