(갈색 왜성 LSR J1835+3259에서 발견된 오로라의 상상도. Artist's impression of the aurorae on the brown dwarf LSR J1835+3259. Credit: Chuck Carter and Gregg Hallinan/Caltech )
갈색 왜성(brown dwarf)는 우주에 매우 흔한 존재입니다. 일반적으로 안정적인 수소 핵융합 반응을 일으키는데 필요한 질량인 목성의 80배 혹은 태양의 0.08% 이하의 질량을 가졌지만, 미량의 중수소등을 이용해서 미세한 핵융합 반응을 일으킬 수 있기 때문에 행성으로는 분류되지 않는 이 천체는 (대략 질량 하한선은 목성의 13배 정도) 실패한 별로 불리고 있습니다.
캘리포니아 공과 대학 그레그 할리넌 교수(Professor Gregg Hallinan from the California Institute of Technology)와 그의 연구팀은 뉴멕시코에 있는 미국립 전파 천문학 관측소의 칼 G 잔스키 VLA(Karl G. Jansky Very Large Array (JVLA))와 헤일 망원경 및 켁 망원경 같은 광학 망원경을 이용해서 지구에서 약 20 광년 정도 떨어진 갈색 왜성 LSR J1835+3259을 연구했습니다.
그 결과는 놀라웠다고 합니다. JVLA는 이 갈색 왜성에서 뭔가 이상한 신호를 발견했는데, 이 신호는 2.84 시간이라는 빠른 주기로 자전을 하는 것으로 보였다고 합니다. 이를 검증하기 위해서 헤일 만원경과 켁 망원경이 동원되었습니다.
그 스펙트럼을 분석한 결과는 이 신호가 수소에서 나오는 파장으로 아마도 이 갈색 왜성 표면의 오로라에서 나오는 것 같다는 것입니다.
지구나 다른 태양계 행성의 오로라는 보통 대기, 자기장, 그리고 태양에서 날아오는 입자에 의해 형성됩니다. 이 갈색 왜성의 경우 내부에서 생성되는 열에너지는 태양과 다른 항성에서 보는 것 같은 코로나를 만들기에는 충분치 않습니다. 대신 내부의 미약한 핵융합 반응에서 나오는 열에너지와 자기장이 대기 표면에서 상호작용을 통해서 오로라를 만드는 것으로 보입니다.
이 갈색 왜성 자체는 태양의 수천배나 어둡지만, 오로라 만큼은 기본 크기와 에너지가 있는 만큼 지구에서 볼 수 있는 것보다 100만 배 정도 더 밝다고 합니다. (물론 그렇지 않다면 이 정도 거리에서 관측이 가능하지 않겠죠)
갈색 왜성이 코로나 대신 오로라를 가지고 있다는 것은 그 상부 대기 구조가 태양보다는 지구나 목성 같은 행성과 비슷하다는 증거가 될 수 있습니다. 즉, 갈색 왜성이 실패한 별보다 사실은 행성의 대형 버전일 수도 있다는 것이죠. 물론 앞으로 연구가 계속 필요하겠지만, 우리가 이제까지 알지 못했던 뜻밖의 사실인 것 같습니다.
이 연구는 네이처에 실렸습니다.
참고
Journal Reference:
- G. Hallinan, S. P. Littlefair, G. Cotter, S. Bourke, L. K. Harding, J. S. Pineda, R. P. Butler, A. Golden, G. Basri, J. G. Doyle, M. M. Kao, S. V. Berdyugina, A. Kuznetsov, M. P. Rupen, A. Antonova. Magnetospherically driven optical and radio aurorae at the end of the stellar main sequence. Nature, 2015; 523 (7562): 568 DOI: 10.1038/nature14619
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