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백색왜성을 감싼 ‘고리 띠’ 베일 벗었다

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백색왜성을 감싼 ‘고리 띠’ 베일 벗었다

2015.11.11 20:00
백색왜성 주위에서 강한 중력에 의해 산산조각 난 소행성의 파편들은 서로 부딪히며 가스를 내뿜고 자외선에 의해 검붉은 빛을 낸다. - Mark Garlick, University of Warwick 제공
백색왜성 주위의 강한 중력에 의해 산산조각 난 소행성의 파편들이 서로 부딪히며 가스를 내뿜고 자외선에 의해 검붉은 빛을 내고 있다. - Mark Garlick, University of Warwick 제공
별의 마지막 단계에 해당하는 ‘백색왜성’을 둘러싼 고리 띠가 처음으로 그 모습을 드러냈다.
 
보리스 건시케 영국 워릭대 교수팀은 백색왜성의 강한 중력에 의해 산산조각난 소행성의 잔해가 백색왜성을 중심으로 모여 형성된 ‘파편 고리(debris ring)’의 이미지를 구현하는 데 처음으로 성공했다고 11일 밝혔다.
 
‘죽은 별’이라고도 불리는 백색왜성은 핵융합 반응을 끝내고 남은 열로 빛을 내고 있는 청백색 별이다. 백색왜성을 둘러싼 파편 고리가 존재한다는 사실은 이미 20여 년 전에 밝혀졌지만 눈으로 볼 수 있는 이미지를 얻은 것은 이번이 처음이다.
 
연구팀은 2003년부터 유럽남방천문대(ESO)의 ‘초거대망원경(VLT)’으로 백색왜성 ‘SDSS1228+1040’의 궤도 주변을 꾸준히 관측했다. 이 과정에서 백색왜성의 강한 중력 때문에 파괴된 소행성 잔해들이 서로 부딪히며 발생한 가스가 백색왜성의 자외선에 의해 빛나면서 검붉은 색 빛을 낸다는 사실을 발견했다.
 
연구팀은 관측 데이터와 연구 결과를 종합해 하나의 완성된 이미지를 얻는 데 성공했다. 여기에는 ‘도플러 광단층촬영법(doppler tomography)’을 사용했다. 병원에서 환자를 컴퓨터단층촬영(CT) 장치로 여러 각도에서 촬영한 뒤 컴퓨터로 이미지를 합성하는 것처럼 백색왜성 주위를 십수년 동안 관측한 데이터를 하나로 합한 것이다.
 
그 결과 백색왜성의 파편 고리는 토성의 고리와 비슷한 디스크 모양으로 나타났다. 크기는 훨씬 컸다. 토성의 지름이 약 27만 km인 반면 백색 왜성의 파편 고리 지름은 70만 km로 태양 지름의 절반에 가깝다. 백색왜성의 크기는 토성의 7분의 1 정도지만 질량은 2500배에 이른다.
 
건시케 교수는 “한 장의 스냅 사진으로는 알아낼 수 없었던 파편 고리의 상세 구조를 오랫동안 쌓아온 촬영 데이터를 토대로 정리해 낸 것”이라며 “백색왜성과 백색왜성 파편 고리의 구조를 이해하는 데 도움이 될 것”이라고 말했다.
 
연구 결과는 영국 왕립천문학회가 발행하는 ‘영국 왕립천문학회 월간보고(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)’ 온라인판 6일 자에 초판(preprint)이 공개됐다.
 

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