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우주 이야기 1017 - 베텔게우스 밝기 감소의 원인은 폭발 때문이 아니다?


(Observations of the star Betelgeuse taken by the ESO's Very Large Telescope in January and December 2019, which show the star's substantial dimming. Credit: ESO/M. Montargès et al.)

(A simulation of giant convection cells on a hypothetical red supergiant star. Credit: Bernd Freytag/Uppsala University)


  베텔게우스는 밤하늘에서 잘 보이는 유명한 별이지만, 최근에는 다른 이유로 관심을 받고 있습니다. 바로 폭발이 임박했다는 증거 때문입니다. 거대하게 부풀어 오른 베텔게우스는 이제 생에 마지막을 향해 달려가고 있으며 이것 때문에 거대 별의 마지막 과정을 연구하는 과학자들은 물론 일반 대중의 관심까지 받고 있습니다. 


 오래전 베텔게우스 포스트: https://blog.naver.com/jjy0501/100120825440


 작년말에 베텔게우스의 밝기가 40% 정도 어두워지면서 폭발이 임박한 징후가 아니냐는 이야기가 나왔습니다. 천문학자들은 밝기 변화의 정확한 원인을 알기 위해 여러 가지 가능성을 검토했습니다. 워싱턴 대학의 에밀리 레버스크 교수와 로웰 천문대의 필립 마세이 (Emily Levesque, a UW associate professor of astronomy, and Philip Massey, an astronomer with Lowell Observatory)는 가장 가능성 높은 두 가지 가설을 검증했습니다. 


 첫 번째 가능성은 거대하게 부풀어 오른 베텔게우스의 대류 세포(Convection cell)입니다. 항성은 뜨거운 표면 아래에 거대한 대류 세포를 지니고 있는데, 마지막 순간에 거대하게 부풀어 오른 상태에서는 거대 대류 세포가 훨씬 커져 균일한 구형을 이루지 못하고 표면이 울퉁불퉁해 집니다. 실제로 이로 인해 베텔게우스 표면 밝기는 균일하지 않은 형태입니다. 거대한 대류 세포 아래에서 뜨거운 가스가 올라왔다가 내려가는 과정에서 밝기 변화가 일어났다는 것입니다. (이미지 참조) 만약 그렇다면 표면 온도가 많이 내려갈 것입니다. 


 두 번째 가설은 베텔게우스 표면에서 나온 가스와 먼지가 별을 가려 일시적으로 밝기가 변했다는 것입니다. 일반적으로 최후를 앞두고 거대하게 부풀어 오른 별은 표면에서 많은 가스를 잃는데, 이렇게 빠져나온 가스가 일시적으로 별을 가리는 것입니다. 연구팀은 어느 가설이 옳은 지 검증하기 위해 표면 온도를 측정했습니다. 만약 온도가 많이 떨어졌다면 첫 번째 가설이 옳을 가능성이 높습니다. 


 하지만 사실 항성 표면 온도를 측정하는 것도 쉬운 일은 아닙니다. 연구팀은 산화 티타늄 Titanium oxide에 주목했습니다. 산화 티타늄은 베텔게우스처럼 거대하게 부풀어 오른 별 표면층에 농도가 높아지는 특징이 있으며 특정 파장을 방출해 상대적으로 관측이 용이합니다. 지구에서 관측했을 때 온도를 추정하기에도 편리합니다. 이를 통해 관측한 평균 표면 온도는 섭씨 3325도로 이는 2004년에 측정했을 때보다 50-100도 정도 낮은 수준입니다. 이는 거대 대류 세포 가설보다 표면 가스 및 먼지 분출 가능성이 높다는 것을 시사하는 결과입니다. 


 베텔게우스는 별의 마지막 과정과 초신성 폭발을 연구하는 과학자들에게 매우 중요한 정보를 제공하고 있습니다. 하지만 우리가 이 별의 폭발을 볼 수 있을지는 미지수입니다. 내일 폭발을 관측할수도 있지만, 10만년 후가 될수도 있기 때문입니다. 별의 관점에서는 임종이 임박한 상태이지만, 짧은 순간을 살다 가는 인간에게는 영겁의 세월이나 다를 바 없습니다. 


 참고 


Emily M. Levesque, Philip Massey. Betelgeuse Just Isn't That Cool: Effective Temperature Alone Cannot Explain the Recent Dimming of Betelgeuse. arXiv:2002.10463 [astro-ph.SR]. arxiv.org/abs/2002.10463

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