한국천문연구원은 한일 공동 우주전파관측망인 KaVA를 이용해 만기형별 ‘WX Psc’ 주변에서 발생하는 일산화규소(SiO) 분자가 내는 메이저의 고정밀 영상관측에 성공했다고 31일 밝혔다.
별의 마지막 진화 단계인 만기형별(late-type star)은 주변 외피층이 발달해 이곳에서 형성된 일산화규소(SiO), 물(H2O), 수산화기(OH) 분자들로부터 강한 전파인 메이저(MASER, microwave amplification by stimulated emission of radiation)선을 방출한다.
이번에 관측한 만기형별 ‘WX Psc’는 지구에서 약 1900광년 떨어진 물고기자리에 위치한 별로 일산화규소(SiO), 물(H2O), 수산화기(OH) 세 분자의 메이저선을 함께 내는 대표적인 천체다.
이같은 메이저를 관측하면 별 주변의 물리적 환경과 물질 방출에 대한 중요한 단서를 얻을 수 있고, 그에 따른 별의 마지막 진화 과정을 연구할 수 있다. 이중 7mm 파장대의 일산화규소 메이저선은 많은 관측과 활발한 이론 연구가 진행 중인 분야다.
이번 관측에 활용된 KaVA(KVN and VERA Array)는 한일 공동의 초장기선 전파간섭계(VLBI, Very Long Baseline Interferometer) 관측망이다.
특히 한국우주전파관측망(KVN)이 구성하는 짧은 기선들은 이전의 다른 전파간섭계 관측에서 놓친 메이저의 확장구조를 검출해 보다 풍부하고 자세한 메이저 구조와 공간분포를 보였다.
‘WX Psc’관측 결과, 중심별 주위에서 발생하는 일산화규소의 두(v=1, v=2) 메이저선의 공간분포는 전형적인 링 구조를 보이며 각 각의 메이저 발생영역이 많이 중첩돼 있음을 보이나 평균적으로는 v=2 메이저가 v=1 메이저보다 중심별에 가까운 영역에서 발생하는 것을 확인했다.
이 결과는 두 일산화규소 메이저가 물리적으로 서로 밀접하게 연관돼 있다는 기존의 학설을 보다 명확히 검증한 연구결과다. 빛으로 볼 수 없는 만기형별 광구 가까이의 복잡한 물리적 현상과 일산화규소 메이저의 발생 원리를 연구하는 데 중요한 단서가 된다.
만기형별 연구그룹을 이끌고 있는 한국천문연구원 조세형 연구위원은 “KaVA는 높은 공간 분해능을 제공하는 일본 VERA의 긴 기선과 플럭스(flux) 손실을 줄이는 짧은 한국의 KVN 기선이 조합해 타 관측결과 보다 자세하고 정확한 메이저의 공간분포를 제공했다”며 “한일 공동 우주전파관측망의 세계적인 성능을 입증한다”고 전했다.
KaVA를 통해 대표적인 연구결과를 내기 위해 2011년 별탄생영역, 만기형별, 활동성은하핵 분야별로 한일공동 과학연구 워킹그룹이 구성됐다.
이번 연구결과는 한일공동 과학연구 워킹그룹의 활동 중 별탄생영역, 활동성은하핵 분야에 이은 만기형별 분야의 첫 번째 연구결과로, 미국 천체물리학저널(The Astrophysical Journal of American Astronomical Society)에 게재됐다. 해당 연구는 한일 양국의 만기형별 연구그룹을 이끌고 있는 한국천문연구원 조세형 연구위원과 일본 가고시마대학 이마이 히로시 교수를 비롯해 한국천문연구원 윤영주 선임연구원, 김재헌 박사후 연수원, 일본국립천문대 아사끼 요시하루 교수 등의 공동연구로 진행됐다.
한편, 만기형별 연구그룹은 그간의 메이저선 탐색 영상관측 결과를 토대로 앞으로 15~20개 만기형별을 선정, 수년에 걸친 메이저 모니터링 관측을 통해 질량방출 과정 등 별의 마지막 진화 과정을 계속적으로 파헤쳐나갈 예정이다.
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