올해, 하늘에서 두개의 달을 볼 수 있을까?

오리온 별자리, 베텔게우스 폭발 가능성 있어

폭발시 반달 밝기로 100여일 동안 지속돼

올해 하늘에서 두 개의 달을 볼 수 있을까? 천문학계의 관심이 고조되고 있다.

오리온 별자리의 어깨 역할을 하고 있는 베텔게우스의 폭발이 언제라도 가능하다는 진단이 나오면서 어쩌면 올해 지구 역사상 여태껏 없었던 천문쇼를 보게 될지도 모른다는 기대들이 커지고 있다.

베텔게우스는 지구에서 약 650광년 떨어져 있다. 물론 태양처럼 스스로 빛을 내는 항성이다. 크기는 태양의 800배 정도에 이르고 중량 또한 20배에 달하는 초신성이다. 폭발을 앞두고 거대해지면서 붉은 색을 띠게 되어 적색 초신성이라 불린다. 적색 초신성이 되었다는 것은 이제 이 별이 폭발의 마지막 단계에 이르렀음을 뜻한다.

베텔게우스는 지난 50년 동안 계속 어두워지면서 가장 어두운 상태를 유지하고 있다. 지난해 10월부터 계속 더 어두워지고 있다. 그동안 이 별은 밝기 순위가 7위에 해당했으나 올들어 21위로 떨어진 상태다. 이같은 사실은 미국 펜실베이니아주 빌라노바 대학의 교수이자 천문학자인 기난씨에 의해 처음 제기됐다. 이 별이 폭발할 것이라는 또 다른 근거다.

실제로 폭발시 이 별의 밝기는 마이너스 10등급이 된다. 이는 대략 반달 정도의 밝기다. 이런 밝기로 약 100여일이 지속된다. 한동안 밤바다 지구에 두 개의 달이 뜨는 셈이다. 원래 있었던 큰 달 하나. 새로 생긴 작은 달 하나. 재미난 설화나 신화가 나옴직한 상황이다.

지금까지 역사상 초신성 폭발이 관측된 사례는 거의 없었다. 1054년 약 6천광년 떨어진 황소자리에서 폭발이 있었다는 기록은 있지만, 물론 천문학적인 관측과는 거리가 멀다. 1987년에는 우리 은하와 가장 가까운 운하인 대 마젤란 운하에서 초신상 폭발이 있었음을 예측했지만, 이는 어디까지나 뉴트리노, 혹은 중성미자라고 불리는 소립자 관측에 의한 것이었다. 만약 베텔게우스가 폭발하게 된다면 과학적 관측능력을 갖고 초신성 폭발을 경험하는 인류역사상 최초의 사건이 되는 셈이다.

별자리가 어두워진다는 것만으로는 확실한 폭발의 증거라고 말할 수 없다. 보다 확실한 증거는 뉴트리노라는 물질이다. 뉴트리노는 별이 폭발하기 직전에 별의 중심에서 나온다. 모든 물질을 그대로 통과해버리는 신기한 성질을 갖고 있으면서 광속으로 이동한다. 광속보다 빠르다는 학설도 있다. 폭발단계인 핵융합 단계가 되면 방출량이 증가하는데, 물론 거리가 멀수록 도달하는 양은 적어진다.

실제로 폭발이 일어난다 치더라도, 핵융합단계가 되기 전까지 지구에서 관측할 수 있는 것은 현재로서는 아무것도 없다. 그런데 핵융합 반응은 초신성 폭발이 있기 3일 전에야 발생하기 때문에, 뉴트리노가 포착되고 나면 3일이라는 짧은 기간 동안 완벽한 관측준비가 되어 있어야 한다. 반면 뉴트리노의 관측은 실제 폭발이 시작됐음을 알려주는 결정적인 단서가 된다. 뉴트리노 관측장치들의 역할이 바빠졌다.

현재 거대 뉴트리노 관측기로는 미국이 남극에 설치한 아이스 큐브, 일본이 보유한 슈퍼 카미오킨데 등이 알려져 있다. 제대로 관측하기 위해서는 거대한 양의 물을 필요로 한다. 뉴트리노가 물과 반응시 방출하는 빛을 검출하는 방식이다. 검출을 원할하게 하기 위해 가드리니움이라는 물질을 섞는다. 만약 뉴트리노가 검출된다면, 3일 후에는 실제 폭발이 있다는 뜻이고, 또한 적어도 열흘 안팎은 지구에서 밤이 사라져버리게 된다는 뜻이 된다. 밤하늘에 두개의 달이 생기기 때문이다.