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우주 이야기 346 - 죽은 별 주변에서 다시 회춘하는 행성이 있다?



(백색 왜성 PG 0010+280 주변에 다시 뜨거워진 목성형 행성의 개념도. This artist's concept shows a hypothetical "rejuvenated" planet -- a gas giant that has reclaimed its youthful infrared glow. NASA's Spitzer Space Telescope found tentative evidence for one such planet around a dead star, or white dwarf, called PG 0010+280 (depicted as white dot in illustration).
Credits: NASA/JPL-Caltech )  

 언제가 수명이 다하는 것은 인간과는 비교도 안 되게 오랜 세월을 사는 별에도 예외가 아닙니다. 태양도 100억 년이라는 수명이 정해져 있습니다. 별이 수명이 다하는 것은 핵융합 반응에 사용되는 연료가 고갈되는 것과 연관이 있습니다. 별의 중심부에서 연소에 필요한 수소 고갈되면 헬륨같이 더 무거운 원소를 연소시켜 임시방편으로 수명을 더 연장하긴 하지만 더 무거운 원소를 연소시키기 위해선 더 고온 고압의 환경이 필요하므로 결국 오래가지 못합니다. 

 결국, 어느 시점에 가면 태양과 비슷한 질량을 가진 별은 크게 팽창해 적색 거성이 된 이후 주변부에 있는 가스는 흩어지고 나머지는 중심부로 다시 뭉쳐서 백색 왜성을 만들게 됩니다. 이때 이 별 주변을 도는 지구 같은 행성의 운명은 대개 별에서 얼마나 멀리 떨어진 위치에서 공전하는지에 따라서 결정되겠죠. 수성이나 금성처럼 매우 가까운 위치에서 공전하던 행성들은 적색 거성 단계에서 별로 흡수되어 사라질 것입니다. 

 좀 더 먼 거리에서 공전하던 행성들은 다행히 이런 운명은 피할 수 있지만, 빛나던 별이 백색 왜성이라는 잔해만 남기고 사라지는 만큼 절대 영도에 가까운 차디찬 암흑세계가 되어 나머지 인생을 살아가야 합니다. 영겁의 세월을 이렇게 쓸쓸히 살아갈 것이라고 믿어 의심치 않는 백색왜성 시기의 행성에게도 회춘의 기회가 있을까요? 새로운 관측 결과에 의하면 그렇다고 합니다. 

 UCLA의 천문학자들은 나사의 스피처 우주 망원경을 이용해서 PG 0010+280이라고 명명된 백색 왜성을 관측했습니다. 이들은 나사의 다른 우주 망원경인 WISE를 통해서 이 백색 왜성이 예상보다 많은 적외선을 내놓고 있다는 사실을 알고 있었습니다. 연구팀이 처음 이 백색 왜성을 관측한 이유는 아마도 이 백색 왜성이 소행성대를 가지고 있는 것으로 보였기 때문이었습니다. 

 하지만 연구를 진행한 결과 실제로 소행성대가 있을 가능성보다는 다른 가능성이 더 크다는 쪽으로 결론이 났습니다. 그 가능성이란 목성 같은 거대 가스 행성이나 혹은 행성과 별의 중간 질량을 가진 천체인 갈색 왜성이 다시 뜨거워졌을 가능성이죠. 그런데 어떻게 그럴 수 있을까요?  

 백색 왜성이 되기 전 마지막 순간에 별은 주변으로 가스를 방출합니다. 그러면 이 가스는 주변을 공전하는 목성 같은 행성에 새로운 질량을 공급할 수 있습니다. 뜨거운 가스를 주입받은 행성은 다시 온도가 상승해 '회춘'을 하게 되는 것입니다. 따라서 이를 적외선 영역에서 관측하면 더 많은 에너지를 내놓는 것을 확인할 수 있습니다.

 만약 이 이론이 옳다면 최근에 형성된 백색 왜성 주변에는 이런 '회춘'한 행성(Rejuvenated planet)들이나 혹은 갈색 왜성이 많을 것입니다. 이번 관측 결과는 이와 같은 가설을 지지하는 결과입니다. 다만 이런 이론적인 행성들을 직접 관측하기는 매우 어렵습니다. 지구에서 관측하기에는 극도로 어둡기 때문이죠. 이 문제를 해결할 방법은 물론 더 강력한 망원경입니다.

 나사는 머지않아 역사상 가장 강력한 망원경인 제임스 웹 우주 망원경을 발사할 계획입니다. 이 망원경이 성공적으로 발사되면 지금까지 알 수 없었던 여러 가지 수수께끼들이 풀리게 될 것으로 기대됩니다.

 이런 회춘 행성들이 다수 존재한다면 제임스 웹 우주 망원경을 통해서 그 존재가 분명히 증명될 것입니다. 비록 잠시 더워졌다가 다시 차가워질 행성들이지만, 이를 발견할 수 있다면 백색 왜성 주변에 얼마나 많은 별이 남는지에 대한 중요한 증거가 밝혀질 것으로 기대됩니다. 이는 지구와 태양계 행성들의 먼 미래를 예측할 수 있는 중요한 단서를 제공할 것입니다.  


 참고 




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