시리즈 | Compact Stars - 0. Prologue

별은 어떻게 죽을까?

천문학자들은 오랫동안 이 질문을 해결하기 위해 수많은 연구를 진행했으며, 이는 현재까지 지속되고 있다. 별의 죽음에 관한 지난 한 세기동안의 연구는 여러 질문들을 해결하기도 했고, 또 다른 질문들을 낳기도 했다. 지금까지 우리가 알아낸 것 중 가장 신비로운 현상 중 하나는, 별의 죽음 속에서 상당히 특이한 천체들이 형성된다는 것이다.

우리는 이 천체들을 '밀집성(Compact Stars)'이라고 부른다. 밀집성은 이름에서 알 수 있듯이, 큰 질량이 매우 작은 공간에 모여 있는 성질을 가진다. 밀집성의 종류에는 백색왜성(White Dwarf), 중성자별(Neutron Star), 블랙홀(Black Hole)이 있는데, 천문학에 관심있는 독자들이라면 이 천체들에 대해 대략적으로는 알고 있을 것이다. 특히 블랙홀이나 중성자별의 경우에는 각종 영화들에서 많이 다루어서 다들 한번쯤은 들어봤을 수 있다.

이 천체들은 단순히 '작고 무거운 별' 정도로 치부될만한 존재들이 아니다. 밀집성은 우주에서 가장 극단적인 물리 환경이 구현되는 장소이며, 이러한 성질로 인해 현대물리학의 이론들을 검증할 수 있는 자연 실험실로 기능한다.

이러한 극한 환경은 지구의 어떤 실험실에서도 재현할 수 없다. 따라서 천문학자들은 가시광선 망원경과, 전파 관측, X선 관측, 그리고 최근에는 중력파 관측까지 활용하여 밀집성의 성질을 연구하고 있다.

이 시리즈에서는 중성자별, 백색왜성, 블랙홀의 형성 과정과 내부 구조, 그리고 이들의 고유한 물리적 특징을 차례대로 살펴볼 것이다.

별의 죽음은 단순히 '끝'이 아니다. 이는 가장 극단적인 물리 법칙들이 실체를 드러내는 순간이며, 그 잔해 속에서 밀집성이라고 하는 우주의 가장 신비로운 천체들이 탄생하는 것이다.