별과 은하

2022년 10월 9일 관측된 GRB 221009A는 역대 가장 밝은 감마선 폭발(BOAT, Brightest Of All Time)로 기록됐습니다. 약 19억 광년 밖에서 온 신호가 지구 대기에까지 흔적을 남길 정도였습니다. 그리고 2024년, 이 폭발의 데이터에서 50년 감마선 폭발 연구 역사상 처음으로 «신뢰도 높은 방출선»이 검출됐다는 발표가 나왔습니다.

은하는 다른 은하를 통째로 삼키며 자랍니다. 그 흔적은 폭발이 아니라, 삼켜진 별들이 길게 늘어선 «항성 스트림»으로 남습니다. 유럽우주국(ESA) 가이아 위성이 이 가늘고 긴 별의 강을 정밀하게 지도로 그려내면서, 우리은하가 겪은 «식사 기록»을 하나씩 재구성하고 있습니다.

«안드로메다와 우리은하는 40억 년 뒤 충돌하고 60억 년 뒤 하나로 합쳐진다»는 100년 넘게 정설이었습니다. 그런데 2025년, 가이아·허블 자료로 다시 계산한 연구가 이 확실성에 물음표를 붙였습니다. 무엇이 달라졌는지 정리합니다.

행성보다 무겁지만 별이 되기엔 가볍습니다. 갈색왜성은 수소 핵융합의 문턱을 넘지 못해 «실패한 별»로 불립니다. 이론 제시 30년 만인 1995년 첫 확인, 그리고 2024년 오래된 미스터리 하나가 다시 풀렸습니다.

다른 은하까지의 거리는 자로 잴 수 없습니다. 대신 «깜빡이는 주기»로 거리를 잽니다. 세페이드 변광성은 밝기가 변하는 주기와 실제 밝기가 딱 맞물려 있어, 얼마나 깜빡이는지만 알면 얼마나 밝은 별인지 역산할 수 있습니다. 그 다음은 산수입니다.

붉은 별은 차갑고 푸른 별은 뜨겁습니다. 불에 대한 우리 감각과 반대입니다. 이 규칙이 어디서 나오는지, 그리고 «색»이라는 한 가지 값으로 별에 대해 무엇까지 알 수 있고 어디서 막히는지 정리했습니다.

별이 어떻게 끝나는지는 태어날 때의 질량이 거의 결정합니다. 다만 그 경계값들은 관측으로 확정된 상수가 아니라 «모형이 들어간 추정»입니다. 무엇이 별을 떠받치고 있고 그것이 무너질 때 무슨 일이 일어나는지를, 확정된 것과 아닌 것을 갈라 정리했습니다.

암흑물질 이야기는 대개 「은하가 너무 빨리 돈다」에서 시작합니다. 그런데 그 문장에서 어디까지가 관측이고 어디부터가 해석인지는 잘 구분되지 않습니다. 회전곡선이 실제로 무엇을 재는지, 그리고 그것이 왜 결론이 아니라 «제약»인지를 정리했습니다.

스펙트럼선은 원래 아주 가는 선이어야 합니다. 그런데 실제로는 늘 퍼져 있고 때로는 갈라져 있습니다. 그 «퍼짐»이 잡음이 아니라 온도·밀도·자기장·운동을 담은 정보라는 것이 이 분야의 출발점입니다.

별의 나이는 직접 잴 수 없습니다. 모형을 거쳐야만 나오는 «2차 산물»입니다. 서로 다른 세 가지 시계가 있고, 같은 대상에 대해 서로 다른 답을 내는 경우가 있습니다.