(A Hubble Space Telescope image of the symbiotic star Mira HM Sge. Located 3,400 light-years away in the constellation Sagitta, it consists of a red giant and a white dwarf companion. The stars are too close together to be resolved by Hubble. Material bleeds off the red giant and falls onto the dwarf, making it extremely bright. This system first flared up as a nova in 1975. The red nebulosity is evidence of the stellar wind. The nebula is about one-quarter light-year across. Credit: NASA, ESA, Ravi Sankrit (STScI), Steven Goldman (STScI), Joseph DePasquale (STScI))
(This artist’s concept shows the nova system HM Sagittae (HM Sge), where a white dwarf star is pulling material from its red giant companion. This forms a blazing hot disk around the dwarf, which can unpredictably undergo a spontaneous thermonuclear explosion as the infall of hydrogen from the red giant grows denser and reaches a tipping point. These fireworks between companion stars are fascinating to astronomers by yielding insights into the physics and dynamics of stellar evolution in binary systems. Credit: NASA, ESA, Leah Hustak (STScI))
앞서 소개드린 것처럼 허블 우주 망원경은 마지막 수리가 끝난 후 15년의 세월이 흐르면서 여기 저기가 고장나고 있어 점차 임무의 마지막을 향해 다가가고 있습니다.하지만 그래도 아직은 과학 임무의 최전선에서 활약하고 있습니다.
우주 망원경 연구소의 라비 산크리트 (Ravi Sankrit of the Space Telescope Science Institute (STScI))가 이끄는 천문학자팀은 허블 우주 망원경과 2022년 먼저 퇴약한 공중 천문대인 소피아 (SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy))를 이용해 40년째 밝게 빛나고 있는 신성인 HM Sagittae (HM Sge)를 관측했습니다.
일반적인 신성 (Nova)는 수개월에서 수년 정도 밝기가 갑자기 증가했다 다시 원래 밝기로 돌아옵니다. 하지만 1975년 갑자기 밝기가 250배 증가했던 HM Sge는 지금도 여전히 밝게 빛나고 있습니다. 심지어 이번 관측에서는 밝기는 약간 줄어들어도 표면 온도는 더 올라갔다는 것이 확인됐습니다.
이렇게 오래 밝기를 유지할 수 있는 비결은 물질을 계속 공급해주는 동반성입니다. HM Sge는 백색왜성과 적색거성 둘이 타원 궤도로 공전하는 쌍성계입니다.
둘이 가까이 다가갈 때마다 크게 부풀어 올라 표면 중력이 약해진 적색거성에서는 많은 물질이 백색왜성 쪽으로 이동합니다. 그리고 그렇게 모임 물질이 임계점에 도달하면 주기적으로 폭발해 밝기를 유지한 것입니다. 마치 주기적으로 터지는 천연 수소폭탄이라고 할 수 있습니다.
연구팀은 허블 우주 망원경의 적외선 관측 능력을 이용해 HM Sge의 표면 온도가 1989년엔 섭씨 22만도에서 현재는 25만도 정도로 약간 증가했다는 사실을 확인했습니다. 이는 마그네슘의 자외선 데이터를 분석해 얻어진 결과입니다.
적색거성에서 흡수한 물질은 백색왜성 주변에 강착원반을 이뤘다가 (사진 참조) 흡수되는데, 이번 관측에서는 원반의 속도가 초속 11km 정도라는 결과를 얻었습니다. 그리고 적색거성에서 강착원반까지 32억km의 물질의 흐름도 관찰됐습니다.
이처럼 오랜 시간 지속된 신성이라도 언젠가는 최후가 다가오게 될 것입니다. 적색거성이 계속 물질을 잃으면 결국 가스를 모두 잃고 동반성과 똑같이 백색왜성이 되는 수밖에 없기 때문입니다. 허블 우주 망원경은 다른 망원경으로 대체하기 힘든 자외선 관측 능력을 바탕으로 이 과정을 상세히 밝혀냈습니다.
이렇게 아직도 현역인 허블 우주 망원경의 퇴역이 다가오고 있다는 사실은 아쉽지만, 로만 우주 망원경을 포하한 차세대 망원경을 위해 예산을 확보하기 위해서는 어쩔 수 없는 일입니다. 그래도 허블 우주 망원경이 우리에게 보여준 우주의 아름다운 모습들은 영원히 남게 될 것입니다.
참고
https://phys.org/news/2024-06-hubble-space-telescope-star-erupted.html
Steven R. Goldman et al, A Multiwavelength Study of the Symbiotic Mira HM Sge with SOFIA and HST, The Astrophysical Journal (2024). DOI: 10.3847/1538-4357/ad12c9
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