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2015년 12월 12일 토요일

우주 이야기 407 - 목성 같은 반점을 가진 갈색 왜성



(This illustration shows a cool star, called W1906+40, marked by a raging storm near one of its poles. The storm is thought to be similar to the Great Red Spot on Jupiter. Scientists discovered it using NASA's Kepler and Spitzer space telescopes.
Credits: NASA/JPL-Caltech)


 목성의 대적점같은 거대한 폭풍이 있는 갈색 왜성이 발견되었습니다. 델라웨어 대학의 존 기지즈(John Gizis of the University of Delaware)와 그의 동료들이 The Astrophysical Journal에 발표한 내용에 의하면 ​L형 갈색왜성(L-dwarf)인 W1906+40에는 지구보다 더 큰 거대 폭풍이 있는 것 같다고 합니다.

 
 갈색왜성은 흔히 실패한 별이라고 불립니다. 목성 질량의 80배에서 13배 사이인 이 천체들은 안정적인 수소 핵융합 반응을 유지할 중심부 압력과 온도가 모자랍니다. 그 결과 중수소/삼중수소 같은 미량 동위 원소에 의한 핵융합 반응만 간간이 발생할 뿐입니다. 따라서 갈색 왜성은 별과 비교해서 크기가 매우 차갑고 작은 크기를 가지고 있습니다.

 
  보통 일반적인 항성은 핵융합 반응 에너지를 통해서 중력에 의해 뭉치는 것을 피하고 있습니다. 갈색왜성은 에너지가 부족하므로 당연히 밀도가 높고 크기가 작아서 목성보다 훨씬 무거움에도 불구하고 목성보다 약간 더 클 뿐입니다.


 갈색왜성은 표면 온도와 스펙트럼에 따라서 M/L/T/Y 형으로 나뉘게 되는데 L 형 갈색왜성인W1906+40은 나이가 젊은 탓에 생각보다 높은 2200K의 표면온도를 가지고 있습니다. 섭씨 2000도에 가까운 온도는 사실 그렇게 차갑게 느껴지진 않겠지만, 대부분의 항성 표면 온도와 비교하면 매우 차갑기 때문에 항성에서는 볼 수 없는 독특한 특징을 가지고 있습니다.


 그 중 하나는 L형 갈색왜성에 대기가 형성되고 목성처럼 구름층이 존재한다는 것입니다. 이는 상대적으로 낮은 온도이기 때문에 가능합니다.


 본래 이 갈색왜성은 나사의 WISE 탐사 결과 밝혀졌다고 합니다. 그 후 연구팀은 스피처 우주 망원경과 케플러 우주 망원경의 관측 데이터를 사용할 수 있는 기회를 얻었습니다. 이 갈색왜성이 우연히 케플러 관측 범위 안에 있었기 때문입니다.


 그 결과 이 갈색왜성의 표면에서 불과 9시간 주기의 변화를 관측할 수 있었습니다. 이는 주변을 도는 행성이라고 보기에는 너무 시간이 짧았고 갈색왜성의 표면이기 때문에 흑점과 비슷한 현상이라고 보기에도 어려웠습니다.

 
 모든 데이터를 분석한 결과 연구팀은 이것이 목성의 대적점 같은 폭풍에 의한 반점이라고 결론을 내렸습니다. 


 과학자들은 이 폭풍이 어떻게 형성되고 왜 오래 지속되는지에 대해서는 정확히 알지 못하고 있습니다. 하지만, 갈색왜성의 표면이 항성보다는 거대 가스 행성과 비슷하다는 새로운 사실을 알아낸 셈입니다. 앞으로 더 많은 관측이 이뤄지면 갈색왜성의 참모습이 더 드러나게 될 것으로 보입니다.


 참고




 


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