신성(Nova)

신성이란 무엇일까?

별은 아주 천천히 진화하기 때문에 한 사람의 일생 중에는 많은 변화를 보여주지 않는다.

그러나 때때로 우리들은 별의 변화를 관찰할 수 있을 때가 있다.

그것은 예전에 없던 자리에 갑자기 새로운 별이 모습을 드러낼 때이다.

이렇게 갑자기 모습을 드러내는 별을 최초로 기록한 사람은 히파르코스다.

기원전 134년 전갈자리에서 새로운 별을 관찰한 것으로 보인다.

하지만 그 사실은 확실하지 않았다.

2세기 후 로마의 플리니우스가 기록한 내용만이 유일하게 그 일에 대해 언급되기 때문이다.

 

서기 100년대에 그리스의 천문학이 쇠퇴한 이후 세계에서 가장 뛰어난 천문학자들은 중국인이었다.

그들은 100년부터 1100년대까지 몇몇 새로운 별에 대한 기록을 남겼다.

이 새로운 별들은 다른 별들에 비해 유난히 밝은 별들이었다.

1006년에는 금성보다 200배는 더 밝은 별을, 1054년에는 금성 보다 2~3배 더 밝은 별을 새로이 발견했다.

중국인들이 기록한 이러한 별들은 대부분 똑같은 양상을 보였다.

그 별들은 갑자기 나타나서 밝게 빛나다가 이내 사라졌고 다른 별들에 비해 움직임이 적었다.

즉, 유성이나 혜성이 아니라는 것이었다.

또한 밝을수록 오랫동안 존재했지만, 금성보다 훨씬 밝았던 1006년의 별조차 3년밖에 관찰되지 않았다.

 

1572년 카시오페아 자리에 나타난 새로운 별은 이전과는 조금 달랐다.

처음 발견될 당시 이 별은 금성보다 몇 배는 더 밝아서 낮에도 볼 수 있었다.

심지어 달이 없는 밤에도 희미한 그림자를 만들어 낼 정도였다.

이 별은 16개월 동안 하늘에 머물러 있었고, 당시 유럽의 천문학자 티코 브라에 가 이별을 연구했다.

그는 "신성(De Nova Stella)"라는 책을 썼고, 그 이후 이러한 별들을 신성(Nova)으로 부르게 되었다.

 

1609년 천체 망원경이 발명되었고, 그 후로도 천체를 관측할 수 있는 각종 기구들이 발명되었다.

그러나 아이러니하게도 그 이후로는 금성만큼 밝은 신성은 더 이상 발견되지 않았다.

1800년대 발견된 몇몇 신성들은 1 등성만큼 밝았지만, 확실히 그 이후로 발견되는 신성들은 그리 밝지 않았다.

 

천체 망원경이 발견되기 전에는 신성은 아주 신비한 존재였다.

하늘 어디서나 갑자기 나타났다가, 서서히 희미해지다가 사라지는 현상은 설명할 방법이 없었다.

그러나 천체 망원경이 이 모든 것을 바꾸어 놓았다.

사라진 줄 알았던 신성은 사실 눈으로 볼 수 없을 만큼 어두워졌을 뿐이었다.

신성이 나타났던 자리에서는 희미한 별이 있었다.

결국 그 별들은 짧은 시간에 갑자기 밝아졌다가 서서히 희미해져 원래의 어두운 별로 돌아간 것이 분명했다.

 

신성 단계를 거친 직후에 찍은 별들의 사진을 보면 그 별에서 빠져나오는 가스 구름의 흔적을 발견할 수 있다.

이것은 마치 일종의 폭발이 있은 이후 다시 원래의 상태로 돌아가고 있는 것처럼 보인다.

그렇다면 왜 긴 시간 어두운 별로 가만히 있다가 갑자기 폭발하는 것일까?

신성폭발

1954년 미국 천문학자 메를 F. 워커는 신성 헤라클레스를 연구했다.

워커는 그 별이 쌍성이며 그중 하나가 백색 왜성이라는 사실을 발견했다.

(쌍성과 백색 왜성에 대해서는 아래 글을 한번 읽어보세요.)

변광성, 백색 왜성

헤라클레스는 시리우스 A, B와 같은 경우였지만 차이점이 있었다.

시리우스의 두 별은 공전주기가 대략 50년으로 길었고, 이것은 두 별이 멀리 떨어져 있어 근처로 접근한 적이 었었다.

하지만 헤라클레스의 두 별은 공전주가기 4시간 30분 을 주기로 돌고 있었고, 서로 아주 가까이 있다는 것을 의미했다.

따라서 그 두 별사이에는 서로 강한 중력의 효과를 미치게 된다.

그리하여 정상적인 별에서 뜨거운 수소가스가 빠져나와 백색 왜성으로 흘러들어 가게 될 것이다.

그리고 백색 왜성이 이것을 압축시켜 순간적으로 핵융합이 일어날 것이다.

그 결과 거대한 핵융합 폭발이 일어나 신성이 탄생하게 된다.

 

1954년 이후 연구가능한 중간 밝기의 모든 신성은 두 별 중 하나가 백색 왜성인 쌍성이라는 사실이 알려졌다.

이것으로 태양은 쌍성이 아니기 때문에 신성 폭발과는 관계가 없다는 믿음을 주게 되었다.