[천지일보=김민아 기자] 세종대학교(총장 배덕효) 임범두 박사·성환경 교수(물리천문학과), 벨기에 리에주(Liege) 대학교 연구진(G. Rauw 교수, Y. Naze 박사) 및 한국천문연구원 연구진(황나래, 박병곤 박사)은 네이처(Nature) 자매지인 ‘네이처 아스트로노미’(Nature Astronomy)의 최신호에 논물을 게재했다. 논문 제목은 ‘넓은 범위의 자전속도 분포에 의한 확장된 주계열 전향점(Extended main sequence turn-off originating from a broad range of stellar rotational velocities)’ 이다.
부분의 별들은 홀로 고립돼 태어나기보다는 산개성단이나 구상성단과 같은 집단으로 태어난다. 고전적으로 이들 항성계는 하나의 성간구름에서 하나의 별 생성 사건으로 태어나기 때문에 균일한 항성종족으로 구성이 됐다고 생각했으나, 약 20년 전부터 구상성단의 경우 몇 개의 서로 다른 종족의 별이 섞여 있다는 ‘다중종족’ 패러다임이 지배하고 있다. 산개성단의 색-등급도에서 나이를 나타내는 주계열 전향점이 균일한 항성종족으로 설명하기 어려운 넓은 폭을 갖고 있어, 최근에는 산개성단 또한 다중종족의 가능성이 제안되기도 했다.
임범두 박사가 주도하는 연구진은 유럽 남방천문대 8.1m VLT(Very Large Telescope) 망원경과 미국 애리조나대학교 스튜어드(Steward) 천문대의 MMT 6.5m 망원경으로 관측한 산개성단 메시에 11 (M11, 야생오리 성단 – 그림 2)의 주계열 전향점에 있는 164개 별의 고분산 분광관측자료를 분석했다. 이 분석을 통해 별의 자전속도를 얻고, 자전속도가 별의 색지수5)와 밀접히 관련이 있다는 사실을 보였다. 또한 몽테-카를로 방법을 통해 M11에 있는 별의 자전속도 분포를 얻고, 이를 바탕으로 재현한 모형성단의 색-등급도가 관측된 색-등급도와 매우 잘 일치함을 보였다.
이 연구의 결과는 하나의 성간구름에서 태어난 별들이지만 자전속도가 매우 다양하게 분포하며, 자전속도의 차이가 별의 진화에 상당한 영향을 미친다는 사실을 증명한 것이다. 또한 항성계의 생성과 진화에서 각운동량의 역할과 분포에 대한 연구를 촉발하게 될 것으로 보인다.
이 연구는 한국연구재단의 이공분야 기초연구사업-학문후속세대양성-박사후국외연수(임범두 박사), 한국연구재단-이공학개인기초연구지원사업-기본연구(성환경 교수)의 지원으로 수행됐다. 미국 애리조나대학교의 MMT 6.5m 망원경 관측은 한국천문연구원의 K-GMT 사이언스 프로그램(Science Program)의 지원으로 이뤄진 것이다.
임범두 박사는 “이 연구에 대한 확실한 목표와 도전정신이 있었다. 처음 도전하는 연구영역이어서 많은 어려운 점들이 있었지만, 공동 연구자 뿐 아니라 여러 전문가와 편지를 주고받으며 이를 이겨내고 목표에 도달할 수 있었다”며 “이 연구를 진행하면서 느꼈던 점은, 도전하는 길에는 늘 어려움이 따르지만 도와줄 수 있는 사람들도 함께 있다는 것이다. 세종대 후배들도 용기를 가지고 각자의 분야에서 큰 한 발 내딛어보길 바란다”고 연구 수행과정과 결과에 대한 소감을 밝혔다.