국내 연구진, 관측사상 가장 먼 난쟁이 신성 발견

김상철 천문연 박사팀 'KMTNet' 통해 관측

은하중심서 4.5만 광년 떨어진 왜소신성

은하 감싼 헤일로에 위치해 별 진화 풀 단서

왜소신성의 발생 원리를 소개한 상상도. 두 개의 별이 쌍성을 이룬 상태에서 질량이 조금 더 큰 별이 먼저 종말을 맞아 백색왜성이 된다. 이후 태양과 비슷한 동반성(짝별)에서 수소나 헬륨 같이 빛을 만들 수 있는 물질이 백색왜성으로 유입되면 물질이 빙글빙글 돌면서 강착원반을 형성하고, 물질 유입 중 강착원반이 갑자기 밝아지는 경우가 생기는데 폭발적으로 밝기가 밝아지는 천체를 왜소신성이라고 부른다. /이미지제공=천문연

국내 연구진이 역대 관측 기록 중 가장 멀리 떨어진 난쟁이 신성(왜소신성)을 발견했다. 이 별은 우리 은하를 공처럼 감싼 구름층인 헤일로에 위치해 있어 별의 진화와 우리 은하의 구조를 이해하는 데 중요한 단서를 제공할 것으로 기대된다.

한국천문연구원은 본원의 김상철 박사 연구팀이 주도한 프로젝트에서 캐나다 토론토대 문대식 교수와 함께 이 같은 성과를 냈다고 20일 밝혔다. 연구진은 천문연의 해외 운영 외계행성탐색시스템(KMTNet)을 이용해 우리 은하 중심에서 약 4만5,000광년, 지구로부터는 약 2만4,000광년 떨어진 왜소신성을 관측했다. 우리 은하 평면으로부터는 5,500광년 위에 떠 있다. 연구진은 이 별에 ‘KSP-OT-201611a’라는 이름을 붙였다.

왜소행성은 흔히 두 개의 별이 짝을 이루어 공전하는 쌍성계 별의 일종이다. 쌍성계 별 중 하나가 동반하는 짝궁 별로부터 빛을 만들 수 있는 물질인 수소, 헬륨 등을 빨아들여 갑자기 밝아지면 ‘신성’으로 분류된다. 왜소신성은 이 같은 일반 신성보다 밝은 정도가 낮은 별이다. 그간 관측된 왜소신성은 대부분 지구로부터 약 3,000광년 이내의 거리에 분포해 있다. 이 정도 거리라면 우리 은하의 원반 내에 위치한 것으로 분석된다. 반면 김 박사팀이 발견한 왜소신성은 우리 은하 중심에서 4만5,000여 광년이나 떨어져 있어 원반을 벗어나 헤일로에 자리 잡고 있는 것으로 평가된다. 왜소신성이 헤일로에 존재한다면 해당 별을 동반하는 짝궁 별은 은하 원반 내부에서 위치한 경우보다 금속을 비롯한 중원소 함량이 적고, 나이도 많을 것으로 보인다고 천문연은 설명했다. 따라서 왜소신성과 관련된 기존의 이론과 모형들을 개선하는 데 중요한 계기가 마련될 것으로 기대된다.

김상철 천문연 박사팀이 발견한 왜소신성의 위치를 설명한 이미지. 우리 은하 중심에서 약 4만5,000광년 떨어져 있으며 납짝한 모양의 우리 은하 원반을 기준으로는 5,500광년 떨어져 있다. /이미지 제공=천문연

이번 연구에 활용된 KMTNet은 천문연이 생명 존재 가능성이 있는 지구형 외계행성을 찾기 위해 남아공, 칠레, 호주에 광시야망원경 등 광학장비들을 설치하고 네트워크로 연결한 것이다. KMTNet을 활용하면 24시간 우리 은하 중심부의 별들을 관측할 수 있다. 이번 왜소신성 발견 연구를 이끈 이영대 천문연 광학천문본부 박사는 “우리은하 헤일로 천체의 관측이 쉽지 않은 데 헤일로를 연구할 수 있는 새로운 도구를 찾아 기쁘다”며 “24시간 연속 관측이 가능한 KMTNet의 영향력을 보여주는 대표적인 경우”라고 전했다.

이번 연구 논문은 미국 천체물리학저널의 지난 1일자에 게재됐다. /민병권기자 [e-mail]