천문학자들이 유럽남방천문대(ESO)의 초대형망원경(VLT)을 RXJ0528+2838이라는 죽은 별에 향한 결과, 모든 이치로 봐서 거기 있어서는 안 될 무언가를 발견했다: 충격파. 그냥 충격파가 아니라, 현재 물리학으로는 이 특정 항성 잔해가 만들어낼 재주가 전혀 없다고 말하는 충격파다.

네이처 아스트로노미에 발표된 이 발견은, 평생 집 밖에 안 나가는 조용한 옆집 사람이 어느 날 갑자기 레이브 파티를 열고 있는 걸 발견한 것과 같은 천문학적 사건이다. "우리는 전에 본 적 없는, 더 중요하게는 전혀 예상치 못한 무언가를 발견했습니다"라고 영국 더럼대학교 부교수이자 연구 공동 제1저자인 시모네 스카린지는 말했다.

"우리의 관측은 현재 우리의 이해에 따르면 거기 있어서는 안 될 강력한 유출을 드러냈습니다"라고 폴란드 바르샤바의 니콜라우스 코페르니쿠스 천문센터 박사후연구원이자 연구 공동책임자인 크리스티안 일키에비치는 덧붙였다.

"유출"이란, 하루 종일 죽어가는 별을 쳐다보며 살지 않는 우리 같은 사람들에게는, 우주 물체에서 뿜어져 나오는 물질을 뜻한다. RXJ0528+2838은 지구에서 약 730광년 떨어져 있으며, 태양과 다른 별들처럼 은하수 중심을 공전한다. 우주를 이동하면서 별들 사이의 가스를 만나 뱃머리 충격파를 만들어낸다 — 본질적으로 배 앞에 생기는 파도와 비슷한, 휘어진 물질의 호다.

문제는 이거다: 뱃머리 충격파는 보통 별에서 흘러나온 물질이 주변 환경과 충돌할 때 생긴다. 하지만 RXJ0528+2838의 경우, 천문학자들은 관측된 현상을 완전히 설명할 수 있는 알려진 과정을 찾지 못했다.

RXJ0528+2838은 죽어가는 저질량 별의 남은 핵인 백색왜성으로, 태양과 비슷한 동반성이 궤도를 돈다. 이런 쌍성계에서는 동반성에서 물질이 백색왜성으로 끌려가 종종 원반을 형성해 죽은 별을 먹여 살리며, 일부 물질은 강력한 유출로 우주로 다시 던져진다. 그러나 RXJ0528+2838은 그런 원반의 흔적을 전혀 보이지 않아, 천문학자들은 유출과 주변 성운에 대한 평소의 설명을 할 수 없게 되었다.

"조용하고 원반도 없는 시스템이 이렇게 장관인 성운을 만들어낼 수 있다는 놀라움은 드문 '와우' 순간 중 하나였습니다"라고 스카린지는 말했다.

이 구조는 스페인의 아이작 뉴턴 망원경으로 찍은 이미지에서 처음 발견되었고, 그 기이한 모습에 연구자들은 ESO VLT의 MUSE 기기를 사용해 더 자세히 조사하게 되었다. "ESO MUSE 기기로 관측한 덕분에 뱃머리 충격파를 상세히 지도화하고 그 구성을 분석할 수 있었습니다"라고 일키에비치는 설명했다. "이는 이 구조가 정말로 쌍성계에서 비롯된 것이지, 무관한 성운이나 성간 구름에서 온 것이 아님을 확인하는 데 결정적이었습니다."

뱃머리 충격파의 크기와 모양은 RXJ0528+2838이 적어도 1000년 동안 강력한 유출을 만들어왔음을 시사한다. 이는 또 다른 문제를 만든다: 과학자들은 아직 원반 없는 죽은 별이 어떻게 그렇게 오랫동안 유출을 유지할 수 있는지 모른다. 다만 이 시스템의 자기장이 중요한 단서를 제공할 수 있다.

RXJ0528+2838은 강한 자기장을 가진 것으로 알려져 있으며, MUSE 관측이 이를 확인했다. 자기장은 동반성에서 온 물질이 원반에 정착하도록 내버려두는 대신, 그 물질을 백색왜성 위로 직접 안내하는 것으로 보인다.

"우리의 발견은 원반이 없어도 이런 시스템이 강력한 유출을 일으킬 수 있음을 보여주며, 우리가 아직 이해하지 못하는 메커니즘을 드러냅니다"라고 일키에비치는 말했다. "이 발견은 이런 극단적 쌍성계에서 물질이 어떻게 움직이고 상호작용하는지에 대한 표준 그림에 도전합니다."

연구자들은 자기장이 숨겨진 에너지원 — 스카린지가 "미스터리 엔진"이라고 부르는 — 과 연결되어 있을 수 있다고 의심하지만, 설명은 아직 불완전하다. 관측에 따르면 백색왜성의 현재 자기장은 뱃머리 충격파를 수백 년밖에 유지할 수 없는데, 이 구조는 적어도 1000년 동안 존재해온 것으로 보인다. 따라서 자기장만으로는 아직 전체 현상을 설명할 수 없다.

천문학자들은