우주 이야기 846 - 다시 점화한 백색 왜성

(Supercomputer simulations show the evolution of a dormant white dwarf star reigniting as it whizzes around an intermediate-mass black hole. The top series of images show density, the bottom show temperature. Credit: Lawrence Livermore National Laboratory)

 백색 왜성은 태양 같은 별이 마지막에 남긴 잔해가 뭉쳐 형성됩니다. 주로 산소나 탄소 같은 물질로 구성되어 있는데, 생성 직후에는 별의 열을 그대로 보존하므로 매우 뜨겁지만, 시간이 지나면서 식어서 점차 어두워지는 특징을 가지고 있습니다. 그런데 이런 백색 왜성도 다시 뜨겁게 빛날 때가 있습니다. 앞서 설명한 것처럼 동반성에서 수소 가스를 흡수해 표면에 축적한 후 열핵 반응을 일으키면서 신성 (nova)이 되는 것입니다. 물론 이것도 몇 차례 정도이고 결국은 차갑고 무거운 천체가 되는 것이 백색 왜성의 남은 운명입니다. 

 미국 로렌스 리버모어 국립 연구소 (Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL))의 피터 아닌노스(Peter Anninos)와 동료들은 매우 독특한 형태의 백색 왜성을 연구했습니다. 중간 질량 블랙홀 주변에 있는 백색 왜성은 블랙홀에 다가가면 강력한 중력으로 압축되어 남은 물질이 칼슘에서 철까지 다시 핵융합 반응을 일으킵니다. 물론 이렇게 연소가 다시 시작된 백색 왜성에 남은 미래는 사라지는 것 뿐이지만, 이 반응을 포착하면 숨어 있는 중간 질량 블랙홀을 확인할 수 있다는 장점이 있습니다. 하지만 수많은 신호 가운데 정확히 어떤 것이 백색 왜성의 마지막 단말마인지 알아내기는 쉽지 않습니다. 

 연구팀은 슈퍼 컴퓨터 시뮬레이션 (사진)을 통해서 이에 대한 단서를 찾아냈습니다. 물론 블랙홀의 중력과 조석 작용에 의한 핵융합 반응은 우주에서도 매우 극단적인 사건 중 하나이지만, 이런 일이 실제로 발생할 수 있다는 점은 매우 흥미롭습니다. 

 참고 

Peter Anninos et al. Relativistic Tidal Disruption and Nuclear Ignition of White Dwarf Stars by Intermediate-mass Black Holes, The Astrophysical Journal (2018). DOI: 10.3847/1538-4357/aadad9 

 https://phys.org/news/2018-10-zombie-stars-dead.html#jCp