알수 없는 연인사이, 이중백색왜성 (Binary White Dwarf)의 관계변화 '노바(NOVA)'

네뷸라에서 시작한 별 이야기가 어느덧 노바에 이르렀습니다. 노바에 대해서는 간략하게나마 아는 분들도 많으실 테지만, 그렇지 않은 분들 또한 있으실 테니 '노바'에 대해서도 한번 진지하게 알아보도록 하겠습니다.

 

Credit & Copyright:  John Chumack

 

수퍼노바 말고 '노바'

별의 폭발을 이야기할때 가장 흔하게 만나게 되는 단어 중 하나는 바로 수퍼노바입니다. 수퍼노바에 대해서는 잘 알지 못해도 단어 자체는 대중적으로 잘 알려져 있죠. 노래의 가사나 제목으로 사용되기도 하고, 시나 소설에 등장하기도 하고, 혹은 무엇인가를 비유할 때 사용되기도 합니다. 엄청난 변화나 충돌들을 표현할 때 사용하는 이 수퍼노바는 그래서 상대적으로 조금 친숙한 단어이긴 하지만, 여기서 우리가 하나 잊고 있는 데 있습니다. 수퍼노바가 있다면 그냥 노멀 한 노바도 있다는 것, 비교되는 대상이 존재하기 때문에 앞의 수식어에 슈퍼를 붙여 상대적으로 더 큰 의미를 부여한 것이 수퍼노바라는 사실입니다. 그래서 우리는 수퍼노바로 가기 전에, 그것과 비교되는 '노바'알아볼 생각입니다.

 

 

노바란?

노바는 어느날 갑자기 별이 반짝, 하고 이전보다 더 환한 빛을 내는 현상을 말합니다. 정의만 살펴본다면 매우 쉽고 간단한 현상이죠? 그냥 어느 날 갑자기 약간의 변덕이 생긴 별이 태양의 빛을 더 받아 좀 더 밝게 보이는 것일 수도 있을 것 같고, 우연히 발생하는 착각일 것도 같습니다.  하지만 실제 노바가 발생하는 과정은 생각보다 복잡합니다. 여러 조건이 충족되어야만 발생하며 실제로 이 현상이 발생하기까지의 과정에 소요되는 시간 역시 인간들의 상상을 초월할 정도입니다. 노바는 도대체 왜 발생할까요? 참, 노바는, 밝게 빛나는 별을 가르치는 것이 아니라, 별이 높은 광도의 빛을 내는 현상을 의미합니다.

 

노바는 보통 이중성 구조에서 발생합니다. 앞선 포스트에서 살펴본 이중백색왜성의 경우 노바가 발생할 수 있는 가능성을 가진 구조라고 볼 수 있으며 둘 중 하나의 별이 높은 밀도와 압력을 가진 백색왜성인 경우 노바가 발생할 확율이 매우 높아집니다.  두 별의 중력이 균형을 이루고 있을 때에는 서로 일정한 궤도를 그리며 움직이게 되는 이중백색왜성. 하지만 어떠한 외부 자극이나 혹은 별들 중 하나의 내부 요인에 의매 이 균형이 무너지게 되면 별들의 움직임은 달라지게 됩니다. 만약 별의 중력이 낮아지는 방향으로 변화가 일어난다면 이 두 별은 영원히 이별을 하게 되겠지만 반대로 하나의 별이 가진 중력이 더 커진다면 서로 일정한 거리를 유지하던 것이 점점 당겨지게 되어 결국에는 하나의 개체로 흡수될 수 있습니다. 이후 별의 질량변화로 인해 밀도와 압력은 더 높아지게 되고 이미 하나의 백색왜성이 가진 밀도와 압력등이 충분히 높은 상태였다면 노바를 일으키기까지의 시간은 조금 더 단축될 수 도 있습니다.

 

2023.05.06 - [분류 전체보기] - 아무리 생각해도 난 너를~ 이중 백색 왜성 이야기(이중성? 응 아니냐)

아무리 생각해도 난 너를~ 이중 백색 왜성 이야기(이중성? 응 아니냐)

 

결과적으로 이런 단계를 거쳐 질량이 더 커진 별의 압력과 온도등의 요소가 임계치를 벗어나게 되면 이것이 터져 나오게 되고 바로 이 현상이 노바입니다. 주로 적색거성과 쌍을 이루고 있던 백색왜성이 적색거성이 쏟아내는 가스와 빛등을 받아내다가 이것이 한계에 도달했을때 발생하며, 노바가 일어나는 순간 별의 바깥쪽 층은 분리가 이루어지게 되고 큰 빛을 발하게됩니다. 우리가 관찰하게 되는 밝은 빛이 바로 노바라고 볼 수 있습니다.

 

 

따지고 보면 비슷한 과정인 적색거성과 노바

이제까지의 설명을 들어보면 이런 생각이 들 수 있습니다. 별이 만들어진 후 적색거성이 되는 과정이랑 크게 다른게 없는 거 아니야? 사실 두 개의 별의 중력관계에서 일으키는 노바는 그 기본 원리자체는 원시성이 적색거성이 되는 과정과 상당히 유사한 것이 사실입니다. 다만, 이 두 개의 현상이 다르게 구분되는 이유는 그것이 최초로 만들어진 별의 성장 단계이냐, 아니면 이미 죽음을 맞이한 별의 잔해가 변화하는 과정이냐에 따라 달라지게 됩니다. 왜냐. 최초로 만들어진 별과, 이미 한차례 생애주기에서 죽음을 맞이한 별은 구성자체가 다르기 때문입니다. 

 

적색거성은 처음 생성된 별이 수소와 헬륨등의 원소등을 연료로 사용하면서 이루어지는 핵융합 활동으로 이루어집니다. 하지만 노바의 경우 이미 이러한 활동을 마친 상태의 별들이기 때문에 수소와 헬륨이 아닌 이보다 훨씬 무거운 원소들을 이용한 핵융합을 일으키게 됩니다. 더 높은 온도와 더 높은 압력등을 요구하는 이러한 활동은 결국 원시성이 팽창하여 적색거성을 이루는 결론과는 다르게 폭발처럼 보이는 노바라는 결론으로 이르게 됩니다. 일종의 힘의 반작용에 의한 결과의 차이라고 생각할 수도 있겠습니다. 더 강한 압력과 온도로 뭉쳐있었기 때문에 내부의 가스들이 더 큰 힘으로 빠져나오고 에너지 역시 더 크게 방출되면서 더 높은 광도의 빛을 우리가 보게 되는 것이 바로 노바입니다. 노바는 언뜻 보기엔 폭발처럼 보이지만 딱 꼬집어 말하자면 폭발이 아닌 에너지의 방출입니다.

 

자 그렇다면 노바와 수퍼노바는 또 어떻게 다른걸까요?

해당내용은 다음 포스팅으로 이어가도록 하겠습니다.

 

2023.05.08 - [분류 전체보기] - 크면 클수록 더 크게 빛나는 수퍼노바 (Super Nova)

크면 클수록 더 크게 빛나는 수퍼노바 (Super Nova)