올해 희귀한 신성 폭발 ‘새로운 별’ 탄생시킨다

[서울신문 나우뉴스]

올해 9월 이전에 폭발을 일으켜 신성을 탄생시킬 것으로 예상되는 북쪽왕관자리 쌍성계의 상상도. 백색왜성이 오른쪽의 적색거성으로부터 빨아들인 물질을 축적해 이윽고 폭발하게 된다. 출처=NASA‘s Goddard Space Flight Center

맨눈으로 볼 수 있는 신성 폭발이 올해 9월 이전 밤하늘을 장식하는 희귀한 천문학적 볼거리를 제공할 것으로 예상된다. 우리에게 이러한 기회를 제공할 항성계는 북쪽왕관자리 T별(T Coronae Borealis, 약칭 T CrB)로 알려져 있다.

이 별은 지구에서 약 3000광년 떨어져 있으며, 서로 공전하는 적색거성과 백색왜성으로 구성되어 있다. 백색왜성이 동반자인 적색거성으로부터 충분한 별 물질을 빨아당겨 표면에 축적하고, 이것이 일정한 임계치를 넘어서게 되면 수소 핵융합이 시작되어 섬광을 뿜으면서 신성 폭발을 일으킨다. 폭발은 반원형을 한 북쪽왕관자리에서 일어난다.

이 같은 천문 현상은 사실 수명이 다한 별에서 일어나는 핵 폭발 현상으로, 일정한 시간 간격을 두고 폭발한다는 점에서 일종의 ’우주 시한폭탄‘이라고도 할 수 있다. 신성은 일시적 에너지 과잉 상태로 인해 발생하는 현상이기 때문에 일정한 시간이 지나면 다시 어두워진다. 적색거성이 수명을 다하거나 백색왜성이 중성자별이 될 때까지 신성 폭발은 수천 년 동안 주기적으로 반복해서 일어난다. 이런 점에서 훨씬 더 강력한 폭발을 일으키며 별을 완전히 파괴해버리는 초신성과 다르다.

북쪽왕관자리 T별은 지구 크기 만한 백성왜성과 태양 74배 크기인 적색거성으로 이뤄져 있다. 백색왜성이 지구-태양 거리의 절반이 조금 넘는 8000만km 거리에서 적색거성을 225일 주기로 돌면서 적색거성의 바깥층 물질을 흡수하여 자신의 표면에 축적하는데, 이것이 임계점에 이르면 신성 폭발을 일으킨다.

미 항공우주국(NASA) 관계자는 “이번 폭발은 2024년 2월에서 9월 사이에 일어날 것으로 예상되며, 일주일 이상 우리 밤하늘의 북극성만큼 밝게 보일 것”이라면서 “신성 폭발은 약 80년마다 발생하기 때문에 이번 신성 폭발은 일생에 한 번 있는 관측 기회”라고 밝혔다.

1946년에 마지막으로 폭발한 이 재발성 신성은 은하수 내에서 관찰된 다섯 개 중 하나에 불과하다. 폭발을 포착하려면 목자자리와 헤르쿨레스자리 사이에 있는 북쪽왕관자리를 면밀하게 살펴봐야 한다. 폭발은 밤하늘에 밝은 ’새로운 별‘로 나타날 것이다. 우리은하에는 현재 400개 이상의 신성이 알려져 있다.

목자자리와 헤르쿨레스자리 사이에 위치한 C자형 북쪽왕관자리를 찾는 방법. 목자자리 알파별인 1등성 아르크투루스는 북두칠성의 손잡이 원호를 따라가면 쉽게 찾을 수 있다. 출처=NASA

일반적으로 이 쌍성의 겉보기밝기는 우리 맨눈으로 볼 수 있는 한계인 6등급보다 훨씬 어두운 10등급으로, 육안으로 보기는 어렵다. 그러나 폭발이 일어나는 동안 항성계는 1500배나 밝은 2등급까지 치솟을 것이며, 이는 북극성의 밝기와 비슷하다. NASA 관계자는 “일단 밝기가 최고조에 이르면 며칠 동안 육안으로 볼 수 있고, 쌍안경으로 일주일 정도 지나면 다시 어두워지며, 아마도 앞으로 80년 동안 볼 수 있을 것”이라고 예측했다.

폭발성 쌍성은 상대적으로 작고 밀도가 높은 항성 잔해인 백색왜성과 항성 진화의 후기 단계에 있는 적색거성으로 구성되는데, 중력에 묶여 있는 두 별이 충분히 가까워서 적색거성이 온도와 압력의 증가로 인해 불안정해지면 적색거성의 외부층이 끌려나와 백색왜성 위로 축적된다. 백색왜성은 질량은 태양과 비슷하지만 크기는 지구와 비슷한 고밀도 별이다.

이광식 과학 칼럼니스트 joand999@naver.com