나사 X선 우주망원경으로 1만 1000광년 밖 초신성 들여다보니...

지난해 12월 블랙홀 탐사를 위해 발사된 차세대 X-선 우주망원경이 첫 천체 이미지를 지구로 보내왔다.

미 항공우주국(NASA)은 14일(현지시간) 블랙홀 탐사용 X선 위성(IXPE, Imaging X-ray Polarimetry Explore)이 촬영해 전송한 첫번째 천체사진을 공개했다. 지구로부터 1만 1000광년 떨어져 있는 카시오페이아A 초신성의 자기장이 빛나는 놀라운 장면이다.

NASA의 차세대 X선 트리플 카메라 관측 위성인 IXPE는 세 개의 독립된 망원경을 이용해서 편광 X선을 관측할 수 있는 최초의 우주망원경으로, 중성자 별, 블랙홀, 암흑 에너지, 암흑물질 등과 같은 우주 현상을 포착하기 위해 지난해 12월 9일 발사됐다.

탐사선은 첫 번째 이미지를 캡처할 준비를 하기 위해 다양한 시스템을 확인하면서 우주에서 첫 달을 보낸 후 최초의 과학 이미지를 보내온 것이다.

사진은 17세기 초신성으로 폭발한 별의 잔해인 카시오페아 A를 보여준다. NASA의 성명에 따르면, 그 폭발은 충격파를 바깥쪽으로 보내 주변 가스를 가열하고 우주선 입자(고속 전자와 원자핵)를 가속시켜 다양한 물질 구름을 생성했다. IXPE의 인상적인 이미지에서 볼 수 있듯이 이 구름은 X선 빛에서 놀라울 정도로 밝게 빛난다.

"카시오페아A의 IXPE 이미지는 참으로 아름다우며, 우리는 이 초신성 잔해에 대해 더 많은 것을 알기 위해 편광 측정 데이터를 분석할 예정"이라고 로마에 있는 국립 천체물리학연구소(INAF)의 IXPE 이탈리아 수석 연구원 파올라 소피타가 NASA 성명에서 말했다.

NASA가 공개한 사진은 IXPE와 또 다른 X선 우주망원경인 찬드라가 찍은 사진을 합성 가공한 이미지의 가장 눈에 띄는 특징은 거의 네온에 가까운 마젠타 색상이지만, 가시광선에서는 실제로 그렇게 보이지 않는다. 그러나 X선 방사선을 나타내는 이 색상은 과학자들에게 유용한 가이드이다. 색상이 진할수록 X선 빛이 더 강렬해진다. 또한 이미지에서 푸른 번개처럼 보이는 것은 NASA의 찬드라 X선 우주망원경으로 본 고에너지 X선을 나타낸다.

두 망원경은 모두 X선을 관찰하지만 서로 다른 종류의 감지기를 가지고 있기 때문에 함께 작동하면 더 완전하고 상세한 데이터를 생성할 수 있다.​  찬드라는 1999년 발사 후 첫 이미지로 동일한 카시오페이아A 초신성을 촬영해 전송한 바 있다. 성간물질에 초신성 폭발 빛이 반사돼 군데군데 빛나고 있는 모습이다. 당시 찬드라가 보낸 사진은 초신성 폭발 후 중심부에 블랙홀이나 중성자별로 추정되는 잔해가 남아 있음을 보여줬으며, 반사된 해당 사진들을 분석하면 초신성의 빛이 성간물질에 부딪혀 어디까지 확산됐는지를 알 수 있다.

 IXPE 수석 연구원 마틴 C. 바이스코프는 NASA 성명에서 "이번 IXPE가 찍은 카시오페이아A 초신성 모습은 찬드라가 보내왔던 사진만큼 역사적 결과물로 평가된다"며 "이는 현재 분석 중인 카시오페이아A에 대해 이전에 볼 수 없었던 새로운 정보를 얻을 수 있는 IXPE의 잠재력을 보여준다"라고 밝혔다.  NASA는 이번에 전송된 카시오페이아A 초신성의 X선 편광 데이터를 통해 직경이 10광년에 이르는 초신성 잔해의 편광 데이터를 처음으로 확인할 수 있을 것으로 보고 있다.

현재 NASA는 해당 이미지의 데이터를 통해 최초로 카시오페이아A 초신성의 X선 편광 분포도 작성을 시도 중이다.

이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com