[기획] 100억년의 동반자 - 함께 태어나는 쌍둥이별 포착

우주에는 태양처럼 단독으로 존재하는 별도 있지만 사실 두 별이 서로의 질량 중심을 공전하는 형태의 쌍성들이 매우 흔하다. 이렇게 두 개, 혹은 그 이상의 별이 서로 같이 공존하는 경우는 대개 같은 장소에서 같이 생성된 경우들이 많다.

최근 천문학자들은 세계에서 가장 강력한 전파 망원경인 ALMA(tacama Large Millimeter/submillimeter Array)를 이용해서 지구에서 460광년 떨어진 아기 별인 L1551 NE를 관측했다. 이 원시별(protostar)은 태양질량의 0.67배 정도인 것과 태양질량의 0.13배 정도 되는 것 두 개가 서로 쌍성계 시스템을 구성하고 있다.

마치 모포로 감싼 아기처럼 이 아기별들은 가스와 먼지에 둘러싸여 있다. 가스가 뭉쳐 새로운 별이 탄생하는 만큼, 새롭게 태어나는 별의 탄생 장소는 안개 같은 짙은 가스가 둘러싸는 것이 보통이다. 따라서 지구에서 관측했을 때, 가시광선 영역에서는 그 정체를 쉽게 파악할 수 없다. 대신 서브 밀리미터 파장에서 관측할 수 있다. 이 파장의 전자기파는 먼지와 가스를 뚫고 나오기 좋기 때문이다.

천문학자 타카쿠와 시게히사(Shigehisa Takakuwa)와 그의 동료들은 ALMA를 이용한 0.9mm 파장 영역의 관측을 통해 두 원시별과 주변의 가스의 모습을 생생하게 포착했다. 그리고 이 결과를 슈퍼컴퓨터인 ATERUI를 통해 분석해서 더 선명하게 주변 모습을 포착했다. 이 이미지는 기존의 서브 밀리미터 관측 이미지보다 1.6배 해상도가 높고 6배 정도 민감도가 높은 것이라고 한다.

그 결과 두 개의 원시별은 145 AU(약 217억km) 떨어진 위치에서 서로를 공전하고 있으며, 그 주변에는 반지름 300 AU(약 450억km)에 달하는 거대한 나선 가스 소용돌이가 형성되어 있었다. 이 가스는 중력에 의해 끌어당겨져 내부에 별로 흡수되는 것으로 보인다고 한다. 아직은 형성 중인 별이지만 시간이 흐르고 나면 완전히 성장해 주변의 가스는 대부분 흡수되거나 흩어져 버릴 것이다. 그 후에는 두 개의 별이 공전하는 모습이 광학 망원경을 통해서도 관측될 수 있다.

앞으로 이 두 별은 100억 년 이상의 시간을 같이 보내게 될 가능성이 높다. 질량이 큰 별도 태양 질량보다 작은 만큼 주변의 가스를 좀 더 흡수한다 해도 100억 년 이상 흘러야 백색 왜성으로 최후를 맞이하게 될 가능성이 높다. 작은 별의 경우 적색 왜성이라는 아주 어둡고 극도로 긴 수명을 가진 별이 될 공산이 크다.

고든 정 통신원 jjy0501@naver.com