얼마 전 과학자들은 달과 비슷한 크기의 "별"을 발견했습니다.
이 별은 지금까지 우주에서 발견된 모든 별 중에서 가장 작은 별이었는데요.
그럼에도 불구하고 이 별의 질량은 무려 태양 질량의 약 1.35배에 달했습니다.
즉, 이 별은 달과 비슷한 크기를 가지고 있지만 태양보다 더 높은 질량을 가지고 있었던 겁니다.
아주 아슬아슬합니다. 질량이 조금만 더 높았으면 바로 붕괴되어 버리고 말았을 겁니다.
별이 붕괴되어 남게 된 별의 핵, 이 별의 정체는 바로 백색 왜성입니다.
약 130광년 떨어진 곳에서 발견된 이 백색 왜성은(ZTF J1901 + 1458) 지름이 4,280km에 불과한데요.
달의 지름이 약 3,474km 정도니까 이 백색 왜성은 달과 거의 비슷한 크기를 하고 있다고 말할 수 있습니다.
또한 이 백색 왜성은 약 7분을 주기로 아주 빠르게 회전하고 있었으며, 온도는 약 46,000°C로 우리의 태양보다 약 8배나 더 뜨거웠습니다.
정리를 해보면, 이 백색 왜성은 지구의 1/3 크기로 달보다 약간 더 크지만, 질량은 태양보다 1.35배나 더 크고 매우 빠르게 회전하며 엄청나게 뜨겁다고 할 수 있습니다.
그런데 백색 왜성이 뭔지 잘 모르겠다고요? 그럼 잠깐 백색 왜성에 대해서 간단하게 알아보고 넘어가도록 하겠습니다.
한마디로 백색 왜성은 태양의 8배 이내의 질량을 가진 별이 붕괴되어 만들어지는 천체를 말합니다.
예를 들어, 우리의 태양이 나이를 먹어 핵융합이 모두 끝나게 되면, 태양을 둘러싸고 있던 바깥층의 물질들이 모두 우주로 떨어져 나가게 되는데요.
이렇게 남겨진 태양의 중심핵은 아주 빠르게 초고밀도의 물질로 붕괴되기 시작합니다.
그런데 중심핵이 태양 질량의 약 1.44배 까지 붕괴가 진행되면, 전자 축퇴압(degeneracy pressure)이 일어나 붕괴가 멈추게 됩니다.
이것을 다른 말로 찬드라세카르 한계(Chandrasekhar limit)라고 하는데요.
이러한 현상은 중심핵 안의 공간이 급격히 좁아지면서, 그 안에 있던 전자들 사이에서 강한 압력이 생겨나 붕괴에 대항하기 때문입니다.
그리고 이 상태로 시간이 더 지나면 중심핵의 온도가 서서히 내려가면서 백색 왜성이 탄생하게 됩니다.
참고로 우리의 태양은 대략 100억 년 후에 이러한 과정을 거쳐 백색 왜성이 될 것으로 예측되고 있습니다.
이번에 발견된 백색 왜성은 처음에 언급했던 특징 이외에도 아주 특이한 특징을 가지고 있었는데요.
영상 처음 부분에서 말했듯이 이 백색 왜성의 질량은 태양의 1.35배였습니다.
즉, 이 백색 왜성은 이미 찬드라 세카르 한계치인 태양 질량의 1.44배까지 거의 도달해 있었죠.
이는 과거에 이 백색 왜성이 동반성과 합쳐졌기 때문일 수 있습니다.
한마디로 이 백색 왜성은 쌍성이었다는 건데요. 발견되고 있는 백색 왜성 중 절반 이상이 쌍성이긴 하지만 이렇게 주성과 동반성이 합쳐지는 백색 왜성은 극도로 드물다고 할 수 있습니다.
과학자들은 이 사건이 일어난 시기를 대략 1억년 전으로 추정했는데요.
참고로 백색 왜성에게 1억 년 이라는 나이는 아주 젊은 나이에 속한다고 할 수 있습니다.
만약 이 백색 왜성이 찬드라세카르 한계를 넘어서게 된다면, 균형을 이루고 있던 중력과 전자 축퇴압의 균형은 무너지게 됩니다.
이렇게 중력은 결국 전자 축퇴압을 넘어서게 되고, 중심핵은 또다시 급격하게 붕괴되기 시작하죠.
그리고 양성자와 전자는 핵이 붕괴되는 힘을 버텨내지 못하고 서로 합쳐지기 시작합니다.
이렇게 양성자와 전자가 합쳐져 대량의 중성자들이 만들어지게 되고, 백색 왜성은 초신성을 거쳐 결국 중성자 별로 붕괴됩니다.
물론 이 백색 왜성이 찬드라세카르 한계점 근처에 있기 때문에 가능성이 있다는 것이지 반드시 이러한 일이 일어날 수 있다는 얘기는 아닙니다.
또한 이 사건이 실제로 일어나게 된다고 하더라도, 앞으로 수십억 년 이후에나 일어나게 될 것으로 과학자들은 예상하고 있습니다.
현재 과학자들은 이러한 형태의 백색 왜성이 우주에 더 많이 존재할 것으로 예상하고 있는데요.
130광년이라는 비교적 가까운 거리에서 발견된 점을 봤을 때, 우주 전체적으로 훨씬 더 많이 존재할 가능성이 높습니다.
크기는 달과 비슷하지만 태양보다 더 무거운 죽은 별의 잔재, 백색 왜성.
이러한 백색 왜성을 더 많이 찾을 수 있다면, 우리는 백색 왜성의 한계에 대해서 더 많은 것을 알아낼 수 있게 될 겁니다.
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