우주 이야기 727 - 별의 무게를 재는 새로운 방법

(Vanderbilt astronomers have discovered a better way to weigh solitary stars and planets. Credit: Michael Smelzer, Vanderbilt University)

 천문학자들이 쌍성계를 이루지 않고 단독으로 존재하는 별의 질량을 측정할 수 있는 새로운 방법을 개발했습니다. 별의 무게를 측정하는 가장 좋은 방법은 쌍성계를 이루는 두 별의 공전 주기와 궤도를 알아내 역으로 질량을 추산하는 방법입니다. 널리 사용되는 방법이지만, 우주에는 태양처럼 혼자 있는 별도 많기 때문에 모든 별에 적용하기가 어려웠습니다. 

 밴더빌트 대학의 케이반 스타썬 (Keivan Stassun) 교수와 그 동료들은 별의 질량을 측정할 수 있는 다른 방법을 개발했습니다. 지금까지는 밝기와 거리, 별의 진화 단계를 고려해서 추정했다면 연구팀은 여기에 표면 중력을 포함시켰습니다. 별의 밝기가 미세하게 흔들리는 정도를 측정하면 표면 중력을 추정할 수 있는데, 이를 별의 밝기와 시차로 부터 추정한 지름과 같이 대입해 반대로 질량을 측정하는 것입니다. 

 이를 질량이 알려진 여러 개의 별을 대상으로 시험한 결과 10-25% 정도 오차범위에서 질량을 측정할 수 있는 것으로 밝혀졌습니다. 현재 수많은 별의 밝기 변화를 측정하는 유럽 우주국의 가이아나 앞으로 발사될 나사의 TESS 데이터가 구해지면 수십 만개 이상의 별의 질량을 더 정확히 측정할 수 있을 것으로 기대됩니다. 특히 현재의 케플러 망원경보다 더 정밀한 관측 결과를 보여줄 TESS가 발사되면 정밀도가 더 올라갈 것으로 보입니다. 

 별의 밝기(광도), 거리, 질량 등은 매우 기본적인 물리량이지만, 사실 측정이 쉽지 않은 것 가운데 하나입니다. 지금까지 과학자들은 이를 더 정밀하게 측정하기 위해서 많은 노력을 해왔고 계속해서 정확도가 향상되고 있기는 하지만, 아직도 개선해야할 부분이 많습니다. 앞으로도 계속해서 더 정확한 관측 결과를 얻기 위한 노력이 계속될 것입니다. 

 참고 

 https://phys.org/news/2017-12-millions-solitary-stars.html#jCp