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2016년 1월 3일 일요일

우주 이야기 416 - 별의 표면 중력을 측정하는 방법



(How much would you weigh on another star? The timescale of turbulence and vibration at a star's surface, based on its brightness variations, tells you its surface gravity. If stars had solid surfaces on which you could stand, then your weight would change from star to star. Here we show how much a 75-kg adult would tip the bathroom scale in the surface gravities of three stars. The sun is hotter than a sauna, but don't expect to lose weight there. You'd weigh 20 times more than on Earth. A red giant star (the far-future fate of our Sun, with a diameter about 35 times larger) has a much weaker pull at its surface, so you'd be 50 times lighter. Credit: Jaymie Matthews and Thomas Kallinger)


 만약에 태양 표면에 서게 된다면 우리의 질량은 동일하지만, 중력이 커지면서 체중은 훨씬 늘어나게 됩니다. 태양 표면의 중력은 대략 지구의 28배에 달하기 때문입니다. 물론 태양 표면의 온도는 섭씨 6000도에 이르므로 우리가 태양 표면에 무사히 서있는 경우는 생각하기 어렵지만, 가정하면 그렇다는 것이죠. 


 그렇다면 다른 별의 표면은 어떨까요? 우리는 적색거성의 표면 중력이 매우 낮다는 것은 잘 알고 있습니다. 태양 역시 적색 거성 단계에 들어서게되면 질량은 약간 감소하지만 지름은 지금보다 수백배 커지면서 밀도가 급격히 떨어지게 됩니다. 질량은 거리의 제곱에 반비례하므로 결국 표면 중력은 지구의 50분의 1에 지나지 않을 것입니다. 


 하지만 이론적인 계산말고 실제로 표면 중력을 측정할수는 없을까요? 비엔나 대학의 토마스 칼링거(University of Vienna's Thomas Kallinger)와 브리티쉬 컬럼비아 대학의 제이미 매튜(UBC Professor Jaymie Matthews), 그리고 독일 및 프랑스, 호주의 천문학자들이 이 질문에 대한 답을 내놓았습니다. 


 이들이 개발한 새로운 타임스케일 기술(timescale technique)은 밝기의 미세한 변화를 측정해서 표면 중력을 측정하는 것입니다. 이는 표면에서 튀어나오는 물질의 흐름과 중력의 상호 작용에 의해서 변하게 됩니다. 이 방식으로 4%정도의 정확도로 표면 중력을 측정할 수 있게 되었다고 합니다. 이 연구에서 중요한 데이터는 케플러 우주 망원경으로부터 얻어졌습니다.


 연구팀은 이 기술을 이용해서 앞으로 항성의 크기를 더 정확하게 측정할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 보통은 질량과 지름으로부터 표면 중력을 계산하지만, 역으로 질량과 표면 중력을 알면 지름을 측정하는 일도 가능하기 때문이죠. 


 더 정확한 지름과 질량을 측정할 수 있다면 이는 생명체가 살 수 있을 만한 크기의 행성을 찾는데도 도움을 줄 것으로 연구팀은 기대하고 있습니다.



 참고 






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