(In this picture, we capture the binary in the moment where the first white dwarf has just exploded, hurtling material towards its nearby companion which is on the cusp of explosion too. This event will occur in about 23 billion years, yet in only 4 seconds do both stars explode. Credit: University of Warwick/Mark Garlick)
워릭 대학의 제임스 문데이 박사 (James Munday, Ph.D. researcher at Warwick)과 동료 과학자들이 불과 150광년 거리에서 Type 1a 형 초신성이 될 수 있는 백색왜성 쌍성계를 발견했습니다. 그리고 이 쌍성계는 결국 언젠가 하나로 결합해 더 무거운 천체가 될 예정입니다.
Type 1a 초신성은 백색왜성이 견딜 수 있는 임계 질량인 태양 질량의 1.4배 정도 (찬드라세카 한계)를 넘게 될 때 중성자별이 되면서 발생하는 초신성입니다. 동일한 질량 한계에서 발생하다보니 밝기가 일정해 천문학에서 거리를 측정하는 표준 촛불 (standard candle)로 불립니다. 밝기가 일정하고 매우 밝다는 점을 이용해 역으로 멀리 떨어진 은하까지의 거리를 측정하는 것입니다.
따라서 과학자들은 Type 1a 초신성이 될 수 있는 백색왜성에 대해 많은 연구를 진행해왔습니다. 하지만 이번에 발견된 백색왜성 쌍성계처럼 가까이 있는 경우는 드물었습니다. 이 백색왜성 쌍성계의 질량은 둘을 합쳤을 때 태양의 1.56배로 Type 1a 초신성 폭발을 일으키기에 충분한 수준입니다. 두 쌍성계의 거리는 지구와 태양 거리의 60분의 1 수준으로 가깝습니다. 다만 백색왜성 자체가 어둡다보니 이 거리에서도 관측이 쉽지 않아 지금까지 눈에 띄지 않았던 것입니다.
이렇게 가까운 거리에서 공전하는 두 백색왜성은 점점 공전 에너지를 잃어 공전 주기가 현재의 14시간에서 20-30초까지 줄어들게 됩니다. 다만 이렇게 되기까지 230억년이 걸리기 때문에 우리가 직접 관측할 순 없습니다. 마지막 순간에는 주변으로 강한 중력파를 내놓기 때문에 중력파로 검출이 가능하며 초신성이 되면 달보다 10배는 더 밝게 빛나기 때문에 쉽게 눈으로 관찰이 가능하지만, 그때가 되면 아마 인류도 없을 것으로 생각됩니다.
다만 수백광년 이내에 이렇게 숨어 있는 백색왜성 쌍성계가 있을 수도 있고 이 가운데 일부는 폭발이 임박한 상태일지도 모릅니다. 어쩌면 이런 숨은 초신성이 과거 지구 역사에서 대멸종 사건과 연관이 있을지도 모릅니다. 이렇게 생각하니 갑자기 포스트 아포칼립스 SF 물 도입부 하나가 완성된 것 같은 느낌이네요.
참고
https://phys.org/news/2025-04-astronomers-doomed-pair-spiraling-stars.html
A super-Chandrasekhar mass type Ia supernova progenitor at 49 pc set to detonate in 23 Gyr, Nature Astronomy (2025). DOI: 10.1038/s41550-025-02528-4
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