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2013-01-18 00:02:02
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우주저장소 시리즈 제 5탄이야 ㅎㅎ
게성운의 중성자별. 폭발의 중심에 작은 별이 있다.
이번엔 조금 특이한 별들에 관해 소개해보려고 하는데, 바로 중성자별과 펄서야.
1. 중성자별이란?
중성자별은 지름이 수십km정도 하는 초고밀도의 천체지.
그러한 중성자별 중에 하나가 펄서야.
중성자별은 태양질량보다 큰 별이 폭발한 후 남는 별의 시체라고 볼 수 있어.
이 별의 특징은 어마어마한 중력과 밀도인데, 태양질량의 2배정도의 질량이 지름 10km구체에 몰려있다고 생각하면 상상이 될거야.
다시말해 비유적으로 표현하자면 그 환경에서 원자는 원자핵과 전자사이의 빈공간이 아예 없다고 생각할 수 있어.
그환경에서만큼은 전자기력<중력이 되는 셈이지.
게성운자리에 있는 중성자별.
2. 중성자별의 밀도
때문에 이 중성자별의 밀도는 수저 한숟가락에 지구상의 전인류의 질량을 모두합친것보다 더큰 어마어마한 질량을 갖게 돼.
실제 이론적으로 계산을 해보면 중성자별의 대략적인 밀도는 5.9×1017 kg/m3 정도야. 이는 원자핵의 밀도인 3×1017 kg/m3의 두배에 가까운 수치지.
즉 중성자별 자체가 원자핵의 확대판이라고 생각하면 돼.
3. 중성자별의 표면중력
중성자별의 표면중력은 상상을 초월할 정도야. 그 크기가 보통 지구중력의 2천억배 이상이거든.
우리가 거기에 가는순간 뼈와 살이 분리되어 원자단위로 쪼개져버리고말거야. 어마어마한 중력에 세포간 결합은 중력을 견디지 못하고
끊어져버리거든.
이런 어마어마한 중력은 또다른 신기한 현상을 낳는데, 바로 중력렌즈 효과야.
중력렌즈란 어떠한 광원 앞에 암흑물질같이 보이지는 않지만 거대한 중력체가 있어서 광원에서 나온 빛을 휘게 하는 현상을 말해.
4. 중성자별의 표면온도
중성자별의 표면온도는 태어난지 얼마 안된 별일수록 그 온도가 높아지는데,
갓 생성된 중성자별의 표면온도는 1조도가 넘어. 초신성폭발 당시의 온도를 그대로 간직하고있기 때문이지.
하지만 수년 만에 이 온도는 수백만도로 줄어들지. 온도를 유지할 핵융합반응이 일어나지 않기때문이야.
이 중성자별은 점점 식다가 백색왜성이 되고 다른 별처럼 흑색왜성의 테크를 타게되지.
5. 중성자별의 구조
아직 밝혀진 건 없고 과학자들이 추산한 거지만 그래도 한번 보자.
표면 약 0.3~0.5km부근에는 이온과 전자들이 밀집해있다고해.
그밑으로 약 1~2km부근까지는 역시 이온+전자+핵이 똘똘 뭉쳐있지.
그리고 내부 9km까지는 양성자와 중성자가 짬뽕된 액체와 기체의 무언가가 있다고 생각하고있어.
그리고 중심부에는 쿼크와 글루온이 플라즈마상태로 있다고 예측하고있어.
6. 중성자별의 자기장과 펄서
펄서는 중성자별 중에서 빠르게 회전하면서 빛을 내뿜는 천체를 말해.
그렇다면 중성자별이 왜 빠른회전을 하게 되었을까?
이는 정확하진 않지만 에너지보존법칙으로 대략적인 설명이 가능한데,
별은 태어날 때 주변의 가스를 빨아들이면서 회전하기 때문에 대부분의 별은 스스로 자전을 해. 그리고 자체적인 자기장도 가지고있고.
그런데 생각을 해보자.
보통 별은 태양만 하더라도 지름이 110만 km나 돼.
그에반해 중성자별은 지름이 10km정도밖에 안하지.
때문에 에너지 보존법칙에 의하면, 대부분의 중성자별은 빠른회전을 함과 동시에 매우 강력한 자기장을 내뿜을 수밖에 없는거지.
이러한 영향때문에 중성자별은 보통 초당 수백 회에 달하는 엄청난 회전속도를 보여줌과 동시에
양 극축으로 강력한 전자기파를 내뿜게 되는데, 중성자별의 극축이 우연히 지구쪽을 향하게 되면 우리는 펄서를 감지할 수 있어.
중성자별도 이러한 어마어마한 회전수를 감당하기 힘들어서 자체적으로 타원체꼴을 하는경우가 많아.
7. 특이한 중성자별들
블랙홀과 흡사해보인다.
하지만 이 회전수가 매우 빠른 펄서들 즉, 밀리세컨펄서의 경우에는 그 회전주기가 1ms도 채 안되는 경우가 있어.
즉 초당 1천번 이상을 회전하는 경우지
이는 각운동량 보존법칙으로는 설명이 불가능하거든.
때문에 또다른 이론에 대해 설명하는데, 바로 두 별이 쌍성계를 이룰 때야.
보통 펄서들은 구상성단같이 오래된 별들의 집단에서 쉽게 발견되거든. 그리고 우주의 절반이상 별들이 쌍성계를 이루고 있다고봐도 과언이 아니여서
한쪽이 중성자별이 되면 그 중성자별은 다른 별로부터 가스를 흡수하게 되지. 마치 블랙홀처럼. 이때 생기는 가스나선을 강착원반이라고 하는데,
이러한 강착원반이 가지고있는 운동량이 중성자별에 전해지는게 포인트야. 운동량이 더해졌으니 당연히 회전수는 더 빨라지겠지. 그래서 지금의
밀리세컨펄서를 만들었다는 거지.
이러한 중성자별 말고 또다른 특이한 중성자별이 있는데,
바로 마그네타야. 마그네타는 중성자별중에서 아주 강력한 자기장을 가지고있는 중성자별을 뜻하는데,
이 마그네타의 자기장의 세기는 수십 기가테슬라 급으로, 인간이 만들 수 있는 가장 강력한 자기장의 수억배나 돼.
태양풍으로부터 지구를 보호해주는 지구자기장의 수조배 정도 된다고하지.
때문에 이러한 마그네타 주변 1000km근처만 가더라도 무지막지한 자기장 때문에 몸의 물이 모두 반자성으로 변해버려서
몸의 모든조직이 파괴된다고해.
이러한 마그네타는 중성자별 중에 1/10정도를 차지하고 있다고해. 아직 생성원인은 정확히 밝혀지지 않았어.
무지막지한 자기장 때문에 행성에서 오로라가 보인다.
중성자별중에 또 특이한건 행성을 거느린 중성자별인데,
왜냐하면 보통 초신성 폭발이 일어나게 되면 주변의 행성들은 폭발열로 녹아버리게 되거든.
하지만 실제 중성자별을 도는 행성이 관측되었어. 지구에서 980광년정도 떨어진 중성자별에서 무려 4개의 행성을 거느린 중성자별이 발견됐지.
http://en.wikipedia.org/wiki/Neutron_star
