113일마다 터지는 가짜 초신성 — NGC 4559에 숨어든 블랙홀의 정체

별은 초신성이 되면 다시 돌아올 수 없습니다. 그런데 3,700만 광년 밖의 별 하나는 15년째 초신성처럼 터졌다가 살아 돌아옵니다. NASA의 찬드라 X선 망원경이 최근 그 정체를 밝혀냈습니다. 옆에 숨어든 짝이 있다는 겁니다.

113일마다 터지는 별

이 별은 AT 2016blu, 살고 있는 곳은 나선은하 NGC 4559입니다. 겉보기 밝기가 요동치는 뜨겁고 무거운 별, 즉 광도청색변동성 별(LBV)입니다. 같은 부류로 이름이 널리 알려진 별이 용자리의 에타 카리네입니다.

밝기 변화가 워낙 커서 초신성 폭발처럼 보입니다. 그런데 별이 무너지지는 않아서 '초신성 위장'이라고 부릅니다. 2012년부터 2026년까지 관측 기록에 광학 폭발이 최소 27번 잡혔습니다. 대략 일 년 세 번, 간격은 113일로 거의 일정합니다. 초신성처럼 터졌다가 살아 있는 거죠.

NGC 4559까지의 거리는 표기가 조금 다릅니다. NASA 보도자료는 약 3,000만 광년, 찬드라 데이터 페이지는 약 3,700만 광년(적홍이동 z=0.00261)으로 정리합니다. 어느 쪽을 쓰든 아래 결론은 달라지지 않습니다. 두 값 모두 외부 은하 기준으로는 수천만 광년이라는 같은 자리값을 가리킵니다.

찬드라가 잡은 순간

무엇이 이 주기를 만드는지 곤란한 대로 천체물리학자들은 15년째 같은 문제에 붙들고 있었습니다. 답을 낼 수 있었던 건 찬드라였습니다. 이유는 시야가 예리해서 같은 근처의 다른 밝은 X선 광원과 AT 2016blu를 분리해낼 수 있기 때문입니다. 그 곁에 있는 더 밝은 광원은 별과 무관한 우주 물체였습니다. 관측은 폭발이 터지는 순간에 맞춰 '기회 관측' 프로그램으로 진행됐습니다.

2026년 3월 2427일에 얻은 X선 자료에서 AT 2016blu는 20012002년 자료보다 최소 100배 밝았습니다. 광학 쪽은 3월 14일에 정지 상태, 3월 25일에 폭발 중인 장면을 KAIT 망원경이 잡았습니다. 눈에 보이는 빛이 터질 때 X선에서도 달아올랐다는 뜻입니다. 폭발 전 관측은 2012년 첫 폭발 이전의 2001~2002년 자료입니다.

거리에 더해 이 별이 '숨겨진' 까닭도 보입니다. 찬드라 합성 영상에서 AT 2016blu는 NGC 4559의 밀집된 나선 바깥쪽 끝에 놓였습니다. 화면 가운데 흰 사각형 안에서 가장 작은 분홍 점입니다. 사각형 안에 보이는 다른 점들은 너무 먼 곳의 별이라 이 별의 물질 이동과는 관계가 없습니다. 합성 영상 자체가 약 12각분, 13만 광년 폭입니다.

숨겨진 동료

설명은 단순합니다. 이 별 근처에 성단질 블랙홀이나 중성자별이 있고, 둘이 타원 궤도를 돌다가 113일마다 가장 가까워집니다. 그때 별이 뱉어낸 물질이 붙잡혀 거의 광속에 가깝게 돌게 되고, 마찰로 데워져 X선으로 빛납니다.

별의 질량은 태양의 최소 33배로 추정됩니다. X선 밝기만 보면 '초발광 X선천체(ULX)' 후보로 분류될 만큼 밝습니다. ULX는 일반적인 X선 이중성계보다 훨씬 밝지만 정체가 제대로 밝혀지지 않은 X선 광원들의 묶음입니다. 현재 통하는 견해로는 안에 중성자별이 있는 것과 블랙홀이 있는 것이 섞여 있습니다. 그런데 여러 ULX가 X선 밝기를 크게 요동친다는 점은, 이번 발견이 시사하는 경로와 정확히 겹칩니다.

광학 쪽도 정교했습니다. KAIT와 라스 쿤브레스 천문소 초신성 프로젝트, 미국변광성관측자협회 관측에 30명 이상의 아마추어 천문인이 참여해 밝기를 계속 쟀습니다. 그 기록이 폭발 순간을 알려줬고, 그 순간에 맞춰 찬드라가 돌아온 겁니다.

이 발견의 무게

이건 두 가지로 처음입니다. 폭발하는 이 종류의 별을 X선으로 직접 잡은 것이 처음이고, 블랙홀이나 중성자별 짝을 가진 사례로 찾은 것이 처음입니다. 이 시스템은 폭발 전에 밝기가 변하는 별들이 초신성에 이르기까지 어떻게 밝아지는지 연구하는 데에도 쓰일 겁니다. 천체물리학자들은 그런 밝기 변화가 대개 컴팩트 물체나 무거운 별이 도는 이중성계에서 나온다고 봅니다.

논문은 이런 방향의 적용을 직접 예고합니다. 밝기가 요동치는 별들, 초신성 전에 이미 변동이 시작된 별들의 원인을 밝히는 데 이 시스템이 길잡이가 될 수 있다는 겁니다. 특히 별이 스스로 폭발하는 경우와 짝의 주기에 물질을 빼앗기는 경우가 겹쳐 보일 수 있다는 점은, 앞으로 관측 전략을 짜는 데 의미가 큽니다. 지금은 X선 망원경 중 이 분리해낼 만큼 예리한 시야를 가진 것은 찬드라뿐입니다.

남은 의문

결정적인 한 가지는 아직 남습니다. 동료가 블랙홀인지 중성자별인지는 정해지지 않았습니다. 중성자별이라면 '나중에 터질 초신성이 미리 터지는 별이 있는가'로 이어지고, 블랙홀이라면 '초발광 X선천체가 얼마나 많은 물질을 먹는지'로 갑니다. 어느 쪽이든 앞으로 113일 같은 주기를 다른 폭발성 별들에서도 재는 기준점이 될 겁니다.

출처

• NASA 보도자료 — 'NASA's Chandra Finds Source of Star's Mysterious Outbursts' (2026-11-09) — https://science.nasa.gov/missions/chandra/nasas-chandra-finds-source-of-stars-mysterious-outbursts/
• 찬드라 데이터 페이지 — 'AT 2016blu in NGC 4559' 요약 정보·거리 추정·좌표(적경 12시 35분 52.2초, 적위 +27도 55분 55.9초) (2026-11-09) — https://chandra.harvard.edu/photo/2026/at2016blu/
• 논문 — Aghakhanloo, Torres-Albà, Smith 외, The Astrophysical Journal 게재 (2026-11-09), DOI 10.3847/1538-4357/ae9a86 — https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ae9a86
• 관측 장비 — 찬드라 X선천체센터(사우스미턴 천문대) / KAIT·라스 쿤브레스 천문소 초신성 프로젝트 / AAVSO 아마추어 관측망
• 관련 글 — 찬드라 블로그 'The Supernova Impostor With a Hidden Partner' — https://chandra.harvard.edu/blog/