아직 우주에 존재하지 않는 이론적 청색왜성이 저질량 적색왜성의 먼 미래에 어떻게 더 뜨겁고 밝아지는지, 모형의 전제와 함께 살펴봅니다.
현재 관측 사례 없음 · 저질량 별 장기 진화의 모형 예측
3D 모형은 관계를 읽기 위한 교육용 표현입니다. 아래 수치와 설명이 과학 정보를 소유합니다.
아주 낮은 질량과 특정 조성을 가정한 계산의 불연속 이정표이며, 현재 관측된 진화 순서가 아닙니다.
이 페이지의 청색왜성은 뜨거운 O형·B형 주계열성이 아니라, 아주 낮은 질량의 적색왜성이 수조 년 뒤 도달할 것으로 계산된 이론적 진화 단계다. 그런 적색왜성은 아직 우주의 나이보다 훨씬 긴 수명을 다하지 않았다. 따라서 천문학자는 청색왜성을 관측한 적이 없으며, 항성 구조 방정식과 컴퓨터 모형으로 미래의 온도와 밝기 변화를 예측한다.
아주 가벼운 적색왜성은 내부의 넓은 영역이 대류로 섞일 수 있다. 오랜 세월 동안 수소가 헬륨으로 바뀌면 별 전체의 평균 화학 조성과 내부 구조가 달라진다. 남은 연료를 태우는 동안 별의 광도와 유효온도가 상승하는 진화 경로가 계산된다. 온도가 높아지면 빛의 스펙트럼이 짧은 파장 쪽으로 이동해 ‘청색’이라는 이름을 얻는다. 질량이 늘거나 뜨거운 대질량 별로 변하는 과정은 아니다.
청색왜성의 파란빛은 관측 사진의 색이 아니라, 저질량 별의 미래 모형에서 온도가 상승한다는 뜻이다.
태양 같은 별은 중심 수소가 고갈되면 중심부와 바깥층의 구조가 크게 갈라지고 적색거성으로 팽창한다. 매우 낮은 질량 별은 대류로 연료를 더 넓게 섞어 쓰며, 태양과 같은 방식의 거대한 팽창을 거치지 않는 진화 경로를 보일 수 있다. 0.10 태양 질량 별을 계산한 대표 모형에서는 별이 뜨거워지는 청색왜성 단계를 거친 뒤 헬륨이 주성분인 백색왜성으로 향한다. 이것은 특정 질량과 물리 가정을 넣은 결과이므로 모든 적색왜성에 그대로 적용해서는 안 된다.
각 단계의 정확한 시간과 경로는 질량, 화학 조성, 대류와 물질 수송을 어떻게 계산하는지에 따라 달라질 수 있다. 하지만 현재 우주에서 아직 생길 시간이 없었다는 결론은 긴 저질량 별 수명과 우주 나이의 큰 차이에서 나온다.
광도 등급 V인 O형·B형 주계열성은 기술적으로 청색 왜성이라 불릴 수 있다. 이 별들은 질량이 크고 밝으며 수명이 짧고, 현재 실제로 관측된다. 반면 여기서 다루는 청색왜성은 작고 오래 사는 적색왜성의 미래다. 두 대상을 구분하지 않으면 ‘청색왜성이 이미 발견됐다’거나 ‘적색왜성이 대질량 별이 된다’는 오해가 생긴다. 문맥에 ‘저질량 적색왜성의 먼 미래’가 있는지 먼저 확인해야 한다.
관측되지 않았다는 말은 근거가 없다는 뜻이 아니다. 물리 모형의 예측이지만 아직 직접 검증할 우주적 시간이 지나지 않았다는 뜻이다.