"초록·핑크 별은 처음"…백색왜성에서 발견된 뜻밖 색깔 [우주로 간다]

별은 표면 온도에 따라 빨간색, 주황색, 노란색, 흰색, 파란색 등 다양한 색을 띤다. 그런데 백색왜성 가운데 청록색과 보라색은 물론 분홍색과 초록색을 띠는 별도 있다는 연구 결과가 나왔다.

IT매체 씨넷 등 외신은 18일(현지시간) 영국 워릭대 연구진이 이달 학술지 'RAS 테크닉스 앤드 인스트루먼츠(RAS Techniques and Instruments)'에 발표한 연구 결과를 보도했다.

연구를 주도한 마크 홀랜즈에 따르면, 이처럼 독특한 색을 띠는 천체의 주인공은 백색왜성이다.

백색왜성은 주변에 존재하는 다른 원소에 따라 색이 변할 수 있다. 나트륨이 있으면 별이 녹색으로, 탄소가 있으면 분홍색으로 변한다. (사진=마크 A. 갈릭/워릭 대학교)

홀랜즈는 "대부분의 별, 특히 백색왜성의 색깔은 거의 전적으로 온도에 의해 결정된다"며 "백색왜성이 다른 색을 띨 수 있는지에 대해서는 제대로 연구된 적이 없었다"고 설명했다. 이어 "백색왜성이 누구도 예상하지 못한 색을 만들어낼 수 있다는 사실이 밝혀졌다"고 덧붙였다. ₩그 중 일부는 나조차 진심으로 놀라게 했다"고 덧붙였다.

그는 백색왜성의 색을 결정하는 핵심 요인으로 높은 밀도와 대기 조성을 꼽았다. 백색왜성은 우주에서 밀도가 매우 높은 천체 중 하나다. 강력한 중력은 백색왜성의 대기에 존재하는 원소들의 상호작용에도 영향을 미친다. 주로 수소와 헬륨으로 구성된 대기 속에서 미량 원소들이 헬륨 등과 상호작용하면서 빛의 스펙트럼이 크게 달라질 수 있다는 설명이다.

지금까지 백색왜성을 인간의 눈으로 직접 관측한 사례는 없으며, 맨눈으로 볼 수 있을 만큼 가까운 백색왜성도 없다. 천문학자들은 주로 분광학을 이용해 별의 구성 성분과 밝기 등을 분석한다.

이 때문에 별의 색 자체보다는 화학적 조성이나 밝기와 같은 물리적 특성에 초점을 맞춰왔다.

151개 백색왜성 중 5개, 독특한 색 띠어

연구진은 이번 연구에서 백색왜성 151개의 빛을 인간의 눈으로 인식하는 색으로 변환하는 시뮬레이션을 진행했다. 그 결과, 146개는 평균 색온도가 약 6800켈빈(K)으로 나타나 비교적 일반적인 색을 띠는 것으로 분석됐다. 인간의 눈에는 밝은 흰색으로 보이며, 미세한 푸른빛이 감도는 정도다.

반면 나머지 5개는 독특한 색을 띠는 것으로 나타났다. 연구진은 청록색과 노란색, 보라색, 분홍색, 초록색을 확인했다.

대부분의 백색왜성은 실제로 흰색이지만, 다양한 멋진 색깔을 띠기도 한다. (사진=마크 홀랜즈/워릭 대학교)

이 가운데 초록색을 띠는 백색왜성은 'WD J1330+6435'다. 암석형 행성계에 속한 이 별은 행성계에서 떨어져 나온 파편들이 별로 끌려 들어가면서 독특한 색을 띠게 된 것으로 분석됐다. 홀랜즈는 이 파편들이 별의 대기에 미량 원소를 공급하고, 이 원소들이 빛의 스펙트럼에 영향을 미쳐 희미한 초록색을 만들어낸다고 설명했다.

분홍색 백색왜성 'WDJ0902+2010'도 주목할 만하다. 이 별은 대기에 탄소가 풍부한 것이 특징이다. 별 내부에서 유래한 탄소가 대기에 존재하면서 특정 파장의 빛을 흡수하고, 그 결과 인간의 눈에는 분홍색으로 보인다는 것이다.

연구진은 지금까지 녹색 별이 발견됐다는 기록을 찾지 못했다며 WD J1330+6435가 최초로 확인된 녹색 별일 가능성이 있다고 밝혔다. 분홍색과 청록색 별 역시 천문학자들이 해당 색을 관측했다고 보고한 사례가 없어 최초일 가능성이 있는 것으로 분석됐다.

"백색왜성, 지금의 색 계속 유지하는 것 아냐"

다만 백색왜성이 지금의 색을 영원히 유지하는 것은 아니다. 홀랜즈에 따르면 백색왜성은 형성 초기 약 10만K에 이를 정도로 뜨거우며, 시간이 지나면서 서서히 식는다. 이 과정에서 온도와 대기 조성이 달라져 별의 색도 변한다. 약 5000K까지 온도가 낮아지면 상대적으로 차가운 별의 색을 띠게 된다.