우주가 오직 드라마만 연출한다고 생각했던 사람들에게 희소식: 천문학자들이 지구에서 300광년 떨어진 항성계에서 작은 별이 갈색왜성을 폭발적으로 게걸스럽게 먹어치우는 게 아니라, 수십억 년 동안 이어질 수 있는 여유롭고 긴 식사로 차근차근 소비하고 있는 것을 발견했다.

지구를 포함한 대부분의 행성은 비교적 안정적인 배열로 별 주위를 공전한다. 하지만 너무 가까이 가면 중력이 당신을 일방적인 포옹으로 끌어당길 것이다. 과학자들은 안정적인 궤도를 많이 봐왔고, 몇몇 별들이 행성 동반자를 빠르게 삼키는 것도 목격했다. 이제 10월 5일 《네이처 천문학》에 발표된 연구에서 MIT가 이끄는 국제 연구팀이 어색한 중간 지대를 확인했다: 저질량 별이 또 다른 저질량 천체로부터 꾸준히 물질을 빨아들이는 것이다.

ZTF J0440+2325로 명명된 이 항성계는 은하수 내 약 300광년 거리에 있다. 저질량 별이 갈색왜성으로부터 점진적으로 물질을 끌어당기는 첫 관측 사례다. 갈색왜성은 일반 행성보다 질량이 크지만, 제대로 된 별처럼 수소 핵융합을 유지할 만큼 무겁지는 않은 천체다. 그리고 이 물질 이동은 너무 느려서 이 급식은 수십만 년, 어쩌면 수십억 년까지 계속될 수 있다.

"별이 행성이나 갈색왜성과 상호작용한다고 생각할 때, 그림은 항상 별이 결국 다른 것을 삼킨다는 것이다"라고 MIT 물리학 조교수 케빈 버지는 말한다. "이것이 태양이 적색거성이 될 때 지구에 일어날 일이다. 하지만 여기서 우리는 대안을 발견했다: 별이 그것을 삼키는 대신, 수십억 년 동안 점진적으로 먹을 수 있다는 것이다."

MIT 팀에는 에런 하우스홀더, 케이틀린 신, 사울 래퍼포트, 조힌 차크라보티, 에마 치클스도 포함되며, 캘리포니아공과대학, 하와이대학, 스페인 카나리아 천체물리학연구소 및 라라구나대학, 하버드-스미스소니언 천체물리학센터의 협력자들이 참여했다.

첫 단서는 하늘에서 밝기가 변하는 천체를 탐사하는 즈위키 천문대(ZTF)에서 나왔다. 캘리포니아 팔로마 천문대의 망원경으로 운영되는 ZTF는 밤하늘의 넓은 영역을 반복 촬영하여 초신성, 감마선 폭발, 중성자별 충돌 같은 갑작스러운 사건을 포착한다.

몇 년 전 버지는 ZTF 데이터에서 이상한 패턴을 발견했다. 천문학자들은 광도곡선으로 밝기 변화를 추적하는데, 초신성은 보통 둥근 종 모양을 만든다. 하지만 이 신호는 반복적으로 삼각형을 닮은 무언가를 그렸다. "처음 이걸 보고 별은 이런 삼각형 파형을 만들지 않는다고 생각했던 기억이 난다"라고 그는 회상한다.

당시 버지와 동료들은 '블랙 위도우 쌍성'을 조사하고 있었다. 빠르게 회전하는 중성자별이 더 작은 동반성으로부터 물질을 벗겨내는 항성계로, 짝을 잡아먹는 거미의 이름을 따서 명명되었다. 그들은 삼각형 신호가 또 다른 블랙 위도우일 수 있다고 생각했다. 하지만 전형적인 블랙 위도우 쌍성은 질량에서 강한 대비를 보여 더 작은 동반성의 독특한 채찍질 운동을 만들어낸다. 이 신호는 그런 것을 전혀 보여주지 않았다. "우리는 여기서 앞뒤로 채찍질하는 것을 보지 못했다"라고 버지는 말한다. "전혀 말이 되지 않았다. 우리는 이것이 무엇인지 설명할 수 없었다."

그래서 또 다른 아이디어가 나왔다: 아마도 두 천체 모두 질량이 상대적으로 작아서 극적인 운동 없이 부드럽게 공전할 수 있다는 것이다. "계 전체에 질량이 적으면, 천체들은 앞뒤로 채찍질하지 않고 서로 부드럽게 공전할 수 있다"라고 버지는 말한다. "그게 아이디어였다. 하지만 증거가 전혀 없었다. 그리고 이 이상한 삼각형은 몇 년 동안 그냥 있었다."

결국 버지와 MIT 지구·대기·행성과학과 대학원생 에런 하우스홀더는 그 신호로 돌아갔다. ZTF 데이터를 사용해 그들은 근원을 약 300광년 거리로 특정했다. 그런 다음 여러 망원경을 ZTF J0440+2325에 겨냥해 자세히 연구했다.

핵심 측정은 천체들의 상호 중력 끌림으로 인한 흔들림이었다. 그것은 블랙 위도우 쌍성이 만들어내는 것보다 훨씬 작았다. "그게 진짜 결정적 증거였다"라고 버지는 말한다.