우리은하에서 100억년 넘는 가장 오래된 백색왜성 발견

주변 행성 잔해 강착…"태양계 이전 행성형성 창(窓) 제공"

100억년이 넘는 백색왜성 WDJ2147-4035와 WDJ1922+0233 상상도 [University of Warwick/Dr Mark Garlick 제공/ 재판매 및 DB 금지] photo@yna.co.kr

(서울=연합뉴스) 엄남석 기자 = 지구에서 약 90광년 떨어진 곳의 희미한 백색왜성과 주변을 돌던 행성 잔해들이 100억년이 넘는 것으로 나타났다.

이는 우리 은하에서 발견된 항성과 행성계 중 가장 오래된 것 중 하나로 제시됐다.

영국 워릭대학에 따르면 이 대학 물리학과 피어-임마누엘 트렘블레이 교수가 이끄는 연구팀은 행성 잔해로 둘러싸인 백색왜성 'WDJ2147-4035'와 'WDJ1922+0233'을 분석한 연구 결과를 '왕립천문학회 월보'(MNRAS)에 발표했다.

질량이 큰 별은 항성진화 마지막 단계에서 블랙홀이나 중성자별이 되기도 하지만 태양과 비슷한 질량을 가진 대부분의 별은 핵융합 연료를 소진한 뒤에는 표면층 물질을 날려버리고 남은 물질이 축퇴되며 식어 청백색으로 빛나는 백색왜성이 되고 궁극에는 더는 빛을 못 내는 암체가 된다.

이런 별 주변의 행성은 궤도가 바뀌거나 파괴되고 그 잔해는 항성 표면에 강착되는데, 이런 과정에 있는 100억 년 이상 된 백색왜성 행성계를 찾아낸 것이다.

연구팀은 유럽우주국(ESA)의 가이아(GAIA) 위성이 찾아낸 두 개의 극단적인 백색왜성을 분석했다.

두 별은 모두 행성 잔해로 오염돼 있는데, WDJ1922+0233은 이례적일 만큼 별빛이 푸르고 WDJ2147-4035는 지금까지 발견된 백색왜성 중 가장 희미하고 붉은색을 띠고 있다.

가이아 위성과 유럽남방천문대(ESO) 초거대망원경(VLT)에 장착된 분광기인 X-슈터(Shooter)의 광도 및 분광 자료를 활용해 얼마나 오래 식어왔는지를 분석한 결과, 항성 WDJ2147-4035는 형성된 지 약 107억년 정도 됐으며 이중 102억년을 백색왜성으로 식어온 것으로 나타났다.

X-슈터는 별빛의 다양한 파장을 분석해 대기에 어떤 원소를 얼마나 가졌는지를 파악할 수 있는데, WDJ2147-4035에서는 금속 소듐과 리튬, 칼륨 등이 발견되고 탄소도 일시적으로 포착돼 금속으로 오염된 백색왜성 중 가장 오래된 것으로 나타났다.

WDJ1922+0233은 지구의 대륙 지각과 성분이 비슷한 행성 잔해로 오염된 것으로 나타났다. WDJ2147-4035보다는 약간 더 젊은 별로, 헬륨과 수소가 이례적으로 섞인 대기가 별빛을 더 푸르게 만드는 것으로 분석됐다.

이와 달리 거의 헬륨만 있는 WDJ2147-4035 대기에서 발견된 행성 잔해는 백색왜성이 되는 과정에서 살아남은 옛 행성계에서 온 것으로 가장 오래된 행성계라는 결론에 이르는 근거가 됐다.

논문 제1저자인 박사과정 대학원생 아비게일 엘름스는 "금속으로 오염된 별은 지구가 유일하지 않으며 지구와 비슷한 다른 행성이 있다는 점을 보여주고 있다"면서 "우리 은하에서 지구와 비슷했던 행성 잔해로 오염된 가장 오래된 별을 찾아냈으며, 이런 과정이 지구가 형성되기도 전에 시작돼 100억 년 넘게 진행됐다고 생각하니 놀랍다"고 했다.

트렘블레이 교수는 "우주의 금속은 항성이 진화해 거대한 폭발을 일으키며 생성돼 약 100억년 전에 이 별들이 만들어질 때는 지금보다 금속이 적었다"면서 "두 백색왜성은 태양계가 형성될 때와 달리 금속은 적고 가스가 많은 환경에서 행성 형성에 관한 흥미로운 창을 제공해 준다"고 설명했다.

eomns@yna.co.kr

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