우주에서 가장 ‘작은 별’ 아시나요?

항성은 그 중심핵에서 발생하는 수소 핵융합 반응으로부터 에너지를 공급받으며 빛을 내는 별을 일컫는다. 이 핵융합 반응이 일어나려면 별의 내부 온도가 1천만 도를 넘어야 하는데, 그러기 위해서는 별의 질량이 일정한 수준을 넘어야 한다.

항성이 되기 위한 최소질량은 태양 질량의 8.3% 또는 목성의 87배 정도가 되어야 한다. 그 이하의 질량에서는 내부의 압력이 지속적인 수소 핵융합 반응을 유지하기에는 부족하기 때문에 항성으로서 빛나는 것이 불가능하다. 이처럼 질량부족으로 항성이 못된 천체를 갈색왜성이라 한다. ​

지금까지 우리은하에서 지름이 측정된 항성들 중에서 가장 작은 항성은 용골자리에 있는 쌍성계인 OGLE-TR-122에서 발견되었다.

이 쌍성계는 태양과 비슷한 주성과, 항성 질량의 하한선 근처에 있는 작은 반성 OGLE-TR-122b로 이루어져 있는데, 이 반성이 지금까지 발견된 항성 중에서 가장 작은 것으로 밝혀졌다. 이 별은 갈색왜성이 되지 않고 항성으로서 빛날 수 있는 최소질량 한계에 가까운 항성이다.

이 항성계는 작은 쪽이 큰 별을 가리는 현상을 통해 발견되었다. 두 구성원의 공전 주기는 7.3일이다. 반성 OGLE-TR-122b의 반지름은 태양의 12%로17만km에 불과하다. 이는 지구의 13배 남짓이고, 목성보다 겨우 20% 정도 더 큰 수치이다.

반성의 질량은 태양의 9%(또는 목성의 약 95배 정도)로, 이 별의 밀도가 태양의 50배에 달하는 것을 알 수 있다. 이 별은 용골자리 방향으로 3200광년 거리에 있다.

OGLE-TR-122b에서 OGLE는 Optical Gravitational Lensing Experiment의 약자로, 항성의 광도변화를 측정해서 그 항성 주위를 도는 행성을 발견하고 암흑물질을 관측하는 프로젝트 이름이다.

OGLE-TR-122b가 주성 앞을 지나가면서 가리는 현상이 관측되었기 때문에, b는 목성 크기 정도의 별이 실제로 존재함을 입증하는 첫 번째 사례가 되었다. 만약 목성이 지금보다 조금만 더 질량이 컸다면 우리 태양계도 태양이 둘인 세계가 되었을 것이다.

OGLE-TR-122b의 모항성 밝기는 태양과 비슷하지만, 두 별이 매우 근접해 있기 때문에 현재 기술로 이 둘을 구분할 수 있는 해상도를 가진 영상을 얻기는 어렵다. ​

이런 조그만 항성은 표면온도도 낮아서 상당히 어두운데다 맨눈으로 보면 붉은색을 띠기 때문에 적색왜성이라 부른다.

이들은 중력이 약해 연료인 수소를 소모하는 속도가 상당히 느리다. 태양과 같이 질량이 큰 항성들이 중심핵의 연료만을 사용하고 수명을 다하는 것과는 달리 적색왜성은 별 전체의 연료를 사용할수 있기 때문에 그 수명이 상당히 길다.

태양 질량의 10%인 적색왜성의 경우 그 수명이 무려 10조 년이나 된다. 현재 우주의 나이가 138억 년임에 비추어볼 때 거의 '영원'에 가까운 엄청난 수명인 셈이다. 이처럼 적색왜성은 우주에서 '장수의 종결자'이다.

이광식 통신원 joand999@naver.com