리서치 하이라이트

백색왜성의 냉각 연대를 밝혀준 수학적 모델링

Nature 465, 7295

백색 왜성은 별의 진화과정에서 가장 일반적인 마지막 단계이며, 은하계의 진화와 구조에 대한 중요한 정보를 제공하고 있다. NGC 6791은 금속 성분이 풍부한 산개성단(open cluster)으로써 우리 태양계와 매우 가깝기 때문에 매우 희미한 백색 왜성까지도 관찰하는 것이 가능하다. NGC 6791의 주계열 별(main sequence star)의 턴-오프 연대에 대한 측정을 통해서 이들이 약 80억년 정도 되었을 것으로 추정할 수 있었지만, 백색 왜성의 밝기에 따른 연대 측정으로는 약 60억년 정도로 추정되었다. 이러한 불일치는 백색왜성이 은하계의 크로노미터(chronometer)라는데 대한 의문을 불러일으키기에 충분하였다. 이를 설명할 수 있는 한가지는 백색 왜성이 냉각되는 동안, 헬륨 연소가 별의 내부로 들어가면서 22Ne 생성되며, 그에 따라 12C와 16O의 결정화 및 상 분리를 유발하게 되고, 그에 따라 냉각이 지연되게 된다. Garcia-Berro 등은 NGC 6791의 핵 내에서 일어나는 물리학적 분리 현상을 보여주기 위해서 전체 백색 왜성 진화 프로세스에 대한 수학적 모델링을 개발하였다. 저자들은 이러한 모델을 통해서 성단의 연대가 80억년이라는 것을 확증하였으며, 백색 왜성이 여전히 유효한 크로노미터라는 사실을 증명할 수 있었다.