(A stellar flux transport simulation, top, shows positive (white) and negative (black) magnetic polarity on the surface of a star. At bottom, associated coronal magnetic field lines show outward (magenta) and inward (green) lines that extend into interplanetary space, forming the magnetic field of the inner asterosphere, while those in black represent closed lines with ends rooted in the stellar photosphere. Researchers at Rice University used the models to help determine that some exoplanets may not be habitable despite having orbits in the so-called "Goldilocks" zones around their stars. Credit: Alexander Group/Rice University)
수많은 외계 행성이 발견되고 난 이후 과학자들은 이 가운데 생명체가 살만한 환경을 지닌 행성에 대해 고민하고 있습니다. 아마도 가장 큰 논란이 되는 부분은 우주에서 가장 흔한 형태의 별인 적색왜성 주변 행성일 것입니다. 적색왜성은 태양보다 매우 어둡기 때문에 아주 가까운 거리에서 공전하는 행성이 아니라면 충분한 에너지를 받기 어렵습니다. 문제는 적색왜성에서 가까운 거리에서는 강력한 방사선과 플레어에 노출된다는 것입니다. 이로 인해 지구처럼 대기가 보존되기 힘들다는 주장이 힘을 얻고 있습니다.
라이스 대학의 대학원생인 앨리슨 패리쉬 (Alison Farrish)와 지도 교수인 데이빗 알렉산더 (David Alexander)는 여기에 또 다른 요소를 계산에 넣었습니다. 바로 별 저체의 자기장입니다. 지구 주변에 지구 자기권이 있어 지구 대기를 보호하는 것처럼 별 주변에는 이보다 훨씬 큰 자기권이 존재합니다. 지구의 경우 태양과 멀리 떨어져 있어 태양 자기권의 영향을 받지 않지만 적색왜성에 가까운 궤도에서 공전하는 행성은 영향을 받을 수 있습니다.
연구팀은 Ross 128, Proxima Centauri, TRAPPIST 같은 유명한 외계 행성을 포함해 여러 행성에서 그 영향을 시뮬레이션 했습니다. 그 결과 상당수 행성들이 1억년 정도면 대기를 잃는다는 결론을 얻었습니다. Alfvén surface라고 불리는 항성 자기권에서 벗어나지 않은 위치에 있기 때문입니다. 연구팀이 발견한 예외는 GJ 3323 c로 이 행성은 항성 자기장의 영향에서 벗어나 대기를 지킬 수 있을 것으로 예상됐습니다. 아무튼 적색왜성 주변 행성의 생명체 존재 가능성을 낮추는 연구 결과로 볼 수 있습니다.
다만 이런 이론적 연구는 실제 관측을 대신할 수 없습니다. 확실한 결론을 내리기 위해선 반드시 실제관측이 필요합니다. 앞으로 발사를 앞둔 제임스 웹 우주 망원경과 지상 기반 거대 망원경들이 이 문제의 답을 알아낼 수 있기를 기대합니다.
참고
Alison O. Farrish et al, Characterizing the Magnetic Environment of Exoplanet Stellar Systems, The Astrophysical Journal (2019). DOI: 10.3847/1538-4357/ab4652
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