태비별

개요

이 별이 유명해진 이유는 감광 자체가 아니라, 2015년 한 논문이 이상 감광의 가능한 설명 중 하나로 '외계 거대구조물(다이슨 구·다이슨 스워밍)'을 언급하면서다. 언론과 대중은 곧바로 "외계문명이 별을 둘러싼 에너지 수확 구조물을 지었을 수 있다"는 서사에 열광했다. 그러나 이후 색깔(파장)별로 빛이 어떻게 가려졌는지를 따져 본 다파장 관측에서, 빛이 균일하게가 아니라 불균일하게 가려진 점이 드러났다. 이는 단단한 거대구조물이 아니라 미세한 먼지가 별빛을 가렸음을 시사한다.※

이 아카이브가 다루는 질문은 '외계인이 별을 둘러쌌는가'가 아니라, 데이터에 실제로 무엇이 찍혔고, 다파장 관측은 무엇을 배제했으며, 어디까지가 검증되지 않은 가설인가이다. 외계설은 '사실'이 아니라 한때 제기됐다가 데이터의 지지를 받지 못한 '가설'로 다룬다.

발견 — 케플러의 이상 감광

케플러 망원경은 외계행성을 찾기 위해 한 별을 지속적으로 관측하며 미세한 밝기 변화를 측정한다. 행성이 별 앞을 지나면 밝기가 잠깐, 그리고 규칙적으로 아주 조금(보통 1% 미만) 떨어진다. KIC 8462852는 이 상식에서 완전히 벗어났다.

행성 하나로는 이런 깊고 불규칙한 감광을 만들 수 없다. 지름 22%만큼 별빛을 가리려면 가리는 물체의 단면적이 별의 약 절반에 달해야 하는데, 그 정도 크기의 단단한 천체(행성·동반성)였다면 다른 방식으로 분명히 검출됐을 것이다. 더구나 외계행성의 통과는 별을 도는 궤도를 따라 규칙적인 주기로 되풀이되고 감광 곡선도 좌우 대칭에 가깝다. 그러나 KIC 8462852의 감광은 주기가 일정하지 않았고, 깊이도 1%에서 22%까지 들쭉날쭉했으며, 모양도 한쪽으로 기운 비대칭이었다. 평범한 행성·동반성 모형과는 정면으로 어긋나는 특징이었다.※

보야지안 팀은 이 이상을 설명할 수 있는 평범한 원인들을 하나씩 검토했다. 케플러 검출기 자체의 기기 오류나 데이터 처리 결함일 가능성, 인접한 배경 천체가 겹쳐 보였을 가능성, 별 표면의 거대한 흑점이나 맥동 같은 항성 내부 변광, 그리고 충돌로 생긴 잔해 원반 등이 차례로 검토 대상이 됐다. 그러나 어느 것도 깊고 불규칙한 감광을 깔끔하게 설명하지 못했다. 이 미해결의 곤혹스러움은 논문 제목에도 그대로 담겼다.

타임라인

1. 2009~2013
   NASA 케플러 망원경이 KIC 8462852를 포함한 백조자리 영역을 관측
2. 2011-03-05
   약 15%에 이르는 깊은 감광 기록
3. 2013-02-28
   약 22%에 이르는 가장 깊은 감광 기록
4. 2015-09
   보야지안 등, 이상 감광을 보고한 'Where's the Flux?' 논문 공개. 외계 거대구조물 등 여러 가설이 거론됨
5. 2016
   논문이 MNRAS에 정식 게재. 슈에퍼가 1세기에 걸친 장기 감광 가능성을 제기(논쟁)
6. 2017-05~09
   라스 쿰브레스 천문대 네트워크로 실시간 다파장 관측. 'Elsie·Celeste·Skara Brae·Angkor'로 명명된 감광 포착
7. 2018-01
   보야지안 등, 감광이 파장별로 다르게(차등) 일어났음을 보고. 단단한 거대구조물이 아닌 먼지가 유력해짐

외계 거대구조물 가설(2015)

'외계 거대구조물' 발상은 보야지안 논문 자체에서 나온 것이 아니라, 그 데이터를 본 펜실베이니아주립대 천문학자 제이슨 라이트(Jason T. Wright) 등이 별도로 제기한 후속 해석이다.

이 가설은 과학적으로 '금지된' 주장은 아니었다. 외계 거대구조물이 별빛을 가린다면, 그 가림은 물체의 단단한 윤곽을 따라 모든 파장에서 동일하게 일어나야 한다는 검증 가능한 예측을 낳기 때문이다. 즉 외계설은 곧바로 시험대에 올릴 수 있는 가설이었고, 바로 그 점이 이후 관측으로 이 가설을 평가하는 길을 열었다.

가설을 직접 시험하려는 시도도 있었다. 외계문명이라면 전파를 낼 수 있으리라는 기대에 따라 SETI 연구진이 이 별 방향에서 인공 전파 신호를 탐색했으나, 특이한 신호는 검출되지 않았다. 이는 외계설을 '증명'하지도 '반증'하지도 못했지만, 외계설을 적극 지지할 근거 또한 나오지 않았음을 뜻한다.※

다파장 관측과 먼지설

결정적 전환은 별빛이 색깔별로 어떻게 가려지는가를 본 관측에서 왔다. 보야지안 팀은 향후 감광을 실시간으로 잡아내기 위해 크라우드펀딩에 나섰고, 1,700명 넘는 후원자가 모금에 참여해 라스 쿰브레스 천문대 글로벌 망원경 네트워크(LCOGT)를 동원한 연속 감시가 가능해졌다.※

이 '차등 소광(differential extinction)'은 결정적이다. 단단하고 불투명한 물체—행성, 동반성, 원반, 또는 외계 거대구조물—가 별 앞을 지난다면 그것은 별빛을 모든 색깔에서 똑같이 가려야 한다. 그러나 관측된 감광은 색깔마다 달랐고, 이런 비대칭적 가림은 별빛 입자보다 작은(대략 1마이크로미터 미만) 미세 먼지가 빛을 산란·흡수할 때 나타나는 전형적 특징이다.※

먼지의 기원으로는 붕괴하거나 증발하는 외계행성·혜성 잔해, 부서진 위성(엑소문) 등 별 주위의 미세 물질이 거론된다. NASA의 적외선·자외선 관측 역시 장기 감광의 원인을 별 주위를 도는 불균질한 먼지 구름으로 보는 해석과 부합하며, 일부 분석은 이 먼지 구름의 공전 주기를 약 700일 안팎으로 추정한다.※

여기서 한 가지 단서가 더 중요하다. 만약 별 가까이에 따뜻한 먼지가 두껍게 둘려 있다면, 그 먼지는 별빛을 받아 데워져 적외선으로 강하게 빛나야 한다. 그런데 초기 적외선 관측에서는 그런 뚜렷한 과잉 적외선 방출이 잘 잡히지 않았다. 이 점은 가리는 물질이 별을 빽빽이 둘러싼 두꺼운 원반이 아니라, 광학적으로 얇고 듬성듬성한 미세 먼지 구름임을 뒷받침한다. 즉 빛을 가리되 스스로는 크게 달궈지지 않을 만큼 옅게 퍼진 먼지라는 그림이다.※

핵심 의문 — 남은 것

먼지설이 우세해졌다고 해서 모든 의문이 풀린 것은 아니다.

• 장기 감광의 실재 여부: 천문학자 브래들리 슈에퍼는 옛 사진건판을 분석해 이 별이 약 100년에 걸쳐 서서히(약 20%) 어두워졌다고 주장했으나, 다른 연구진은 건판 보정 문제 등을 들어 이 장기 감광 자체에 의문을 제기했다. 장기 추세의 진위는 여전히 논쟁 중이다.※
• 먼지의 정확한 공급원: 미세 먼지가 빛을 가린다는 점에는 폭넓은 동의가 있으나, 그 먼지가 붕괴한 행성에서 왔는지, 혜성 무리에서 왔는지, 혹은 별 자체의 내부 활동과 관련 있는지는 아직 단정되지 않았다.※
• 감광의 불규칙성: 왜 감광이 일정한 주기 없이 들쭉날쭉한지, 깊이가 왜 그토록 다양한지에 대한 완전한 동역학적 모형은 아직 합의되지 않았다.

현재 상태

이 사건은 '외계인'으로 시작해 '먼지'로 끝나가는 과정 자체가 흥미롭다. 대담한 가설(외계 거대구조물)이 학계에서 곧바로 검열당하지 않고, 검증 가능한 예측으로 번역돼 관측으로 평가받았으며, 그 결과 더 평범하지만 데이터에 부합하는 설명에 자리를 내주었다. 외계설이 약화된 것은 침묵 때문이 아니라, 측정이 그것을 견디지 못했기 때문이다.

출처

1. Tabby's Star — Wikipedia (English)
2. Ring Around Tabby's Star — NASA
3. The First Post-Kepler Brightness Dips of KIC 8462852 (Boyajian et al. 2018) — IOPscience / ApJL
4. No alien megastructure for Tabby's Star — EarthSky
5. Is dust what's dimming Tabby's Star? — EarthSky