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1. 개요
중성자별(中性子星, Neutron star)은 거대한 별의 초신성 폭발 후 남은 별의 핵이 중력붕괴를 통해 축퇴되어 원자 내부 원자핵의 양성자와 전자가 합쳐져 중성자로 변하면서 만들어지는 별이다.간단하게 말하자면 초신성 폭발 후 별의 중심핵이 극단적으로 압축되어 남아 있는 상태이다. 항성이 죽고 난 뒤 남은 중심핵의 질량이 약 태양의 1.44배[1] 이상이 되면 중성자별이 될 수 있다. 여기서 질량이 더 늘어 태양 질량의 약 2.5배로 추정되는 톨만-오펜하이머-볼코프 한계를 넘어서면 블랙홀이 만들어진다.
다만 백색왜성이 찬드라세카르 한계 이상으로 질량을 흡수하는 경우에는 Ia형 초신성이 발생하여 질량이 사방으로 흩어지므로 중성자별을 남기지 않는다.
2. 특징
| 중성자별의 구조[2] | ||
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2.1. 엄청난 밀도
중성자별은 작은 크기임에도 엄청난 질량을 가진다. 중성자별은 현재까지 관측된 우주의 천체 중 블랙홀 다음으로 밀도가 큰 천체이다. 거의 12 ~ 13 km의 반지름에 태양의 두 배에 달하는 무거운 질량을 가지고 있다. 슈테판·볼츠만 법칙(Stefan–Boltzmann law)으로 추정한 평균 지름은 8~12 km 정도이며, 크기가 큰 중성자별조차도 32 km를 넘지 못한다.[3] 그럼에도 대부분 질량은 태양의 1.44배(백색왜성이 견딜 수 있는 한계)에서 2.17배(회전하지 않는 중성자별의 질량 상한선)에 달한다.[4][5] 또한 축퇴물질의 특성상 질량과 부피는 반비례하므로 질량이 큰 중성자별일수록 밀도는 더욱 높아진다.[6]중성자별의 엄청난 중력은 원자를 구성하는 양성자와 전자를 강제로 융합시켜 원자를 크게 압축시킨다. 원자가 극단적으로 압축되는 원리는 원자의 구조를 야구장과 야구공으로 비유하여 이해할 수 있다. 원자의 크기를 야구장만하게 확대해 본다면 원자핵은 그 야구장 한 가운데 놓여 있는 야구공이라 비유할 수 있으며, 이 원자핵은 마치 구슬과 같은 양성자와 중성자가 다닥다닥 붙은 형태이다. 이 야구장의 외곽에는 좁쌀이나 먼지만한 전자들이 돌아다니고 있다. 중성자별은 중력으로 이 야구장을 꽉 쥐어서(=중력붕괴) 야구장 하나가 먼지 묻은 야구공 하나 부피로 압축된 천체이다. 별 전체가 거대한 원자핵이 된 것이나 다름없이 되어 원자핵과 거의 같은 밀도를 지니게 된다. 1 cm3 각설탕 한 개 부피의 중성자별 물질의 질량은 한 변이 700m 인 정육면체 철과 맞먹는다.[7]
탈출 속도는 15만 km/s로서, 블랙홀과는 달리 아직 빛은 나올 수 있지만 중력이 매우 강력하다. 볼펜 하나를 중성자별 지표 1 m 위에서 낙하시키기만 해도 1 μs만에 지표에 닿으며, 충돌 시 TNT 1톤과 맞먹는 폭발력을 낸다고 한다.[8]
정면에서 중성자별을 관측한다면 별의 뒷면을 일부 관측할 수 있는데, 이는 막대한 중력으로 인해 빛이 중성자별에서 꺾여서 나오기 때문이다. 좀 더 밀도가 높은 중성자별은 표면 전체를 관측할 수도 있다. 또한 중력에 의한 시간지연이 관측 가능한 수준으로 발생하게 되는데, 만약 자전을 무시한다는 전제 하에 중성자별 표면에서 8년을 지내고 나왔을 땐 지구에선 이미 10년이 지나 있을 것이다.
스스로 무너지려는 중력을 중성자 축퇴압으로 버틸 수 있는 한계인 톨먼·오펜하이머·볼코프 한계를 넘어서면[9] 더 이상 중력을 저지할 수 있는 힘은 존재하지 않게 되어 슈바르츠실트 반지름 이하로 수축하여 블랙홀이 된다.
2.2. 초고속 자전
굉장히 빨리 자전한다. 이는 원래 별의 각운동량이 유지되기 때문이다. 팔다리를 쭉(크게) 뻗고 회전하던 피겨 스케이팅 선수가 팔다리를 오므리면 회전속도가 빨라지는 것과 같은 원리이다. 원래는 우리 태양보다 큰 항성이었으니 크기가 줄어들면 당연히 자전속도는 크게 올라가게 된다. 가장 느린 중성자별도 30초에 한 번은 자전을 하며, 대부분의 중성자별은 1초에 최소 한 바퀴 이상 돈다. 2004년에는 1초에 716회 자전하는 중성자별인 PSR J1748−2446ad가 발견되기도 했다.[11] 이는 RPM으로 환산하면 42960 rpm인데, 손바닥만한 하드디스크 평균 회전속도가 7200 rpm인 것을 생각하면 지름 수십 km 정도의 구체가 그의 6배 속도로 회전하는 것이 얼마나 대단한지 짐작할 수 있다. 일반적인 천체라면 원심력을 견디지 못하고 산산조각이 날 것이다.
중성자별의 원천이 되는 초거성의 자전속도는 느린 것은 수km/s부터 빠른 것은 수십km/s까지 존재한다. 중심핵은 이보다 빨리 돌지만 중성자별의 자전속도와 비교하면 매우 느린 속도다.[12] 중성자별이 이렇게 빠른 속도로 자전하는 원인은 각운동량 보존 법칙에 있다. 수 AU에 달하는 초거성의 반경 내 존재하던 물질이 중성자별의 크기로 쪼그라들면서 회전 속도가 급격히 상승하여 현재와 같은 각속도를 가질 수 있는 것이다. 중성자별은 형성된 후에도 주변 물질을 흡수하는 과정에서 각운동량을 잃거나 얻는 것으로 알려져 있으며 일부 매우 빠르게 자전하는 중성자별의 경우 이와 같은 각운동량 증가 과정을 거쳤을 것으로 생각된다.
빠르게 자전하기 때문에 중성자별을 묘사할 때 매우 어지럽게 도는 것처럼 묘사하지만, 이는 어중간한 속도를 가졌을 때 나타나는 현상이다. 일반적으로 초당 20~30바퀴 이상으로 회전하면 그리 어지럽게 보이진 않는다. 선풍기도 어중간한 속도로 돌면 어지럽게 도는 것처럼 보이는 것과 비슷한 원리다.
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| 코스모스(다큐멘터리)에서 묘사한 중성자별. |
이런 이유 때문에 관측하는 입장에서는 매우 규칙적인 패턴으로 깜빡거리는 것처럼 보인다. 실제로 처음 발견되었을 당시 외계인의 신호인 줄 알고 난리가 난 적이 있다. 이것이 펄사. 한때는 중성자별의 펄사로 시간의 기준을 정할 수 있다고도 여겨졌지만 중성자 별도 계속 회전하면서 잃는 각운동량이 있기 때문에 시간이 갈수록 자전속도가 느려진다고 한다.
그 대신 부각된 용도는 '우주의 등대'로, 수천 년 동안은 거의 일정한 속도로 깜빡거리므로 우주에서 항해할 때 유용할 것이라는 전망이다. 파이어니어 호에 실린 동판에 이 원리를 이용해서 지구의 위치를 기록해 두었다. 지구 근처의 펄사 14개의 방위, 거리, 주기와 지구로부터 은하계 중심까지의 방위 및 거리를 그림으로 나타내어서 이를 통해 태양계의 위치를 역산할 수 있게 한 것. 14개나 넣은 것은 외계인 관측자가 발견한 위치에 따라서 일부 펄사는 각도상 보이지 않을 수 있기 때문이다. 헌데 파이어니어의 속도나 우주의 밀도를 감안하면 만에 하나 외계지성체가 이걸 발견한다 해도 지금으로부터 수십, 혹은 수백만 년 뒤의 일일 텐데 그 때쯤 가면 펄사들의 위치도 지금과는 완전히 다를 테니 외계지적 생명체는 해독하느라 골이 좀 아플 것이다.
2.3. 내부 구조
이하는 중성자별의 내부를 수학적으로 추측한 연구 결과이다.껍질은 원자로 이루어져 있으나 원자핵과 전자가 분리된 이온 상태이다. 특히 철 원자가 대부분일 것으로 추정되는데, 그나마 철 원자가 전자를 묶는 힘이 가장 강하기 때문이다. 만약 표면 온도가 100만 K 이상이라면 이온이 흐르는 액체 상태겠지만 그보다 낮은 식은 중성자별이라면 고체 지각이 형성될 것이라고 한다.
대기는 고작 몇분의 1 mm로 이루어진 극히 얇은 공간이며, 여기에는 강력한 자기장이 형성되어 있다. 그 아래의 첫 번째 지각은 엄청나게 단단하고 매우 평탄하다. 지구 표면이 에베레스트 산부터 마리아나 해구까지 약 20000 m 이상의 기복이 있다면 중성자별은 기껏해야 5 mm. 내부 지각은 원자핵과 전자가 중성자로 합해지기 직전인 바글거리는 비벼진 소스 상태다. 지각의 전체 두께는 기껏해야 2 km 정도다.
중성자별의 지각은 핵과 인접한 지점에서 큰 조성 변화가 발생하는데, 원자핵이 전자와 합쳐져서 모두 다 중성자화 되어버린다.[13] 대략 2–11 km 정도의 지점이 외부핵이며, 안으로 들어갈 수록 원자핵·전자의 비율보다 중성자의 비율이 증가한다. 또한, 중력의 힘이 극도로 강해지기 때문에 원자핵이 점점 작아지다 내핵에 이르면 찌그러져서 중성자만 남게 된다.
오직 중성자만으로 구성된 내핵의 반지름은 0–3 km가량이다. 이 지점에 이르면 중력이 블랙홀과 종이 한 장 정도의 차이만 남겨둘 정도로 강하기 때문에 중성자도 찌그러진 쿼크 같은 물질의 기본을 구성하는 미립자도 존재할 것으로 보인다. 물론 블랙홀은 쿼크들마저도 찌그러진 세계지만 중성자별은 그 직전의 단계에서 머무른다.
일부 이론에 따르면 질량이 큰 중성자별의 경우, 내핵은 기묘체라는 물질로 되어 있을 거라는 추측이 있다.
3. 종류
특별한 종류의 중성자별로는 펄서, 마그네타가 있다.3.1. 펄사(Pulsar)
| 영국의 록 밴드 조이 디비전의 Unknown Pleasures 커버. 최초로 발견된 펄사 B1919+21(CP1919)가 방출한 전파의 스펙트럼을 시각화했다. 당시 이 강력하고 주기적인 미지의 전파신호는 외계인을 연상시켜 '리틀 그린 맨'이라는 이름이 붙었다. |
3.2. 마그네타(Magnetar)
마그네타는 중성자별 중에서도 유달리 강력한 자기장을 가지는 중성자별을 의미한다.우선 태양과 유사한 조성의 중원소 함량을 기준으로 할 경우, 태양 질량의 약 28배의 항성은 중성자별과 블랙홀 둘 중의 하나로 변화될 수 있다. 하지만 중원소 함량이 훨씬 높은 항성의 경우 더 높은 질량에서도 중성자별이 되는 것이 가능하다. 즉 블랙홀을 형성하는 최소 질량의 기준이 훨씬 높아지는 것이다. 이 경우 초신성 폭발을 한 뒤에 남은 핵이 주변부 질량을 다시 빨아들일 수 있고, 질량을 빨아들이는 과정에서 질량이 증가하고 자전속도도 무지막지하게 빨라진다.
일반적으로 태양 질량의 30배 이상에 중원소 함량이 태양의 1.2배가 넘어가는 별들에서 관측된다. 참고로 태양 중원소 함량의 3배를 넘는 별은 질량이 아무리 커도 중성자별이 된다.[14] 바로 이러한 점 때문에 태양의 30배 이상에 중원소가 풍부한 별이 중성자별로 된다.(자세한 내용은 항성 참고.) 중성자별이 된 탓에 그 질량과 크기도 다른 중성자별보다 커서, 지름이 20 km 정도라고 한다. 질량은 상당해서 궁수자리에 있는 마그네타 SGR 1806-20는 태양 질량의 2.1배에 달한다고 한다. 이 별이 초신성 폭발을 하기 직전의 질량을 추적해 봤는데 대략 태양 질량의 12.3배의 질량이 나왔다. 초기 질량은 태양의 75배에 달했을 것인데 중원소 함량이 태양 중원소 함량의 2.5배나 되는 별이어서 마그네타 중성자별이 되었다.[15]
궁수자리 은하계 중심부는 중원소 함량이 적은 부분도 많지만 그래도 별이 많이 탄생되었던 지점이라 은하 다른 어떤 곳보다도 중원소 함량이 풍부한 곳이 많다. 따라서 SGR 1806-20도 항성 시절에 중원소 함량이 태양보다 높은 종족 I의 별이었다는 것을 알 수 있다.[16] 여기서 중원소라는 것은 탄소 이상의 무거운 금속들을 말하는 것이다. 종족1에 속한 별은 태양처럼, 금속이 많고 젊은 별들을 말한다.
마그네타는 10 GT의 자기장을 갖고 있다. 이것은 우주에 존재하는 단일 천체들 중에서 가장 강력한 수준이고, 지구 자기장(25–65 μT)의 150~400조 배에 달한다. 또한 인간이 만들어낸 가장 강력한 자기장 발생 장치인 MRI와 비교해도 약 1~30억 배 수준이다[17]. 그 자기장의 위력은 1000 km 거리에 위치한 인간을 갈기갈기 찢어놓을 정도이다. 매우 강한 자기장은 움직이는 전하에 힘을 가하여 원자의 구조를 변형시킬 수 있다. 마그네타의 자기력은 평상시 구형인 원자가 매우 얇은 원통으로 찌그러질 정도며, 이러면 원자들이 제대로 된 분자 결합을 할 수 없다. 한마디로 온 몸이 원자 단위로 분쇄되는 것이다. 그리고 이 강력한 자기장 때문에 이온들이 자기장에 갇혀 도넛 모양으로 빛나는 띠가 둘러져 있는 것처럼 보인다. 당연히 이보다 훨씬 먼 거리에서도 신용카드, 하드디스크, 각종 전자기기[18] 등 자기장의 영향을 받는 장치들은 모조리 고장나게 된다.
마그네타의 자기장이 가진 에너지 밀도는 약 4 × 1025 J/m3에 달하며,[19] 어지간한 물질보다도 훨씬 밀도가 높다.[20] 이런 과도한 자기장은 마그네타의 지각에 영향을 미쳐서 가끔 성진을 일으키는데, 이 성진[21]은 1~2초 간 지속되는 감마선 폭발로 관측된다. 초신성 문서에도 언급되는 내용이지만, 감마선 폭발은 우주에서 가장 강력한 폭발이다. 만약 이 정도 폭발이 10광년 이내에서 발생한다면, 지구는 감마선 폭발의 영향을 받아 오존층이 파괴되어 대규모 생물체 멸종 사태가 발생할 수 있다.
마그네타는 너무나 강력한 자기장을 가지며, 막대한 양의 X선을 방출하지만 그 활동은 10,000년 정도에 불과하기에 그 이후에는 자기장이 사라지고 활동을 멈추게 된다. 우리 은하에 중성자별은 대략 3억 개로 예상되며, 이런 비활동 마그네타는 우리 은하에만 수천만 개가 있을 것으로 여겨진다. 또한 마그네타는 중원소 함량이 풍부한 은하 중심부에 많이 발견된다.
미래에 중원소 함량이 더 풍부해지면 중원소 함량이 태양의 3배만 넘어도 질량에 상관없이 중성자별로 되므로 미래에 질량이 큰 별들은 마그네타를 형성하게 된다고 봐도 된다.
3.3. 마그네타-펄사
이름 그대로, 마그네타의 특성과 펄서의 특성을 동시에 가지고 있는 중성자별이다.4. 위력
블랙홀보다는 덜하지만 백색왜성이나 중성자별도 만만치 않다. 마그네타 같은 특수한 경우는 말할 필요도 없고, 다른 것들도 방사선과 X선이 신나게 난무하는 데다가 막강한 중력을 지녔다. 중성자별은 표면중력과 자기장의 세기가 지구의 1,000억 배를 넘어간다. 그렇기 때문에 블랙홀 만큼은 아니지만 중력 렌즈 효과를 보인다고 알려져있다.[22] 하지만 블랙홀과는 달리 천체를 직접 볼 수는 있으므로 중성자별에 충분히 접근이 가능하다면 아래와 같은 현상을 관찰할 수도 있다. [23]| |
| 중력렌즈 효과의 일종으로 구체의 절반보다 조금 더 많은 부위(절반이후의 영역)가 보여질 수 있다. |
지구 같은 행성에 접근한다면 충돌하기도 전에 너무 강한 자기장 때문에 원거리에서부터 산산조각이 날 것이다.
검은과부거미 펄사(Black widow pulsar)는 특이한 천체인 중성자별 중에서도 독보적으로 특이한 천체인데 쌍성을 이루고 있으며 자신의 짝을 중력으로 끌어당겨 잡아먹는다.
5. 흑색화
백색왜성도 생성되고 수백조년의 시간이 흐르면 흑색왜성이 되듯이, 중성자별도 시간이 지날수록 점차 흑색으로 변할 것이다.중성자별은 막 형성된 시기에는 1000억~1조 켈빈에 이르지만, 상당량의 중성미자 방출로 인하여 수 년 내로 100만 켈빈 언저리로 내려오게 된다. 오랜 세월이 흘러 자전속도가 매우 느려지고 지각 활동 및 대류 활동이 멈춘다면, 그 이후부터 안정적으로 식을 것이지만, 중성자별의 표면적이 백색왜성의 표면적보다 훨씬 작기 때문에 적어도 그 이상의 시간이 걸릴 것이다.
6. 중성자별의 최후
- '검은과부거미 펄사'처럼 중성자별이 주위의 물질을 빨아들이는 경우가 있는데, 이것이 지속되어 한계를 넘으면 중력 붕괴를 일으켜 블랙홀이 된다.
- 블랙홀에 빨려들 경우 붕괴되어 소멸(또는 특이점 질량의 일부로 흡수)한다. 중력파 관측으로 발견가능하다.#
- 중성자별 두 개가 서로 접근할 경우, 두 중성자별은 서로의 중력에 사로잡혀 공전하다가 점점 거리를 좁히며, 마지막에는 빛에 가까운 속도로 회전하다가 서로 충돌하는데, 이후 두 별은 붕괴되어 블랙홀이 된다. 이 과정에서 지구 질량의 수 배에 달하는 금이 생성되며, 그 외의 무거운 원소들 또한 대량으로 생성된다. 이것은 초신성 문서에도 나온 감마선 폭발의 원인 중 하나라고 하며, 2017년 8월, 중력파 관측을 통해 동시에 두 중성자별의 충돌로 생기는 킬로노바를 관측 할 수 있었다. 중력파의 관측기록 참조.
- 드물지만 주계열성과 가까이서 공전하는 경우 별이 적색거성이 되면서 중성자별이 흡수되는 경우가 있는데 이 경우 적색거성의 내부에 들어온 중성자별이 천천히 중심으로 빨려 들어간다. 최후에는 적색거성의 핵과 충돌하는데 만약 중성자별 질량의 상한선(TOV 한계)을 넘으면 블랙홀이 되지만 그렇지 않을 경우 중성자별이 핵을 대체하는 손·지트코프 천체(Thorne–Żytkow object)로 진화한다. 이 경우 일반적인 적색거성과는 달리 중원소가 다량 포함된 스펙트럼으로 관측된다.
- 양성자 붕괴[24]가 있을 경우 질량을 잃다가 일정 한계치 이하로 내려가면 중성자들의 축퇴가 일제히 풀림과 동시에 폭발하여 소멸할 것으로 예상된다. 이 별에 잡힌 입자가 밖으로 나갈 수 있는 사실상 유일한 경우.
- 양성자 붕괴가 없다면 매우 긴 시간에 걸쳐 양자 터널링 현상으로 인해 서서히 압축되어 결국 블랙홀로 붕괴할 것으로 예측된다.
7. 항목이 존재하는 중성자별
8. 기타
- 영국 락 밴드 Muse에는 "Neutron Star Collision", 즉 중성자별 충돌이라는 제목의 노래가 있다. 중성자별을 충돌시키는 실험영상을 보고 감명받아서 만들었다는 듯 하다.
- 중성자별을 처음 발견한 사람은 영국의 천문학자 조셀린 벨 버넬이며, 당시 케임브리지 대학교의 구성 컬리지 중 뉴 홀[25] 및 물리학과(Cavendlish Laboratory)에 재학 중인 대학원생이었다. 후에 이 발견은 최초의 천문학 주제의 노벨상이 되는데 발견과 연구를 모두 담당한 조셀린 벨은 여성이자 대학원생에 불가해서인지 받지 못하고 논문 1저자이자 담당교수였던 앤서니 휴이시 및 마틴 라일과 함께 수상하게 된다. 동 대학 천문학과(Institute of Astronomy)의 프레드 호일 등은 이에 대해 크게 비판했지만, 의외로 그 덕에 조셀린 벨은 더 유명해지긴 했다.[26]
- 중성자도 모두 붕괴하여, 쿼크 축퇴압으로 버티는 '쿼크별'이라는 이론상으로 존재하는 천체도 있다. 이론상으로만 존재하며 발견된 쿼크별은 아직 없다. 중성자별의 핵은 기묘체라는 것으로 되어있을 것으로 추측하는데, 쿼크별은 별 자체가 기묘체로 구성된 것이다.
- 일반적으로 펄사는 항성으로서는 이미 죽은 거나 마찬가지인 단계이며, 때문에 그 주변에 행성이 형성되기는 어렵다는[27] 시각이 지배적이었다. 그런데, 놀랍게도 펄사의 주위를 공전하는 행성이 실제로 발견되었고, 사실 인류가 발견한 최초의 외계 행성이 펄사 행성이다. 극단적으로 빠른 자전 주기와 그로 인한 강력한 신호 때문에 행성의 중력 간섭으로 인한 미세한 차이를 감지하기 쉬워서 일찍 발견된 듯하다. PSR B1257+12 문서 참고. 또 다른 케이스는 PSR-B1620-26 b이라는 행성인데,[28] 지구에서 전갈자리 방향으로 12,400광년쯤 떨어져 있는 행성이다. 펄사는 초신성 폭발의 결과물이므로, 항성이었을 때부터 보유한 행성일 가능성은 없으며 아마도 모항성의 중력에 떠돌이 행성 하나가 우연히 잡혔을 가능성이 제기되고 있다. 참고로 이 행성은 그 자체로도 신기한 행성인데, 그 나이가 무려 126억 년 정도로 추정되고 있어서 현재까지 발견된 행성들 중에선 가장 나이가 많은 행성이다. 그래서 이 행성에 붙은 별명은 성경에서 등장하는 장수한 인물 므두셀라. 다만, 이 행성은 목성형 행성으로 추정되는 만큼, 생명체는 없을 가능성이 매우 높다.[29]
- 펄사까지의 거리는 특수한 경우가 아니라면 펄사에서 방출되는 전자기파의 성간매질 내에서의 속도가 전자기파의 주파수와 성간매질의 전자밀도에 따라 달라지는 현상을 이용해 측정한다. 플라즈마의 굴절률은 그 전자밀도와 플라즈마를 통과하는 전자기파의 주파수에 의하여 결정되는 함수인데, 성간매질의 통상적인 전자밀도를 알고 있고 펄사 신호의 주파수에 따른 도달 시차를 측정하면 성간매질 내에서 전자기파가 진행한 경로를 계산해내어 펄사까지의 거리를 구할 수 있다. 물론 다른 방법에 의해 거리가 결정된 펄사라면, 역으로 펄사 신호의 도달 시차를 이용해 관측자와 매질 사이에 놓인 성간매질의 평균 전자밀도를 산출하는 것도 가능하다.
- 현재 발견된 가장 무거운 중성자별은 J0740+6620이다.
- 가장 무거운 중성자별인지 가장 가벼운 블랙홀인지 식별되지 않는 특이한 천체도 발견되었다.
- 우주에서 가장 강한 자기장은 X선 펄사(X-ray pulsar)인 GRO J1008-57이다.#
- 2016년 기존의 중성자별 크기의 개념을 쌈싸먹는 초거대 크기의 펄사인 AR Sco(=AR Scorpii=전갈자리 AR)이 발견되었다. 천체 지름이 자그마치 12000 km로 지구 크기와 거의 같으며 2분에 1회 자전한다. 하지만 이후의 연구에 의하면 이는 중성자별이 아닌 백색왜성으로 분류되었으며, 최초로 발견된 백색왜성 펄사다.
9. 창작물에서의 취급
중성자별이라는 단어 자체가 일반인에게 생소해서 그런지 블랙홀에 밀리는 감이 있다.항성간 여행이 가능한 우주 배경의 오픈 월드 게임에선 블랙홀 다음가는 위험지역으로 등장하곤 한다. 또한 중성자별에서만 추출 가능한 뉴트로늄이라는 물질이 나오곤 한다. 보통 통상적인 무기로 뚫을 수 없는 최강의 물질이란 설정이 붙는다. 하지만 뉴트로늄은 중성자별이라는 특수한 환경에서나 존재할 수 있는 물질이지, 중성자별 밖에선 존재할 수 없을 것이다. 만일 강제로 뉴트로늄을 중성자별 밖으로 꺼낸다면 그 즉시 축퇴가 풀림과 동시에 일어나는 중성자들의 베타 붕괴로 인해 대폭발이 발생할 것으로 예상된다.
- 과학닌자대 갓챠맨 F에서 총재Z가 지구를 멸망시키기 위한 수로서 꺼내든 것이 중성자별로 작중에서는 일곱 난쟁이와 독사과로 비유되었다. 지구를 멸망시킬 뻔했으나 충돌 직전에 총재Z가 파괴됨으로써 충돌을 피해 사라졌다.
- 다드라이 라군도 기체에 탑승했을 경우 중성자별을 구사한다.
- 스타크래프트 2: 공허의 유산의 프리퀄 단편소설 '불로 끝나리라'에 보면 중성자별의 중력에 의해 모선 하나가 끌려가던 중, 근처에서 이를 구하려고 온 모선마저 같이 끌려가 수천 명의 사상자가 발생하는 일이 현 기점으로 천 년 정도 전[30]에 발생한다.(그래서 이를 교훈삼아 모선에 대규모 귀환능력이 부여되었다고 한다.)[31] 이에 로하나와 두 명의 대계승자는 대의회의 후원과 많은 기사단의 자원에 힘입어 자신 종족이 멸망의 위기를 맞을 때를 대비해 일종의 '노아의 방주'를 세 척을 만든다. 이 중 두 척은 저그의 아이어 침공 때 파괴되고 단 한 척만이 공허의 유산 시점까지 보존되어 아르타니스에 의해 가동된다. 이 함선이 바로 아둔의 창. 그런데 공허의 유산에서 아몬에게 모든 걸 잃은 아르타니스 일행이 아둔의 창을 재가동해 활약한 걸 보면 새옹지마가 따로 없다.
- 스타트렉에선 주인공측이 알지 못하는 외계 구조물, 함선의 구성 물질로 뉴트로늄이 나온다. 보통 일반적인 페이저로 피해를 입히는 게 불가능하고 내부를 스캔할 수 없다는 특징이 붙는다.[32]
- 스텔라리스에선 지형 효과가 존재하는 항성계로 나온다. 중성자별 항성계에선 아광속 이동속도가 감소하며, 펄사 항성계에선 경유하는 함선의 실드를 0으로 만들어서 전략적 요충지로 활용할 수 있다. 또한 함선에 장착 가능한 5 티어 장갑의 이름이 뉴트로늄이다. 이전엔 뉴트로늄이 중성자별이 포함된 항성계에서 얻을 수 있는 희귀자원으로도 존재했었으나 패치 2.2로 삭제되었다.
- 아스트라나간의 인피니티 실린더는 10개의 중성자별을 사용하는 기술이다.
- 어벤져스: 인피니티 워
드워프들이 신급 무기를 만들어내는 대장간인 니다벨리르는 중성자별의 에너지로 용광로를 가동시킨다.[33]
- 엘리트: 데인저러스에선 일종의 은하계 고속도로처럼 쓰인다. 중성자별의 에너지 제트 내부에 들어가면 더 먼거리를 빠르게 이동할 수 있다는 설정이다. 하지만 부주의하다간 함선에 큰 피해가 갈 수 있다. 처음 보는 사람에게 알 수 없는 영역에 대한 막연한 공포심과 경외심을 심어주는 우주의 존재를 제대로 느끼게 해주는 존재. FSD 과충전을 위해 중성자별에서 뿜어져 나오는 에너지 제트에 우주선을 집어넣으면 매번 심장이 쫄깃쫄깃해 진다.
- 캡틴 하록에서는 지구로 향하는 아르카디아 호를 없애버리기 위해 방위 사령관인 이즈라가 4개의 중성자별의 에너지를 한 곳에 쏘아 소멸시키는 카레이도 스타 시스템을 사용했다.
- 소설 용의 알과 속편 Starquake
중성자별을 다룬 하드 SF 소설의 끝판왕. 태양계 근처를 지나가는 중성자별이 주무대가 되며, 여기에서 진화한 생명체가 문명을 이루면서 일어나는 사건들을 다룬 소설이다.
- Dyson Sphere Program에서 등장하는 항성 중 하나이다. 시드와 항성 갯수 설정에 관계 없이 고정적으로 1개가 생성된다. 희귀자원인 단극자석이 스폰되는 단 둘뿐인 항성이다. 다른 하나는 블랙홀. 게임 내에서 중성자별으로써의 유형에 대해선 따로 언급은 없지만 비주얼 상으로는 펄서로 추정된다. 건설 시뮬레이션 쪽에 치중된 게임성 탓인지 중성자별 자체의 위험성은 완전히 생략되어 있어서 메카를 중성자별에 돌진시켜도 박살이 난다거나 하는 일은 없다.
- EVE 온라인의 웜홀 우주에서 항성계에 중성자별의 일종인 펄사와 마그네타가 존재하고, 함선의 각종 수치를 조작하는 환경 변수로 작용한다. 특히 마그네타가 지녔던 전자전 효과 보너스를 이용하여 함포의 사거리를 무한대, 명중률을 100 %로 고정시키는 버그가 발생하여 대단한 스캔들을 불러왔다. 관련 영상이 걸작이다.
- FTL: Faster Than Light에서는 위험지역으로 표시되며, 일정한 주기로 폭발하며 플레이어와 적의 함선의 쉴드와 장치실을 마비시킨다.
- Starsector에선 위험지역으로 등장한다. 중성자별은 항성계 내부에서 회전하면서 일정 방향으로 에너지 제트를 분출하는데, 플레이어 함대가 에너지 제트 내부로 들어가면 항성계 바깥쪽으로 밀려나면서 CR이 급격하게 감소한다. 단순히 행성 뒤편에 숨는 것만으로 에너지 제트를 피하는 게 가능하지만 숨을 행성이 없다면 상당한 보급품 손실을 각오해야 한다. 운이 안 좋다면 항성계로 들어갔는데 하필 출구가 제트 내부라 CR이 왕창 깎이는 경우도 있다.
[1] 찬드라세카르 한계. 정확한 임계 질량값은 별의 조성 등에 따라 달라질 수 있다.[2] 중심부는 아직 그 정체가 밝혀지지 않은 상태이다.[3] 균일한 축퇴물질로만 이루어져 있으며, 재료가 되는 항성의 사이즈가 어느 이상이면 블랙홀, 어느 이하이면 백색왜성이 되기 때문에 크기의 범위를 예상할 수 있다. 항성의 질량 외에도 물질 구성 비율, 각운동량 등이 변수로 작용한다. 너무 균일하고 밀도가 높아서 사실상 완벽한 구에 가까운 모습을 하고 있을 것이며, 지각의 고저차가 아무리 커도 5 mm 내에 불과할 것으로 예상된다.[4] 농구공처럼 빙그르르 도는 경우에는 아무리 빨리 돌아도 태양 질량의 2.17배를 넘길 수 없다. 자전축의 수축을 원심력으로 방어할 수 없기 때문이다.[5] 다만 일부 저질량 중성자별은 태양 질량의 0.9~1.3배 정도이고, 반대로 몇몇 중성자별의 질량은 2.2~2.74배까지 올라간다.[6] 다만, 중성자별은 백색왜성에 비해 매우 빠르게 회전하므로 질량에 따른 부피의 반비례성은 항상 일치하진 않다. 같은 질량이라고 해도 회전속도가 빠른 중성자별은 원심력에 의해 팽창하므로 회전하지 않는 중성자별에 비해 크기가 큰 편이다.[7] 원자핵의 반지름은 [math(1.07 A^{1/3} \rm{fm})]으로, 밀도는 1 cm3당 약 3조 톤이다. 그렇지만, 중성자별은 대개 고속으로 회전하고 있기 때문에 중성자별의 밀도가 중성자 자체의 밀도와 일치하지는 않는다.[8] 중성자별의 질량을 태양의 1.6배로 가정하고 높이는 1 m, 볼펜의 무게를 5 g으로 잡고 계산하면 약 4.2 GJ이 나오는데 TNT 환산 1톤의 폭발력은 4.18 GJ이다. 만약 100 m 높이에서 500 kg의 물체를 떨어뜨린다면 차르 봄바를 넘어서는 폭발이 일어나게 된다.[9] 태양 질량의 약 3배로 추정한다.[10] 음파를 소리로 변환해 사람들이 들을 수 있게 만든 것이다.[11] 참고로 태양의 자전주기는 약 27일이다. 각속도로는 무려 약 26억 배나 빠르다.[12] 중성자별의 최대 자전속도는 초속 42,000km에 달한다. 이는 광속의 14%에 달하며, 이 정도의 속도는 지구 크기의 백색왜성이 초당 한 바퀴, 달의 절반 정도 크기의 최대질량 백색왜성이 초당 여덟 바퀴를 회전할 수 있는 어마어마한 회전속도다.[13] 점차 중성자가 비정상적으로 많은 원자핵으로 바뀌기 시작하고, 어느 시점에서는 중성자가 원자핵에서 빠져나와 자유중성자가 된다고 한다. 이 상태의 물질에 붙인 이름이 뉴트로늄. 축퇴물질이라고 하면 이해가 쉬울 듯.[14] 태양 중원소 함량의 3배가 넘는 별은 태양 질량의 150배를 넘어야 블랙홀이 되는데, 중원소가 풍부해지면 에딩턴 한계로 별의 최대 질량이 낮아져, 이 정도 중원소 함유량이면 태양 질량의 130배가 최대로 커질 수 있는 한계이다. 즉 태양 중원소 함량의 3배가 넘으면 태양 질량의 130배가 한계이므로, 무조건 중성자별이 되지만. R136처럼 성운이 짙은 곳에 태어난 별의 경우 에딩턴 한계의 40 % 이상 키우면 기준 질량을 넘게 되므로 블랙홀이 될 수 있다. 따라서 이러한 극도로 희귀한 케이스 덕분에 블랙홀이 될 수 없는 항성 중원소 함량 기준을 태양 중원소 함량의 4배로 잡기도 한다.[15] 태양 중원소 함량의 2.5배의 별은 태양 질량의 103배가 넘어야 블랙홀을 형성한다.[16] 은하 중심부는 워낙 가스가 많이 있어서 일부는 아직도 중원소 함량이 낮은 종족 II의 별이 태어나는 부분도 있다. 하지만 전체적인 평균으로 따지면 은하 중심부는 은하의 다른 어떤 곳보다 중원소가 풍부하다. 은하 중심부의 별들의 중원소 함량을 살펴보면 태양 중원소의 30–350 %의 별들이 분포해 있다. 심지어 태양의 4~5배나 많은 중원소를 가진 별들도 발견되고 있다.[17] MRI의 경우 워낙 자기장이 강해서 취급 및 접근, 이용에 주의를 해야 할 정도다. 이런 장치도 마그네타에 비하면 아무것도 아닌 셈이다.[18] 전자기기의 주요 부품인 유도자나 변압기에 강력한 외부 자기장을 걸 경우 철심이 자기 포화를 일으켜 정상적으로 작동하지 못하게 된다. 관련 영상[19] 자기장의 에너지 밀도는 자기장의 세기의 제곱에 비례한다.[20] E = m c2을 이용하면 질량 밀도는 약 5 × 108 kg/m3. 납의 밀도가 약 104 kg/m3이므로 50,000배다. 백색왜성에 필적하는 밀도다.[21] 2004년에 관찰된 SGR 1806-20에서 일어난 성진은 약 0.1초 간 1.3 × 1039 J의 에너지를 방출했으며 리히터 규모가 무려 23에 달했다. 이는 태양이 150,000년 간 내뿜는 에너지량 이상이고 달을 광속의 2/3배속으로 들이받는 수준의 충격이다.[22] \[동아사이언스\] 우주 보는 ‘중력의 눈’ 위력 확인해... 중성자별 세밀하게 밝힌 것도 의의 2017.10 #[23] 매우 작기 때문에 현재 망원경 기술로 직접 관측할 수는 없다.[24] 이름과 달리 중성자에서도 발생될 것으로 예측되는 현상이다.[25] 현 머레이 에드워즈 컬리지(Murray Edwards College). 여성 전용 컬리지다.[26] 자기 담당 교수도 못 받은 기사 작위를 홀로 받아서 조셀린 벨 버넬 여사가 되었다.[27] 혹은 기존에 존재했더라도 펄사로 변하는 과정에서(특히 초신성 폭발 과정에서) 소멸되거나 궤도 밖으로 튕겨나갈 가능성이 크다.[28] 후술하지만 행성의 나이 때문에 므두셀라라는 별명으로도 유명하다.[29] 목성형 행성에 생명체가 없을 거란 주장이 편견이라고 해도, 모항성이 펄사라서 생명체 발생에 필요한 가시광선이 거의 없고, 설상가상으로 감마선 폭발이 행성 표면을 강타한다. 생명체가 있기엔 가히 최악의 장소다. 무엇보다 우주에 중원소가 거의 존재하지 않았을 만큼 이른 시절에 만들어진 행성이라는 점도 마이너스.[30] 시간대는 약 1200~1400년쯤으로 알려졌다. 아둔의 희생 겸 암흑 기사단 추방이 1500년경, 이는 천 년 전 정도의 이야기이니 2500년대의 이야기와 스토리에 등장하는 아둔을 생각하면 그 정도 시간대로 추정하는 게 맞는다.[31] 사실 어떻게 해도 중성자별에 끌린 이상 살아남을 길은 없을 것으로 보인다. 상술했듯 중성자별에서는 어마어마한 방사능이 뿜어져 나오는데 그 방사능을 뒤집어 쓰면 어떻게 될 지... 허나 아얘 헛짓거리는 아닌 것이 중성자별을 상대로 살아남지는 못해도 우주에서 벌어질 수 있는 사건사고가 중상자별에 이끌리는 것만은 아닌 만큼 다른 사고들에서는 살아남을 수 있다.[32] 뉴트로늄의 경우, 32세기에는 연방 함선에서도 선체로 쓰인다.[33] 이 곳에서 묠니르가 만들어졌으며, 인피니티 워에서는 스톰브레이커를 만들었다. 토르가 중성자별의 에너지를 받아내긴 했지만, 정말 잠깐이었고 그 직후에 토르는 죽기 일보직전이었다. 스톰브레이커를 그루트가 완성시키지 않았다면 그대로 죽을 수도 있었다.