[아하! 우주] 죽은별 주변서 다시 ‘회춘’하는 행성이 있다?

생자필멸(生者必滅)은 인간과는 비교도 안 되게 오랜 세월을 사는 별에도 예외가 아니다. 태양도 100억 년이라는 수명이 정해져 있다. 별이 수명이 다하는 것은 핵융합 반응에 사용되는 연료가 고갈되는 것과 연관이 있다. 별의 중심부에서 수소가 고갈되면 헬륨같이 더 무거운 원소를 연소시켜 임시방편으로 수명을 더 연장하긴 하지만, 더 무거운 원소를 연소시키기 위해선 더 고온고압의 환경이 필요하므로 결국 오래가지 못한다.

결국, 어느 시점에 가면 태양과 비슷한 질량을 가진 별은 크게 팽창해 적색거성이 된 이후 주변부에 있는 가스는 흩어지고 나머지는 중심부로 다시 뭉쳐서 백색왜성을 만들게 된다. 이때 이 별 주변을 도는 지구 같은 행성의 운명은 대개 별에서 얼마나 멀리 떨어진 위치에서 공전하는지에 따라서 결정된다. 수성이나 금성처럼 매우 가까운 위치에서 공전하던 행성들은 적색 거성 단계에서 별로 흡수되어 사라진다.

좀 더 먼 거리에서 공전하던 행성들은 다행히 이런 운명은 피할 수 있지만, 빛나던 별이 백색 왜성이라는 잔해만 남기고 사라지는 만큼 절대 영도에 가까운 차디찬 암흑세계가 되어 나머지 인생을 살아가야 한다. 하지만 모든 일에는 예외가 있게 마련이다.

미국 로스앤젤레스 캘리포니아대(UCLA)의 천문학자들은 미국항공우주국(NASA)의 스피처 우주망원경을 이용해서 PG 0010+280이라고 명명된 백색왜성을 관측했다. 이들은 NASA의 다른 우주망원경인 WISE를 통해서 이 백색왜성이 예상보다 많은 적외선을 내놓고 있다는 사실을 알고 있었다. 연구팀이 처음 이 백색왜성을 관측한 이유는 아마도 이 백색왜성이 소행성대를 가지고 있는 것으로 보였기 때문이다.

하지만 연구를 진행한 결과 실제로 소행성대가 있을 가능성보다는 다른 가능성이 더 크다는 사실이 밝혀졌다. 그 가능성이란 목성 같은 거대 가스 행성이나 혹은 행성과 별의 중간 질량을 가진 천체인 갈색왜성이 다시 뜨거워졌을 가능성이다. 어떻게 그럴 수 있을까?

백색왜성이 되기 전 마지막 순간에 별은 주변으로 가스를 방출한다. 그러면 이 가스는 주변을 공전하는 목성 같은 행성에 새로운 질량을 공급할 수 있다. 뜨거운 가스를 주입받은 행성은 다시 온도가 상승해 '회춘'을 하게 된다. 따라서 이를 적외선 영역에서 관측하면 더 많은 에너지를 내놓는 것을 확인할 수 있다.

만약 이 이론이 옳다면 최근에 형성된 백색왜성 주변에는 이런 '회춘'한 행성(Rejuvenated planet)들이나 혹은 갈색왜성이 많을 것이다. 이번 관측결과는 이와 같은 가설을 지지하는 결과다. 다만 이런 이론적인 행성들을 찾기는 매우 어렵다. 대부분 너무 어둡기 때문이다. 이 문제를 해결할 방법은 물론 더 강력한 망원경이다.

NASA는 머지않아 역사상 가장 강력한 망원경인 제임스웹 우주망원경을 발사할 계획이다. 이 망원경이 성공적으로 발사되면 지금까지 알 수 없었던 여러 가지 수수께끼들이 풀리게 될 것으로 기대된다.

물론 회춘 행성들이 다수 존재한다면 제임스웹 우주망원경을 통해서 그 존재가 분명히 증명될 것이다. 비록 잠시 더워졌다가 다시 차가워질 행성들이지만, 이를 발견할 수 있다면 백색왜성 주변에 얼마나 많은 별이 남는지에 대한 중요한 증거가 밝혀질 것으로 기대된다. 이는 지구와 태양계 행성들의 먼 미래를 예측할 수 있는 중요한 단서를 제공할 것이다.

사진=백색왜성 PG 0010+280 주변에 다시 뜨거워진 목성형 행성의 개념도. (NASA/JPL-Caltech)

고든 정 통신원 jjy0501@naver.com