별도 2개로 쪼개는 플라즈마 블레이드?

감마선 버스트(gamma-ray burst)는 거대한 별이 수명을 맞아 죽을 때 대량 방사선을 폭발적으로 방출하는 현상이다. 뉴욕대학 연구팀이 어떤 종류 감마선 버스트에 대해 별조차 2개로 찢는 플라즈마 블레이드(plasma blade) 방출로 설명할 수 있을 가능성을 시사했다.

감마선 버스트는 천체가 감마선을 몇 초에서 몇 시간에 걸쳐 기세 좋게 방출하는 현상. 순간적으로 소멸하는 것도 있지만 비교적 장시간 계속되는 것도 있다. 감마선 버스트는 어떤 메커니즘에서 발생하는지는 명확하지 않지만 감마선 버스트를 일으키려면 많은 에너지가 필요하기 때문에 초대 질량 항성이 극초신성이 될 때 폭발을 일으켜 블랙홀을 형성할 때 일어나는 게 아닐까 생각된다.

연구팀은 아카이브에 게재한 논문에서 비교적 장시간 지속되는 감마선 버스트는 중성자성 형성 당시 발생할 수 있다고 주장한다. 거대한 항성이 중력 붕괴에 의해 초신성 폭발을 일으키고 천체 중심핵이 압축된 결과 중성자성이라는 천체로 진화할 수 있다. 중성자성은 지름 수십km로 초고밀도, 대질량을 가진 천체지만 때론 급속한 압축과 회전에 의해 강한 자장을 얻을 수 있다. 이 강한 자기장을 얻은 중성자별을 마그네타(Magnetar)라고 한다.

지금까지 이런 마그네타 자장에 의해 주위에 있는 별 남은 찌꺼기가 끌려갔고 강력한 방사선과 자장에 의해 플라즈마 제트가 마그네타 자전축을 따라 형성된다고 했다. 하지만 연구팀은 마그네타 자기 원심력에 의해 적도를 따라 플라즈마가 버스트 조사될 가능성도 지적하고 있다.

이 버스트 조사는 별 외측을 향해 진행하는 플라즈마 블레이드가 되어 초신성 폭발보다 큰 에너지를 방출한다고 한다. 더구나 이 블레이드는 고밀도 항성을 완전히 2개로 찢을 만한 위력을 갖고 있다고 한다.

이 플라즈마 블레이드는 별 반경 몇 배 이상 거리를 이동한 뒤 마침내 기세를 잃고 소멸한다. 이것이야말로 비교적 장시간 계속되는 감마선 버스트 정체가 아니냐고 추측하고 있다. 연구팀은 다음 과제로 별을 찢으면서 방출된 플라즈마 블레이드가 어떻게 소멸해 나가는지 그리고 플라즈마 블레이드를 방출한 마그네타가 어떻게 바뀌어 가는지에 대한 정확한 연구를 들고 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.