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Digitized Sky Survey가 찍은 HD 140283





별의 나이는 어떻게 알아내는가? 항성의 금속 함량을 통해서 느슨하게 알아낼 수 있다.


빅뱅 당시에는 수소, 헬륨, 약간의 리튬을 생산했고, 그래서 빅뱅 직후에 만들어진 태초의 별들(Population III 항성종족III 이라고 부름)은 그보다 무거운 중원소를 아예 지니지 않았다

그 별들이 수명이 다해 핵합성으로 철까지의 원소를 만들고, 수명이 다해 슈퍼노바와 킬로노바로 우주에 중원소를 배출했다. 이런 항성종족III 천체는 실제로 관측되지는 않았으나 과학자들이 이론상 존재했을 거라 본다. 제임스 웹 망원경의 목표 중에도 이런 항성종족III의 증거가 있다


항성종족 III가 죽으면서 배출한 원소로 구성된 성간물질에서 그보다 젊은 항성종족 II가 등장한다. 현재 우리가 관측한 가장 오래된 별들이 항성종족 II이고, 중원소의 함유량이 상대적으로 매우 적다. 중원소가 있기는 있으나 우리가 흔히 보는 항성들에 비해 매우 작으므로 구분이 된다


그리고 항성종족 II가 생성하고 죽으면서 만든 원소로 중금속 함량이 풍부한 더 젊은 항성종족 I 계열이 생긴다. 태양도 여기에 속한다




HD 140283는 지구에서 천칭자리 방면으로 190~200광년 정도 떨어진 곳에 위치한 항성종족 II에 속하는 준거성(subgiant)이다. 생각보다 그렇게 멀지 않다


옛 천문학자들도 HD 140283이 굉장히 빠르게 움직이는 별이라고 알고 있었으며, 실제로 고유운동이 크기 때문에 원래 우리 은하에 속한 천체가 아니었을 걸로 추정. 다른 왜소 은하에 속해 있던 것이 그 왜소 은하가 우리 은하에 잡아먹히면서 흡수된 것으로 본다


2013년 NASA 허블 망원경의 관측 자료를 통한 계산에 따르면, 이 별의 나이는 144.6억 년 ±8억 년으로 본다. 낮게 보면 136억 년, 높게 보면 152억 년 가량


현재 우리가 관측한 별 중 가장 오래된 별이라, 성경에서 가장 장수한 인물인 므두셀라(Methuselah)의 이름을 따서 므두셀라 별(Methuselah star)이라는 별명을 붙여주었다





그런데 문제는, 현재 우리는 2015년 플랭크 위성의 관측 결과를 토대로 계산한 우주의 나이가 137.99억 년 ±0.21억 년 정도로 보고 있는 것이다


이 말인 즉슨, HD 140283은 우리 우주보다 더 오래 된 별일 가능성도 있다는 의미다


물론 우리가 아는 우주 이론으로는 있을 수 없는 일이므로, 나이를 하한선으로 잡는 것이 상식적이겠지. 하지만 그것도 좀 걸리는 부분이 있다. 우주의 나이 기준으로, 빅뱅이 된 지 얼마 안 돼서 항성종족 II인 HD 140283가 태어났다는 의미이므로


우리가 아는 우주의 나이 계산법이 틀렸다, 우주가 더 오래됐을 수도 있고, 이 별의 나이를 계산하는 금속함량과 표면온도 방식으로 해결하지 못하는 미스테리가 있을 수도 있고.



어느 쪽이건, 명확한 팩트는 HD 140283은 우리가 아는 한도 내에서 가장 오래된 별이라는 것이다