(Enriched from above: The cool white dwarf WDJ1330+6435 has accreted sodium-rich rocky material from its planetary system into its atmosphere. The immense atmospheric density causes the sodium to absorb light over broad range of yellow, orange, and red wavelengths, giving the WDJ1330+6435 a ghostly green appearance. Credit: Mark A Garlick/University of Warwick)
태양 같은 별의 최후는 백색왜성이 되어 지구 크기로 압축되는 것입니다. 백색왜성 자체는 에너지를 만들진 않지만, 별의 핵이 압축된 것이기 때문에 매우 뜨거워 흰색으로 빛나서 백색왜성으로 불립니다. 다만 식으면서 색상이 변할 수 있습니다.
워릭대학교 천문학 및 천체물리학 그룹의 워릭상 펠로우인 마크 홀랜즈 박사 (Dr. Mark Hollands, Warwick Prize Fellow in the Astronomy and Astrophysics Group, University of Warwick)는 백색왜성이 생각보다 다양한 색으로 빛날 수 있다는 사실을 발견했습니다.
대부분의 별은 색깔로 온도를 가늠할 수 있습니다. 가장 흔한 적색왜성은 온도가 낮아서 이름처럼 붉게 보이는 반면 태양 같은 별은 주황색으로 보입니다. 더 뜨거운 별은 흰색으로 보이고 아주 뜨거운 별은 파란색으로 파장이 짧아집니다.
연구팀에 따르면 대부분의 백색왜성은 '완벽한 복사체'처럼 행동하기 때문에 색깔은 별처럼 거의 온도에 의해 결정됩니다. 하지만 연구팀은백색왜성이 이름과 달리 녹색, 분홍색, 청록색, 노란색, 보라색과 같은 다양한 색깔로 보일 구 있다는 사실을 알아 냈습니다.
그동안 연구자들이 놓쳐왔던 사실은 백색왜성 대기의 밀도입니다. 백색왜성은 대부분 핵융합 반응의 결과물인 탄소와 산소로 이뤄져 있는데, 백색왜성의 강한 중력에 잡힌 수소와 헬륨, 그리고 일부 다른 원소들이 모인 대기를 지니고 있습니다.
백색왜성의 표면 중력은 매우 강하기 때문에 이 대기는 얇은 대신 밀도가 매우 높습니다. 가장 차가운 백색왜성의 대기는 세제곱센티미터당 약 1그램에 달할 수 있는데, 이는 물의 밀도와 거의 같으며 태양 광구 주변 대기보다 수백만 배 밀도가 높습니다.
이러한 조건에서 탄소, 칼슘, 나트륨과 같은 미량 원소는 주변의 고밀도 헬륨 플라스마와 상호 작용하여 밀도가 낮을 때보다 더 넓은 범위의 색을 흡수합니다. 이로 인해 별의 색깔이 완벽한 복사체의 색깔인 주황색, 흰색, 파란색에서 벗어나게 됩니다.
다만 백색왜성은 직접 색을 관측할 수 있을 만큼 지구에서 가까이 있지 않기 때문에, 연구팀은 천문학자들이 수집한 스펙트럼 데이터를 이용하여 색을 계산했습니다. 그리고 이를 인간의 색각 모델에 대입해 인간의 눈에 이 백색왜성이 어떻게 보이는지 분석했습니다. 그 결과 연구팀은 백색왜성의 색깔이 뚜렷한 그룹으로 나뉘며, 각 그룹은 별의 대기에 있는 물질과 관련이 있다는 것을 발견했습니다.
예를 들어 탄소가 풍부한 백색왜성은 일반적으로 분홍색이나 보라색을 띠는 반면, 부서진 소행성과 혜성의 잔해, 즉 오래된 행성계의 잔해로 채워진 백색왜성은 노란색을 띠는 경향이 있습니다. 수소와 헬륨이 혼합된 대기를 가진 차가운 백색왜성은 초고밀도 대기에서 수소 분자가 헬륨 원자와 충돌하여 청록색이나 옅은 파란색을 띠는 경우가 많습니다.
가장 눈에 띄는 예는 백색왜성 J1330+6435로, 온도가 약 4,000도(섭씨)에 달하며 주변 행성계에서 암석 물질을 끌어모았습니다. 이로 인해 대기에 칼슘, 리튬, 나트륨이 풍부해져 연구팀의 모델에서는 연두색을 띠게 되었습니다. 살아있는 별이든 죽은 별이든 녹색으로 보이는 별은 지금까지 확실하게 보고된 적이 없었기 때문에, 연구팀에 따르면 이 별이 은하계에서 최초로 발견된 진정한 녹색 별입니다.
정반대의 극단적인 예로, 연구팀은 지금까지 관측된 별 중 가장 붉은 별일 가능성이 있는 별을 발견했습니다. 지구에서 불과 48광년 떨어진 가까운 백색왜성 WD J1011+2845는 핵에서 표면으로 탄소를 끌어올리는 깊은 대류층을 가지고 있습니다. 생성된 탄소 분자는 별빛을 심하게 왜곡시켜 거의 모든 빛이 600나노미터 이상의 파장으로 집중되게 하고, 일반적인 별에서는 볼 수 없는 짙은 연어빛 분홍색 빛을 만들어냅니다.
하지만 그렇다고 해서 백색왜성이 이름과 달리 색상이 천차만별인 것은 아닙니다. 대표적인 색상은 역시 흰색으로 연구팀이 지구에서 20파섹(약 65광년) 이내에 있는 151개의 백색왜성을 분석한 결과 5개에서만 특이한 색깔이 나타났습니다. (2개는 노란색, 3개는 분홍색) 이는 우주에 있는 백색왜성 약 30개 중 1개 정도만 독특한 색상을 지녔음을 의미합니다.
아무튼 백색왜성이 백색이 아닐 수 있다는 사실이 매우 흥미롭습니다. 아래는 백색왜성에 대해 제가 설명한 영상입니다.
참고
More information
Any colour you like: The diverse chromaticities of white dwarfs, RAS Techniques and Instruments (2026). DOI: 10.1093/rasti/rzag069
https://www.sciencedaily.com/releases/2026/10/261017230018.htm
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