[아하! 우주] 시민 과학자가 찾아낸 100억 살 된 갈색왜성 (연구)

태양을 포함해 우주에 있는 별은 성간 가스가 중력에 의해 뭉쳐서 형성된 것이다. 하지만 모든 일이 그렇듯이 이 과정에서 실패하는 경우도 생긴다. 가스가 중력에 의해 뭉치긴 했는데, 태양 질량의 8% 이하 혹은 목성 질량의 80배 이하인 경우 안정적인 수소 핵융합 반응이 어려워 별처럼 밝게 빛나지 못하는 애매한 상태가 된다. 이런 천체를 갈색왜성(brown dwarf)이라고 하며 별과 행성의 중간 단계로 본다.

갈색왜성은 우주에 매우 흔하지만, 별보다 훨씬 작고 어두워 찾아내기가 쉽지 않다. 하지만 미국항공우주국(NASA)의 과학자들은 과학 연구에 자발적으로 참여한 자원봉사자인 시민과학자(citizen scientists)와 함께 새로운 갈색왜성을 찾아내는 데 성공했다. 시민과학자는 천문학을 전공하지 않은 일반인이지만, 나름의 방법으로 NASA의 NEOWISE 관측 데이터를 분석하는 데 힘을 보탰다.

NEOWISE 데이터는 2009년 발사된 나사의 적외선 우주 망원경인 WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer)가 촬영한 적외선 천체 사진 데이터다. 이 데이터 베이스는 막대한 양의 흑백 사진으로 구성되어 있는데, 시민과학자들이 하는 일은 서로 다른 시점에 찍은 사진을 비교해 배경이 되는 멀리 떨어진 별 사이에서 움직이는 점을 찾아내는 것이다.

전문 지식은 필요 없지만, 상당한 시간과 노력이 필요한 작업에 시민의 도움을 구한 것이다. 이런 방법으로 움직이는 점을 찾으면 기존의 천체 데이터 및 다른 망원경의 관측 데이터를 비교해 새로운 천체인지를 다시 확인하게 된다.

NASA 고다드 우주비행센터의 마크 쿠치너가 이끄는 연구팀은 본래 태양계 9번째 행성을 찾는 프로젝트인 '백야드 월드: 플래닛 9'(Backyard Worlds: Planet 9)을 위해 시민과학자의 도움을 받다가 독특한 갈색왜성 두 개를 찾아냈다. WISE 1810와 WISE 0414라고 명명한 이 갈색왜성은 다른 갈색왜성에 비해 철처럼 무거운 원소의 함량이 30배나 낮았다.

철을 비롯한 무거운 원소는 우주 초기에는 존재하지 않았지만, 초신성 폭발을 통해 우주에 점진적으로 공급됐다. 따라서 이 갈색왜성은 우주 초기에 형성된 것으로 추정된다. 예상 나이는 무려 100억 년으로 지금까지 발견된 갈색왜성 중 가장 나이가 많은 편이다.

연구팀은 이 갈색왜성이 이론적으로 예측되었으나 지금까지 관측되지 않았던 특별한 형태의 갈색왜성인 극단적 T형 준왜성 (extreme T-type subdwarf)이라고 보고 있다. 평범한 시민과학자의 도움으로 지금까지 관측하지 못했던 새로운 형태의 천체를 찾은 셈이다.

NASA의 시민과학자 참여 프로젝트는 외계 행성 및 갈색왜성 등 다양한 천체를 찾는 연구에서 큰 성과를 거두고 있다. 일반적인 과학 연구는 전문 지식이 없는 일반 대중과 완전히 분리되어 있지만, NASA는 다양한 방법으로 시민과 학생들의 참여를 독려하고 실제로 여러 가지 성과를 내고 있다. 아직 일반인의 과학 연구 참여가 낯선 우리에게 시사하는 바가 적지 않은 대목이다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com