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우주 이야기 218 - 최초로 표면 지도가 그려진 갈색 왜성



 루만 16 (Luhman 16) 혹은 WISE 1049-5319 (WISE J104915.57–531906.1) 은 지구에서 대략 6.6 광년 정도 떨어진 갈색 왜성으로 이전에 언급한 것 처럼 갈색 왜성입니다. 이 천체는 태양계 외부 천체로는 삼중성계인 알파 센타우리와 적색 왜성인 바너드 별 다음으로 지구에서 가까이 있으며 갈색 왜성 가운데서는 지구에서 가장 가까이 있습니다. 이 천체의 발견에 대해서는 이전 포스트를 참조해 주시기 바랍니다. 

지구에서 가장 가까운 갈색 왜성 : http://jjy0501.blogspot.kr/2013/03/146-65.html



 루만 16 이라고도 불리는 WISE 1049-5319 는 사실 두개의 갈색 왜성이기 때문에 Luhman 16AB 라는 명칭으로 부르기도 합니다. 루만 16A 는 태양질량의 4-5%, 루만 16B 는 태양 질량의 3-5 % 정도로 추정되며 이 둘은 약 3 AU 정도 거리 (즉 지구 - 태양 거리의 3배) 를 두고 약 25 년 주기로 서로 공전하는 것으로 보입니다. 


 루만 16 은 2010 년 WISE 우주선에 의해서 그 존재가 포착되었는데 (나중에 알게된 사실이지만 사실 이전의 다른 망원경에도 희미하게 이 천체의 이미지가 찍혀 있었음) 지구에서 아주 가까운 위치에 갈색 왜성이 발견된 덕분에 과학자들은 갈색 왜성을 매우 상세하게 관측할 수 있는 흔치 않은 기회를 얻은 셈입니다.


 독일 막스 플랑크 연구소의 이언 크로스필드 (Ian Crossfield, Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germany) 와 그의 동료들은  ESO 의 8 미터 구경 망원경인 VLT (Very Large Telescope) 를 이용해서 이 천체를 집중 관측했습니다. 특히 루만 16B 로 알려진 동반성에 대한 집중 관측을 통해서 이 갈색 왜성의 표면의 지도를 그려내는데 성공했습니다. r갈색 왜성의 표면을 직접 관측해 지도를 그린 것은 사상 처음 있는 일입니다.  



(ESO 의 VLT 가 포착한 루만 16B 의 표면  ESO's Very Large Telescope has been used to create the first ever map of the weather on the surface of the nearest brown dwarf to Earth. An international team has made a chart of the dark and light features on WISE J104915.57-531906.1B, which is informally known as Luhman 16B and is one of two recently discovered brown dwarfs forming a pair only six light-years from the Sun. The figure shows the object at six equally spaced times as it rotates once on its axis.
Credit: Image courtesy of ESO/I. Crossfield ) 




(동영상)   


 이전에도 여러차례 언급한 바 있지만 갈색 왜성은 안정적인 수소 핵융합 반응을 일으키는데 필요한 최소한의 질량인 태양 질량의 8% (혹은 목성 질량의 80 배 정도) 에 미달하는 천체입니다. 다만 중수소등을 이용한 미약한 핵융합 반응은 가능한 천체로 스스로 빛난다고 하기도 애매하지만 반대로 전혀 에너지를 방출하지 못하는 것도 아닌 천체라고 할 수 있습니다. 그 질량 하한값은 목성 질량의 대략 13 배 정도로 생각되며 행성과 항성 사이에 있는 천체로 여겨집니다. 


 갈색 왜성의 표면은 태양처럼 이글거리진 않습니다. 대신 목성 같은 거대 가스 행성과 비슷하게 최외각층은 대기라고 부를 수 있는 옅은 가스층이 존재하고 이후 아래로 내려가면서 더 밀도가 높은 가스층으로 되어 있을 것입니다. 이번 첫 관측에서는 갈색 왜성은 예상했던 것 처럼 얼룩덜룩한 표면을 가지고 있었습니다. 앞으로 추가 관측을 통해서 일종의 구름이 형성되어 있으며 계속해서 모양이 변하는 것인지를 알게 될 것입니다. 어쩌면 태양계의 가스 거인들이 그러하듯이 갈색 왜성도 다양한 외형을 가지고 있을 가능성도 있겠죠. 루만 16A 의 모습은 루만 16B 와는 완전히 다를 지도 모릅니다. 


 갈색 왜성이 워낙 어둡기 때문에 사실 가까운 위치에 있더라도 루만 16B 의 표면을 관측하는 일은 매우 힘든 일이었습니다. 연구자들은 VLT 의 CRIRES 기구를 이용한 새로운 기술을 통해서 이를 관측하는데 성공했습니다. 향후 새로운 강력한 망원경과 관측 기술의 진보가 이뤄진다면 갈색 왜성에 대해서 더 상세한 정보를 얻을 수 도 있을 것으로 보입니다. 


 이 연구는 Nature 에 실렸습니다. 


 참고 


 Journal Reference:
  1. I. J. M. Crossfield, B. Biller, J. E. Schlieder, N. R. Deacon, M. Bonnefoy, D. Homeier, F. Allard, E. Buenzli, Th. Henning, W. Brandner, B. Goldman, T. Kopytova. A global cloud map of the nearest known brown dwarf. Nature, 2014; 505 (7485): 654 DOI: 10.1038/nature12955





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