초신성. 슈퍼노바(Super Nova)라고 불리는 엄청나게 밝은 이 천체는 이름의 뉘앙스와는 달리 새롭게 태어난 별이 아니라, 거대한 별의 죽음으로 인해 생기는 현상을 일컫는다. 거대한 별의 수명이 다해 적색왜성이 되고, 그것이 농축되면서 마지막 대폭발을 일으키면 태양의 수십 수백배 밝기로 빛나는 초신성이 된다. 이 초신성은 비록 별로서는 죽지만, 폭발로 뿜어내는 많은 물질들로 인해 새로운 별의 탄생을 유발하게 된다.

바로 이러한 과정을 가까이서 관측하기 위한 관측로켓(Sounding Rocket Mission)이 발사됐다. 미국 항공우주국 NASA는 “초신성의 폭발과 새로운 항성계의 탄생 비밀을 알아보기 위해 ‘통합필드 자외선 분광실험(INFUSE, 이하 인퓨즈)’ 장비를 실은 관측로켓이 현지시간 10월 29일 오후 9시 35분 뉴멕시코주 화이트샌즈 미사일 발사대에서 발사된다”고 밝혔다.

밤하늘의 백조자리 이미지. 중앙 아래쪽 점선 네모 안이 '백조자리 고리'다. / NASA

이 로켓이 관측할 목표물은 백조자리의 날개 바로 위에 있는 ‘베일성운’이라 불리는 ‘시그너스 루프(백조자리 고리)’다. 백조자리 고리는 한때 태양의 20배 크기였던 별의 잔해. 약 2만년 전, 그 별은 자체 중력에 의해 붕괴되어 초신성으로 폭발했다. 2600광년 떨어진 곳에서도 그 빛의 섬광이 낮에도 지구에서 보일 정도로 밝았을 것으로 추정된다.

이러한 거대한 우주쇼를 통해 초신성은 주변의 먼지와 가스 구름에 별 내부에 있던 중금속을 뿌려주고, 그러한 물질들이 점차 뭉쳐지면서 행성, 항성이 생겨나 새로운 항성계를 형성하게 된다.

인퓨즈 미션의 수석 연구원인 콜로라도 볼더대학의 브라이언 플레밍은 “인퓨즈는 초신성 폭발파가 은하 주위를 떠다니는 차가운 가스덩어리와 충돌할 때 방출되는 빛 같은 현상들을 잡아냄으로써, 초신성이 어떻게 은하수에 에너지를 쏟아붓는지 관찰할 것”이라며 은하계 형성의 비밀을 밝힐 수 있을 것으로 기대감을 드러냈다.

허블망원경이 찍은 베일성운, 즉 백조자리 고리의 일부 모습. / NASA, ESA

백조자리 고리는 아직도 진행 중인 초신성 폭발을 보여주는 드문 사례. 지금도 120광년이 넘는 이 거대한 구름은 시속 약 150만km의 속도로 팽창 중이다. 물론 연구자들이 포착할 이미지는 초신성의 폭발 그 자체가 아니라 충격파에 의해 끓어오른 먼지와 가스, 그것이 식으면서 내는 빛 등이다. 지글거리는 가장자리의 충격파면을 보는 것이다.

인퓨즈는 섭씨 5만도에서 30만도 사이에 이르는 끓고 있는 가스를 관찰하는 망원경인 셈이다. 이 장치는 빛을 관찰하는 두 가지 방법, 즉 이미징과 분광학의 강점들을 결합해 빛의 방향과 공간 배열을 정확하게 파악하면서도 단일광선이 가지는 구성요소별 파장과 스펙트럼을 분석해 낼 수 있다.

이같은 빛 포착-분석 능력을 갖고 있는 시스템을 갖춘 관측로켓은 초신성 근처의 물질들이 지닌 원소와 온도, 위치 등을 파악하고 난 뒤, 지구로 귀환하기 직전 짧은 시간동안 수많은 정보를 과학자들에게 전송하고 임무를 마감하게 된다. 그 결과, 우리는 조금 더 은하와 항성계의 형성에 대해 알게 될 것이다.