[이광식의 천문학+] 우주 최대 별은 얼마나 클까?…극대거성 ‘스티븐슨 2-18’

‘크기’에 대한 우리의 우주적인 감각을 한번 가다듬어보는 것도 재미있고 뜻깊은 일이겠다. 먼저 우리 주변에서 가장 큰 물건을 든다면, 단연 태양이다. 80억 인구가 모여 사는 지구에 비해 109배나 큰 지름을 갖고 있으며, 부피는 130만 배에 이른다. 태양이 태양계를 지배한다는 표현이 어색할 정도로 태양계에서 태양은 절대적인 존재다. 전체 태양계 천체들의 질량 중 무려 99.86%나 차지하니 말이다.

이런 태양도 은하와 우주로 데리고 나가면 난쟁이에 지나지 않는다. 그만큼 우주에는 엄청나게 큰 별들이 수두룩하다. 이런 엄청난 크기의 별들을 초거성이라고 하는데, 우리에게 친숙한 오리온자리의 초거성 베텔게우스만 하더라도 지름이 태양의 1000배를 훌쩍 넘는다. 만약 이 별을 태양 자리에다 끌어다 놓는다면 크기가 거의 목성 궤도에 육박한다.

그런데 베텔게우스를 조무래기 취급할 만한 별들도 드물지 않다. 큰개자리에서 발견된 큰개자리 VY(VY Canis Majoris)는 2020년 관측 결과 태양의 2069배로 확인되었다. 이는 토성의 궤도를 넘어서는 크기다. 관측사상 가장 큰 별로 알려진 적도 있으나, 더 정교한 관측 결과 반지름은 예전 측정치보다 많이 줄어들었다. 지구로부터 약 3900광년 떨어져 있다.

이 큰개자리 VY 별을 확실히 제치고 최대의 별로 등극한 극대거성이 나타났는데, 1990년 미국의 천문학자 찰스 브루스 스티븐슨이 발견한 스티븐슨 2-18이란 별이다.

산개성단 스티븐슨 2에 존재하는 40개의 적색 초거성 중 하나로, 지구에서 약 2만 광년 떨어진 방패자리에 위치한 별이다. 지구가 속한 나선팔인 오리온자리 팔에 속하지 않고 전혀 다른 나선팔인 방패-남십자자리 팔에 속한다.

그러면 이 별은 대체 얼마나 클까? 지름이 약 29억㎞로 태양의 2150배다. 이 별의 둘레를 빛의 속도로 돈다면 8시간 이상 걸리며, 시속 900㎞의 항공기로 돈다면 무려 1100년이 걸린다. 고려조와 조선조를 합친 기간을 훌쩍 뛰어넘는다. 이 별을 태양의 자리에다 끌어다 놓는다면 토성의 고리와 위성들까지 삼켜버릴 것이다. 한 물건이 그렇게 클 수 있다는 게 상상이 가는가? 물론 이 별은 우리은하에 속한 별이지만, 천문학자들은 대체로 우주의 등방성과 균일성을 굳게 믿는 만큼 우주의 최대 별이라 보아도 큰 무리가 없다는 뜻이다.

우주 최대의 별인 스티븐슨 2-18의 나이는 성단에 있는 다른 별들과 비슷한 약 1400만~2000만 년인데, 이것은 보통 별에 비해 무척 젊은 나이에 속한다. 별은 덩치 크기에 따라 수명이 기하급속도로 줄어든다. 별이 클수록 핵융합이 빠르게 진행되어 엄청난 양의 핵연료를 소진시키기 때문이다.

스티븐슨 2-18은 대체로 수백만 년이 지나면 초신성 폭발로 소멸하고 이후에는 블랙홀이 될 것으로 예측되고 있다. 

이광식 과학 칼럼니스트 joand999@naver.com