(Yellow triangles mark every flare event identified in the TESS light curve of Proxima Centauri. The inserts zoom in on the two largest events (green triangles). Credit: Krisztián Vida (Konkoly Obs.))
지구에서 4.2광년 떨어진 프록시마 센타우리 (Proxima Centauri)는 태양을 제외하면 지구에서 가장 가까운 거리에 있는 별이지만, 태양 질량의 1/8에 불과한 어두운 적색왜성이기 때문에 망원경의 도움 없이 눈으로 관찰은 불가능합니다. 하지만 매우 가까운 거리에 있는 적색왜성일 뿐만 아니라 액체 상태의 물이 있을지도 모르는 외계 행성 프록시마 센타우리 b 때문에 과학자들의 큰 관심을 받고 있습니다.
적색왜성은 매우 어둡기 때문에 액체 상태의 물이 표면에 존재하기 위해서는 모항성에 매우 근접해 공전해야 합니다. 하지만 동시에 적색왜성은 작은 크기에도 플레어 등 항성 표면 활동이 활발해 지구와 비교할 수 없는 수준의 방사선과 강력한 항성풍 입자에 시달려야 합니다. 대기가 안정적으로 존재하기 어려울 것이라는 주장이 나오는 이유입니다.
헝가리 콘콜리 관측소 (Konkoly Observatory of the MTA CSFK (Budapest, Hungary))의 크리스티안 비다(Krisztián Vida)와 그 동료들은 TESS의 데이터를 이용해 프록시마 센타우리에 강력한 플레어가 얼마나 자주 생기는지 조사했습다. TESS의 기본 목표는 밝기 변화를 측정해 외계 행성을 찾아내는 것이지만, 선배인 케플러 우주 망원경과 마찬가지로 TESS 데이터 역시 여러 가지 다른 연구에 활용될 수 있습니다.
TESS는 거의 하늘 전체를 관측하고 있는데, 올해 4월과 6월 사이 프록시마 센타우리를 관측했으며 이 약 50일간의 관측 데이터를 분석해 프록시마 센타우리의 밝기 변화를 확인할 수 있었습니다. 플레어가 발생하면 별의 밝기가 짧은 시간 증가하므로 이를 통해 얼마나 자주 플레어가 생기는지 확인할 수 있습니다.
그 결과 작은 별임에도 불구하고 프록시마 센타우리는 전체 시간의 7%라는 상당히 긴 시간 플레어가 발생했으며 횟수로는 무려 72회에 달했습니다. 대부분의 플레어는 수시간 정도 지속되었으며 크기는 10^30 - 10^32 ergs 정도였습니다. 이 데이터를 바탕으로 별의 밝기가 현저히 밝아질 정도인 10^33 ergs 급 플레어는 일년에 3회 정도 발생하는 것으로 추정했습니다. 참고로 이 정도면 인류 역사상 가장 강력한 플레어인 1859년의 캐링턴 이벤트의 10배 수준입니다. 하지만 프록시마 센타우리 b가 모항성에서 워낙 가깝기 때문에 실제 행성에 도달하는 방사선량은 지구의 수천배에 달합니다.
이 연구 결과는 프록시마 센타우리 b의 대기나 바다가 거의 살아남기 어렵다는 점을 시사합니다. 물론 이 행성을 직접 관측할 수 있기 전까지는 속단할 수 없지만, 가능성이 희박해졌다는 이야기입니다. 과연 실제로 이 행성을 직접 관측하면 예상을 뒤집는 결과가 나올지 예상한 결과가 나올지 궁금합니다.
참고
Flaring activity of Proxima Centauri from TESS observations: quasi-periodic oscillations during flare decay and inferences on the habitability of Proxima b, Astrophysical Journal, arxiv.org/abs/1907.12580
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