과거 '검은 별'이라 불리던 천체
쌍성인 Z Chamaeleontis에 '흑색왜성'이 있을까?
천문학자 존 포크너John Faulkner 와 한스 리터 Hans Ritter가 1982년 발표한 논문 제목이다.
저널리스트 이언 베터리지 Ian Betteridge의 이름을 딴 베터리지의 헤드라인 법칙.
(“의문부호로 끝나는 모든 헤드라인은 'no'로 대답할 수 있다”)이 맞다면 이 질문에는 그리 긍정적인 답변을 할 수 없을 것이다.
그렇다!
이런 결론이 놀랍지 않은 까닭은 흑색왜성들이 우주를 점하기에는 우주가 아직 너무 젊기 때문이다.
포크너와 리터를 변호하기 위해 말하자면, 이들은 오늘날 천문학에서 '흑색왜성'으로 알려진 천체를 찾으려고 했던 것이 아니었다.
이들은 '갈색왜성'을 물색했다.
행성보다 더 크고 무겁지만 진짜 별이 되기에는 질량이 충분하지 않은 천체를 말이다.
1960년대에 천문학자들이 이런 별이 있을 거라고 추측하면서 그들은 당시로선 아직 발견되지 않은 그런 별들에 '검은 별'이라는 이름을 붙여주었다.
그런 별들은 거의 빛을 내지 않기 때문이었다.
그러나 나중에 이런 별들을 공식적으로 '갈색왜성'이라 부르게 되었고 '흑색왜성'은 전혀 다른 것을 일컫는 말이 되었다.
그런데 먼 미래에 정말로 성 ZChamaeleontis(줄여서 Z Cha)에서 이런 흑색왜성을 발견할 수 있을지도 모른다.
차갑게 식은 별, 흑색왜성
Z Cha는 지구에서 316광년 떨어진 카멜레온자리의 쌍성으로, 적색왜성 하나와 백색왜성 하나로 구성되어 있다.
적색왜성은 별 가운데서 가장 작은 별들이다.
이들은 태양보다 훨씬 질량이 작으며, 특히나 작은 적색왜성들은 질량이 태양 질량의 10퍼센트에도 미치지 못한다. 반면 백색왜성은 더 이상 별이라고 할 수 없는 천체로, 중간 크기의 항성이 핵융합을 끝나친 상태를 말한다.
별 내부의 연료가 바닥이 나면 핵융합은 중단된다.
이런 별은 생애의 마지막 순간에 바깥층을 모두 우주로 떨궈버리고 핵만 남긴다.
크기는 지구만 하지만 굉장히 뜨겁고, 별로서 많은 것을 하지 못한다.
어딘가에서 새로운 연료를 조달하지 못하는 이상, 그냥 식어갈 뿐이다.
다만 Z Cha의 백색왜성은 운이 좋았다.
동반성인 적색왜성이 굉장히 가까이 있기 때문이다.
너무나 가까이 있어서 적색왜성의 가스가 백색왜성으로 계속해서 흘러들어 갈 수 있을 정도다.
이런 일이 일어나면 다시금 폭발적인 핵융합이 시작되어 백색왜성이 밝게 빛을 발한다.
하지만 어느 순간 그것도 끝이 난다.
동반성의 수명이 끝나버리면 말이다. 동반성 없이 존재하는 백색왜성의 경우는 그마저도 불가능 흑색왜성이 존재하기에는 너무 이른듯하다.
그리하여 별의 잔재로서 계속 식어가고, 어두워져만 간다.
그러다 어느 순간 완전히 식어버려서, 주변 우주처럼 차가워진다.
그러고 나면 흑색왜성, 차갑고 어두운 죽은 천체가 되는 것이다.
하지만 그 상태까지 가려면 시간이 걸린다.
백색왜성은 크기는 작지만, 여전히 엄청 뜨거운 물질로 이루어진 어마어마한 질량 덩어리이기 때문이다.
그리하여 백색왜성이 흑색왜성이 되기까지는 최소한 1000조 년이 걸릴 것으로 추정된다.
경우에 따라서는 더 오래 걸릴 수도 있다.
그러므로 138억 년 된 우주는 흑색 왜성을 배출하기에는 너무 젊은 우주인 것이다.
무한대에 가까운 세월이 흐른 다음에야 포크너와 리터의 질문에 예외적으로 베터리지의 헤드라인 법칙에 반하는 답을 할 수 있을 것이다.
그때가 되면 Z Cha 성계에는 흑색왜성이 존재하게 될 것이다.
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