오늘 소개할 내용은 솔직히 좀 어렵습니다. 그래도 최대한 쉽게 풀어보려고 하니 천천히 읽어봐 주세요.

1996년 2월, 일본의 아마추어 천문가 사쿠라이 유키오 씨가 궁수자리 쪽에서 갑자기 밝아진 별 하나를 찾아냈습니다. 사흘 뒤 국제천문연맹에 정식으로 보고됐고, 지금은 이 별을 발견자 이름을 따서 '사쿠라이 천체'라고 부릅니다. 이게 왜 특별한 사건이냐면, 죽어가던 별이 다시 살아나는 과정을 사람이 평생 안에 실시간으로 지켜볼 수 있었던 거의 유일한 사례이기 때문이에요.

과정을 순서대로 풀어보겠습니다.

태양 같은 별은 수명이 다하면 폭발하지 않고, 바깥층을 천천히 우주로 날려 보냅니다. 이때 밀려난 껍질이 흔히 사진으로 보는 행성상성운이 되고, 남은 별의 core(핵) 바깥에는 아직 다 타지 않은 얇은 헬륨 껍질이 남습니다. 대부분의 별은 여기서 그냥 조용히 식어서 백색왜성이 되고 이야기가 끝나요.

다만 아주 가끔은 얘기가 다릅니다. 남은 헬륨 껍질이 별이 수축하는 과정에서 온도가 1억 도를 넘어가면 다시 불이 붙는 경우가 있어요. 껍질이 너무 얇아서 부풀어도 압력이 충분히 낮아지지 않다 보니, 열이 반응을 더 키우고 그 반응이 다시 열을 더 만드는 악순환이 생깁니다. 별 전체가 터지는 초신성과 다르게, 이건 껍질 안에서만 일어나는 반응이라 별 자체는 멀쩡히 살아남아요.

재점화가 언제 일어나느냐에 따라 세 가지로 나뉘는데, 사쿠라이 천체처럼 이미 백색왜성으로 다 식은 뒤에 불이 붙는 경우를 VLTP라고 부릅니다. 이렇게 직접 관측된 사례는 지금까지 딱 두 개뿐이에요. 1919년의 V605 Aql이라는 별, 그리고 1996년의 사쿠라이 천체입니다.

헬륨 껍질에 다시 불이 붙으면 별 내부에 강한 대류가 생기면서, 표면에 남아있던 얇은 수소층이 뜨거운 헬륨 연소 영역으로 끌려 내려가 타버립니다. 실제로 사쿠라이 천체는 발견 후 6개월 사이에 표면 수소가 10분의 1로 줄었고, 대신 리튬이 새로 만들어지고 탄소량도 크게 늘어난 게 확인됐습니다.

별은 이때 극적으로 부풀어 올라요. 지구만 하던 백색왜성이 반지름 기준으로 태양의 60~100배, 그러니까 태양계로 치면 수성 궤도 안쪽까지 커집니다. 다만 질량 대부분은 여전히 지구 크기 정도의 core에 몰려 있고, 그 주변은 공기보다 수백~수천 배 더 희박한 가스로 채워진 상태예요. 1990년대 후반엔 이 별을 감싼 먼지가 두꺼워지면서 가시광선으로는 거의 안 보이게 되기도 했습니다.

그러다 별이 다시 쪼그라들면서 표면 온도가 27,000~36,000K(가장 잘 맞는 값은 약 30,550도) 정도까지 올라가면, 초속 500km에 달하는 강한 항성풍이 뿜어져 나옵니다. 이 단계에서는 스펙트럼에 넓고 강한 방출선이 나타나서 '울프-레이예 [WC]형' 별로 분류돼요. 이때쯤 반지름은 태양의 2.5배 정도로 다시 줄어들어 있고요. 별은 계속 식어가면서 수십~100년에 걸쳐 다시 백색왜성으로 돌아갈 걸로 예상되고 있습니다.

그럼 이게 완전히 새로운 종류의 별을 발견한 거냐면, 그건 아니라고 해요. [WC]형 중심별 자체는 이미 알려진 분류고, 행성상성운 중심별의 약 30%가 비슷하게 수소가 부족한 현상을 보이는데 이게 '되살아난 별' 현상으로 설명돼 왔거든요. 이번 연구의 의미는 두 가지입니다. 사쿠라이 천체가 앞선 V605 Aql과 똑같은 경로를 밟고 있다는 게 확인돼서 이 이론에 힘이 실렸다는 것, 그리고 재가열 속도가 예상보다 훨씬 느리다는 것이에요. 2005년 모델은 2020년쯤 온도가 9만 도까지 오를 거라고 예측했는데, 실제로는 아직 3만 도 대에 머물러 있어서, 더 천천히 뜨거워지는 걸로 봤던 2006년 모델 쪽이 관측과 더 잘 맞는 걸로 확인됐습니다.

혹시 더 상세한 내용이 궁금하신 분만 들어가보세요.

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