우주 이야기 945 - 새로운 형태의 변광성을 발견하다.

(The nebula remains of a dead giant star surround the remaining subdwarf O star, another kind of hot subdwarf. Credit: ESO)

 태양을 비롯한 별은 늘 변함없이 빛날 것 같지만, 사실 다양한 이유로 밝기가 변합니다. 다른 동반성이나 혹은 행성에 의해 가리는 경우가 가장 대표적인 경우지만, 그밖의 많은 이유로 밝기가 변하는 변광성이 존재합니다. 캘리포니아 대학 산타 바바라 (UC Santa Barbara)의 토마스 쿠퍼 (Thomas Kupfer)가 이끄는 과학자 팀은 불과 5분 주기로 밝기가 변하는 새로운 형태의 맥동 변광성(pulsating star)을 발견해 Astrophysical Journal에 발표했습니다. 

 본래 연구팀은 팔로마 천문대의 Zwicky Transient Facility(ZTF)를 이용해 쌍성계를 연구하고 있었습니다. 하지만 연구팀은 불과 수분 단위로 밝기가 변하는 이상한 쌍성계를 우연히 관측했습니다. 일반적으로 항성 역시 밝기가 조금씩 변하기는 하지만 이 경우는 지금까지 알려진 것과 상당히 달랐습니다. 

 이 변광성은 태양 크기의 20-50% 수준에 불과한 작은 크기이지만 표면 온도는 9배나 높았습니다. 뜨거운 준왜성 맥동 변광성 (hot subdwarf pulsators)이라고 분류할 수 있는 이 독특한 별의 정체는 가스를 빼앗긴 적색거성일 가능성이 가장 높다는 것이 연구팀의 설명입니다. 

 태양 정도 질량을 지닌 일반적인 주계열성은 적색거성 단계에서 중심부 수소 연료를 모두 소진한 다음 헬륨을 핵연료로 사용합니다. 그런데 이 별은 이 단계에서 동반성에 의해 가스를 뺏겨 헬륨을 연소시키는데 필요한 충분한 중력을 확보하는데 실패했습니다. 결국 불완전 연소가 일어나면서 매우 바쁜 짧은 주기의 밝기 변화가 나타납니다. 물론 표면 온도가 높은 이유는 뜨거운 항성 내부가 드러났기 때문입니다. 

 당연히 이런 형태의 변광성은 매우 드물 것입니다. 우연히 적색거성의 표면만 흡수할 수 있는 거리에 동반성이 있어야 하는데다 적색거성 단계의 마지막 순간 자체가 짧기 때문입니다. 하지만 이 역시 우주에 인간의 상상력으로도 예측하기 힘든 다양한 천체가 있다는 좋은 증거일 것입니다. 

 참고 

Thomas Kupfer et al. A New Class of Large-amplitude Radial-mode Hot Subdwarf Pulsators, The Astrophysical Journal (2019). DOI: 10.3847/2041-8213/ab263c

https://phys.org/news/2019-08-scientists-pulsating-star.html