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백색왜성을 도는 왜성 두배 크기 행성 최초 발견

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백색왜성을 도는 왜성 두배 크기 행성 최초 발견

2019.12.05 17:56
백색왜성을 도는 행성이 처음으로 발견됐다. 워릭대 제공
백색왜성을 도는 행성이 처음으로 발견됐다. 워릭대 제공

다 타고 재만 남은 별인 백색왜성을 도는 행성이 처음으로 발견됐다.

 

보리스 갠시케 영국 워릭대 물리학부 교수 연구팀은 백색왜성을 도는 거대 얼음 행성을 처음으로 발견했다고 이달 4일 국제학술지 ‘네이처’에 발표했다.

 

태양처럼 수소를 핵융합 연료로 활용하며 스스로 빛나는 별은 수소를 다 쓰면 핵은 급격히 수축하고 바깥은 압력이 증가해 급격히 팽창하는 적색거성이 된다. 이 과정에서 지구와 같은 태양에 가까운 별들은 태양에 흡수되거나 타버리게 된다. 태양처럼 상대적으로 작은 별은 적색거성이 된 이후 바깥 부분이 우주로 날아가며 백색왜성으로 변한다. 이런 백색왜성이 태양계의 천왕성이나 해왕성처럼 별로부터 먼 행성을 계속 잡아둘 수 있을지에 관한 학계의 의견은 그동안 엇갈렸다. 

 

연구팀은 미국의 천체 탐색 프로젝트인 ‘슬론 디지털 전천탐사’가 찾은 약 7000개의 백색왜성을 관찰하던 중 지구로부터 2040광년 떨어진 ‘WDJ0914+1914’라는 백색왜성에서 관찰된 적 없는 산소와 황 원소를 발견했다. 거의 발견되지 않는 미량의 수소도 나왔다.

 

유럽우주국(ESO)이 칠레 아타카마 사막에 설치한 대형망원경 분석장비 ‘엑스슈터’로 원소 스펙트럼을 분석한 결과 이들 원소가 백색왜성에서 나오지 않고 왜성 주변 가스 원반에서 관찰됐음을 확인했다. 검출된 수소와 산소, 황은 천왕성과 해왕성 같은 거대 얼음 행성의 대기층과 유사한 성분으로 확인됐다. 백색왜성 근처에 행성이 존재한다는 증거가 잡힌 것이다.

 

연구팀은 이론 모델을 결합해 백색왜성 행성계를 분석했다. 백색왜성의 온도는 태양 온도의 5배인 2만 8000도로 계산됐다. 백색왜성에서 1000만 ㎞ 떨어진 주변 얼음 행성은 크기는 백색왜성의 2배로 10일 주기로 공전하는 것으로 나타났다. 백색왜성이 방출하는 고에너지 광자가 행성 대기를 깎아냈는데, 대부분은 우주상으로 퍼져 나가지만 초당 약 3000t의 물질은 백색왜성의 중력에 끌려 원반을 형성하는 것으로 나타났다. 백색왜성에서 행성 물질이 발견된 이유다.

 

갠시케 교수는 “이번 발견은 행성계가 백색왜성에서 살아남을 수 있다는 이론을 뒷받침하는 강력한 증거”라며 “태양계가 미래에 어떻게 될지를 보여주는 암시가 된다”고 말했다.

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