이 극단적인 별은 거대한 해일을 일으킬 수도 있습니다.

대마젤란운의 한 별에서는 더 작은 동반성의 중력이 더 큰 별을 끌어당기면서 플라즈마의 거대한 해일파가 그 표면을 반복적으로 충돌할 수 있습니다(그림 참조).

멜리사 와이스/CfA

리즈 크루시(Liz Kruesi)

2023년 8월 21일 오전 9시

모래사장에 파도가 부딪히는 것처럼, 거대한 플라즈마 파동이 거대한 별 하나의 표면에 충돌할 수도 있습니다.

별은 한 쌍의 일부이며 동반자의 중력에 의해 늘어나거나 당겨집니다. 그 중력의 줄다리기는 별의 밝기를 급격하고 리드미컬하게 변화시킵니다. 이제 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 별빛의 꾸준한 심장 박동이 별 표면에서 기복이 생기고 부서지는 거대한 해일에 의해 발생한다는 사실이 밝혀졌다고 연구자들은 8월 10일 Nature Astronomy에 보고했습니다. 파도의 높이는 태양 직경의 최대 3배에 달할 수 있습니다.

매사추세츠주 케임브리지 소재 하버드-스미스소니언 천체물리학 센터 소속 천체물리학자 모건 맥레오드(Morgan MacLeod)는 “이렇게 극적이지만 변혁적인 순간이 실제로 일어나는 경우는 매우 드물다”고 말했다.

MACHO 80.7443.1718이라고 불리는 별계는 지구에서 약 160,000광년 떨어진 대마젤란운에 위치하고 있습니다. 이 별에는 태양 질량의 35배에 달하는 눈에 보이는 별 하나와 태양 질량의 10배 이상인 눈에 보이지 않는 별이 하나 있습니다. 한 달에 한 번 정도 서로 궤도를 돌면서 중력이 두 별의 표면에 조수를 일으킬 만큼 충분히 가까이 지나간다고 과학자들은 추측합니다. 이는 달이 지구의 바다를 끌어당기는 것과 비슷합니다(SN: 4/5/11).

그러나 별들에서는 그 잡아당김이 훨씬 더 극심할 것입니다. 이번 연구에 참여하지 않은 Caltech의 천체 물리학자인 Jim Fuller는 "키가 몇 미터가 아닌 별 직경의 10%에 달할 수 있습니다"라고 말했습니다. 눈에 보이는 별만큼 큰 별(태양 너비의 약 24배)은 약 330만 킬로미터 높이의 해일에 해당합니다.

Fuller는 새로운 연구는 "이와 같은 극단적인 시스템이 있을 때 역학이 얼마나 복잡하고 흥미로워지는지를 보여줍니다"라고 말합니다.

천문학자들은 망원경을 통해 이 별들의 모양을 볼 수 없지만 시간이 지남에 따라 더 밝은 별의 빛이 어떻게 변하는지 추적할 수 있습니다. 가장 잘 알려진 "심장박동별"의 밝기는 약 10분의 1퍼센트 정도 변하는 반면, 이 시스템의 밝기는 20퍼센트 정도 변합니다.

대략 한 달에 한 번, 지구에서 약 160,000광년 떨어진 두 별이 서로 충분히 가까워지므로 중력이 두 별 표면의 플라즈마에 조수를 발생시킵니다. 컴퓨터 시뮬레이션(그림)은 중력의 줄다리기가 더 큰 별 표면의 플라즈마에 엄청난 조수를 일으킨다는 것을 암시합니다.

MacLeod는 이 항성계의 역학이 어떻게 눈에 띄는 변화를 가져오는지 알고 싶었습니다. 그래서 그와 하버드 천문학자 Avi Loeb는 이 별들이 서로 공전할 때 플라즈마가 어떻게 별들 사이를 이동하는지 시뮬레이션했습니다.

파도는 실제로 더 밝은 별의 표면을 가로질러 부서지고 충돌할 만큼 충분히 커질 수 있다고 연구는 제안합니다. 바다의 파도가 해안에서 멀리 떨어져 있으면 구불구불하고 기복이 심한 파도입니다. 그러나 해안에 가까워질수록 스스로 솟아 오르고 무너집니다. MacLeod는 “여기서 비슷한 일이 일어나고 있습니다.”라고 말합니다. 파도의 꼭대기는 가파르게 변하고, “바닥과 위상이 어긋나며 스스로 접혀서 부서집니다.”

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그는 별 표면에 충돌한 후 해변에 남겨진 거품이 많은 파도처럼 "흩어진 잔해가 별 주위의 대기로 유입된다"고 말합니다. 파도가 부서지면 에너지가 손실됩니다. 연구에 따르면 충돌로 인해 별의 궤도가 줄어들고 결국 이 별들이 충돌하여 합쳐질 수 있음을 의미합니다.

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M. MacLeod 및 A. Loeb. 심장 박동 별 MACHO 80.7443.1718의 표면에 부서지는 파도. 자연 천문학. 2023년 8월 10일 온라인 게시. doi: 10.1038/s41550-023-02036-3.