(Artist’s impression of the old white dwarfs WDJ2147-4035 and WDJ1922+0233 surrounded by orbiting planetary debris, which will accrete onto the stars and pollute their atmospheres. WDJ2147-4035 is extremely red and dim, while WDJ1922+0233 is unusually blue. Credit: University of Warwick/Dr Mark Garlick. Credit: University of Warwick/Dr Mark Garlick)
태양 같은 별의 최후는 연료가 다 떨어져 대부분의 가스를 잃고 남은 부분은 백색왜성이 되는 것입니다. 여기에 대해서는 이론이 없지만, 그러면 행성의 운명에 대해서는 아직도 밝혀야할 부분이 많습니다. 행성들의 운명은 주로 공전 궤도와 관련이 있다고 생각됩니다. 멀리 떨어진 경우 약해진 중력에 의해 공전 궤도가 변하거나 아예 떠돌이 행성이 될 수 있고 가까운 경우 적색거성 단계에서 흡수되거나 역시 공전 궤도가 변할 수 있습니다. 일부는 너무 가까운 거리까지 접근해 조석력의 차이로 인해 부서지는 것으로 생각됩니다.
워릭 대학의 아비게일 엘름(Abbigail Elms, a Ph.D. student in the University of Warwick Department of Physics)과 그 동료들은 유럽 우주국의 가이아 (Gaia) 관측 데이터와 암흑 에너지 서베이 (Dark Energy Survey) 데이터를 분석해서 두 개의 오래된 백색왜성 주변에서 행성의 잔해들을 발견했습니다.
WDJ2147-4035는 나이가 107억 년 정도 된 붉은 백색왜성으로 102억 년 간 백색왜성으로 존재한 것으로 추정됩니다. WDJ1922+0233는 파란색 백색왜성으로 이보다 약간 젊은 편입니다. 이들은 본래 태양보다 좀 더 큰 별로 주변에 행성을 거느리고 있다가 비교적 빨리 생을 마감하고 백색왜성이 되었을 것입니다. 연구팀은 두 백색왜성에서 예상보다 많은 금속 성분을 확인했는데, 이는 행성의 파편들이 주변에 소행성대처럼 존재한다는 이야기입니다. 원시행성계 원반처럼 작은 미행성들이 존재하지만 상황은 반대인 셈입니다.
이 두 백색왜성은 가장 오래된 행성의 증거임과 동시에 모든 행성계가 같지는 않다는 사실을 보여주고 있습니다. WDJ2147-4035는 리튬과 포타슘의 수치가 높은데, 과연 어떤 구성을 지닌 행성이었기에 이런 특징이 나타나는지는 미스터리입니다. 반면 WDJ1922+0233는 지구의 지각과 비슷한 물질로 오염되어 있어 지구 같은 암석 행성을 집어 삼킨 것으로 생각되고 있습니다. 파란 색조는 낮은 온도와 헬륨 - 수소로 된 대기 때문으로 보입니다.
이들의 존재는 비교적 우주 초기인 100억 년 전에도 최후를 맞이한 행성이 있었다는 것을 보여줍니다. 우리 은하계에 매우 오래된 행성들이 있을 수 있다는 이야기입니다. 이들 가운데 일부는 생명체가 존재했을지도 모릅니다. 과연 행성이 최후를 맞이하기 전에 다른 곳으로 이주한 외계인도 있었을지 아니면 그 정도 문명은 없어서 그냥 행성과 함께 최후를 맞이했을지 궁금해지는 이야기입니다. 대부분은 후자이겠지만, 100억 년 넘게 전자에 해당되는 경우가 전혀 없었을까 하는 생각이 드네요.
참고
https://phys.org/news/2022-11-oldest-planetary-debris-galaxy.html
Abbigail Elms et al, Spectral analysis of ultra-cool white dwarfs polluted by planetary debris, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2022). DOI: 10.1093/mnras/stac2908
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