기본 콘텐츠로 건너뛰기

우주 이야기 950 - 자전 속도가 바뀌는 중성자별



(Vector compound of en:File:Neutron_star_structure.JPG and en:File:Neutron_star_cross_section.jpg, data from Paweł Haensel, Alexander Y. Potekhin (Aleksandr Ûrevič Potekhin), Dmitry G. Yakovlev (2007). Neutron Stars, p. 12. Springer. ISBN 978-0-387-33543-8. Densities are given in units of the nuclear matter saturation density ρ0.)


 중성자별은 빠른 속도로 자전합니다. 별이 본래 가지고 있던 자전에너지가 크기가 크게 축소된 후에도 그대로 유지되기 때문입니다. 흔히 피겨 스케이팅 선수의 회전을 예시로 드는 각운동량 보존의 법칙에 의해 지름이 줄어들면서 자전 속도는 급격히 빨라집니다. 


 과학자들은 중성자별이 내놓는 강력한 자기장과 에너지를 관측해 이와 같은 사실을 실제로 관측할 수 있습니다. 이렇게 주기적 에너지 관측이 가능한 중성자별을 펄서라고 부릅니다. 펄서 가운데는 밀리초 단위로 자전을 하는 경우도 있으며 이를 밀리초 펄서라고 부릅니다. 사실상 우주에서 가장 빠른 속도로 자전하는 천체라고 할 수 있습니다. 


 중성자별의 자전 속도는 외부에서 유입되는 물질이나 동반성에 의해 오랜 시간에 걸쳐 점점 빨라지거나 느려질 순 있지만, 단기적으로 보면 일정합니다. 태양보다 질량이 큰 천체의 자전속도를 갑자기 바꾸기는 어렵기 때문입니다. 하지만 놀랍게도 과학자들은 펄서의 주기가 갑자기 변하는 글리치 (Glitch) 현상을 발견했습니다. 중성자별이 짧은 기간 동안 갑자기 자전 속도가 빨라졌다가 다시 원래로 돌아오는 것입니다. 


 모나쉬 대학, 맥길 대학, 태즈매니아 대학 (Monash University, the ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav), McGill University in Canada, and the University of Tasmania)의 국제 과학자팀은 지구에서 1000광년 떨어진 가까운 펄서인 벨라 펄서 (Vela Pulsar)를 관측해 속도가 빨라지기 전 갑자기 느려지는 현상도 발생한다는 점을 확인했습니다. 그 이유는 잘 모르지만, 이는 중성자별 내부 환경이 생각보다 더 복잡할지도 모른다는 점을 시사합니다. 


 중성자별의 자전 속도가 변하는 이유는 내부의 액체 상태의 중성자 초유체 (superfluid neutron)가 단단한 지각을 뚫고 나오면서 물질 분포가 변하고 이로 인해 팽이가 흔들리듯 속도가 잠시 변했다가 원래 상태로 돌아오는 것으로 알려져 있습니다. 다만 설명할 수 없는 직전 속도 감소를 볼 때 구체적인 메카니즘을 밝히기 위해 더 많은 연구가 필요합니다. 

 아무튼 중성자별의 자전 속도가 달라질 수 있다는 것 자체로 흥미로운 사실 같습니다. 


 참고 


Rotational evolution of the Vela pulsar during the 2016 glitch, Nature Astronomy (2019). DOI: 10.1038/s41550-019-0844-6



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 ...