[아하! 우주] 블랙홀, 죽어가던 별 되살려 ‘좀비 별’ 만든다

죽어가던 별이 블랙홀과 만나면 되살아나는 ‘좀비 별’이 실존할 수 있다는 내용의 연구결과가 나왔다고 지난달 31일 라이브 사이언스 등 해외 과학매체가 보도했다.

미국 캘리포니아에 있는 로렌스 리버모어 국립 연구소(Lawrence Livermore National Laboratory) 연구진이 슈퍼컴퓨터를 이용해 휴면기에 있는 백색왜성의 움직임과 에너지를 시뮬레이션 한 결과, 중간 질량의 블랙홀과 마주칠 경우 별이 다시 활동을 시작할 수 있다는 근거를 찾았다.

중간 질량의 블랙홀(intermediate-mass black hole)은 태양 1000~10만 개 질량에 해당하는 크기의 블랙홀이다.

일반적으로 백색왜성은 적색거성이 차갑게 식으며 쪼그라들면서 생기는 것으로, 작은 질량을 지닌 별들의 진화 마지막 단계다. 시간이 지나면서 천천히 식다가 빛을 내지 못하는 암체(스스로 빛을 내지 못하는 물체)로 일생이 끝나거나 쌍성을 이루는 거성으로부터 물질이 유입돼 초신성 폭발을 일으키기도 한다.

하지만 연구진의 시뮬레이션 결과 백색왜성이 차갑게 식어 빛을 내지 못하다가도, 블랙홀과 가까워질 경우 빛을 내는 단계로 역행하는 것을 확인했다.

이번 시뮬레이션 결과에서는 백색왜성이 블랙홀과 얼마나 가깝게 스쳐 지났는지에 따라 칼슘과 철 등의 성분이 각기 다른 양으로 융합된다는 사실도 확인됐다. 거리가 가까울수록 우주에서의 핵합성(다양한 핵반응을 통해 새로운 원소가 생성되는 과정)이 더욱 효율적으로 이뤄지고, 동시에 철의 생성량도 많아진다.

연구진은 “수많은 별들의 움직임과 데이터를 시나리오 삼아 이번 이론을 시뮬레이션 했다”면서 “이미 한 번 ‘죽은’ 별이 블랙홀과 근접하자 재점화될 수 있다는 사실을 확인했으며, 이 과정에서 발생하는 뚜렷한 전자파와 중력파 에너지는 지구 궤도 인근에서 관찰할 수 있을 정도일 것”이라고 설명했다.

이어 “다만 백색왜성이 ‘좀비 별’이 되기 위해서는 반드시 중간 질량의 블랙홀과 만나야 한다. 태양 질량보다 작은 블랙홀(스텔라질량 블랙홀)이나, 태양의 10만 배에 달하는 블랙홀(초대질량 블랙홀)과 만나면 백색왜성이 완전히 흡수될 수 있기 때문”이라고 덧붙였다.

이번 연구는 천문학분야의 세계적인 저널인 천체물리학회지(The Astrophysical Journal Letter) 9월 호에 실렸다.

송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr