스페이스 클럽 천문학자들은 할로윈 직전에 우주 좀비라는 최초의 초록색 별을 발견합니다

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"이 백색왜성 대기 중 나트륨 흔적은 주황빛 스펙트럼을 흡수하여 유령 같은 녹색 빛을 남깁니다."

초록색 별 일러스트 (이미지 출처: Robert Lea (Canva로 제작))

할로윈에 태양이 으스스한 초록빛을 띤다면 얼마나 멋질까요? 알고 보니 과학자들은 우리 별이 실제로 초록색으로 변할 수 있다는 것을 발견했지만, 그것은 죽은 지 수십억 년 후에야 — 그리고 그 후에야 우주 좀비처럼 행성을 먹기 시작할 때만 가능하다는 것이다.

이는 과학자들이 태양 크기의 별이 죽을 때 남기는 별의 잔해인 백색왜성이 암석 행성을 우주 식인종처럼 먹으면 녹색을 포함한 다양한 색을 띌다는 사실을 발견했기 때문입니다.

별들의 과학자들에게 별의 색깔은 항상 그 온도를 나타내는 지표였습니다. 차가운 별은 주황색으로 보이고, 태양 같은 별은 흰색으로 보이며, 가장 뜨거운 별들은 연한 파란색으로 빛납니다. 이것은 대장장이의 철이 가열되면서 붉고, 그다음 주황빛, 그리고 백열로 빛나는 것과 비슷합니다. 연구자들은 항상 백색왜성도 같은 법칙을 따른다고 가정해왔습니다. 하지만 새로운 연구에 따르면 이 별들의 시체들은 초록색, 분홍색, 청록색, 노란색, 보라색 등 다양한 색으로 빛날 수 있다고 합니다. 즉, 우주는 우리가 예상했던 것보다 훨씬 더 다채롭다는 뜻입니다.

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"대부분의 별들, 대부분의 백색왜성은 '완벽한 방사체'처럼 행동하기 때문에, 색깔은 거의 전적으로 온도에 의해 결정됩니다. 하지만 백색왜성에 대해 다른 가능성에 대해 진지하게 조사한 사람은 아무도 없었다,"고 워릭 대학교 팀장 마크 홀랜즈가 Space.com 에게 보낸 성명에서 말했다.

"알고 보니 이 엄청나게 밀도 높은 별들은 아무도 예상하지 못한 색을 만들어내고, 그중 일부는 나를 진심으로 놀라게 했어."

백색왜성이 별 색 규칙을 깨는 방법

백색왜성이라는 이름은 발견 당시 놀라울 정도로 뜨겁고 흰색 또는 연한 파란색으로 빛나기 때문입니다. 하지만 이번 새로운 연구는 이 다소 밋밋하고 균일한 외관이 지구에 있는 천문학자들이 백색왜성의 진짜 색깔을 볼 만큼 가까이 있지 않기 때문임을 시사합니다.

이 팀이 백색왜성들이 가질 수 있다고 제안하는 무지개 같은 색채의 핵심은 그 밀도입니다. 백색왜성은 태양 질량에 가까운 별들이 연료가 떨어져 자신의 중력에 맞서 스스로를 지탱할 수 없게 되면서 핵이 붕괴될 때 형성됩니다. 그 결과, 백색왜성을 구성하는 물질은 태양 표면인 광구보다 수백만 배 더 높은 물 밀도 근처에 위치합니다.

이러한 조건에서 탄소, 칼슘, 나트륨과 같은 원소들은 주변의 밀도가 높은 헬륨 플라즈마와 상호작용하여 낮은 밀도 때보다 더 넓은 색상의 빛을 흡수할 수 있습니다. 이로 인해 백색왜성의 색이 완벽한 열의 방사기인 흰색/연한 파란색에서 벗어나게 됩니다.

백색왜성의 색 정확도 시뮬레이션 이미지. (이미지 출처: 마크 홀랜즈/워릭 대학교)

연구진은 백색왜성의 색상이 별의 잔해 대기의 개별 화학적 구성에 따라 뚜렷한 그룹에 속한다는 것을 발견했습니다.

탄소가 풍부한 백색왜성은 분홍색이나 보라색이어야 하며, 소행성과 혜성의 잔해, 그리고 오래된 행성계의 잔해로 풍부해진 백색왜성은 더 노란빛을 띤다. 수소와 헬륨이 혼합된 차가운 백색왜성은 종종 청록색이나 연한 파란색으로 빛나는데, 이는 수소 분자가 헬륨 원자와 밀집된 대기 중 충돌할 때 발생합니다.

그러나 백색왜성의 가장 인상적인 예 중 하나는 이 살아있는 시체 중 하나가 공포 영화 좀비처럼 주변 행성들을 먹이로 삼기 시작할 때입니다.

좀비 백색왜성이 초록색으로 변한다

연구진은 일부 죽은 별 백색왜성이 궤도 행성을 간식으로 먹은 후 아가미 주변이 약간 초록빛으로 변할 수 있음을 발견했습니다.

예를 들어, 약 326광년 떨어진 차가운 백색왜성 WD J1330+6435가 있습니다. 이 혜성은 동반행성에서 암석 물질을 축적해왔습니다. 이로 인해 대기가 칼슘, 리튬, 나트륨으로 풍부해졌으며, 팀의 모델은 이것이 WD J1330+6435가 녹색 빛을 띠게 하는 원인이 되었을 것으로 제안합니다.

하지만 조지 로메로의 고전 《새벽 오브 더 데드》의 녹색 빛깔 좀비들과 달리, 이 초록 얼굴의 우주 좀비 무리들은 없다... 아직은.

연구진은 살아있는 별이든 죽은 별이든 신빙성 있게 녹색으로 보고된 적이 없다고 생각합니다. 이로써 WD J1330+6435는 알려진 최초의 진정한 녹색 별이 되었습니다.

초록색 별 일러스트 (이미지 출처: Robert Lea (Canva로 제작))

홀랜즈는 "이 백색왜성 대기 중 나트륨의 흔적은 주황색 스펙트럼 부분을 흡수하여 유령 같은 초록빛을 남긴다"고 말했다. "행성 위에 서서 초록색 별을 올려다본다고 상상해 보세요. 마치 공상과학 소설 속 장면 같아."

과학자들은 분노를 보입니다

연구팀은 단순히 알려진 백색왜성이 최초의 녹색별임을 발견한 것이 아니라; 또한 백색왜성 WD J1011+2845라는 지금까지 가장 붉은 별일 수도 있는 별을 발견했습니다.

지구에서 불과 48광년 떨어진 이 백색왜성은 깊은 대류대를 가지고 있어 핵에서 표면까지 탄소를 운반합니다. 이 탄소 분자들은 백색왜성에서 나오는 빛을 왜곡시켜 다른 별들에서 볼 수 없는 짙은 연어빛 분홍빛을 만들어냅니다.

아래에서 풍부해짐: 차가운 백색왜성 WDJ0902+2010은 헬륨이 우세한 외부 외피 내에 깊은 대류대를 가지고 있습니다. (이미지 출처: 마크 A. 갈릭/워릭 대학교)

이 무지갯빛 백색왜성에도 불구하고, 팀은 여전히 흰색이 이 별들의 시체에서 가장 흔한 색이라고 추측합니다. 지구에서 약 65광년 이내에 있는 151개의 백색왜성 중 단 5개만이 특별한 색을 가지고 있습니다. 이를 백색왜성의 전체 인구로 추정하면, 연구팀은 이 죽은 별 중 30개 중 하나만이 특이한 색을 가진 것으로 추정합니다.

"30개 중 1개가 엄청난 비율처럼 들리지 않을 수 있지만, 우주 전체 백색왜성 개체군 전체를 통틀어 여전히 많은 이상한 색을 가진 별들이 존재합니다,"라고 워릭 대학교 물리학과의 보리스 겐식케가 말했습니다. "하지만 대표적인 백색왜성 인구의 중앙값을 취하면, 평균 백색왜성은 실제로 백색임을 발견했습니다."

이 연구팀은 목요일(10월 14일) RAS Techniques and Instruments 저널에 게재되었습니다.

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