반세기 동안 머리를 긁적이게 하던 미스터리가 마침내 풀렸다. 천문학자들이 밝은 별 감마-카시오페이아에서 나오는 특이한 X선의 근원을 찾아낸 것이다. 범인은? 보이지 않는 동반성으로, 더 큰 이웃 별에서 물질을 몰래 빨아들이고 있었다. 쉽게 말해, 우주판 피자 마지막 조각을 몰래 가져가는 격이다.

X선 영상 분광 임무(XRISM)의 새로운 고해상도 데이터는 X선이 근처 백색왜성의 궤도와 연결되어 있음을 밝혀냈다. 벨기에 리에주 대학의 야엘 나제가 이끄는 연구진은 이 움직임을 추적하여 방출의 진정한 기원을 확인했다. "수십 년 동안 많은 연구 그룹이 감마-카시오페이아의 미스터리를 풀기 위해 엄청난 노력을 기울여 왔습니다. 그리고 이제 XRISM의 고정밀 관측 덕분에 드디어 해냈습니다."라고 나제는 말한다.

익숙한 W자 모양의 카시오페이아 별자리 중심점을 이루며 유럽 전역에서 육안으로 볼 수 있는 감마-카시오페이아는 1866년부터 문제를 일으켜 왔다. 그해 이탈리아 천문학자 안젤로 세키는 이 별의 빛이 태양에서 보이는 어두운 수소선 대신 밝은 수소선을 가지고 있음을 발견했다. 이로 인해 'Be 별'이라는 새로운 범주가 생겨났다. 뜨겁고 청백색이며 독특한 방출선을 가진 별들이다. 결국 과학자들은 그 방출선이 빠르게 회전하는 별에서 뿜어져 나온 물질로 형성된 회전 원반에서 비롯되며, 시간이 지남에 따라 커지고 사라진다는 사실을 알아냈다.

1970년대에 감마-카시오페이아는 약 1억 5천만 도에 달하는 플라스마에서 예상보다 훨씬 뜨겁고 밝은 강한 X선을 방출하는 것으로 밝혀졌다. ESA의 XMM-뉴턴, NASA의 찬드라, 독일의 eROSITA와 같은 첨단 관측소를 사용하여 천문학자들은 약 20여 개의 유사한 시스템을 식별했다. 수년 동안 두 가지 이론이 경쟁했다: 별과 그 원반 사이의 자기적 상호작용, 또는 숨겨진 동반성으로 물질이 떨어지는 것. XRISM의 분광기 Resolve가 논쟁을 종식시켰다. 뜨거운 플라스마가 보이지 않는 동반성의 궤도와 함께 움직인다는 것을 보여준 것이다. 이는 백색왜성이 물질을 끌어당기고 가열되면서 X선을 생성하고 있음을 확인시켜 준다.

"XMM-뉴턴을 사용한 이전 연구가 XRISM을 위한 길을 확실히 닦아 놓았습니다."라고 나제는 말한다. "이 미스터리를 마침내 해결할 직접적인 증거를 갖게 되어 매우 만족스럽습니다!" 감마-카시오페이아 시스템을 Be 별과 물질을 흡수하는 백색왜성의 쌍성계로 식별함으로써 X선 문제는 해결되었지만, 이러한 쌍성계가 어떻게 형성되는지에 대한 새로운 의문이 제기된다. 과학자들은 한때 그러한 짝이 흔하다고 생각했지만, 최근 연구 결과는 덜 빈번하고 더 무거운 Be 별과 더 자주 연관된다는 것을 시사한다. "이제 감마-카시오페이아의 진정한 본질을 알게 되었으므로, 이 별 시스템 클래스에 특화된 모델을 만들 수 있습니다."라고 나제는 덧붙인다.

"이 미스터리가 수년에 걸쳐 어떻게 서서히 풀려왔는지 보는 것은 놀랍습니다."라고 ESA 연구 펠로우 앨리스 보르게세는 말한다. "XMM-뉴턴이 많은 기초 작업을 수행했고... 이제 차세대 고급 장비인 XRISM이 우리를 결승선 너머로 데려왔습니다." ESA의 XRISM 프로젝트 과학자 마테오 과이나치는 일본, 유럽, 미국 팀 간의 강력한 협력을 강조한다. 자료 제공: 유럽 우주국.