우주의 등대 펄서 (pulsar) 우주의 등대 펄서 (pulsar)
펄서란 ? ' 펄서 (pulsar)' 는 ' 맥동하는 별 '(pulsating star) 이라는 이름에서 붙여진 이름이다. 외계인이 만들어낸 인공 신호로 착각할 정 도로 우주전파가 규칙적으로 ' 맥동 ' 했기 때 문이다. 하지만 이 명칭은 잘못되었는데 그 이유는 이 펄서는 수축과 팽창을 하는 것이 아니기 때문이다. 다음 슬라이드에서 알아 보도록 하자.
이름의 오류 펄서는 매우 빠르게 회전하면서 전파를 내기 때문에 우주 등대처럼 규칙적으 로 깜빡인다. 벨이라는 사람이 최초로 발견한 펄서는 (PSR ) 1.34 초마다 한바퀴씩 자전했다. 이렇게 빠르게 회전하는 물체가 원심력에의해 사방으로 흩어지지 않으려면 천체의 밀도가 상당히 높아야한다. 예를 들어 1054 년 게자리 초신 성이 폭발하고 남은 펄서는 주기가 초인데, 밀도가 1300 억 g/ ㎤보다 크 다고 추정되었다. 이것은 우리의 손가락 마디 하나 속에 10 만톤의 질량을 집 어넣은 것 보다 밀도가 더 높아야 한다는 것이다. 과학자들은 마침내 펄서가 밸생왜성보다도 훨씬 단단하게 뭉친 중성자별이 어야 한다는 결론을 내렸다. 무거운 별은 말년에 초신성 폭발을 일으키는데, 이때 중성자 별이 남는다. 중성자 별은 반지름이 10~20km 이고 질량이 태양의 1.4~2.1 배 정도다. 엄청난 질량이 서울만한 공간에 집중되어있어 중성자의 밀도가 원자핵의 밀 도와 같다. 펄서는 빠르게 회전하는 중성자 별인 셈이다. 그렇다면 펄서는 어떻게 빠르게 회전할 수 있을까 ?
피겨스케이팅 선수들의 스핀동작을 생각해 본다면 의 외로 쉽게 찾을 수 있다. 양팔과 한쪽 다리를 넓게 벌렸다가 몸통쪽으로 급히 오 므리면 회전이 빨라진다. 물리학의 각운동량 보존법칙 덕이다. 선수가 팔다리 오므리듯 큰 태양이 갑자기 자그만 중성 자별로 쪼그라든다면 회전이 빨라진다. 25 에 한번 씩 자전하고 반지름이 70 만 km 인 태양이 갑 자기 그대로 쪼그라들어 반지름이 12km 인 중성자별이 된다면, 자전주기는 50 억배나 짧아져서 10 만분의 6 초 가된다. 실제 중성자별은 초신성 폭발을 하면서 각운동량을 상 당부분 잃어버려 한바퀴 회전하는데 1 초 정도 걸린다. 어떻게 회전할까 ?
버넬이 최초로 발견한 펄서는 1.34 초마다 한 바퀴씩 자 전했다. 이렇게 빠르게 회전하는 물체가 원심력에 따라 사방으로 흩어지지 않으려면 천체의 밀도가 매우 높아 야 한다. 예를 들어 주기가 초인 게자리 펄서는 밀 도가 1300 억 g/ ㎤보다 큰데, 이 밀도는 손가락 마디 하 나에 10 만 t 의 질량을 넣은 것보다 큰 것이라고 한다. 과 학자들은 펄서가 굉장히 단단하게 뭉친 고밀도 천체인 중성자별이어야 한다는 결론을 내렸다. 무거운 별은 최 후에 초신성 폭발을 일으키고 난 뒤 중성자별을 남긴다. 중성자별은 지름이 10~20 ㎞이고 질량이 태양의 1.4~2.1 배다. 즉 중성자별의 밀도는 원자핵의 밀도와 같은데, 이는 엄청난 질량이 서울만한 공간에 밀집해 있 는 정도다. 결국 펄서는 빠르게 회전하는 중성자별이다. 펄서의 발견
1982 년 미국의 천문학자들은 보통 펄서보다 1000 배나 빠르게 자전하는 새로운 펄서를 발견했다. 자전주기가 1.6ms( 밀리초, 1ms=1000 분의 1 초 ) 인 펄서를 찾아낸 것. 자전주기가 0.001~0.01 초인 이런 펄서를 ‘ 밀리초 펄서 ’ 라고 한다. 밀리초 펄서는 지금까지 110 개 정도 발견된 데 비해 자전주기가 0.1~10 초인 보통 펄서는 약 1500 개가 발견됐다. 보통 펄서의 수명은 100 만 ~1000 만 년인 반면, 밀리초 펄서의 수명은 10 억 년 정도로 알려졌다. 또 자기장이 강한 천체인 마그네타 (magnetar) 도 펄서의 일종이다. 마그네타가 달과 같은 거리에 있다면 지구상의 신용카드가 전부 무용지물이 될 정도다 년 12 월에는 ‘SGR ’ 이란 마그네타가 태양이 10 만 년간 내뿜는 에너지보다 많은 양을 0.1 초 만에 방출해 화제가 됐다. 한국천문연구원 안상현 박사는 “ 이런 폭발이 10 광년 이내의 거 리에서 발생한다면 지구의 오존층을 파괴할 수 있다 ” 고 밝혔다. 하지만 다행히 지구에서 가장 가까운 마그네타는 지구에서 1 만 3000 광년이나 떨어져 있다. 펄서의 발견 2
펄서의 발견