우주 이야기 331 - 초대형 흑점과 슈퍼 플레어

(거대한 흑점을 가진 별의 개념도. 아래는 Ca II 파장대에서 본 것. Imaginary drawings of a superflare star in visible light (upper) and the Ca II line (bottom) where the areas around the starspots are bright.

Credit: Kyoto University)

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 태양에는 주변 부위보다 온도가 낮아서 검게 보이는 부분인 흑점이 존재합니다. 태양 흑점은 태양면 폭발 현상인 플레어(solar flare)와 밀접한 연관이 있으므로 과학 연구는 물론 우주 기상 예보를 위해서 항상 관측되고 있습니다. 때때로 강력한 태양 플레어가 관측되면 지구에서는 통신 장애와 더불어 아름다운 오로라를 볼 수도 있죠.  

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 물론 과학자들은 이런 현상이 태양만의 전유물은 아니라고 생각합니다. 태양은 우주에 매우 흔한 별 가운데 하나이고 태양에서만 관측되는 특별한 현상이 있다고 보기는 어렵겠죠. 비록 직접 관측하기는 아직 어렵지만, 과학자들은 다른 별의 표면에도 흑점이 있고 태양 플레어나 그보다 더 격렬한 현상인 코로나 물질 방출(CME, coronal mass ejection)이 발생한다고 생각합니다. 실제로 이를 뒷받침하는 증거들도 있습니다.

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 그런데 최근 일본의 과학자들이 다른 별에서 괴물 같은 크기의 흑점과 플레어를 발견했다고 합니다. 일본의 교토 대학, 효고 대학, 나고야 대학, 그리고 일본 국립 천문대의 과학자들은 미국 나사의 케플러 우주 망원경 데이터를 이용해서 태양의 10-10,000 배 정도 강력한 플레어를 발산하는 태양과 비슷한 별을 50개 정도 찾아냈습니다.

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 이 별들 가운데 거의 절반 정도는 태양처럼 동반성 없이 외로이 혼자 있는 별입니다. 그리고 이 별들 가운데 일부는 하루에서 수십일 주기로 밝기가 크게 변하고 있었습니다. 이것이 의미하는 바는 별의 밝기가 변하는 것이 동반성이 가려서가 아니라 표면의 밝기 자체가 변하기 때문이라는 것입니다.

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 밝기가 변하는 변광성은 우주에 드물지 않지만, 태양 비슷한 단계의 주계열성이 가리는 동반성도 없이 밝기가 주기적으로 변하는 것은 흔치 않은 일입니다. 이 별이 가진 강력한 플레어 현상을 고려할 때 가장 가능성 있는 설명은 이 별 표면에 거대한 흑점이 존재하며, 여기서 초대형 항성 플레어가 발생한다는 것입니다. 그러면 별의 자전 주기에 따라 밝기가 변하겠죠.  

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 이를 검증하기 위해 연구팀은 태양 흑점 관측에 사용하는 파장대인 Ca II(칼슘 이온) 854.2nm를 사용해서 연구 대상인 별을 관측했습니다. 그 분석 결과는 실제로 이 별에 거대 흑점과 이로 인한 슈퍼플레어가 발생할 가능성이 실제로 높다는 것입니다.

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 이런 대형 흑점이 발생하는 이유는 아직 모르지만, 일단 흑점에 의한 것이라면 이를 통해서 과학자들은 이 별의 자전 속도 등의 정보를 얻을 수 있습니다. 앞으로 더 정확한 관측을 위해서 연구팀은 후속 연구를 준비 중입니다.

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 한 가지 다행한 일이라면 태양에서는 이런 초대형 흑점과 플레어가 생기지 않는다는 것이겠죠. 만약 이런 대형 흑점이 생긴다면 지구 기후에도 큰 영향이 있을 뿐 아니라 강력한 태양폭풍으로 인해 지구에 큰 충격을 줄 수 있습니다. 다행스럽게도 우리의 태양은 비교적 안정적인 별입니다. 그리고 그 덕분에 인간을 포함한 많은 생명체가 지구에 번성할 수 있습니다.

​ 그런데 혹시 미래의 태양도 비슷한 일이 일어날 수 있을까요? 만약 그렇다면 미래의 후손들에게는 매우 좋지 않은 소식이겠죠. 그 가능성을 알기 위해서는 역시 더 많은 연구가 필요할 것입니다.

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 참고

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Journal References:

1. Y. Notsu, S. Honda, H. Maehara, S. Notsu, T. Shibayama, D. Nogami, K. Shibata. High dispersion spectroscopy of solar-type superflare stars. II. Stellar rotation, starspots, and chromospheric activities. Publications of the Astronomical Society of Japan, 2015; DOI:10.1093/pasj/psv002
2. Y. Notsu, S. Honda, H. Maehara, S. Notsu, T. Shibayama, D. Nogami, K. Shibata. High-dispersion spectroscopy of solar-type superflare stars. I. Temperature, surface gravity, metallicity, and vsin i. Publications of the Astronomical Society of Japan, 2015; DOI:10.1093/pasj/psv001  

http://www.sciencedaily.com/releases/2015/05/150513083528.htm

http://news.discovery.com/space/astronomy/keplers-sun-like-superflare-stars-sport-huge-angry-starspots-150513.htm