기본 콘텐츠로 건너뛰기

우주 이야기 1170 - 외계 행성에서 포착된 자기권



 (Hubble’s observations of an extended region of charged carbon particles that surround the exoplanet HAT-P-11b and streaming away in a long tail are best explained by magnetic field, the first such discovery on a planet outside of our solar system. The planet is depicted as the small circle near the center. Carbon ions fill an immense region it. In the magnetotail, not shown to its full extent, ions escape at the observed average speeds of about 100,000 mph. 1 AU equals the distance between the Earth and the sun. Credit: Lotfi Ben-Jaffel/Institute of Astrophysics, Paris)



 지구는 강력한 자기장에 의해 보호 받고 있습니다. 지구의 강한 자기장이 아니라면 태양풍에 상당한 대기를 잃어 지구 표면은 화성처럼 건조하고 대기가 희박한 환경이 되었을 수도 있습니다. 과학자들은 태양계 행성에 대한 연구 결과를 토대로 외계 행성 역시 강력한 자기장을 지니고 있을 것으로 예측했으나 이를 직접 관측하기는 어려웠습니다. 


 

 파리 천체 물리학 연구소의 로프티 벤-자펠(Lotfi Ben-Jaffel/Institute of Astrophysics, Paris)이 이끄는 연구팀은 허블 우주 망원경을 이용해 지구에서 130광년 떨어진 해왕성급 외계 행성인 HAT-P-11b의 자기권을 관측하는데 성공했습니다. 



 물론 자기장 자체는 망원경으로 보이지 않지만, 허블 망원경의 자외선 관측 능력을 이용해 자기장을 따라 움직이는 탄소 이온의 존재는 확인할 수 있습니다. HAT-P-11b는 목성 질량의 8%에 불과한 가스 행성이지만, 목성과 흡사한 강력한 자기장을 지녀 무려 1AU (1.5억km)에 달하는 거대한 자기 꼬리 (magnetotail)를 형성하고 있습니다. 



 이번 연구는 이론적으로 예측된 외계 행성의 자기권을 처음으로 직접 관측했다는 데서 큰 의의가 있습니다. 외계 행성의 자기권은 예상한 것처럼 시속 16만km로 이동하는 빠른 입자의 흐름에 의해 거대한 꼬리를 만들고 있었습니다. 태양계 행성과 비슷한 자기권을 외계 행성도 지니고 있었던 것입니다. 



 이것도 상당한 성과지만, 연구팀은 허블 관측 데이터에서 새로운 사실도 발견했습니다. 태양계에서 목성이나 토성 같은 거대 가스 행성은 금속 (리튬 보다 무거운 원소)의 비율이 낮은 반면 해왕성이나 천왕성은 높은 편입니다. 하지만 대기에서 날리는 물질을 분석하면 HAT-P-11b는 해왕성과 비슷한 크기에 목성과 비슷한 물질 구성을 지닌 것으로 나타났습니다. 왜 그런지는 앞으로 밝혀야할 과제이지만, 이 문제가 행성 생성 이론과도 연관이 있어 연구팀은 현재의 행성 생성 모델을 다시 검토해야 할 수 있다고 설명했습니다. 



 현재 관측 기술로는 지구 정도 크기의 외계 행성이 지구와 비슷한 자기장을 지니고 있는지 아니면 화성처럼 약한 자기장을 지니고 있는지 알 수 없습니다. 하지만 이번 앞으로 과학자들은 새로운 관측 장비와 기술을 통해 언젠가 지구형 외계 행성의 자기장을 밝혀낼 것입니다. 제 2의 지구를 찾기 위해서는 반드시 필요한 일이기 때문입니다. 



 참고 



https://phys.org/news/2021-12-astronomers-signature-magnetic-field-exoplanet.html


Lotfi Ben-Jaffel et al, Signatures of strong magnetization and a metal-poor atmosphere for a Neptune-sized exoplanet, Nature Astronomy (2021). DOI: 10.1038/s41550-021-01505-x


댓글

이 블로그의 인기 게시물

벨 V-280 Valor 시험 비행 성공

( The V-280 Valor flew for the first time at Bell Helicopter's Amarillo Assembly Center in Texas(Credit: Bell Helicopter/YouTube) )  앞서 소개드린 V-280 발러가 첫 번째 비행 테스트에 성공했다는 소식입니다. V-22 오스프리의 소형화 버전이라고 할 수 있는 V-280 발러는  미 육군의 차세대 헬기 사업인 Future Vertical Lift (FVL)에 입찰을 시도하는 틸트로터기로 현재 미 육군이 주력으로 사용하는 블랙호크 헬기와 비슷한 체급입니다. 다만 틸트로터기인 만큼 최고 속도나 항속 거리면에서 더 유리합니다. 스펙은 이전 포스트를 참조해 주시기   이전 포스트:  https://blog.naver.com/jjy0501/221115245986  (동영상)   V-280 발러는 틸트로터기의 더 대중화 될 수 있을지를 검증하는 중요한 무대가 될 것입니다. V-22 오스프리의 경우 복잡한 구조로 인해 가격이 너무 비싸져서 사실 미국은 몰라도 그 동맹국에 널리 도입되기는 어려운 부분이 있습니다. V-280 역시 가격이 아주 저렴할 것 같지는 않지만, 좀 더 합리적인 대안은 될 수 있을 것 같습니다. 만약 성공적인 결과가 나오면 한국을 포함한 미국의 동맹국에서 도입을 검토할 수 있을지 모르겠다는 생각입니다.   참고  https://newatlas.com/bell-v-280-valor-maiden-flight/52663/

100 테슬라급 자기장 도달

 미국의 로스 알라모스 국립 연구소 (Los Alamos National Laboratory) 에서 과학자들이 지금까지 인간이 개발한 가장 강력한 자기장을 발생시키는 장치 개발에 도전하고 있습니다. 자기장의 세기를 나타내는 방법으로 자기력선의 밀도를 나타내기 위해 단위 면적당 자기력선의 수를 표시하는 단위인 테슬라 (T) 가 있습니다. (1T = 1Wb/㎡  웨버 (Wb) 는 자속의 단위)   의료용으로 사용되는 초전도체를 이용한 MRI 의 경우 1.5 - 3 테슬라급의 강력한 자기장으로 인체 내부를 볼 수 있게 만들지만 과학 연구용으로 이보다 더 강력한 자기장이 필요할 수 있습니다. 최근에 등장한 90 테슬라급 자기장에 이어 이번에 로스 알라모스 국립 연구소에서는 100 테슬라급인 100.75 T 를 실현 했다고 합니다.   이를 구현한 것은 18000 파운드 (8.16 톤 정도) 의 코일과 여기에 에너지를 공급할 1200 메가줄 (Megajoule) 급 모터 제네레이터등의 설비입니다.  (   The 1,200-megajoule motor generator that powers the magnetic pulse.  )  이와 같은 연구를 통해 알아내고자 하는 것은  Quantum Phase transitions and new ultra high field magnetic states Electronic Structure determination Topologically protected states of matter  로 요약할 수 있다고 합니다.   아무튼 수 T 급 MRI 만 해도 자기장의 힘이 엄청난데 100 T 라니 엄청난 자기장이네요. 이는 지구 자기장 세기보다 200만배 강력한 (물론 좁은 범위에서 작용하는 자기장이라 지구 전체...

고대 양서류 이야기 (2) - 악어를 닮은 거대 양서류들

  페름기에는 다양한 양막류가 진화해서 앞서 소개한 육상형 템노스폰딜리는 점차 설 자리를 잃게 됩니다. 하지만 양서류는 본래 자신의 서식지인 물과 습지에서 여전히 번성을 누렸습니다. 당시에는 악어류 같은 대형 양서형 파충류도 없던 시절이었기 때문에 이와 비슷한 생태학적 지위는 여전히 양서류의 몫이었습니다. 이들에 대한 이야기는 제 책인 포식자에서 비교적 간단히 다뤘는데, 오늘은 여기에 대한 보충 설명입니다.  책 정보:  http://book.naver.com/bookdb/book_detail.nhn?bid=13347200 Yes 24:  http://www.yes24.com/24/goods/58772859 11번가:  http://books.11st.co.kr/product/SellerProductDetail.tmall?method=getSellerProductDetail&prdNo=1977867160 알라딘:  http://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=134877825 교보문고:  http://www.kyobobook.co.kr/product/detailViewKor.laf?ejkGb=KOR&mallGb=KOR&barcode=9788970447988&orderClick=LAG&Kc= 인터파크 :  http://book.interpark.com/product/BookDisplay.do?_method=detail&sc.prdNo=279593764&sc.saNo=003002003&bid1=search_auto&bid2=detail&bid3=prd_img&bid4=001 영풍문고:  http://www.ypbooks.co.kr/book.yp?bookcd=100843205&gubun=NV ...