죽은 별은 결국 그렇게 죽은 것이 아니다: 백색 왜성을 팽창시키는 숨겨진 힘

백색 왜성은 두 개의 별이 서로 공전하는 쌍성계에 자주 존재합니다. 이들 쌍의 대부분은 은하계 시간 척도에서 매우 오래되었으며 4,000도 켈빈 근처의 온도로 냉각되었습니다. 그러나 최근 관측을 통해 별들이 한 시간 이내에 궤도를 완료하는 단주기 쌍성군이 발견되었습니다. 이러한 빠르게 움직이는 쌍은 확립된 예측과 일치하지 않습니다. 많은 쌍이 예상 크기의 대략 두 배로 나타나고 온도가 10,000~30,000켈빈 사이이기 때문입니다.

조석 가열의 역할 조사

이러한 예상치 못한 행동으로 인해 교토 대학의 Lucy Olivia McNeill이 이끄는 연구팀은 이러한 시스템에서 조석력의 영향을 조사했습니다. 조수는 종종 가까운 궤도를 공유하는 물체를 왜곡하여 시간이 지남에 따라 해당 궤도가 진화하는 방식에 영향을 미칩니다.

“조석 가열은 뜨거운 목성의 온도와 호스트 별과의 궤도 특성을 설명하는 데 어느 정도 성공했습니다. 그래서 우리는 조석 가열이 단주기 쌍성에서 백색 왜성의 온도를 어느 정도 설명할 수 있는지 궁금했습니다.” 맥닐이 묻습니다.

이 질문을 탐구하기 위해 연구자들은 단주기 쌍성에서 백색 왜성이 얼마나 가열되는지 추정하기 위해 설계된 이론적 모델을 개발했습니다. 이 모델은 널리 적용 가능하도록 제작되어 이러한 시스템에서 백색왜성의 온도 이력과 미래 궤도 변화를 모두 추정할 수 있습니다.

조력이 백색 왜성 진화를 재구성하다

팀의 분석에 따르면 조석 상호 작용은 이러한 별이 어떻게 진화하는지에 중요한 역할을 할 수 있음이 나타났습니다. 특히, 더 작은 백색왜성의 중력은 더 크지만 덜 질량이 큰 동반성 내에서 내부 열을 증가시킬 수 있습니다. 이렇게 추가된 열로 인해 별이 팽창하고 표면 온도가 켈빈 10,000도 이상으로 올라갑니다.

이러한 확장으로 인해 연구자들은 백색왜성이 물질 교환을 시작하는 시점(질량 전달 단계)에서 표준 이론에 의해 예측된 크기의 두 배일 가능성이 있다고 제안합니다. 결과적으로 이러한 짧은 주기 쌍은 과학자들이 이전에 믿었던 것보다 3배 더 긴 궤도 주기에서 상호 작용을 시작할 수 있습니다.

McNeill은 “우리는 조석 가열이 이들 백색 왜성의 온도를 증가시킬 것이라고 예상했지만, 가장 오래된 백색 왜성의 궤도 주기가 로슈 돌출부가 접촉할 때 얼마나 감소하는지 보고 놀랐습니다.”라고 말했습니다.

항성 폭발과 미래 연구에 대한 시사점

극도로 좁은 궤도에 있는 백색 왜성은 결국 상호 작용하여 중력 복사를 방출합니다. 이런 종류의 시스템은 두 가지 극적이고 과학적으로 중요한 우주 사건인 Ia형 초신성과 격변 변수의 가능한 기원으로 간주됩니다.

앞으로 팀은 탄소-산소 백색 왜성으로 만들어진 이진 시스템에 모델을 적용하는 것을 목표로 하고 있습니다. 그들의 목표는 Ia형 폭발로 이어지는 잠재적 경로, 특히 현실적인 온도 예측이 이중 축퇴(병합) 시나리오를 뒷받침하는지 여부를 더 잘 이해하는 것입니다.