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[오늘의 우주과학]급속히 어두워졌던 베텔게우스, 밝기 떨어진 원인은 '먼지 구름'

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[오늘의 우주과학]급속히 어두워졌던 베텔게우스, 밝기 떨어진 원인은 '먼지 구름'

2020.08.14 12:48
지난해 10월~올해 2월 갑자기 평소보다 급속히 어두워지는 이상 현상을 보여 혹시 초신성 폭발의 전조가 아니냐는 추측을 낳게 했던 오리온자리의 적색초거성 ‘베텔게우스’의 변광 원인을 밝힌 새로운 분석 결과가 나왔다. 폭발은 없었고, 대신 표면에서 뜨거운 물질이 분출되면서 어두운 먼지 구름이 형성돼 별 빛을 가렸기 때문에 일시적으로 어두워졌던 것으로 추정됐다. 미국항공우주국(NASA)과 유럽남방천문대(ESO)는 허블우주망원경을 이용해 베텔게우스를 관측한 결과, 베텔게우스가 이 무렵부터 대기에서 뜨거운 물질이 지구 쪽 방향으로 분출되는 현상을 겪었으며, 별빛이 이 직후 급속히 어두워졌다는 사실을 밝혀 국제학술지 ‘천체물리학저널’ 13일자에 발표했다. 베텔게우스는 지구에서 빛의 속도로 700년 가야 하는 거리에 있는 적색초거성이다. 적색초거성은 우주에서 부피가 가장 큰 천체 중 하나로, 태양보다 질량이 10배 이상 큰 천체들이 수명을 다 해 연료인 수소를 소진하면 구름처럼 부풀어 올라 형성된다. 대부분 태양보다 반지름이 1000배 이상 커진다. 베텔게우스는 지구 밤하늘에서 가장 밝은 별 10위권에 드는 별로, 약 420일 주기로 외곽 대기가 부풀었다 수축했다를 반복하며 밝기가 0.2등급에서 1.2등급까지 변하는 변광성이다. 베텔게우스는 지난해 10월부터 평소의 규칙적인 변광 패턴을 벗어나 밝기가 극단적으로 어두워지는 현상을 겪으면서 천문학자들의 주목을 받았다. 밝기가 평소의 30% 이하 수준까지 내려가면서 혹시 초신성 폭발의 전조가 아니냐는 추측이 나왔다. 하지만 올해 2월 중순 이후 밝기를 회복하면서 폭발은 없는 것으로 추정되고 있다. 또다른 가설로는 거대한 흑점이 나타나 별빛을 가렸다는 주장도 나왔지만 증거는 없었다. 안드레아 듀프리 미국 하버드스미소니언 천체물리학센터 연구원과 매사추세츠공대(MIT), 독일 라이프니츠천체물리학연구소 공동연구팀은 지난해 1월부터 허블우주망원경의 자외선분광학측정기를 이용해 베텔게우스를 관측한 결과를 분석했다. 그 결과 지난해 9~11월 사이에 뜨거운 고밀도 물질이 지구에서 봤을 때 베텔게우스의 남동쪽 표면에서 방출돼 대기를 통과해 간 흔적을 발견했다. 이 물질은 시속 32만km의 속도로 대기중으로 방출됐다. 듀프리 연구원은 “이 물질은 베텔게우스보다 2~4배쯤 밝았는데, 약 한 달 뒤부터 별의 남쪽을 중심으로 어두워지는 현상이 발견됐다”며 “분출된 물질이 점점 멀어지다가 수백만km 떨어진 지점에서 식어 어두운 먼지 구름을 형성해 별빛을 가렸기 때문”이라고 말했다.  뿜어져 나온 물질은 벨텔게우스 표면에 있는 초고온 물질(플라스마)이 온도에 따라 표면으로 올라왔다 식어 표면 아래로 내려가는 대류 현상을 보이는 중에 일부가 터져 나온 것으로 추정됐다. 태양 등 별은 표면 광구 바로 아래 대류층에서 플라스마가 올라왔다 내려가며 순환(대류)하며 표면을 달군다. 연구팀에 따르면, 이 과정에서 베텔게우스 표면은 약 11만 도까지 가열된다. 그런데 이렇게 열을 전달하는 플라스마 대류 과정에서 일부가 표면을 뚫고 터져나온 것이다. 듀프레 연구원은 “베텔게우스는 원래 태양의 약 3000만 배의 물질을 평소에도 내뿜고 있는데, 어두워진 석 달 동안에 남쪽 지역에서만 평소의 2배 이상의 물질이 방출됐을 것”이라고 말했다. 베텔게우스는 올해 4월 원래의 밝기를 회복했다. 연구팀은 2월 관측 이후 베텔게우스 대기에서 물질 분출 현상이 관측되지 않았다고 밝혔다. 사진은 먼지 구름에 가려진 베텔게우스를 상상했다. ESA/NASA 제공
베텔게우스가 지난해 말~올해 초 급속도로 어두워졌던 이유가 표면에서 분출된 물질이 식으며 어두운 먼지 구름을 형성해 별빛을 가렸기 때문이라는 연구 결과가 나왔다. 초신성 폭발 전조 현상과는 일단 관련이 없는 것으로 보인다. 먼지 구름에 가려진 베텔게우스를 상상했다. ESA/NASA 제공

오리온자리의 적색초거성 ‘베텔게우스’가 지난해 10월부터 올해 2월까지 갑자기 평소보다 급속히 어두워지는 이상 현상을 보인 원인을 밝힌 새로운 분석 결과가 나왔다. 베텔게우스가 급속한 변광 현상을 보이자 천문학계 일각에서는  혹시 초신성 폭발의 전조가 아니냐는 추측을 낳았다. 새로운 분석 결과 폭발은 없었고, 대신 표면에서 뜨거운 물질이 분출되면서 어두운 먼지 구름이 형성돼 별 빛을 가렸기 때문에 일시적으로 어두워졌던 것으로 추정됐다.


미국항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)은 허블우주망원경을 이용해 베텔게우스를 관측한 결과, 베텔게우스가 이 무렵부터 대기에서 뜨거운 물질이 지구 쪽 방향으로 분출되는 현상을 겪었으며, 이 물질이 식으며 별빛을 가려 광도를 급격히 낮췄다고 13일 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 ‘천체물리학저널’ 13일자에 발표됐다.


베텔게우스는 지구에서 빛의 속도로 700년 가야 하는 거리에 있는 적색초거성이다. 적색초거성은 우주에서 부피가 가장 큰 천체 중 하나로, 태양보다 질량이 10배 이상 큰 천체들이 수명을 다 해 연료인 수소를 소진하면 구름처럼 부풀어 올라 형성된다. 대부분 태양보다 반지름이 1000배 이상 커진다. 베텔게우스는 지구 밤하늘에서 가장 밝은 별 10위권에 드는 별로, 약 420일 주기로 외곽 대기가 부풀었다 수축했다를 반복하며 밝기가 0.2등급에서 1.2등급까지 변하는 변광성이다.


베텔게우스는 지난해 10월부터 평소의 규칙적인 변광 패턴을 벗어나 밝기가 극단적으로 어두워지는 현상을 겪으면서 천문학자들의 주목을 받았다. 밝기가 평소의 30% 이하 수준까지 내려가면서 혹시 초신성 폭발의 전조가 아니냐는 추측이 나왔다. 하지만 올해 2월 중순 이후 밝기를 회복하면서 폭발은 없는 것으로 추정되고 있다. 또다른 가설로는 거대한 흑점이 나타나 별빛을 가렸다는 주장도 나왔지만 증거는 없었다.


안드레아 듀프리 미국 하버드스미소니언 천체물리학센터 연구원과 매사추세츠공대(MIT), 독일 라이프니츠천체물리학연구소 공동연구팀은 지난해 1월부터 허블우주망원경의 자외선분광학측정기를 이용해 베텔게우스를 관측한 결과를 분석했다. 그 결과 지난해 9~11월 사이에 뜨거운 고밀도 물질이 지구에서 봤을 때 베텔게우스의 남동쪽 표면에서 방출돼 대기를 통과해 간 흔적을 발견했다. 이 물질은 시속 32만km의 속도로 대기중으로 방출됐다.

 

듀프리 연구원은 “이 물질은 베텔게우스보다 2~4배쯤 밝았는데, 약 한 달 뒤부터 별의 남쪽을 중심으로 어두워지는 현상이 발견됐다”며 “분출된 물질이 점점 멀어지다가 수백만km 떨어진 지점에서 식어 어두운 먼지 구름을 형성해 별빛을 가렸기 때문”이라고 말했다. 

 

베텔게우스가 지난해 말~올해 초 급속도로 어두워졌던 이유가 표면에서 분출된 물질이 식으며 어두운 먼지 구름을 형성해 별빛을 가렸기 때문이라는 연구 결과가 나왔다. 초신성 폭발 전조 현상과는 일단 관련이 없는 것으로 보인다. NASA 제공
베텔게우스가 지난해 말~올해 초 급속도로 어두워졌던 이유가 표면에서 분출된 물질이 식으며 어두운 먼지 구름을 형성해 별빛을 가렸기 때문이라는 연구 결과가 나왔다. 초신성 폭발 전조 현상과는 일단 관련이 없는 것으로 보인다. NASA 제공

뿜어져 나온 물질은 벨텔게우스 표면에 있는 초고온 물질(플라스마)이 온도에 따라 표면으로 올라왔다 식어 표면 아래로 내려가는 대류 현상을 보이는 중에 일부가 터져 나온 것으로 추정됐다. 태양 등 별은 표면 광구 바로 아래 대류층에서 플라스마가 올라왔다 내려가며 순환(대류)하며 표면을 달군다. 연구팀에 따르면, 이 과정에서 베텔게우스 표면은 약 11만 도까지 가열된다. 그런데 이렇게 열을 전달하는 플라스마 대류 과정에서 일부가 표면을 뚫고 터져나온 것이다.

 

듀프레 연구원은 “베텔게우스는 원래 태양의 약 3000만 배의 물질을 평소에도 내뿜고 있는데, 어두워진 석 달 동안에 남쪽 지역에서만 평소의 2배 이상의 물질이 방출됐을 것”이라고 말했다.


베텔게우스는 올해 4월 원래의 밝기를 회복했다. 연구팀은 2월 관측 이후 베텔게우스 대기에서 물질 분출 현상이 관측되지 않았다고 밝혔다.
 

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