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별 진화 비밀 풀 단서··'왜소신성' 한국 연구진이 발견했다

중앙일보 2019.08.20 11:21
스스로 빛을 내는 별은 혼자 보다는 둘 또는 둘 이상이 같이 있으면서 서로 영향을 주고 받는다.미친다. 그림은 짝을 이룬 별이 물질을 주고 받는 모습을 그린 것이다. [자료 한국천문연구원]

스스로 빛을 내는 별은 혼자 보다는 둘 또는 둘 이상이 같이 있으면서 서로 영향을 주고 받는다.미친다. 그림은 짝을 이룬 별이 물질을 주고 받는 모습을 그린 것이다. [자료 한국천문연구원]

 태양은 태양계의 중심에서 홀로 떠 있으면서 빛을 내지만, 우주 속 별의 절반 이상은 두 개 이상이 같이 있다. 태양처럼 홀로 있는 별은 소수다. 천문학계에 따르면 별의 진화 과정에서 혼자 있는 별보다 둘 또는 여럿이 존재하며 서로 영향을 미치는 사례가 더 많다. 이처럼 둘이 함께 있는 별을 가진 경우를 쌍성계(雙星系)라 부른다.  이 때 한 별이 짝별로부터 빛을 만들 수 있는 물질을 재공급 받으면 별이 갑자기 밝아지는데 이런 별을 신성(新星ㆍnova)이라 한다. 또 밝아지는 정도가 신성보다 낮으면 왜소신성, 훨씬 크면 초신성이 된다.  
 

지구에서 2만4000광년 떨어진 KSP-OT-201611a
우리 은하 중심에서는 4만5000광년 거리
'헤일로'에 위치…별 진화 비밀 풀 단서

한국천문연구원은 김상철 박사가 주도하는 초신성 탐사 관측 연구진은 외계행성탐색시스템(KMTNet:Korea Microlensing Telescope Network)을 이용한 초신성 탐사 관측 중 지금까지 발견된 왜소신성보다 거리가 멀고, 우리 은하의 헤일로에 존재하는 왜소신성을 발견했다고 20일 밝혔다. 헤일로는 우리 은하의 구성성분 중 하나로, 은하 전체를 감싸듯이 구형으로 분포하고 있는 ‘구름’을 말한다.
 
우리 은하는 중앙팽대부와 원반ㆍ헤일로로 구성돼 있다. 태양계는 우리 은하의 중심이 아닌 변방, 원반에 자리해 있다. [자료 천문연구원]

우리 은하는 중앙팽대부와 원반ㆍ헤일로로 구성돼 있다. 태양계는 우리 은하의 중심이 아닌 변방, 원반에 자리해 있다. [자료 천문연구원]

왜소신성은 신성이나 초신성에 비해 덜 밝아 가까운 거리에 있어야 발견이 쉽다. 지금까지 알려진 왜소신성들은 대부분 지구에서 3000광년보다 가까운 태양계 부근에서 발견됐다. 이들은 우리 은하의 세 구성성분인 원반ㆍ중앙팽대부ㆍ헤일로 중 원반에 속해 있는 것으로 알려져 있다.  
 
이번에 한국천문연구원 연구진이 발견한 왜소신성 ‘KSP-OT-201611a’는 거리가 우리 은하 중심으로부터는 약 4만5000광년(지구에서 약 2만4000광년)이고 우리 은하 평면에서 5500광년이나 떨어져 있어 우리 은하의 헤일로 부분에 존재하는 것으로 밝혀졌다. (그림 1 참조)
 
천문연이 발견한 은하 헤일로의 왜소신성

천문연이 발견한 은하 헤일로의 왜소신성

 
김상철 박사는 “헤일로는 원반이나 팽대부보다 넓은 영역에 퍼져 있지만 천체가 많지 않고 대부분 어둡고 멀기 때문에 연구하기 어렵지만 암흑물질을 포함하고 있을 것으로 여겨져 중요한 성분으로 꼽힌다”며 “주로 구상성단이나 거문고자리 RR형 변광성, 행성상 성운 등으로 연구했는데 이번처럼 헤일로에서 발견되는 왜소신성의 수가 늘어난다면 헤일로를 연구할 수 있는 새로운 도구를 찾은 셈이 된다”고 말했다.
 
 
천문연에 따르면 왜소신성이 우리 은하의 원반 내부 또는 태양계 근처에 있는 경우에는 백색왜성과 짝을 이루는 별이 태양과 별로 다르지 않지만, 왜소신성이 헤일로에 존재한다면 짝별은 원반에 있는 경우보다 별 내부의 금속(중원소) 함량이 적고 나이도 많을 것으로 기대된다. 이번 발견과 같이 새로 발견한 헤일로 왜소신성의 관측자료들은 짝별의 금속 함량이 적은 경우를 설명하는 왜소신성의 이론과 모형들을 개선하는 데 중요한 역할을 한다.
천문연구원의 외계행성 탐색 시스템 KMTNet은 대전 천문연구원과 호주, 남아프리카공화국, 칠레 네 곳에 설치돼 있어 24시간 관측을 할 수 있다. [사진 천문연구원]

천문연구원의 외계행성 탐색 시스템 KMTNet은 대전 천문연구원과 호주, 남아프리카공화국, 칠레 네 곳에 설치돼 있어 24시간 관측을 할 수 있다. [사진 천문연구원]

 
 
한국천문연구원 광학천문본부 이영대 박사는 “우리 은하 헤일로 천체의 관측이 쉽지 않은데 헤일로를 연구할 수 있는 새로운 도구를 찾아 기쁘다”며 “이 연구는 24시간 연속 관측이 가능한 KMTNet의 영향력을 보여주는 대표적인 경우”라고 전했다.  
 
김상철 박사는 “망원경의 시간을 막대하게 투자해야 하는 탐사 관측은 목적했던 바를 이룰 수 있게 해줄 뿐만 아니라 전혀 예상하지 못한 새로운 발견도 가능케 한다”며 “초신성을 관측하던 중 이 특별한 왜소신성을 발견한 것처럼, 앞으로 KMTNet을 이용한 초신성 탐사 관측이 또 어떤 새로운 흥분을 가져다줄지 기대하고 있다”고 말했다.
 
 
한국천문연구원 초신성 탐사 관측 연구진은 우리 은하 또는 외부 은하의 초신성을 찾고 정밀 관측해서 별의 폭발 과정, 무거운 원소들의 생성 과정, 블랙홀의 탄생이나 중력파 방출 과정 등을 연구하기 위한 탐색연구를 수행 중이다. 이번 연구 논문은 천문학 분야 최상위급 학술지인 미국 천체물리학저널(The Astrophysical Journal) 8월 1일자에 실렸다.
 
최준호 기자 joonho@joongang.co.kr
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