(The merger process of two co-orbiting white dwarfs produces gravitational waves
Dana Berry - http://www.nasa.gov/vision/universe/starsgalaxies/collide_whitedwarf.html)
태양 같은 별은 죽은 후 백색왜성이 됩니다. 핵융합 반응의 잔재인 탄소와 산소가 모여 생성된 고압축 천체로 영겁의 세월 동안 천천히 식어서 궁극적으로 흑색왜성이 되나 아직 우주의 나이에서는 흑색왜성은 하나도 존재하지 않습니다. 백색왜성에 대해서는 앞서 영상에서 소개한 바 있습니다.
지구에서 가장 가까운 백색왜성인 시리우스 B는 아직 밝게 빛나는 동반성과 쌍성계를 이루고 있지만, 결국 시리우스 A 역시 백색왜성으로 최후를 맞이하면 백색왜성 쌍성계가 될 것입니다. 우주에는 쌍성계가 많기 때문에 백색왜성 쌍성계 역시 드물지 않습니다. 이런 백색왜성 쌍성계 가운데 일부는 서로 가까워지면서 하나로 합체되면서 초신성 폭발을 일으킵니다. 과학자들은 이미 상당히 가까워져 공전 주기가 하루가 되지 않은 쌍성계들을 발견했습니다.
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이렇게 가까이 있는 백색왜성 쌍성계는 중력파를 방출하면서 에너지를 잃고 점점 더 가까워지면서 결국 충돌합니다. 하지만 현재의 중력파 관측소는 백색왜성 쌍성계의 중력파를 포착할 만큼 민감하지 않습니다. 이보다 질량이 훨씬 큰 블랙홀이 합쳐지는 순간 발생하는 중력파만 관측할 수 있을 뿐입니다.
라훌 샤르마 (Rahul Sharma)가 이끄는 천문학자 팀은 eRASSU J0608라는 X선 펄스 시스템을 조사해 사실 그 정체가 백색왜성 쌍성계라는 점을 알아냈습니다. 이 시스템은 374초, 즉 6분 남짓마다 밝은 펄스를 방출하는 X선 소스인데, 보통 이런 경우 중성자별 펄서인 경우가 흔합니다.
하지만 연구팀은 중성자별 내부 구성 탐사선(NICER)과 아인슈타인 탐사선 X선 관측소의 데이터를 통해 이 시스템이 사실은 매우 붙어 있는 백색왜성 쌍성계라는 점을 확인했습니다. 이 백색왜성들은 궤도가 매우 가까워서 한 별에서 방출된 물질이 둘 주위에 강착 원반을 형성하는 대신 다른 백색왜성에 직접 포획됩니다.
연구팀은 이번에 새로 얻은 데이터를 XMM-Newton 위성의 기존 관측 자료와 비교했습니다. 이를 통해 3년이 넘는 기간 동안 별의 궤도가 어떻게 변화했는지 확인했습니다. 그리고 별의 궤도가 빠르게 줄어들고 있다는 사실을 발견했습니다. 궤도 감쇠 속도는 중력파로부터 에너지가 손실되는 속도와 일치했습니다 이 시스템의 붕괴 속도는 가장 빠른 편에 속합니다.
그럼에도 백색왜성은 블랙홀보다 질량과 중력이 약하고 그만큼 중력파도 약해 현재 있는 지상 기반 중력파 관측소인 LIGO로는 관측하기 어렵습니다. 하지만 LISA 같은 미래 우주 기반 중력파 관측소에서 관측할 수 있는 유력한 후보로 생각됩니다.
우주 중력파 천문학이 백색왜성 쌍성계의 중력파를 관측할 수 있을지 주목됩니다.
참고
Rahul Sharma et al, Rapid Orbital Decay in the Ultracompact Double-degenerate Binary eRASSU J060839.5–704014, The Astrophysical Journal Letters (2026). DOI: 10.3847/2041-8213/ae8cf7
https://phys.org/news/2026-09-pair-white-dwarfs-minute-orbit.html
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