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우주 이야기 1648 - 근처에 숨어 있던 백색왜성을 포착하다.


 (An artist impression of a red dwarf with a white dwarf binary companion peeking out from behind. The diameters of the two stars are shown to scale. Credit: Mark A. Garlick / University of Warwick.)

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태양 같은 별의 최후는 가지고 있는 중심부 핵연료를 다 소진하고 난 후 남은 잔해인 산소와 탄소가 중심으로 뭉친 백색왜성이 되는 것입니다. 태양 같은 별은 우주에 흔하기 때문에 당연히 백색왜성도 흔할 수밖에 없습니다.

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천문학자들은 지금까지 수많은 백색왜성을 찾아 냈습니다. 하지만 아직도 숨은 백색왜성이 상당수 존재합니다. 워릭대학교와 콜로라도 볼더대학교의 연구팀은 지구와 가까운 쌍성계에서 백색왜성 네 개를 처음으로 직접 관측했습니다. 이 쌍성계들은 모두 지구에서 65광년 이내에 있으며, 그중 하나는 태양에서 아홉 번째로 가까운 백색왜성입니다.

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가까운 거리에도 불구하고 지금까지 이 4개의 백색왜성을 발견하지 못한 이유는 더 크고 밝은 적색 왜성 동반성 있었기 때문입니다. 이번 연구의 주저자인 워릭대학교 연구원 마이리 오브라이언 박사(Dr. Mairi O'Brien, a research fellow at the University of Warwick)와 동료들은 허블 우주 망원경의 자외선 분광기에서 얻은 데이터를 사용하여 이 별들이 상당한 방사형 흔들림(radial wobble)을 보인다는 사실을 발견했습니다. 방사형 흔들림이란 별이 미묘하게 앞뒤로 흔들리는 현상으로, 질량이 큰 동반 천체가 공전하고 있음을 나타냅니다.

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백색왜성은 일반적으로 자외선 관측에서 뚜렷하게 나타나지만, 적색왜성은 강렬한 플레어 현상이 백색왜성의 신호와 유사하게 나타날 수 있어 관측을 어렵게 만듭니다. 따라서 적색왜성과 동반성을 이룬 백색왜성은 관측이 어렵지만, 연구팀은 이번 관측에서 특수 보정 기법을 적용하여 네 개의 백색왜성의 존재를 확인했습니다.

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이 백색왜성 - 적색왜성 쌍성계 가운데 지구에서 9번째로 가까운 백색왜성을 품은 G 203-47는 특히 수수께끼 같은 존재입니다. 왜냐하ㅣ면 적색 왜성이 100일보다 더 오랜 시간에 한 바퀴 자전하는 반면, 백색 왜성을 공전하는 주기는 14.9일로 훨씬 짧기 때문입니다. 이 정도 거리에서는 일반적으로 지구와 달처럼 조석 고정이 일어나 공전 주기와 자전 주기가 같아지는데, 이 경우에는 적색 왜성의 자전 속도가 너무 느려서 그렇게 되지 않은 것으로 보입니다.

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한 가지 더 가능한 시나리오는 이 쌍성계들이 서로 다른 과정을 통해 생성된 것입니다. 어떤 쌍성계는 초기에 격렬하고 장기간의 상호작용을 겪으면서 조석력으로 고정되었고, G 203-47과 같은 쌍성계는 더 부드럽고 짧은 만남을 통해 이러한 특이한 상태에 놓이게 되었을 수 있습니다.

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이번에 새로 발견된 네 개의 백색왜성 덕분에 과학자들은 65광년 이내의 백색왜성 분포를 업데이트할 수 있었습니다. 특히, 기존 모델에서는 근접 공전하는 백색왜성-적색왜성 쌍이 대략 4~5개 정도 존재할 것으로 예측했는데, 이번 연구에서 정확히 4쌍을 발견하여 이론과 일치하는 결과를 얻었습니다. 그리고 이런 점을 감안하면 앞으로 숨어 있는 백색왜성을 더 찾을 수 있을 것으로 보입니다.

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적색왜성은 은하계 별 가운데 75% 정도를 차지하는 가장 흔한 별로 중요한 연구 대상입니다. 여기에 숨은 백색왜성 역시 상당한 숫자일 것입니다. 앞으로 관측을 통해 이들의 존재와 특징을 더 자세히 알아낼 수 있을 것으로 기대합니다.

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참고

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Direct detections of white dwarfs in four WD+dM post-common envelope binaries within 20 pc, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2026). DOI: 10.1093/mnras/stag1195

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Journal information: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

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https://phys.org/news/2026-07-dead-stars-cosmic-backyard-astronomers.html

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