이것이 태양계의 미래? 백색왜성 주변에서 발견된 이중 고리 [우주를 보다]

영원할 것 같은 태양도 앞으로 약 50억 년 뒤에는 연료가 고갈되면서 부풀어 올라 적색거성이 된다. 과학자들은 이 단계에서 태양의 지름이 수백 배 커져 수성과 금성을 삼킬 것으로 예상한다. 지구의 운명은 아직 완전히 확정되지 않았지만, 설령 살아남더라도 파란만장한 최후를 맞이할 수 있다.

최근 과학자들은 태양과 비슷한 별이 죽은 뒤 남는 백색왜성에서 그런 운명의 흔적을 발견했다. 이탈리아 트리에스테 대학교의 천문학자 니콜라 젠틸레 푸실로와 동료들은 유럽남방천문대(ESO)의 VLT 망원경을 이용해 백색왜성 ‘J1328-1450’ 주변에서 이전에 보지 못했던 두 개의 고리를 포착했다.

백색왜성은 별이 생을 마친 후 남은 핵으로, 주로 탄소와 산소로 이뤄져 있으며 표면에 얇은 수소·헬륨 대기를 지니고 있다. 따라서 그 주변에 가스나 먼지로 이뤄진 고리가 있다면, 이는 별이 죽는 과정에서 파괴된 행성의 잔해로 해석된다. 과학자들은 이전에도 백색왜성 주변에서 파괴된 행성의 흔적인 고리를 관측한 바 있다. 그러나 J1328-1450처럼 가스로 이뤄진 고리가 뚜렷하게 둘로 나뉜 경우는 이번이 처음이다.

연구팀은 VLT에 장착된 ‘X-Shooter’ 관측 장비를 이용해 이 고리에서 칼슘, 산소, 마그네슘, 철 같은 원소가 풍부하다는 사실을 확인했다. 이는 암석형 행성이나 소행성이 부서진 결과임을 시사한다. 하지만 단순히 가스와 먼지만으로는 이중 고리를 설명하기 어렵다.

연구팀에 따르면, 이중 고리가 안정적으로 유지되기 위해서 서로 다른 궤도를 도는 두 개의 소행성 혹은 행성급 천체의 중력이 필요하다. 안쪽 고리에 있는 천체는 일반적인 소행성 크기(지름 수 킬로미터)이고, 바깥쪽 고리에 있는 천체는 명왕성이나 지구의 달 정도 크기라면 관측 결과를 쉽게 설명할 수 있다.

그런데 더 흥미로운 점은 두 고리의 구성 물질이 다르다는 사실이다. 안쪽 고리에는 마그네슘 가스가 풍부한 반면, 바깥쪽 고리에는 마그네슘이 거의 없다. 이는 구성 성분이 다른 두 행성이 각각 부서진 결과이거나, 한 천체의 서로 다른 부분(예를 들어 지각과 핵)에서 유래했을 가능성을 시사한다. 태양계로 비유하면, 화성과 지구가 각각 부서져 서로 다른 고리를 만들었거나, 한 행성의 지각과 핵이 따로 고리를 형성한 것과 비슷한 상황이다.

이것이 먼 미래 태양계의 모습일 수도 있다고 생각하면 섬뜩한 이야기일지도 모르지만, 생자필멸의 법칙은 행성도 예외가 아니다. 어쩌면 끝이 있기 때문에 더 아름다운 것이 생명과 우주의 원리인지도 모른다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com