(A picture of dark sunspots and bright diffuse faculae (best seen around the edges). The study shows how the larger mix of heavy elements leave the spots unchanged, while increasing the contrast of the bright diffuse faculae. Credit: NASA/SDO)
태양은 11년 주기로 활동이 변합니다. 이 변화는 지구에도 영향을 미치긴 하지만, 다행히 11년 간격의 태양 활동 변화는 지구 기후에 극적인 변화를 일으키지는 않습니다. 다만 흑점이나 태양 플레어의 활동에는 큰 변동이 있으며 이는 통신 장애 등 여러 가지 현상에 영향을 미칩니다. 따라서 과학자들은 이 변화에 큰 관심을 가지고 있습니다. 동시에 장기적으로는 태양의 변화가 지구 기후에도 적지 않은 영향을 줄 것으로 생각됩니다.
11년 주기의 태양 주기는 솔라 다이나모(solar dynamo)라는 자기장, 대류, 자전에 의한 복합적인 작용에 의해 생기는 것으로 이해됩니다. 하지만 그 세부적인 메카니즘에 대해서는 아직 잘 모르는 부분이 많습니다.
아르후스 대학의 크리스토퍼 카로프(Christoffer Karoff from Aarhus University)가 이끄는 대규모 국제 과학자팀은 이 미스터리를 밝혀줄 단서를 지구에서 120광년 떨어진 별에서 발견했습니다. 이 별은 태양과 거의 같은 크기와 질량, 나이를 지닌 별이지만, 한 가지 차이가 있습니다. 무거운 원소의 비율이 태양의 두 배라는 점이죠.
과학자들은 1978년부터 진행된 관측 데이터와 케플러 관측 데이터 같은 최근의 데이터까지 수집해서 이 별의 주기적인 변화를 연구했습니다. 그 결과 태양과는 달리 이 별의 주기는 7.4년이었으며 자기장 도 두 배 정도 더 강력한 것으로 나타났습니다. 이와 같은 차이를 감안하면 무거운 원소가 별의 활동 주기와 강도를 결정하는 데 큰 영향을 미치는 것으로 보입니다. 그 이유에 대해서는 잘 모르지만, 무거운 원소가 더 강한 다이나모 현상을 일으키거나 표면의 밝기 변화를 더 심하게 만드는 것으로 추정됩니다.
태양은 거의 대부분 수소와 헬륨으로 구성되어 있으며 리튬 보다 무거운 원소 (보통 금속이라고 하는)는 소량에 불과합니다. 하지만 그렇다고 해서 이 소량 첨가물이 영향을 주지 않는 것은 아닙니다. 마치 비타민이 소량이라도 사람이 살아가는 데 있어 필수적인 것처럼 소량의 무거운 원소 역시 별의 진화와 활동에 큰 영향을 미치는 것일지 모릅니다.
참고
Christoffer Karoff et al, The Influence of Metallicity on Stellar Differential Rotation and Magnetic Activity, The Astrophysical Journal (2018). DOI: 10.3847/1538-4357/aaa026
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