초신성 폭발 임박한 베텔게우스의 밝기 변화는 사실 동반성 때문? [아하! 우주]

[서울신문 나우뉴스]

베텔게우스 주변을 공전하는 베텔버디. 사진=Lucy Reading-Ikkanda/Simons Foundation

밤하늘에 가장 밝은 별 가운데 하나인 베텔게우스는 사실 지구에서 600광년 이상 멀리 떨어진 별이다. 과학자들은 베텔게우스의 지름이 태양의 700배 이상이고 부피는 4억 배 정도 되는 것으로 보고 있다. 밝기는 태양의 최대 10만 배 수준이고 질량은 태양의 14~19배나 되는 초거성이다. 이 정도로 밝기 때문에 멀리 떨어진 지구에서도 망원경 없이 볼 수 있었던 것이다.

하지만 베텔게우스가 과학자들의 시선을 집중시킨 데는 다른 이유가 있다. 이 별은 지구 주변의 초거성 가운데 보기 드물게 초신성 폭발이 임박한 별이기 때문에 임종을 앞둔 별의 마지막 순간과 초신성 폭발의 전과정을 상세히 관측할 수 있는 다시없는 기회로 여겨지고 있다.

특히 2020년에는 별의 밝기가 갑자기 어두워져 폭발이 직전 단계가 아니냐는 예측도 나왔다. 하지만 천문학자들에게는 아쉽게도 베텔게우스는 밝기를 회복했고 아직 폭발하지 않고 있다. 물론 과학자들은 크게 실망하지 않고 대신 베텔게우스의 불규칙한 밝기 변화의 원인을 밝히기 위해 연구했다.

미국 와이오밍 대학 및 플라티론 연구소의 자레드 골드버그가 이끄는 연구팀은 지금까지의 관측 데이터를 종합해 베텔게우스의 밝기 변화를 설명할 수 있는 새로운 가설을 제시했다. 바로 지구에서 관측하기 어려운 숨은 동반성이 있다는 것이다.

연구팀에 따르면 베텔게우스의 밝기 변화는 1년 주기의 단주기 변화가 기본적으로 존재하고 여기에 6년 이상 주기의 장주기 변화가 같이 나타난다. 이 가운데 단주기 변화는 별 자체의 내재적 변동으로 추정된다. 중심부 핵연료가 떨어진 상태에서 핵융합 반응이 안정적으로 유지되지 않기 때문이다.

베텔버디의 존재를 설명하는 인포그래픽. 사진=Lucy Reading-Ikkanda/Simons Foundation)

하지만 갑작스러운 밝기 변동을 유발한 장주기 밝기 변화는 이렇게 설명할 수 없다. 따라서 다른 과학자 그룹은 이전 연구에서 베텔게우스에서 나온 가스와 먼지가 주변에서 빛을 가린 때문이라는 가설을 제시했다.

연구팀은 여기서 한 걸음 더 나아가 가스와 먼지를 몰고 다니는 동반성이 있다고 주장했다. 주변 궤도를 따라 넓게 퍼지지 않고 일정한 주기로 밝기를 크게 변화시키기 때문이다. 연구팀은 이 동반성에 베텔버디(Betelbuddy)라는 별명을 붙였다. (인포그래픽 참조) 예상되는 크기는 태양과 비슷하거나 좀 더 큰 수준이다.

하지만 사실 베텔버디나 가스 구름 모두 현재로서는 직접 관측하기 어렵다. 베텔게우스는 태양계에 있다면 화성궤도 너머까지 별이 부풀어 있고 밝기가 태양보다 10만 배 밝아 그 앞을 지나는 구름이나 별 모두 관측이 어려울 수밖에 없기 때문이다.

다만 앞으로 베텔게우스의 밝기 변화 패턴을 자세히 관측하면 어떤 가설이 사실에 더 가까운지를 파악할 수 있을 것이다. 폭발을 앞둔 별 주변에서 아슬아슬한 삶을 살아가는 베텔버디가 실제로 존재할지, 그리고 존재한다면 폭발에서 살아남을 수 있을지 후속 연구가 주목된다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com