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2013년 9월 8일 일요일

태양계 이야기 169 - 성간 구름의 난기류에 휩쓸린 태양계 ?




 과거 태양계 관련 포스트에서 설명했듯이 현재 태양계는 국부 항성간 구름 (LIC : Local Interstellar Cloud) 라는 분자 구름을 지나고 있습니다. 그리고 이를 관측하기 위해 IBEX (Interstellar Boundary Explorer) 이 정보를 수집 중에 있습니다. (이전 포스트  http://jjy0501.blogspot.kr/2012/07/78-ibex.html 참조) IBEX 는 태양풍을 뚫고 들어오는 외부의 분자의 흐름을 측정해서 태양계 밖으로 나가지 않고도 해당 자료를 수집할 수 있습니다. 


 나사의 IBEX 팀과 협력 연구 중인 뉴햄프셔 대학 (University of New Hampshire) 의 천문학자들은 이 IBEX 데이터를 포함한 11 개 우주 탐사선 자료를 바탕으로 우리 태양계가 지나는 국부 항성간 구름 입자의 흐름이 정적인 것이 아니라 수시로 변화하고 있다는 사실을 발견했습니다. 



(국부 항성간 구름 사이를 통과하는 태양계와 주변 다른 별의 상대적 방향. 노란색 화살표가 태양계의 진행 방향. This image shows the nearest interstellar gas clouds around the solar system, including the Local Interstellar Cloud (LIC) and G Cloud, along with positions of neighboring stars in the plane of our Milky Way galaxy. The arrow shows the sun's motion relative to neighboring stars. (Credit: Image courtesy of P.C. Frisch, University of Chicago) )


 태양과 태양의 중력의 영향을 받는 천체들로 구성된 태양계는 우리 은하계의 다른 별들과 마찬가지로 고정되어 있지 않으며 계속해서 이동하고 있습니다. 다만 지구위에 있는 우리가 지구가 움직인다고 느끼지 못하는 것 처럼 태양계에 있는 우리는 태양을 기준으로 생각하기 때문에 태양이 움직인다고 느끼지는 못하고 있을 뿐입니다. 


 우리가 있는 은하계는 사실 완전 텅빈 공간이 아닙니다. 별과 별 사이의 성간 공간에도 인간의 관점에서 보면 진공이나 다름 없어도 실제로는 아주 낮은 밀도의 물질이 존재합니다. 그리고 이 밀도가 약간 높은 이른바 성간 구름이 존재하는데 구름이라고 해도 사실 육안으로 볼 수도 없는 아주 희박한 밀도의 물질 (대부분은 수소) 의 모임입니다.


 국부 항성간 구름은 대략 30 광년 정도 크기의 분자 구름으로 밀도는 0.3 Atom/㎤ 정도입니다. 즉 입방 센티미터당 0.3 개의 분자를 가지고 있습니다. 태양계는 아마도 44000 년에서 15 만년 전쯤 이 구름안으로 들어온후 1-2 만년 후에는 이 구름을 떠나게 될 것으로 보입니다. 이후로는 인접한 분자 구름인 G cloud 안쪽으로 들어가게 될 것으로 예측 됩니다. 



(국부 항성간 구름과 G 구름의 상대적 위치  NASA (Dr. Paulett Liewer) )


 아무튼 과거에는 아주 밀도가 희박한 분자 구름을 태양계가 스처 지나는 모습으로 이해하고 있었고 이 구름의 매우 정적인 것으로 생각했습니다. 즉 밀도가 희박한 분자 구름은 정체되어 있고 이 중에서 태양계만 잔잔한 물을 헤치고 지나는 배처럼 생각했던 것입니다. 하지만 연구팀은 실제로 이 분자 구름의 흐름은 계속 해서 바뀌는 난기류 같다는 사실이 밝혀냈습니다.   


 최근의 IBEX 데이터를 분석한 바에 의하면 우리 태양계는 이 성간 구름을 초속 23 km (23 km/s 혹은 시속 5 만 마일) 로 통과하고 있습니다. 그런데 이는 IBEX 의 선구자였던 율리시즈 우주선 (Ulysses spacecraft) 의 데이터와는 다른 것이었습니다. 그 때는 분자 흐름의 방향과 세기가 달랐습니다. 연구팀은 이들을 포함 11 개의 우주선의 데이터를 분석해서 1972 년에서 2011 년 사이 태양계 외부에서 날아온 입자들의 흐름을 분석한 결과 사실 40 년도 안되는 시간동안 분자 구름의 흐름이 변했다는 점을 깨달았습니다. 


 연구의 공저자이인 에버하드 뫼비우스 ( Eberhard Mobius, UNH principal scientist for the IBEX mission) 는 "성간 구름이 천문학적로 거대한 점을 생각하면 이렇게 짧은 시간 동안의 성간 흐름에 이런 변화가 생긴다는 것은 매우 놀라운 일이다." 라고 언급했습니다. 즉 태양계가 수만년 이상 구름을 통과하는 점을 생각하면 사실 분자 구름의 흐름은 대단히 여러번 바뀌었을 것이라는 점을 시사하는 것입니다. 그리고 태양계나 국부 항성간 구름이 우주에서 그다지 특별한 존재가 아니라고 생각하면 은하계에 무수히 존재하는 분자 구름 역시 마찬가지일 가능성이 있습니다.   


 물론 그렇다고 해도 난기류에 휩쓸린 비행기 처럼 지구나 태양계가 흔들리진 않겠지만 (그러기엔 입자의 밀도와 에너지가 너무 작음) 아무튼 정적인 안개 같은 존재로 생각했던 분자 구름이 생각보다 더 역동적인 존재라는 사실이 밝혀진 셈입니다. 다행히 밀도가 낮은 입자라 지구인들은 좌석에 앉아서 안전 벨트를 맬 필요는 없지만 말이죠. 이 연구 내용은 Science 에 게재 되었습니다. 


 참고   

 Journal Reference:

  1. P. C. Frisch, M. Bzowski, G. Livadiotis, D. J. McComas, E. Moebius, H.- R. Mueller, W. R. Pryor, N. A. Schwadron, J. M. Sokol, J. V. Vallerga, J. M. Ajello. Decades-Long Changes of the Interstellar Wind Through Our Solar System.Science, 2013; 341 (6150): 1080 DOI:10.1126/science.1239925



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