[사이테크+] "베텔게우스, 외톨이 아니다…가장 강력한 동반성 증거 발견"

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佛 연구팀 "존재 추정 100년 만에 가장 강력한 증거 포착…태양 질량의 2~3배"

(서울=연합뉴스) 이주영 기자 = 겨울철 밤하늘에서 가장 눈에 띄는 붉은 별 가운데 하나인 오리온자리의 적색초거성(red supergiant) 베텔게우스가 태양 질량의 2~3배인 동반성을 거느리고 있음을 뒷받침하는 가장 강력한 증거가 나왔다.

오리온자리 '베텔게우스'와 그 동반성 후보 천체의 초거대망원경(VLT) 사진

유럽남방천문대(ESO)와 프랑스 파리천문대-PSL 미겔 몽타르제스 박사팀은 28일 과학 저널 천문학과 천체물리학(Astronomy & Astrophysics)에서 칠레 ESO 초거대망원경(VLT)으로 베텔게우스를 공전하는 것으로 추정되는 동반성 '베텔게우스 B'(Betelgeuse B)를 촬영했다고 밝혔다.

연구팀은 이는 100년 동안 존재만 추정돼온 베텔게우스 동반성 후보 천체를 선명하게 직접 촬영한 것으로 지금까지 확인된 가장 강력한 동반성 증거라며 적색초거성의 진화와 초신성 폭발을 이해하는데 새로운 단서가 될 것이라고 말했다.

베텔게우스는 오리온자리의 왼쪽 어깨에 있는 붉은 초거성으로, 맨눈으로도 쉽게 볼 수 있는 겨울 밤하늘의 대표적인 별이다. 태양보다 반지름이 수백 배 크고 질량도 16.5~19배에 이르며, 앞으로 초신성으로 폭발해 생을 마칠 것으로 예상된다.

연구팀은 베텔게우스는 수천 년간 관측돼 왔지만 여전히 수수께끼가 많다며 특히 약 2천200일(약 6년) 주기로 나타나는 장주기 밝기 변화의 원인을 놓고 논란이 이어져 왔고, 그 원인으로 동반성 존재 가능성이 제기됐다고 지적했다.

연구팀은 이 동반성이 하늘에서 베텔게우스와 가장 멀리 떨어져 보이는 위치에 올 것으로 예상됐던 2024년 12월 칠레 아타카마 사막에 있는 ESO 초거대망원경 관측 장비(SPHERE-ZIMPOL)로 베텔게우스를 관측했다.

ESO 초거대망원경(VLT)에 포착된 '베텔게우스'와 동반성 후보 '베텔게우스 B'

이어 관측 데이터에 외계행성 탐색에 사용하는 고감도 영상 처리 기법을 적용, 베텔게우스에서 태양과 토성 간 거리와 비슷한 약 8.8천문단위(AU : 지구-태양 거리) 떨어진 위치에서 희미한 별빛을 검출했다.

검출 신뢰도는 6.1 시그마(σ)로, 천문학에서 새로운 천체를 발견했다고 인정하는 기준(5σ)을 웃도는 수준이었다. 또 다른 분석 방법에서도 5.1 σ의 결과가 나와 같은 천체가 다시 확인됐다.

이 천체는 태양의 2.6~3.1배 질량을 가진 젊은 주계열성으로 베텔게우스와 같은 시기에 형성된 것으로 추정됐으며, 연구팀은 이를 '베텔게우스 B'로 지칭했다.

연구팀은 베텔게우스 B의 공전 주기는 최소 5.5~5.9년으로 베텔게우스가 약 6년 주기로 밝기가 변하는 것과 거의 일치한다며 이 별의 중력이 베텔게우스의 대기와 항성풍에 역학적 변화를 일으켜 장주기 밝기 변동을 유발했을 가능성이 있다고 설명했다.

다만 베텔게우스 B가 실제로 베텔게우스를 공전하는 동반성인지 공식적으로 확인하려면, 공전 궤도의 반대편으로 이동했을 때 다시 관측해 베텔게우스 B가 중력적으로 베텔게우스와 결합된 쌍성임을 검증해야 한다고 덧붙였다.

연구팀은 또 이 발견으로 동반성이 적색초거성의 진화 과정과 질량 방출, 초신성 폭발에 어떤 영향을 미치는지에 대한 연구가 본격화될 것으로 기대했다.

몽타르제스 박사는 "100년에 걸친 베텔게우스 동반성 탐색이 마침내 결론에 도달했다"며 "이처럼 오랫동안 연구된 별 주변에서 태양보다 더 무겁고 밝은 동반성을 새롭게 발견했다는 사실 자체가 놀라운 일"이라고 말했다.

◆ 출처 : Astronomy & Astrophysics, Miguel Montargès et al., 'VLT/SPHERE imaging of the candidate companion of Betelgeuse'

scitech@yna.co.kr

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