수명이 다한 별이 급격히 팽창하며 목성과 비슷한 크기의 행성을 ‘잡아먹는’ 모습이 관측됐다. 태양의 수명이 끝나는 약 50억년 뒤에는 지구를 비롯한 태양계의 행성들도 이같은 최후를 맞이할 것이라는 분석이 나온다.
4일 천문학계에 따르면 매사추세츠공대(MIT) 카블리 천체물리학우주연구소와 하버드대, 캘리포니아공대 등 미국 연구팀은 이날 ‘네이처(Nature)’ 학술지에 게재한 연구를 통해 약 1만2000광년 떨어진 우리은하 내 별에서 불과 10일 만에 100배 이상 밝아졌다가 갑자기 사라진 폭발 현상을 관측했다고 밝혔다.
이같은 행성 소멸 현상은 캘리포니아공대가 운영하는 팔로마 천문대의 ZTF 장비에 의해 관측돼 ‘ZTF SLRN-2020’ 현상이라고 명명됐다.
연구팀은 이 현상이 ‘적색 거성’이라 불리는 상태까지 팽창하며 항성계 내의 행성을 집어삼키는 과정이라고 보고 있다. 죽음을 앞둔 별들이 행성을 집어삼켰거나 삼키기 직전에 해당하는 모습은 이미 관측된 바 있으나 그 과정이 포착된 것은 이번이 처음이다.
가장 특이한 것은 보통 별이 밝아지면 온도가 더 높아지지만, ZTF SLRN-2020 현상은 별이 100배 이상 밝아졌음에도 차가운 별에서만 나타나는 분자의 흔적들을 남겼다. 이런 특이한 현상은 강력한 고온을 내뿜는 초기 백색 섬광 이후 방출된 에너지량이 매우 적었기 때문에 나타난 것으로 분석됐다.
항성계 내 행성이 사라지긴 했으나 이 별의 ‘적색 거성 단계’는 이제 시작이라는 게 학계의 분석이다. 적색 거성 단계가 10만년 이상 이어질 것이라는 전망도 있다.
먼 미래 태양이 수명을 다했을 때 지구도 적색 거성이 된 태양에 의해 삼켜지는 최후를 맞이할 수 있다는 게 연구팀의 분석이다.
태양 질량의 0.25~8배가량의 별들은 죽음을 앞두고 매우 거대하면서 표면 온도가 낮은 적색 거성으로 진화하게 된다. 태양과 같은 항성들은 핵융합을 통해 주로 수소를 연료로 활용하는데, 수명이 다해 수소가 고갈되면 항성을 압박하는 중력 에너지와 별이 팽창하려는 핵융합 에너지 사이에 균형이 깨지게 된다.
이로 인해 수명이 다한 별은 중심핵이 중력에 의해 급격히 수축하게 되고, 압력에 의해 중심핵 바깥 부분의 온도까지 급상승해 새로운 핵융합이 시작하게 된다. 이처럼 시작된 핵융합에 의해 다시 별 내부의 핵융합 에너지가 중력 에너지를 역전시켜 별을 폭발적으로 팽창시키며 거대한 적색 거성으로 거듭나게 되는 것이다.
이번 관측에서 적색 거성으로 진화한 별은 태양의 약 0.8~1.5배, 삼켜진 행성은 목성의 1~10배의 질량을 가진 것으로 추정됐다.
ZTF SLRN-2020 현상을 관측한 연구진은 “최초로 관측된 이번 현상은 50억년 후 태양이 수명이 다했을 때 지구의 궁극적인 운명을 예고할 수도 있다”며 “태양계의 수명이 끝나는 수십억년 후 종말은 불과 몇달에 불과한 섬광으로 끝나게 될 것”이라고 전했다.
