태양계의 별은 하나지만, 지구 근처에 두 개의 별이 짝을 이뤄 공통의 무게 중심을 일정한 주기로 공전하는 쌍성계가 130만 개에 달하는 것으로 나타났다.

이는 우리 은하 별들의 3D 지도를 만들고 있는 '가이아(Gaia)' 위성의 관측 자료를 토대로 파악한 것이다.

가이아 위성 전 '히파르코스'(Hipparcos) 위성 자료를 이용해 확인한 쌍성계가 약 200개에 불과했던 것과 비교하면 엄청나게 늘어난 것이다.

▲ 지구 인근의 쌍성계 항성들.

23일 미국 버클리 캘리포니아대학(UC버클리)에 따르면 이 대학 천체물리학 박사과정 대학원생 카림 엘-바드리는 가이아 위성 자료를 토대로 파악한 3천 광년 이내 쌍성계 카탈로그(목록)를 영국 왕립천문학회 월보(MNRAS)를 통해 발표됐다.

유럽우주국(ESA)이 지난 2013년 12월에 발사한 가이아 위성은 지구와 태양의 중력이 균형을 이루는 라그랑주 제2점(L2)에서 항성의 위치와 이동, 광도, 색깔(표면온도) 등을 관측해 왔으며 지금까지 3차에 걸쳐 관측 자료를 공개했다.

지난해 12월에 이뤄진 3차분 1차 공개 때는 18억 개가 넘는 항성 카탈로그를 내놓았다.

연구팀은 이 카탈로그를 분석해 같은 거리에서 비슷한 방향으로 움직여 쌍성계일 가능성이 높은 후보 180만 개를 찾아냈다. 이 중 우연히 비슷한 방향과 움직임을 보였을 수 있는 항성을 배제하고 적어도 90%를 넘는 가능성을 가진 쌍성계 130만 개를 추려냈다.

연구팀은 이중 약 110만 개는 쌍성계 가능성이 99%에 달하는 것으로 제시했다.

엘-바드리는 "태양과 같은 항성의 절반은 쌍성계로 이들 중 상당수는 너무 가까이 붙어있어 구분이 안 된다"면서 "태양과 같은 항성의 25%는 태양~명왕성 거리인 30 AU(천문단위) 떨어진 곳에 짝별을 갖고 있으며, 30~50 AU 사이에 가장 많이 몰려있는 것을 발견했다"고 밝혔다.

일부 쌍성계는 짝별 간 거리가 26만 AU(3.26광년·1파섹)에 달하기도 했으나 대부분은 1천 AU 이내인 것으로 분석됐다.

연구팀은 특히 쌍성계의 항성이 매우 유사한 질량을 갖고 있다는 점을 확인했다.

이는 지난 2018년 2차분 관측자료 공개 때 어렴풋이 드러났던 것으로 이번 3차분 1차 자료 공개를 통해 더욱 확실해졌다.

엘-바드리는 쌍성계 항성들이 수백에서 수천 AU씩 떨어져 있어 질량에 차이가 있을 법도 한데 마치 짝별의 질량을 알고 있는 것처럼 비슷하다면서, 이들이 질량이 같을 정도로 훨씬 가까이서 만들어진 뒤 인근 다른 별과의 상호작용으로 멀리 떨어지게 된 것일 수 있다고 분석했다.

연구팀은 카탈로그에 오른 쌍성계 중 백색왜성을 가진 것이 1만7천 개에 달해 천문 연구에 활용할 수 있는 귀중한 자료가 될 것으로 전망했다.

백색왜성은 대부분의 별이 항성 진화의 마지막 단계에서 맞게 되는 청백색의 별로, 태양도 앞으로 50억 년 뒤에는 표면층 물질을 행성상성운으로 방출하고 남은 물질이 축퇴한 백색왜성으로 생을 마감하게 된다. 이 별은 형성 시기와 질량 등을 측정하기가 상대적으로 용이해 쌍성계 내 짝별이나 행성에 관한 정보를 제공해주는 역할을 하게 된다.

엘-바드리가 찾아낸 백색왜성 포함 쌍성계 중 약 1천400 개는 두 별이 모두 백색왜성이고, 1만6천여 개는 하나만 백색왜성으로 구성돼 있다.

<연합>

과학팀  press@jeonpa.co.kr

<저작권자 © 전파신문, 무단 전재 및 재배포 금지>