우주 이야기 1396 - 청색 초거성은 합체를 통해 태어났다?

(Artistic image of a binary system of a red giant star and a younger companion that can merge to produce a blue supergiant. Credit: Casey Reed, NASA)

카나리아스 천체물리학 연구소 (Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC))의 과학자들이 이끄는 국제 과학자팀이 우주에서 가장 밝고 뜨거운 별인 청색 초거성 (blue supergiants)이 어떻게 탄생하는지에 대한 단서를 찾아냈습니다.

청색 초거성은 태양 질량의 16-40배 정도 되는 무거운 별로 태양보다 1만 배 이상 밝고 표면 온도도 2-5배 정도 더 뜨겁습니다. 따라서 이들은 핵융합 반응에 필요한 연료를 빠르게 소모하고 초신성 폭발로 생을 마감합니다.

하지만 과학자들은 많은 관측에도 불구하고 청색 초거성이 생성되는 과정을 포착하기 어려웠습니다. 연구팀은 그 이유에 대한 단서를 발견했습니다. 가장 중요한 던서는 이들이 대부분 혼자 있다는 것입니다. 우주에 쌍성계가 매우 흔하다는 사실을 생각하면 에들이 두 개의 별이 합쳐진 게 아닌가 하는 의문을 품을 수 있습니다.

연구팀은 합체 모델을 시뮬레이션 한 다음 대마젤란 은하에 있는 59개의 청색 초거성의 관측 결과와 비교했습니다. 그 결과 합체 이론이 관측 결과를 잘 설명하는 것으로 나타났습니다. 청색 초거상보다 낮은 질량을 지닌 별은 가스가 뭉쳐 생겨나고 이 이상되는 별은 주로 거성끼리의 합체로 태어난다고 해석하면 이들이 태어나는 모습을 확인하기 어려운 이유를 쉽게 설명할 수 있습니다.

이 이론이 맞다면 충돌 직전 상태에 있는 두 개의 거성도 발견할 수 있을지 모릅니다. 앞으로 추가 확인이 필요한 부분입니다. 또 우주에 매우 드문 존재이지만, 태양 질량의 50-100배에 이르는 극대거성은 어떻게 생기는 것인지에 대한 이론도 필요할 것입니다.

참고

https://phys.org/news/2024-03-astronomers-evidence-blue-supergiant-stars.html

Athira Menon et al, Evidence for Evolved Stellar Binary Mergers in Observed B-type Blue Supergiants, The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI: 10.3847/2041-8213/ad2074

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