펄서(Pulsar)의 미스터리
펄서의 미스터리
펄서(Pulsar)는 일정 주기로 펄스(맥동) 형태의 전파를 방사하는 천체로 맥동전파원(脈動電波源, Pulsating Radio Star)이라고도 한다. 각종 백과사전에 있는 내용을 바탕으로 정리해 보면 아래와 같다.
펄서는 빠르게 자전하는 중성자별로 추정된다. 중성자별은 대부분 중성자로 구성된 밀도가 아주 높은 별로 질량은 태양과 같지만 지름은 10~20km이하로 매우 작다. 중성자별은 초신성이라고 하는 격렬하게 폭발하는 별의 겉부분은 날아가고 남은 중심핵이 안쪽으로 붕괴하여 수축될 때 만들어진다. 그 단계에서 약 1000만 년 동안 펄스 형태의 전파를 내는 것으로 추정된다.
짧고 규칙적인 신호를 보내는 전파 천체로 강한 자기장을 갖고 빠른 속도로 회전하는데 0.033~3초의 일정한 주기로 펄스 형태의 전파를 방사한다. 가끔 펄스파의 순간적인 변화도 관측되지만 일반적으로는 매우 규칙적으로 관측된다. PSR B1257+12같은 일부 펄서들은 주변에 자신을 공전하는 행성들을 거느리기도 한다.
1967년 케임브리지대학교의 앤소니 휴이시 교수와 조슬린 벨 버넬이 처음으로 발견하였다. 1982년 자전 주기가 밀리초 단위인(0.001~0.01초), '밀리초 펄서'가 발견되었다. 현재 자전주기가 0.1~10초인 보통 펄서는 1500여 개가 발견되었으며 밀리초 펄서는 110개 발견되었다. 1993년 미국의 천체물리학자 조지프 테일러 박사와 러셀 헐스 박사가 새로운 유형인 '쌍성 펄서'를 발견했다.
시스템 이론으로 박사 학위를 받은 폴 라비올레트 박사는 <은하의 이야기 : 외계 생명체가 우리에게 전하는 메시지인가?(The Talk of the Galaxy : An ET Message for Us?)>라는 책에서 펄서가 고도로 발달한 외계 문명이 개발한 첨단 기술의 은하 전파표지라고 주장하기도 했다. 전파표지(Beacon)란 항로상의 특정한 지점을 알리는 것인데 강한 전파를 특정 지점의 상공에 수직으로 발사, 항공기가 이것을 수신하여 통과 지점을 확인할 수 있도록 한 것을 말한다. 즉, 외계문명이 은하의 사건들 특히 초강력파가 발생하기 전에 이를 알리는 경고 신호로 사용하고 있다는 것이다. 그는 그 근거로 펄서와 관련된 몇가지 의문점을 제기하였다.
# 신호의 복잡성
그는 펄서의 맥동과 맥동 사이의 시간 간격이 정확한 것이 아니라 2,000번의 맥동의 시간(길이) 평균이 일정하다고 했다. 펄서의 시간 평균이 극히 정확하고 규칙적이라는 것이다. 더구나 일부 펄서는 맥동이 일정한 비율로 변화하면서 신호에 복잡성을 더하고 있다.
또 다른 요소는 진폭 변조이다. 어떤 펄서들은 다양하게 일정한 패턴으로 진폭이 증가한다. 그리고 상당수의 펄서들은 일종의 모드 전환과 같은 양상을 보여주는데 맥동이 갑자기 전혀 새로운 특성들을 나타내다가 일정시간이 지난 후에는 다시 원래의 모드로 돌아온다고 한다.
밀리초 펄서는 지금까지 발견된 펄서들 가운데 가장 주기가 빠르다. 이 펄서는 박자도 가장 정확한데 정확도의 수치가 소수점 17자리 단위다. 지구에서 가장 정확하다는 원자시계를 능가한다. 그리고 광학적으로 볼 수 있는 고강도의 맥동을 발산한다.
# 전파표지의 가능성
펄서의 특성 중 놀라운 점 하나는 은하계 내에서의 배치이다. 펄서의 분포를 점으로 표시해보면 그 점들이 어느 특정 지점에 집중되는 것을 볼 수 있는데 가장 밀도가 높은 곳은 은하의 적도와 그 부근이다. 만약 펄서가 중성자별 이론처럼 초신성 폭발로 나타나는 것이라면 적도가 아니라 은하 중심에 가장 많이 분포해야 한다고 주장한다.
펄서는 적도를 따라 두 군데 지점의 주위에 뭉쳐져 있는데 이 지점은 지구에서 측정했을 때 정확히 1라디안(radian) 안에 들어간다. 라디안이란 기하학에서 각도를 재는 단위로, 반지름 r인 원에서 원주 상에 길이 r인 원호를 잡았을 때 중심각의 크기를 1라디안이라고 한다. 따라서 그 각도는 항상 57.296도이다. 지구를 그 원의 중심점에 놓고 은하의 중심을 원주상에 위치시키면 위에서 말한 두 밀집 지역이 정확히 1라디안 안에 들어간다.
단지 학자 한 사람의 연구결과로 볼 수도 있겠지만 백과사전에 다음과 같은 내용도 있었다.
펄서는 10년에 1개씩 생성되는 것으로 추정되는데 이러한 탄생률은 일반적으로 중성자별을 만드는 것으로 여겨지는 초신성의 출현율보다 5배나 크기 때문에 두 비율의 차이를 설명하지 못하고 있다. 2006년 막스 플랑크 외계물리학 연구소의 베르너 벡커는 "펄서가 어떻게 방사선을 뿜어내는지에 대한 이론은 40년 가까운 연구에도 불구하고 걸음마 단계에 있다"고 말했다.
펄서에 대해 더 많은 연구가 필요하며 그것을 통해 걸음마를 떼고 모든 궁금증을 해결할 수 있기를 기대해 본다.
참고자료 : 편집된 역사(2011년, J.더글라스 케니언 외 저, 이재영 역, 도서출판AK, p576-591)
네이버백과, 다음백과, 위키백과 등
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