천문관측 애호가들에게 아름다움의 대상인 오리온성운(Orion nebula, picture, Hubble view)은 2백만도(절대온도)로 가열된 플라스마(plasma, 고밀도의 양이온과 전자를 같은 수로 가진 이온화 기체)로 넘쳐나고 있다고 천문학자들은 Science 지(2008. 1. 18)에서 보도했다.[1] 확장된 성운에서 플라스마를 발산하는 깔때기 모양의 두 X-선(x-ray) 지역이 X-Ray Multi-Mirror(XMM)-Newton 위성을 사용하는 천문학자들에 의해 관측되었다.
“대규모의 X-선 방사용 플라스마를 가열하는데 소요되는 에너지는 막대하다”고 그들은 말했다. 무엇이 가스를 초당 55×10억×조×조(55 billion trillion trillion) 에르그로 방출하도록 가열할 수 있을까? 성운(nebula)에는 가스의 분자적 흐름이 없다. 수많은 신생별들로부터의 미세분사(microjets)도 없다. 그들의 추정에 의하면 “유효 에너지의 유일한 근원은 뜨거운 트라페지움 별(Trapezium stars)들로부터 공급되어지는 빠른 바람이다”(picture)라는 것이다. 초당 수십 km의 속도로 흐르는 고속 풍(high-velocity wind)은 관찰된 플라스마보다 4자리 수 크기로 더 강력하며, 관측된 플라스마를 쉽게 가열할 수 있다“고 그들은 말한다.
그러나 이들 별들은 짧은 수명을 가진다. 그 성운의 가장 밝은 부분에 있는 집단적인 트라페지움 별(picture)들의 수명은 은하수(Milky Way)의 추정 나이보다 훨씬 짧은 단지 2-3백만년 정도 지속될 수 있다. 플라스마 버블은 보충되지 않는다면 수십만 년 안에 소멸되어지고 말 것이다. 그들은 하나의 패턴을 보고 있는가?
그 버블들과 흐름들은 2-3백만년 이상 냉각되어지면서, 그러나 한편으론 오리온성좌와 같은 별들을 만드는 다수의 구역으로부터 충격 풍(shocked winds)들에 의해서 계속 보충되어지면서, 또한 부모 분자 구름으로부터 천천히 누출되어지면서, 덧붙여 불연속적이지만 극히 드문 초신성 폭발에 의하여 공급되어지면서, 그렇게 우리의 은하(그리고 다른 별을 형성하는 은하들)는 X-선 버블들과 플라스마 흐름들의 네트워크를 유지할 수 있었다.
오델과 타운슬리(O’Dell and Townsley)는 Science 지의 이 논문에 관한 논평에서[2] “오리온 성좌는 놀라운 모습들을 계속 보여주고 있다”고 말했다. 그들은 열풍(hot-wind) 메커니즘의 타당성을 발견했지만, “오리온 성좌에는 많은 의문점들이 남아 있다.” 라고 말했다.
왜 X-선 방출이 이 두 영역에만 국한되는가? 항성풍(stellar wind)의 채널링 효과(channeling effect, 매질의 틈으로 인해 방사선의 투과량이 증가하는 현상), 즉 별에 근접한 어떤 다른 충격 가스의 급격한 냉각은 있는 것인가? 또는 베일(veil) 속에서의 소멸은 단순히 광학적으로 성운의 가장 밝은 부분에서 뜨거운 가스의 관측이 방해된 것인가?
마지막 의문은 전체 성운이 뜨겁게 작열하고 있을지도 모른다는 것을 시사하고 있었다. 더 많은 관측들은 이러한 의문들에 대한 답을 줄 수 있을지 모르겠다. “일단 이런 관측상의 의문점들은 해결되어져 오고 있지만, 공은 이제 이론가들 쪽으로 넘어가게 될 것이다. 이제 그들은 오리온성운의 가스가 왜 2백만 도에 이르고, 왜 현재의 그 자리에 위치해 있는가라는 문제에 직면하게 되었다.”
[1] Gudel, Briggs et al, “Million-Degree Plasma Pervading the Extended Orion Nebula,” Science, 18 January 2008: Vol. 319. no. 5861, pp. 309-312, DOI: 10.1126/science.1149926.
[2] O’Dell and Townsley, “Orion Continues to Surprise,” Science, 18 January 2008: Vol. 319. no. 5861, pp. 289-290, DOI: 10.1126/science.1153476.
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이 이야기는 과학에서 “놀라운 발견”의 한 사례로서, 그리고 과학자들이 그것을 어떻게 다루고 있는지에 대한 전형적인 사례를 제공하고 있다. 이론적으로는 매우 춥고 죽어 있은 상태일 것이라고 예상해 왔던 이오(Io, 목성의 제1위성)나 엔셀라두스(Enceladus, 토성의 위성)에서 활발히 화산을 분출하고 있는 분화구들을 발견한 것과 유사하다. 과학자들은 퍼즐 맞추기를 좋아하지만, 전형적으로 그들이 배워왔던 패러다임(진화론과 수십억 년의 장구한 연대)의 전제 조건들과 동료들의 신념에 맞추어서 그것을 풀려고 한다. 이 패러다임 밖으로 뛰쳐나와 생각하는 이단아적인 독립적 과학자들은 매우 드물다.
제시된 메커니즘이 그 현상을 설명할 수 있을 지도 모른다. 그러나 이제 그들에게 하나의 숙제로 남겨진 것은 연대 문제(age problem)이다. 새로운 고에너지의 거대 항성들은 진행되고 있는 방사와 플라스마 흐름 현상을 설명하기 위하여 계속적으로 필요할 것이다. 트라페지움에 있는 별들은 대부분의 별들보다 훨씬 더 짧은 수명을 가질 것으로 생각된다. 반짝반짝 빛나고 있는 별들처럼 다 타버리고 나면, 새로운 별들이 그들의 자리를 차지할 필요가 있을 것이다. 그렇지 않다면 뜨거운 플라스마는 이미 오래 전에 냉각되었어야만 한다.
이들 천문학자들이 깊이 탐구하지 않고 있었던 한 가지 주제는 플라스마 물리학(plasma physics)이었다. 플라스마는 전기적으로 전하를 띠기 때문에, 그것은 오직 중력 하에만 있는 물질보다도 훨씬 빠르게 움직일 수 있고 구조물을 형성할 수 있다. 이것에 관한 많은 생각을 제공해온 한 창조론자는 베리 세터필드(Barry Setterfield)이다. 플라스마가 은하수들과 별들 속에서 어떻게 빨리 극적인 변화를 일으키는가에 대한 그의 설명은 setterfield.org에서 살펴볼 수 있다.
이 웹사이트는 그의 “이단적인” 모델에 대한 찬반에 관심이 있는 많은 사람(심지어 창조론자들 가운데서도 논란이 있음)들을 위해 논평 없이 제공되고 있다. 그러나 몇몇 세속적 천문학자들도 플라스마 물리학이 우주론 모델을 형성하는데 더욱 중요하다는 사실을 주장해 왔었다(그러나 무시되었다)는 사실을 주목해야만 한다.
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