겨울철 밤하늘의 오리온자리에 위치한 베텔게우스는 많은 천문학자들이 주목하는 별입니다. 별도 사람처럼 탄생부터 죽음을 맞이하는데 베텔게우스는 죽음에 임박한 별로 곧 초신성 폭발로 터질 예정에 있습니다. 물론 별의 일생이 인간의 수명보다 길기 때문에 곧 죽음이 임박했다는 것이 당장 오늘 터진다는 것은 아니며 그 시기를 예측하는 것도 굉장히 어려운 일입니다. 별의 죽음을 기다리던 많은 천문학자들은 2019년에 큰 기대를 하게 됩니다. 베텔게우스의 밝기가 눈에 띄게 어두워진 것입니다. 이를 보고 베텔게우스가 불안정해서 큰 밝기 변화를 보이는 것이고 베텔게우스의 폭발이 머지않았다고 주목했습니다. 하지만 베텔게우스는 폭발하지 않고 여전히 빛을 내며 하늘에 떠있습니다.
베텔게우스를 관측했을 때 그 밝기가 주기적으로 변화하는데 2가지 패턴을 가집니다. 첫번째는 내부 맥동에 의해서 400일 주기의 밝기 변화를 가지고 2번째는 이유모를 원인으로 2100일 주기로 밝기 변화가 나타납니다. 2100일 주기에 대해서는 과학자들은 베텔게우스가 단일성이 아니라 이중성계로 이루어져 그 동반성에 의한 것이라고 추측했습니다. 이러한 가능성을 바탕으로 베텔게우스를 여러 망원경으로 관측했지만 동반성의 모습을 확인하는 것은 불가능했습니다. 그 이유는 베텔게우스가 너무나도 밝아서 그 옆에 있는 어두운 동반성을 확인할 수 없었기 때문입니다. 관측을 통해서 그 모습을 확인할 수 없기 때문에 동반성에 대한 추측은 받아들여지지 못하고 있습니다.
이렇게 베텔게우스의 2100일 주기는 미스터리로 남을 것 같았지만 2025년 하와이의 제미니 망원경이 노출을 최대한으로 줄여 촬영한 베텔게우스에서 주변에 푸른 점 하나를 발견합니다. 베텔게우스는 오리온에 팔에 해당하기에 그 푸른 점은 아랍어로 팔찌라는 뜻의 ‘사와르하’라는 이름이 붙여집니다.
푸른 점이 찍혔다고 해서 이것이 무조건 동반성이라고 이야기할 순 없습니다. 그래서 발견된 푸른 점이 별인지 아닌지에 대해서 연구를 이어가던 중 nasa는 8년동안 베텔게우스의 동반성에 대해서 연구하며 사와르하가 동반성이라는 증거를 확인합니다. 연구진은 베텔게우스의 대기 스펙트럼에 집중합니다. 그들은 동반성이 베텔게우스의 대기를 교란시키고 있다고 이야기하는데요, 이온화된 철에서 방출되는 자외선에 초점을 맞춰서 관측합니다.
그림 2 동반성에 의한 웨이크 <사진출처 = NASA, ESA, Elizabeth Wheatley (STScI); Science: Andrea Dupree (CfA)>
관측자의 상대 속도에 의해서 파장이 바뀌는 것을 도플러 효과라고 합니다. 도플러 효과에는 청색편이와 적색편이가 있습니다. 청색편이는 물체가 다가올 때 파장이 짧아지는 것이고 적색편이는 물체가 멀어지면서 파장이 길어지는 것입니다.
그림2의 왼쪽에 있는 피크에서 베텔게우스의 동반성이 베텔게우스 앞에 있을 때와 뒤에 있을 때를 비교했을 때, 베텔게우스 앞에 있을 때 청색편이된 방출선이 높게 나타남을 확인할 수 있습니다. 동반성이 베텔게우스 앞에 있을 때 철 방출선을 흡수하지 않아 높은 피크를 보이지만 동반성이 베텔게우스 뒤에 위치할 때는 철 방출선을 흡수하여 피크가 짧아집니다. 결국 베텔게우스의 대기의 스펙트럼을 통해서 동반성이 지나가면서 남은 흔적을 흡수한다는 것을 보여주며 동반성의 존재를 입증합니다.
베텔게우스는 지구에서 가장 가까이 위치한 적색초거성입니다. 그래서 베텔게우스가 초신성 폭발하면 낮에도 확인할 수 있을 정도로 밝은 보름달 정도의 밝기를 가진다고 합니다. 그렇기에 많은 사람들이 그 모습을 기대하고 있습니다. 베텔게우스의 밝기 변화 이유가 밝혀졌기에 우리가 생각하는 것보다는 빠른 시일내로 베텔게우스의 폭발을 보기 어려울 수도 있으나 별의 죽음을 정확하게 예측하는 일이 어렵기에 기대를 완전히 저버릴 수도 없습니다. 베텔게우스가 죽음 앞둔 별이라는 사실은 변치 않았으니 폭발을 기대해봅시다.