NGC 362D, 질량 전달이 끝난 지 약 6억 년 된 별의 흔적

구상성단 NGC 362에 있는 밀리초 펄서 NGC 362D(PSR J0103−7050D)가 태양 질량의 약 0.18배에 불과한 헬륨 백색왜성과 짝을 이루는 것으로 확인됐습니다. 이 백색왜성은 아직 본격적으로 식어 가기 전 단계입니다. 진화 모형에 따르면 두 별 사이의 질량 전달은 약 6억 년 전에 끝났습니다. 268

전파와 가시광선 관측이 밝혀낸 짝별

남아프리카공화국의 전파망원경 배열 MeerKAT 관측으로 펄서가 발견됐고, 약 0.17일(약 4.1시간)인 공전 주기도 확인됐습니다. 68 연구진은 여러 파장대와 시기에 걸쳐 촬영된 허블 우주망원경의 심층 영상에서 펄서 위치와 일치하는 광학 천체를 찾아냈습니다. 그 빛을 분석한 결과, 천체는 질량이 매우 작은 헬륨 백색왜성이며 아직 냉각 전 단계인 것으로 나타났습니다. 2

두 관측은 서로 다른 정보를 보탭니다. 전파 관측은 펄서와 궤도를 파악하고, 허블의 가시광선 자료는 희미한 짝별을 찾아 그 성격을 알아내는 데 도움을 줬습니다. 26

‘젊다’는 추정은 어떻게 나왔을까

연구진은 백색왜성에서 관측한 특성을 최신 쌍성 진화 모형과 비교해 질량 전달이 끝난 시점을 추정했습니다. 그 결과는 약 6억 년 전입니다. 이는 관측으로 날짜를 직접 확인한 것이 아니라, 모형에 기반해 계산한 추정치입니다. 2

질량이 작은 백색왜성이 아직 냉각 전 단계에 있다는 점도 이 해석을 뒷받침합니다. NGC 362D는 짝별이 중성자별에 물질을 넘겨준 시기가 비교적 최근인 쌍성계를 살펴볼 기회를 제공합니다. 2

백색왜성 주변에 물질이 남아 있을까

질량 전달이 끝날 무렵 바깥으로 밀려난 물질 일부가 백색왜성 주변에 남아 있을 가능성도 제기됐습니다. 연구를 소개한 자료는 주변 물질이 있을 수 있다는 단서를 언급하지만, 현재 공개된 정보만으로는 그 물질의 성분을 밝히거나 존재를 확정된 검출로 볼 수 없습니다. 67

일부 펄서 쌍성에서는 짝별 주변의 이온화된 물질이 전파 신호를 가리기도 합니다. 하지만 그런 현상이 일반적으로 가능하다는 사실만으로 NGC 362D에서도 전파 신호가 가려진다고 볼 수는 없습니다. 이 계에서 실제 영향이 확인됐는지는 아직 열린 질문입니다. 3

펄서의 ‘재활용’을 살펴볼 드문 사례

천체물리학에서 말하는 펄서의 ‘재활용’ 과정에서는 중성자별이 짝별로부터 물질을 받아 회전 속도를 높입니다. 질량 전달이 끝난 뒤에는 짝별이 백색왜성으로 남을 수 있습니다. 밀리초 펄서와 헬륨 백색왜성이 함께 있는 NGC 362D는 이 과정이 끝난 뒤의 비교적 이른 시기를 연구하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 26

밀리초 펄서는 규칙적인 전파 펄스를 내보내 우주에서 정밀한 시계처럼 활용됩니다. 짝별이 질량 전달을 마친 지 비교적 얼마 되지 않은 이 계는 그 과정의 여파를 조사하고, 주변 물질이 전파 관측에 영향을 줄 가능성을 살펴볼 수 있는 사례입니다. 다만 NGC 362D의 펄서 신호에 실제 문제가 생겼다는 뜻은 아닙니다. 36