최초로 확인된 초록색 별은 WD J1330+6435, 나트륨이 죽은 별을 연두색으로 물들였다

사람의 눈에 초록색으로 보이는 별이 마침내 나타났다. 그것도 이미 죽은 별이다. 영국 워릭대학교 천문학자들은 다 타버린 항성 핵 수십 개의 실제 색을 계산했고, 가까이에서 보면 옅은 연두색(샤르트뢰즈 그린)으로 빛날 별 하나를 찾아냈다. 살아 있든 죽었든, 어떤 종류의 별도 초록색이라는 사실이 신뢰할 만하게 입증된 적은 지금까지 없었다.

같은 분석에서는 연어색 분홍, 보라, 노랑, 청록색으로 보일 항성 잔해도 발견됐다. 보통의 별은 결코 띠지 않는 색이다. 별은 빨강, 주황, 하양, 파랑이라고 배운 사람이라면 팔레트가 한층 넓어진 셈이다. 물론 그 색을 맨눈으로 볼 수 있는 사람은 아무도 없겠지만.

이 별의 이름은 WD J1330+6435로, 북쪽 하늘에 있는 백색왜성이다. 백색왜성은 태양 같은 별이 핵연료를 모두 소진한 뒤 남는 천체로, 처음 발견된 사례들이 뜨겁고 하얗거나 옅은 파란빛으로 빛났기 때문에 이런 이름이 붙었다. 이 별의 온도는 약 4240켈빈이며, 대기에는 옛 행성계의 암석 잔해에서 끌어들인 나트륨, 칼슘, 리튬의 흔적이 남아 있다.

“이 백색왜성 대기 속 미량의 나트륨이 스펙트럼의 주황색 부분을 흡수하면서 유령 같은 초록빛만 남깁니다.” 연구를 이끈 워릭대학교 Warwick Prize Fellow(연구 펠로) Mark Hollands의 설명이다. “행성 위에 서서 초록색 별을 올려다본다고 상상해 보세요. 마치 공상과학 소설 속 한 장면 같습니다.”

망원경이 보여주지 못하는 색, 컴퓨터로 계산했다

망원경 사진으로는 별의 색을 판정할 수 없다. 백색왜성은 너무 어두워 맨눈으로는 보이지 않고, 접안렌즈를 들여다봐도 어둠 속에서는 눈이 색 감각을 대부분 잃는다. 게다가 관측 탐사 사진은 각 필터를 빨강·초록·파랑 채널에 대응시킨 가색(false colour) 이미지다.

그래서 연구팀은 사진 대신 별빛을 개별 파장으로 나눠 측정한 스펙트럼에서 출발했다. Sloan Digital Sky Survey(슬론 디지털 전천 탐사)와 Montreal White Dwarf Database(몬트리올 백색왜성 데이터베이스)의 관측 스펙트럼, 그리고 킬 대학교 Detlev Koester의 코드로 만든 모형 대기를 사용했다. 각각을 인간의 눈이 빛에 어떻게 반응하는지 수학적으로 기술한 표준인 국제조명위원회(CIE)의 1931년 등색 함수에 적용한 뒤, 일반 화면이 쓰는 sRGB 색 공간으로 변환했다.

그 결과는 별을 원반으로 볼 수 있을 만큼 가까이 다가간 사람이 느낄 색이다. 연구팀은 별의 가장자리로 갈수록 빛이 어두워지고 색이 달라지는 주연감광까지 반영해 그 원반을 이미지로 구현했다. WD J1330+6435의 경우 중심은 선명하고 옅은 초록색이고, 가장 바깥 테두리는 희미한 주황빛을 띤다.

죽은 별이 초록빛을 내는 이유

보통의 별은 거의 완벽한 발광체처럼 행동하기 때문에 색이 온도를 따른다. 달군 쇠막대가 빨강에서 주황, 다시 흰색으로 변하는 것과 같은 원리다. “백색왜성 대부분을 포함해 대다수 별은 ‘완벽한 복사체’처럼 행동하기 때문에 색이 거의 전적으로 온도로 결정됩니다. 하지만 백색왜성에서 그 밖에 어떤 일이 가능한지 제대로 들여다본 사람은 없었습니다.” Hollands의 말이다.

백색왜성을 남다르게 만드는 것은 압력이다. 가장 차가운 백색왜성의 대기는 밀도가 세제곱센티미터당 약 1그램에 이른다. 물과 비슷한 밀도로, 태양의 눈에 보이는 표면보다 수백만 배나 빽빽하다. 이 정도 밀도로 짓눌린 나트륨, 칼슘, 탄소 원자는 다른 어떤 환경에서보다 훨씬 넓은 파장 대역에 걸쳐 빛을 흡수한다.

WD J1330+6435에서는 넓은 나트륨 흡수 띠가 스펙트럼의 주황색 부분을 삼키고, 칼슘이 보라색 끝을 흡수한다. 살아남은 빛은 초록색 영역인 약 500나노미터 부근에서 정점을 이룬다. 이 별의 색은 온도가 아니라 끌어모은 잔해에서 나온다.

분홍, 보라, 청록색으로 빛나는 별들

팔레트의 나머지 색은 다른 화학 조성에서 나온다. 핵에서 탄소가 끌어올려진 백색왜성은 눈이 가장 민감한 파장을 정확히 흡수하는 분자를 만들어 분홍이나 보라색을 띤다. 그중 하나로 약 48광년 떨어진 WD J1011+2845는 빛의 거의 전부를 600나노미터보다 긴 파장으로 내보내며, 짙은 연어색 분홍빛을 띤 지금까지 기록된 가장 붉은 별일 수도 있다.

수소와 헬륨이 섞인 차가운 백색왜성은 반대 방향으로 간다. 극한의 압력 아래에서 헬륨 원자와 충돌하는 수소 분자가 적외선을 매우 강하게 흡수해 남은 빛이 파란 쪽으로 치우치고, 그 결과 낮은 온도에도 청록빛을 띤다. 나트륨이 풍부한 또 다른 별 WD J2356-2054는 너무 파래서 표준 색 척도의 어떤 온도와도 맞지 않으며, 연구팀은 이를 초록색 별의 금속 함량이 더 높은 버전이라고 부른다. 또 다른 두 별 WD J0851+1543과 WD J1351+2645는 훨씬 희미하게 초록빛으로 기운다.

평균적인 백색왜성은 결국 하얗다

이런 별종이 얼마나 흔한지 확인하기 위해 연구팀은 태양에서 20파섹(약 65광년) 이내에 있는 알려진 백색왜성 전부, 약 150개를 조사했다. 특이한 색을 보인 것은 5개로 노란색이 2개, 분홍색이 3개였다. 은하 전체로 보면 백색왜성 약 30개 중 1개는 흰색이 아닌 셈이다.

전형적인 백색왜성은 평범한 흰색이다. 근거리 표본의 색온도 중앙값은 약 6800켈빈으로, 약 6000켈빈인 가정용 쿨화이트 전구와 비슷하다. 이는 백색왜성이 파랗다는 흔한 인식을 바로잡는다. 뜨겁고 파란 백색왜성은 더 밝아 멀리서도 보이기 때문에, 밝기로 한정된 탐사에서 많이 잡힐 뿐이다.

“30개 중 1개라고 하면 그리 큰 비율로 들리지 않을 수도 있지만, 우주 전체의 백색왜성으로 따지면 이상한 색을 띤 별이 여전히 아주 많다는 뜻입니다.” 워릭대학교 물리학과 Boris Gänsicke 교수의 말이다. “그래도 대표성 있는 백색왜성 집단의 중앙값을 구해 보니, 평균적인 백색왜성은 정말로 하얗다는 사실을 확인했습니다.”

색 계산이 아직 답하지 못한 것들

초록색이라는 판정은 잡음이 많은 스펙트럼에 기대고 있다. 저자들은 WD J1330+6435의 실제 색이 계산값과 약간 다를 수 있다고 인정한다. 그럼에도 자신감을 갖는 이유는, 이전 연구에서 나트륨을 다른 방식으로 다뤄 만든 같은 별의 오래된 모형 역시 초록색으로 나왔기 때문이다.

또한 이 색들은 관측한 것이 아니라 계산한 것이다. 물리를 재현하기 어려운 별들, 특히 탄소가 풍부한 별의 모형 대기와, 모든 사람의 눈을 담아내지는 못하는 인간 시각의 표준 모형에 의존한다. 탄소가 풍부한 표본과 금속이 풍부한 표본은 극단적인 사례를 보여주려고 고른 것이어서, 각 색이 얼마나 흔한지 말해줄 수 있는 것은 20파섹 조사뿐이고, 여기에 포함된 특이한 색의 별은 고작 5개다. 게다가 누구도 직접 눈으로 보고 결과를 확인할 수 없다.

초록색 별, 자주 묻는 질문

초록색 별이 실제로 있을까?

지금까지 초록색으로 보인다는 사실이 신뢰할 만하게 입증된 별은 없었다. 워릭대학교 분석에 따르면 밀도 높은 대기에 나트륨과 칼슘을 품은 백색왜성 WD J1330+6435가 처음으로 알려진 사례다.

별은 왜 초록색으로 안 보일까?

일반적인 별은 넓은 파장 범위에 걸쳐 빛을 내며, 그 정점은 온도에 따라 정해진다. 별빛의 정점이 초록색에 있더라도 빨간빛과 파란빛을 충분히 내기 때문에 이것이 섞여 눈에는 하얗게 보인다. 다른 색을 잘라내는 강한 흡수가 있어야만 초록빛이 남을 수 있다.

망원경으로 초록색 별을 볼 수 있나?

아니다. WD J1330+6435를 비롯한 백색왜성은 너무 어두워 맨눈으로 볼 수 없고, 망원경으로 보더라도 어두운 빛 속에서는 눈이 색을 구별하는 능력을 잃는다. 초록색은 가까이 있는 관측자가 볼 색을 계산한 결과다.

백색왜성은 대부분 무슨 색?

흰색이다. 태양에서 약 65광년 이내의 모든 백색왜성을 통틀어 색온도 중앙값은 약 6800켈빈으로, 사람의 눈에는 하얗게 보인다. 분홍이나 노랑 같은 특이한 색을 보이는 것은 약 30개 중 1개다.

다음 연구는 어디로

Hollands, Gänsicke, 워릭대학교의 Pier-Emmanuel Tremblay, 그리고 Koester가 쓴 이 논문은 10월 13일 사전 인쇄본 공개에 이어 2026년 10월 15일 RAS Techniques and Instruments에 오픈 액세스로 온라인 게재됐다. 워릭대학교는 10월 19일 이를 발표했고, 이틀 뒤 Nature가 연구 하이라이트로 소개했으며, 10월 22일에는 NASA의 ‘오늘의 천문 사진’(APOD)이 초록색 별의 상상도를 실었다. 연구팀은 요청이 있으면 다른 연구자들에게 스펙트럼 모형을 제공하고, 구현한 원반 이미지를 과학 대중화에 활용하자고 제안한다.

저자들은 차갑고 금속이 풍부한 백색왜성 표본이 더 많아지면, 초록색 WD J1330+6435와 파란색 WD J2356-2054 사이를 연속적인 색의 흐름으로 채울 수 있을 것으로 예상한다.

참고문헌: Hollands et al., “Any colour you like: the diverse chromaticities of white dwarfs,” RAS Techniques and Instruments, 2026. DOI: 10.1093/rasti/rzag069

태그: 천문학, 백색왜성, University of Warwick, Mark Hollands, WD J1330+6435, 별의 색