세상에서 가장 무거운 것은 무엇일까요? 코끼리? 고래? 아니면 거대한 빌딩? 우리가 지구에서 경험하는 무게의 개념을 비웃기라도 하듯, 우주에는 상상을 초월하는 밀도를 가진 별이 존재합니다.
바로 중성자별(Neutron Star)입니다. 이 별의 크기는 고작 서울시만 한 크기(지름 약 20km)밖에 안 됩니다. 우주의 스케일로 보면 눈에 보이지도 않을 먼지 같은 크기죠. 하지만 그 무게는 우리 태양보다 2배나 더 무겁습니다.
이게 얼마나 말도 안 되는 밀도인지 감이 오시나요? 중성자별의 흙을 밥숟가락도 아닌 작은 티스푼으로 딱 한 숟가락만 떠도, 그 무게가 에베레스트산 전체와 맞먹는 10억 톤이나 된다고 합니다.
블랙홀이 되려다 아깝게 실패한 별들의 시체, 하지만 블랙홀 못지않게 무시무시한 능력을 가진 중성자별과 자석 괴물 마그네타의 이야기를 들려드릴게요.
별이 죽고 남은 초고밀도 알맹이
중성자별은 태양보다 8배 이상 무거운 거대한 별이 죽을 때 탄생합니다. 별이 수명을 다해 초신성 폭발을 일으키면, 바깥쪽 물질들은 우주로 날아가지만 중심핵은 엄청난 중력에 의해 안으로 무너져 내립니다.
이때 중력이 너무나 강력해서 원자들마저 모양을 유지하지 못하고 찌그러져 버립니다. 원자의 핵을 돌던 전자(-)가 양성자(+) 속으로 구겨져 들어가 합쳐지면서, 전기적으로 중성을 띠는 중성자 덩어리가 되어버리는 것이죠.
쉽게 비유하자면, 거대한 유조선이나 항공모함을 프레스기로 꾹꾹 눌러서 모래알 하나 크기로 압축시킨 것과 같습니다. 빈 공간이 전혀 없이 빽빽하게 뭉쳐 있기 때문에 작지만 엄청나게 무겁고 단단한 별이 탄생하는 것입니다. 만약 우리가 중성자별 표면에 착륙하려고 한다면? 발이 닿기도 전에 강력한 중력 때문에 우리 몸이 원자 단위로 납작하게 짓이겨져 버릴 겁니다. 🚢➡️💊
1초에 700바퀴 도는 우주의 등대, 펄서
중성자별은 태어날 때의 충격으로 미친 듯이 회전합니다. 피겨 스케이팅 선수가 팔을 오므리면 회전 속도가 빨라지는 것처럼, 거대했던 별이 작게 수축하면서 회전 속도가 급격히 빨라지는 원리죠.
어떤 중성자별은 1초에 무려 700바퀴나 돈다고 합니다. 상상이 가시나요? 세탁기 탈수 통보다 수만 배 빠르게 도는 거대한 별이라니요! 🌪️
이때 중성자별의 양극에서는 강력한 전파 빔이 뿜어져 나오는데, 별이 회전할 때마다 이 빔이 지구를 휙휙 스치고 지나갑니다. 지구에서 보면 마치 등대 불빛이 규칙적으로 깜빡거리는 것처럼 보이죠. 그래서 맥박이 뛰는 별이라는 뜻으로 펄서(Pulsar)라고 부릅니다. 처음에 과학자들이 이 규칙적인 신호를 발견했을 때는 외계인이 보내는 신호인 줄 알고 LGM(Little Green Men, 작은 초록인)이라는 별명을 붙이기도 했답니다. 👽📡
우주 최강의 자석, 마그네타
중성자별 중에서도 특히 자기장이 엄청나게 센 놈을 마그네타(Magnetar)라고 부릅니다. 말 그대로 자석 별이죠. 이 별의 자기장은 지구 자기장의 무려 1,000조 배나 강력합니다.
얼마나 센지 상상해 볼까요? 만약 마그네타가 지구에서 달만큼 떨어진 거리(38만 km)에 나타난다면, 지구에 있는 모든 신용카드의 정보가 싹 지워지고 하드디스크가 망가질 정도입니다.
만약 우주선이 마그네타 1,000km 근처까지 다가간다면? 강력한 자기장이 우리 몸속의 원자를 잡아당겨서 찢어발기기 때문에, 사람의 몸이 순식간에 분해되어 증발해 버린다고 합니다. 우주에서 블랙홀만큼이나 절대 마주치면 안 되는 몬스터 1순위가 바로 이 마그네타입니다. 🧲⚡
금반지의 고향은 중성자별
무시무시한 별이지만, 사실 우리는 중성자별에게 큰 빚을 지고 있습니다. 여러분이 끼고 있는 금반지나 백금 목걸이가 바로 중성자별 충돌의 선물이기 때문입니다.
우주 공간에서 두 개의 중성자별이 서로 돌다가 충돌하면 킬로노바라는 거대한 폭발이 일어납니다. 이때 엄청난 에너지가 발생하면서 금, 백금, 우라늄 같은 무거운 원소들이 쏟아져 나옵니다. 우주의 금 공장인 셈이죠.
지구에 있는 금은 아주 먼 옛날, 우주 어딘가에서 중성자별들이 충돌하며 흩뿌린 파편들이 지구로 흘러들어온 것입니다. 그러니 손가락의 반지를 볼 때마다 생각해 주세요. "이게 별의 시체들이 부딪쳐서 만든 우주의 보석이구나" 하고요.
다음 시간에는 우리 은하를 포함해서 수천 개의 은하들을 통째로 빨아들이고 있는 보이지 않는 거대한 손! [은하들을 빨아들이는 거대한 손, 거대 인력체(Great Attractor)]에 대해 이야기해 보겠습니다. 우리는 도대체 어디로 끌려가고 있는 걸까요? 다음 글에서 만나요! 👋🌌💍