이석원 기자
우주에는 인류의 상상을 뛰어넘는 현상이나 천체가 자주 발견되고 있으며 그 중에서도 유명한 건 빛조차 탈출할 수 없는 정도 중력을 갖고 있는 블랙홀이다. 블랙홀과 마찬가지로 가까워지면 몸을 구성하는 원자가 바늘처럼 가늘어지고 붕괴해 버리는 강력한 자력을 가진 천체가 마그네터(Magnetar)다.
영국 천문학자 안토시 휴이시(Antony Hewish)가 케임브리지 말라드 전파천문대에서 우주를 관측하다가 매일밤 같은 장소에서 1.33초마다 규칙적인 간격으로 반복해 전파 신호가 발생하는 걸 발견한다. 전파가 지구상에서 나온 게 아니라는 걸 확인한 이들은 신호가 너무 규칙적인 것을 보고 전파 발신원이 지구 외 문명일지 모른다고 보고 픽션에 등장하는 전형적인 우주인(Little green men)에서 따와 LGM-1으로 이름을 붙였다.
LGM-1에 대한 합리적 설명으로 천문학자는 초신성 폭발을 일으킨 거대한 별 잔해인 중성자성이 아니냐는 가설을 세웠다. 하지만 중성자성은 밀도가 높은 작은 천체이기 때문에 관측은 할 수 없을 것으로 생각되어 있었다는 것.
다음으로 미국이 소련 핵실험을 감시하기 위해 발사한 벨라 위성이라는 인공위성은 핵폭발에 의해 발하는 방사선을 우주에서 관측했다. 그런데 지구상이 아닌 우주로부터 강한 감마선이 방사되고 있다는 걸 파악했다.
1973년 비공개였던 벨라 위성 관측 데이터가 공개된 것으로 천문학자는 감마선 신호에도 종류가 있는 것이나 연감마선 리피터라고 불리는 천체는 말 그대로 반복 감마선을 발하는 걸 알게 됐다. 이런 현상을 발생시키는 후보로 지목된 게 강력한 자장을 갖고 고속으로 회전하는 중성자별 펄서다.
이런 발견을 통해 LGM-1 정체는 펄서인 게 밝혀졌고 휴이시는 펄서를 발견한 공적으로 1974년 노벨 물리학상을 수상했다. 이후 중성자성 중에도 한층 자력이 강한 게 있다는 걸 알게 됐고 이런 천체는 마그네터라고 불리게 됐다.
질량이 큰 천체가 일생을 마치면 초신성이라는 폭발을 일으킨다. 이 때 남은 핵 질량이 너무 크면 중력 붕괴를 일으켜 블랙홀이 되지만 그렇지 않으면 높은 압력에 의해 전자와 양자가 융합하는 역베타 붕괴하는 절차를 거쳐 거의 순수한 중성자 덩어리가 된다. 이게 중성자별이다. 중성자가 얼마나 밀도가 높은지 예를 들면 숟가락 하나 정도 중성자별은 1억톤 무게가 도리 정도로 여겨지고 있다.
중성자는 고온이기 때문에 중성자는 액체처럼 행동하고 남은 전자와 양성자가 자유롭게 움직일 수 있다. 또 중성자별이 충분한 속도로 회전하는 경우 고속 회전, 대류, 자유롭게 움직이는 전하 동작으로 다이나모 원리로 자기장이 발생한다. 지구 핵에서도 같은 원리로 자기장이 발생하고 있지만 마그네터는 이보다 자릿수 이상 차이로 강력하다.
예를 들어 지자기 강도는 0.5가우스다. 이는 태양계에 있는 암석형 행성으로는 가장 강력하지만 MRI 검사에 사용하는 것 같은 강력한 전자석은 수만 가우스에 달할 수도 있다. 하지만 마그네터 자력은 100∼1,000조 가우스 이상으로 내부는 이보다 10배 이상이다. 다시 말해 마그네터 자력은 지구 1조배, 인류가 만들어낼 수 있는 최고 자력 10억 배나 강하다.
너무 자력이 강하기 때문에 인간이 마그네터로부터 1,000km 거리에 가까워지면 생명 활동을 유지하지 못하고 즉사한다. 더구나 마그네터 표면에 접근하면 원자를 구성하는 전자 궤도가 길어지고 결국 폭이 길이 1% 정도 밖에 안 되는 바늘 모양으로 붕괴된다. 당연히 원자끼리 연결되어 분자가 되는 결합도 유지할 수 없기 때문에 마그네터에 접근한 인체는 말 그대로 원자 단위로 분해되게 된다.
이런 극단적인 천체지만 지금까지 마그네터는 24개 밖에 발견되지 않았고 이 발견 대부분은 은하계 안이다. 또 마그네터는 수명이 짧기 때문에 인류가 관측할 수 있는 건 극히 일부에 지나지 않는다고 여겨진다. 예측에 따르면 은하수에는 수명이 다한 마그네터가 3,000만 개 정도 있다고 추정되고 있다고 한다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.
정용환 기자
