우주비행사들도 가까이서 놓쳤다, 백색왜성이 눈앞에 있는데 확인 안 한 사연

천문학자들이 가까운 쌍성계에서 이전에 숨겨져 있던 백색왜성 네 개를 직접 확인했다. 모든 계는 지구에서 65광년 이내에 있으며, 그중 하나는 태양에서 아홉 번째로 가까운 백색왜성을 포함한다.

이 발견은 워릭 대학교와 콜로라도 볼더 대학교 연구자들이 수행했다. 그들의 연구 결과는 영국왕립천문학회 월간 공지(MNRAS)에 게재되었다.

각 백색왜성은 적색왜성과 함께 공전한다. 적색왜성이 더 크고 밝게 보이기 때문에, 가시광선으로 보면 이 계들은 단일 별만 있는 것처럼 보였다. 새로운 관측은 네 개의 가까운 적색왜성 모두가 백색왜성 동반자를 숨기고 있음을 밝혀냈다.

제1저자인 워릭 대학교 연구원 메어리 오브라이언 박사는 말했다: "가까이 있는 고립된 백색왜성은 보통 찾기 쉽지만, 이 네 별은 적색왜성 동반자가 빛을 압도해서 가시광선 파장에서 직접 볼 수 없었습니다. 이는 우리의 우주 이웃에서조차 올바른 방식과 파장으로 보면 여전히 놀라움을 찾을 수 있다는 것을 상기시켜 줍니다."

천문학자들은 수십 년 동안 태양 근처의 별들을 꼼꼼히 목록화해 왔지만, 이런 계의 백색왜성은 여전히 발견하기 어렵다. 네 계는 가시광선 별이 현저한 시선속도 흔들림을 보여 주목받았다. 이 운동은 보이지 않는 거대한 물체가 궤도를 돌며 별을 당길 때 별이 지구 쪽으로 약간 가까워졌다 멀어지는 현상이다. 흔들림은 각 적색왜성에 숨겨진 동반자가 있음을 시사했다.

연구자들은 허블 우주 망원경의 자외선 분광 데이터를 사용해 네 계를 더 자세히 조사했다. 백색왜성은 일반적으로 자외선에서 훨씬 쉽게 인식된다. 그러나 적색왜성은 백색왜성의 자외선 신호를 모방하는 강력한 플레어를 생성할 수 있어 확인이 더 어렵다. 진정한 신호를 별 플레어의 효과와 분리하기 위해 팀은 특수 교정 방법을 개발했다. 이 분석은 네 계 모두에 백색왜성이 포함되어 있음을 공식적으로 확인했다.

계 중 하나인 G 203-47은 특히 수수께끼였다. 불과 25광년 떨어져 있음에도 불구하고, 천문학자들은 시선속도 흔들림을 처음 감지한 후 27년이 지나서야 숨겨진 백색왜성을 식별했다. 이 천체는 이제 태양에서 아홉 번째로 가까운 백색왜성으로 인정받고 있다.

G 203-47은 또한 유사한 쌍성계와 다르게 행동한다. 적색왜성은 백색왜성을 14.9일마다 공전하지만, 자전하는 데 100일 이상이 걸린다. 정상적인 상황에서는 가까이 공전하는 두 별 사이의 중력 상호작용이 조석 고정을 통해 운동을 동기화할 것으로 예상된다. 달과 지구가 친숙한 예시로, 달의 같은 면이 항상 지구를 향한다. 그러나 G 203-47에서 적색왜성은 궤도와 동기화되기에는 너무 느리게 자전한다.

공동 저자인 콜로라도 볼더 대학교 연구원 데이비드 윌슨 박사는 말했다: "흥미로운 점은 G 203-47이 유사한 계와 같은 방식으로 형성되었다면 이렇게 느리게 자전해서는 안 된다는 것입니다. 이는 이 쌍성들이 매우 다른 진화 역사를 가졌음을 시사합니다. 일부는 초기에 폭력적이고 장기간의 상호작용을 겪어 조석 고정되었습니다. 다른 것들, 예를 들어 G 203-47은 더 부드럽고 짧은 만남을 겪어 이 특이한 상태에 놓이게 되었습니다."

G 203-47의 특이한 자전은 모든 백색왜성과 적색왜성 쌍이 같은 과정을 통해 발달한 것은 아님을 시사한다. 일부 계는 초기 역사에서 길고 강렬한 상호작용을 겪어 별들이 조석 고정되었을 수 있다. 다른 계는 더 짧은 기간과 더 적은 힘으로 상호작용하여 자전이 동기화되지 않은 상태로 남았을 수 있다.

네 발견은 또한 천문학자들이 20파섹(65광년) 이내의 백색왜성 인구 조사를 수정할 수 있게 했다. 이전의 인구 모델은 약 4~5개의 가까이 공전하는 백색왜성 쌍을 예측했지만, 이번 발견으로 실제 수는 더 많을 수 있음이 밝혀졌다.