September 19,2019

죽었다 살아나는 ‘좀비별’이 있다?

약 1만광년 밖 다른 백색왜성과 합체해 부활

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a,b는 적외선 이미지, c는 성운의 가시광선이 잡히지 않는 광학이미지 ⓒ 모스크바대학 바실리 그바라마드세 / 연합뉴스

a,b는 적외선 이미지, c는 성운의 가시광선이 잡히지 않는 광학이미지 ⓒ 모스크바대학 바실리 그바라마드세 / 연합뉴스

백색왜성은 별세계에서는 죽은 별로 불린다. 에너지를 얻을 수 있는 연료가 고갈돼 핵융합을 못 하고 천천히 식다가 결국은 관측조차 안 되는 암체가 되기 때문이다.

그러나 지구에서 약 1만 광년 떨어진 카시오페이아자리에서 백색왜성이 다시 활활 타오르며 부활하는 보기 드문 장면이 관측됐다.

독일 본대학에 따르면 이 대학 아르겔란더 천문학 연구소(AIfA)의 노르베르트 랑거 교수가 이끄는 연구팀은 모스크바대학 과학자들과 공동으로 진행한 항성 ‘J005311′에 대한 관측 결과를 과학저널 ‘네이처(Nature)’ 최신호에 발표했다.

이번 연구는 모스크바대학 과학자들이 광역적외선탐사선(WISE) 이미지에서 중앙에 밝은 별이 있는 가스 성운을 발견하면서 시작됐다. 이 성운은 가시광선 없이 적외선만 방출하고 있어 관심을 끌 만했다고 한다.

본 대학 연구진은 스펙트럼 분석을 통해 이 별이 수소와 헬륨을 갖고 있지 않다는 것을 확인했다. 이는 백색왜성의 전형적인 특징이기도 하다.

태양과 비슷한 크기의 별들은 수소를 이용해 핵융합 반응으로 에너지를 만들다가 이것이 다 떨어지면 헬륨을 이용한다. 헬륨마저 고갈돼 더는 핵융합을 할 수 없게 되면 서서히 온도가 내려가며 청백색의 빛을 내는 백색왜성이 된다. 이 상태로 계속 식어가다가 결국 빛을 내지 못하게 된다.

J005311도 이런 과정을 밟는 것이 정상이지만 갑자기 타오르며 새 별로 부활했다.

연구팀은 수십억년 전부터 매우 가까운 거리에서 서로를 돌아온 두 개의 별이 백색왜성이 되고 에너지를 잃으면서 거리가 점점 더 가까워져 결국 합체한 것으로 추정했다. 백색왜성이 충돌하면 초신성(supernovae)으로 알려진 폭발로 이어지지만, J005311은 이를 통해 질량을 받으면서 용광로를 다시 가동하고 있다.

현재 밝기는 태양의 약 4만배에 달하며 초속 1만6000㎞로 강한 항성풍을 내뿜고 있다. 시뮬레이션 상으로는 강한 자기장이 항성풍을 가속하는 터빈 역할을 하는 것으로 나타났다.

온도는 약 36만도로 극도로 뜨거운 것으로 분석됐다.

연구팀은 J005311이 되살아나기는 했지만, 앞으로 수천 년밖에 지속하지 못하고 다시 죽음을 맞을 것으로 예측했다. 핵융합 연료가 고갈되는 과정을 겪지만, 질량이 태양의 1.4배 이상으로 커져 이전과는 달리 백색왜성이 되지 않고 초신성 폭발로 생을 마감할 것으로 나타났다.

논문 공동저자인 AIfA의 괴츠 그레페너 박사는 성명을 통해 “이번과 같은 일은 극히 드물다”면서 “우리 은하 안에서도 아마 6건이 채 안 될 수 있으며, 우리가 그중 하나를 관측한 것”이라고 자평했다.

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