우주 이야기 605 - 엄청난 속도로 자전하는 베텔기우스

(This 2012 infrared image of Betelgeuse by the orbiting Herschel telescope shows two shells of interacting matter on one side of the star. Credit:  L. Decin/University of Leuven/ESA)​

​

​

 베텔기우스는 밤하늘에서 매우 밝은 별 가운데 하나로 오리온 자리에서 두 번째로 밝은 별입니다. 지구에서 600광년 정도 떨어져 있는 적색 거성으로 태양보다 7~20배 정도의 질량을 지녀 초신성 폭발로 생을 마감할 별이기도 합니다. 과학자들은 이 별이 10만년 이내로 초신성 폭발을 일으킬 가능성이 크다고 보고 있습니다.

​

​

 텍사스 대학의 천문학자 크레이그 휠러 (J. Craig Wheeler of The University of Texas at Austin) 는 여러 나라에서 온 대학원생 팀과 함께 이 별의 자전 속도를 연구했습니다. 이들은 관측 데이터와 MESA라는 시뮬레이션을 통해서 베텔기우스의 자전 속도를 계산했는데, 예상하지 못했던 결과가 나왔습니다. 이 별이 다른 비슷한 별보다 150배나 빠르게 자전하고 있었던 것입니다.

​

​

 베텔기우스는 마지막 단계에서 본래 크기보다 수백배 이상 커진 상태입니다. 각운동량 보존 법칙에 따라서 이렇게 크기가 커지면 대신 자전 속도는 느려지게 됩니다. 마치 피겨 선수가 회전하면서 팔을 모으는 대신 반대로 펼치는 동작과 비교할 수 있습니다. 크기가 커지면서 자전 속도가 유지되면 사실 회전 운동 에너지가 더 커진 것이죠.

​

 베텔기우스의 예상 자전 속도로부터 연구팀은 이 별의 표면 회전 속도가 15km/s 에 달한다고 판단했습니다. 이것은 이 별이 본래 크기였을 때보다 매우 빨라졌다는 것을 의미합니다. 이렇게 큰 별을 빠르게 회전시키려면 엄청난 힘이 필요합니다. 휠러는 이 힘이 다른 동반성에서 나왔다고 생각하고 있습니다.

 연구팀의 가설은 태양 정도 되는 동반성이 본래 있었는데, 베텔기우스가 커지면서 이를 흡수했다는 것입니다. 이 과정에서 충돌 에너지에 의해 자전 속도가 빨라져 베텔기우스가 지금과 같은 자전 속도를 지니게 되었다는 것이죠.

 하지만 사실 정확한 자전 속도와 물리적인 특징을 알아내기 위해서는 추가 연구가 필요합니다. 연구팀은 항성 지진학 asteroseismology이라는 방법을 이용해서 베텔기우스에 대한 후속 연구를 진행할 계획입니다.

 베텔기우스는 지구에서 비교적 가까운 위치에 있는 적색 거성으로 초신성 폭발 직전에 어떤 현상이 밝히고자 하는 과학자들에게 중요한 관측 대상이 되고 있습니다. 앞으로 연구를 통해서 여러 가지 흥미로운 사실이 밝혀질 것으로 기대됩니다.

 참고

  J. Craig Wheeler et al. The Betelgeuse Project: constraints from rotation, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2017). DOI: 10.1093/mnras/stw2893 , On Arxiv: https://arxiv.org/abs/1611.08031                                         

http://phys.org/news/2016-12-famous-red-star-betelgeuse-faster.html#jCp