김용기 / 충북대 천문우주학과 교수

일반적으로 별들은 사회적이어서 끼리끼리 모여서 탄생된다고 여겨져 왔다． 그래서 우리은하내의  대부분의 별들은 두 개별이상이 서로의 주위를 돌면서 안정궤도를 유지하는 쌍성이나 또는 다중성이라고 사람들은 생각하고 있다． 그런데 최근 미국의 한 천문학자는 이런 일반적인 생각이 틀렸다는 논문을 발표하였다． 지금까지 정설로 받아들여지던 이론을 뒤엎고 대부분의 항성계들은 홑별 들로 구성되어있다고 주장하는 것이다． 어떻게 이런 주장을 하게 되었을까?

질량이 크고 밝은 별들이 다중성계 내에서 자주 발견된다． 태양과 질량이 비슷한 별들도 상당수 다중성계의 구성원으로 관측되고 있다． 이런 사실은 우주에 있는 대부분의 별들이 다중성계로 존재하고 있다는 결론에 이르게 하였다． 그러나 질량이 낮은 별들을 연구한 최근의 결과들에서는 질량이 낮은 별들은 다중성계의 구성원이 아니다는 것이 확인되었다．

그런데 이런 적색왜성이나 M형 별들과 같이 질량이 낮은 별들이 우주 전체적으로 볼 때 질량이 큰 별들 보다 더 풍부하게 존재하고 있다． M형 별은 태양질량보다 작은 질량의 별들로서 연료소모율이 낮기 때문에 광도는 낮지만 나이는 아주 오래된 별들이다． 이들은 광도가 낮아서 잘 관측이 되지 않지만 실제 우리은하내에 아주 풍부하게 존재한다는 것이다．

질량이 낮은 별들은 다중성계를 이루지 않는 다는 사실과 우리은하내에 풍부하게 존재한다는 사실은 결국 우리 은하에 있는 대부분의 별들이 홑별로 된 적색왜성들로의 형태로 존재한다는 것을 의미하는 것이다． 이는 대부분의 천문학자들이 믿고 있는 “우리은하내의 별들은 주로 다중성의 형태를 이루고 있다”는 주장과 정반대의 이론인 것이다．

사실 아주 질량이 큰 별들의 80%는 다중성계를 이루고 있지만 이렇게 아주 밝은 별들은 우리은하에서 아주 드물게 발견된다． 태양과 질량이 비슷한 광도가 약간 낮은 별들의 절반정도가 쌍성구조계를 이루고 있다． 그러나 적색왜성들의 경우는 25%정도만 쌍성계구조를 이루고 있다． 우리은하내에 존재하는 모든 별들의 85%정도가 적색왜성이라는 사실과 연계하여 추론해보면 우리은하내의 모든 항성계들의 2/3이상이 적색왜성의 홑별들로 구성되어있다고 결론지을 수 있는 것이다．

이렇게 홑별 빈도가 높은 것은 대부분의 별들이 생성될 때부터 홑별로 태어났다는 것을 말해주고 있다． 앞으로의 관측에서 이번 이론이 보충되어 확인이 된다면 태양과 질량이 비슷한별들의 생성및 구조를 설명하는 일반적인 이론에 큰 기여를 하게 될 것이다． 다중성계에서 그 삶을 시작한다고 생각하는 다른 별생성이론이 덜 중요해지게 될 것이다．

또한 이번 발견이 사실이라면 우주내에서 별들 주위를 돌고 있는 행성들이 지금까지 생각되는 것보다 더 많게 된다． 행성형성은 쌍성과는 다른 방법으로 형성된다． 최근에 지구의 5배정도 무거운 암석으로 구성된 행성이 발견되었다．

지구와 가장 비슷한 규모의 행성의 발견이어서 관심을 끈 적이 있었는데 이번 발견에 의하면 이런 행성들이 우주 내에 무수히 많을 것이라는 것이다． 적색왜성을 돌고 있는 지구형 행성 들이 많다는 사실은 물이 존재하기에 적당한 온도를 지닌 행성들로 여겨지기 때문에 외계생명체를 찾는 연구에도 박차를 가하는 계기가 될 것이다．

교과서에 나와 있는 이론을 뒤엎는 이번 발견이 앞으로의 후속연구에서 어떻게 확증될지 아직은 미지수 이지만 아무리 확실하게 믿고 있는 과학이론이라도 언젠가는 새로운 이론의 도전을 받을 수 있다는 사실을 다시 한번 느껴볼 수 있다． 우주 속에서 펼쳐지는 대자연의 게임룰은 인간이 이해하고 파악하기에는 아직도 부족한 부분이 많이 산재해있기에 인간은 겸허한 마음으로 우주의 신비를 이해하려 노력해야 할 것이다．