우주 이야기 1052 - 시민 과학자가 발견한 특이한 고대 갈색왜성

(This is an illustration of a brown dwarf. Despite their name, brown dwarfs would appear magenta or orange-red to the human eye if seen close up. Credits: William Pendrill)

(WISE images of the newly discovered brown dwarf WISE 1810 as seen with the WiseView tool. Two indicators reveal the object to be a brown dwarf. The first is the object’s orange hue in these false-color images. The second is its changed position, which shows it moved between 2010 (left) and 2016 (right). Credit: Schneider et al. 2020)

 천문학자들이 과학 연구에 기꺼이 참여한 시민 과학자 (citizen scientists)의 도움으로 매우 오래되고 독특한 특징을 지닌 갈색왜성 두 개를 찾아냈습니다. 나사 고다드 우주 비행 센터의 마크 쿠치너(Marc Kuchner)가 이끄는 과학자팀은 나사의 Near-Earth Object Wide-Field Infrared Survey Explorer (NEOWISE) 관측 데이터를 분석해 9번째 행성과 다른 천체를 찾아내는 Backyard Worlds: Planet 9 project를 진행하고 있었습니다. 

 연구팀은 9 번째 행성을 찾지는 못했지만, 적외선 영역에서 여러 가지 새로운 천체를 찾아냈습니다. 이번에 찾아낸 두 개의 갈새왜성 역시 그 중 하나입니다. 갈색왜성은 목성 질량의 13배에서 80배 사이의 천체로 안정적인 핵융합 반응을 유지할 수 없어 흔히 실패한 별로 불립니다. 중수소와 삼중수소를 통한 미약한 핵융합 반응으로 스스로 에너지를 내놓지만, 별처럼 많은 에너지를 내놓지 않아 행성처럼 어둡기 때문에 행성과 별의 중간 단계로 보고 있습니다. 이렇게 차갑고 어두운 천체는 적외선 영역에서 관측이 쉽습니다. 

 하지만 작고 어두운 천체를 데이터 베이스에서 찾아내는 일은 상당한 시간과 노력이 필요한 일입니다. 주로 배경이 되는 별 가운데 움직이는 작은 얼룩을 찾는 일인데 (사진 참조) 많은 수작업으로 하면 전문지식은 필요 없어도 꽤 많은 인력이 투입되어야 합니다. 시민 과학자로 자원 봉사할 사람을 모집한 이유입니다. 

 이렇게 해서 찾아낸 새로운 갈색왜성은 매우 독특한 특징을 지니고 있었습니다. 극단적 T형 준왜성 extreme T-type subdwarf 으로 분류할 수 있는 두 갈색왜성 - WISE 1810, WISE 0414 - 는 목성 질량의 75배에 달해서 거의 갈색왜성의 경계에 있는데, 과학자들을 놀라게 한 특징은 철 같이 무거운 원소의 함량이 다른 갈색왜성 대비 30배나 적다는 것입니다. 그리고 그 나이는 100억년으로 추정됩니다. 

 우주 초기에 아직 무거운 원소가 적었던 시절 이렇게 별을 형성하기에는 질량이 적어서 갈색왜성이 된 천체는 드물지 않았을 것입니다. 하지만 이들은 대부분 너무 어두워 관측이 쉽지 않았습니다. 이번 발견을 통해 과학자들은 갈색왜성이 오랜 시간에 걸쳐 어떻게 변하는지, 그리고 우주 초기에 생성된 갈색왜성이 어떤 특징을 지니고 있는지 알아낼 수 있는 기회를 얻었습니다. 

 개인적으로 사족을 달자면, 앞으로는 이런 단순 작업은 인공 지능이 대체하지 않을까 생각합니다. 데이터는 점점 감당 못하게 늘어나는데, 사람이 일일이 다 수작업으로 확인할 순 없기 때문입니다. 이미 천문학을 비롯한 다양한 과학 분야에서 인공지능 적용이 늘어나고 있어 지나친 예측은 아닐 것으로 생각합니다. 

 참고 

https://phys.org/news/2020-07-bizarre-brown-dwarfs-citizen-scientists.html

WISEA J041451.67-585456.7 and WISEA J181006.18-101000.5: The First Extreme T-type Subdwarfs? arXiv:2007.03836 [astro-ph.SR] arxiv.org/abs/2007.03836