별이 죽은 뒤 다시 행성이 생길 수 있나…허블 재분석이 보여준 ‘2세대 행성’의 조건
NASA, 1999년 허블 관측자료 재해석해 백색왜성 HS 0209+0832의 특이 원소 조성 확인
니오븀·탄소·헬륨 흔적과 TESS의 4.399일 주기 신호가 ‘행성 재형성’ 시나리오를 지지하지만 직접 검출은 아직 아니다
항성이 백색왜성이 된 뒤에도 그 주변에서 새로운 행성이 다시 만들어질 수 있느냐는 질문에 대해, 지금 단계의 답은 “가능성을 뒷받침하는 강한 단서는 나왔지만 아직 확정은 아니다”에 가깝다. 미국 항공우주국은 2026년 10월 5일 허블우주망원경의 과거 관측을 다시 분석한 결과, 백색왜성 HS 0209+0832의 대기에서 일반적인 암석형 잔해로 설명하기 어려운 원소 조성을 확인했다고 밝혔다. 연구팀은 이를 별이 죽어가며 방출한 물질에서 다시 형성된 목성급 ‘2세대 행성’ 후보가 물질을 잃고 있고, 그 물질 일부가 백색왜성으로 떨어지는 과정으로 해석했다.
이 사안이 중요한 이유는 행성계의 시간을 다시 써야 할 가능성 때문이다. 지금까지 백색왜성 연구는 대체로 “별이 죽은 뒤 남은 잔해가 무엇이냐”에 집중해 왔다. 이번 자료는 그 다음 단계, 즉 죽은 별 주변에서도 조건이 맞으면 새로운 원반과 행성 형성이 이어질 수 있는지 묻는다. 다만 NASA와 논문 모두 행성의 존재를 직접 확정했다고 말하지는 않는다. 관측된 것은 화학 조성과 밝기 변화이고, 2세대 행성은 그 자료를 가장 잘 설명하는 시나리오다.
1999년 자료 속 미확인 선, 2026년에 니오븀으로 풀리다
출발점은 오래된 허블 자외선 분광 자료다. 허블은 1999년 HS 0209+0832를 관측했지만 당시에는 약 100개의 화학적 특징을 식별하지 못했다. 연구팀은 최신 원자 데이터베이스를 바탕으로 이 기록을 다시 대조했고, 그중 다수가 니오븀과 맞아떨어진다고 봤다. NASA는 은퇴한 자외선 우주망원경 FUSE 자료에서도 같은 계통의 신호가 확인됐다고 설명했다.
니오븀은 이번 기사에서 단순한 희귀 금속이 아니라 형성 경로를 가르는 표지다. 철보다 무거운 이런 원소는 보통 별 내부의 일반적인 핵융합만으로 만들어지지 않고, 적색거성 말기와 AGB 단계 같은 별의 죽음 과정에서 나타나는 느린 중성자 포획, 이른바 s-과정과 연결된다. 다시 말해 HS 0209+0832 주변 물질에 니오븀이 유난히 많다는 것은, 그 재료가 별의 탄생 때 남은 원시 원반보다 죽어가는 별이 바깥으로 내보낸 물질에 더 가깝다는 뜻이 된다.
왜 ‘백색왜성 오염’이 아니라 ‘행성 재형성’ 이야기로 이어지나
백색왜성 대기에서 금속 원소가 검출되는 일 자체는 처음이 아니다. 많은 경우 이는 소행성이나 암석질 잔해가 별로 떨어졌다는 뜻으로 해석된다. 그러나 이번 논문은 HS 0209+0832의 조성이 전형적인 암석 파편과 다르다고 본다. Nature Astronomy에 실린 연구에 따르면 이 백색왜성은 유효온도 약 3만5000켈빈의 젊고 뜨거운 천체이며, 냉각 나이는 약 500만 년으로 추정된다. 이런 환경에서 탄소와 니오븀, 헬륨이 함께 두드러지는 패턴은 보통의 1세대 행성 잔해보다 별이 말기에 방출한 물질에서 형성된 천체를 더 잘 가리킨다는 것이다.
연구팀은 여기서 한 걸음 더 나아가, TESS가 약 4개월 동안 관측한 밝기 변화를 결합했다. 그 결과 4.399일 주기의 미세한 변동이 포착됐고, 이를 궤도 운동으로 해석하면 천체는 백색왜성에서 약 0.04AU, 약 600만km 떨어진 곳을 돈다. NASA는 이 후보 천체를 목성과 비슷한 크기의 가스 행성으로 추정했다. 아직 매우 뜨거운 백색왜성의 복사가 행성 대기를 벗겨내면서 꼬리 모양 물질 흐름과 원반을 만들고, 그 일부가 다시 별 표면으로 떨어져 허블이 본 화학 조성을 남겼다는 그림이다.
관측 사실과 해석을 구분해야 이 발견의 무게가 보인다
여기서 구분할 것은 분명하다. 확인된 사실은 허블과 FUSE가 특이한 자외선 흡수선, 특히 니오븀을 포함한 원소 조성을 봤다는 점과 TESS가 규칙적인 밝기 변화를 기록했다는 점이다. 그 다음 단계인 “정말로 2세대 행성이 존재하는가”는 해석의 문제다. 논문은 이를 가장 설득력 있는 설명으로 제시하지만, 직접적인 영상 관측이나 질량 측정으로 행성을 확정한 것은 아니다.
이 차이는 과학적으로 중요하다. 백색왜성 주변에서 물질이 재순환하는 방식은 아직 경우의 수가 많고, 연구팀도 논문에서 다른 가능성을 검토했다. 다만 직접적인 AGB 바람의 낙하나 일반적인 후천 원반 축적만으로는 현재 보이는 원소 비율을 온전히 설명하기 어렵다고 판단했다. 그래서 이번 결과의 가치는 ‘행성을 발견했다’는 단정이 아니라, 백색왜성 주변 행성 재형성을 찾는 관측 기준이 처음으로 구체화됐다는 데 있다.
허블 고문서에서 시작된 변화, 앞으로는 자외선 분광이 핵심이 된다
이번 연구는 산업이나 정책보다 천문 관측 전략의 변화를 먼저 시사한다. 새 망원경이 아니라 27년 전 허블 기록의 재분석에서 실마리가 나왔고, 그 핵심은 자외선 분광과 원소 데이터베이스의 정밀도 향상이었다. 앞으로 뜨거운 백색왜성의 자외선 스펙트럼에서 높은 탄소 농도와 s-과정 원소 증강을 함께 찾는 방식이 2세대 행성 후보 탐색의 기준선이 될 가능성이 크다.
이 발견은 행성계의 끝을 다시 정의하는 일과도 연결된다. 별의 죽음은 기존 행성계의 파괴만 뜻하는 것이 아니라, 일부 조건에서는 방출된 물질이 다시 원반을 만들고 새로운 천체로 뭉칠 수 있다는 가설을 관측 가능한 문제로 바꿔 놓았다. 다만 지금 단계에서 결론은 절제돼야 한다. HS 0209+0832는 2세대 행성이 “있을지 모른다”는 상상을 넘어, 그런 시나리오를 지지하는 화학적 단서와 광도 신호가 동시에 포착된 첫 강한 사례에 가깝다. 별이 죽은 뒤에도 행성의 역사가 끝나지 않을 수 있다는 뜻은 분명해졌지만, 그 역사가 실제로 어떻게 이어지는지는 후속 분광 관측과 독립 검증이 답해야 한다.