(This artist's concept shows a brown dwarf, an object that is at least 13 times the mass of Jupiter but not massive enough to begin nuclear fusion in its core, which is the defining characteristic of a star. Scientist using NASA's Spitzer Space Telescope recently made the first ever direct measurement of wind on a brown dwarf.
Credits: NASA/JPL-Caltech)
(Brown dwarfs are more massive than planets but not quite as massive as stars. Generally speaking, they have between 13 and 80 times the mass of Jupiter. A brown dwarf becomes a star if its core pressure gets high enough to start nuclear fusion.
Credits: NASA/JPL-Caltech)
갈색왜성은 태양처럼 핵융합 반응을 지속적으로 유지하기에는 질량이 작지만, 목성 같은 가스 행성보다는 질량이 커서 불완전하게나마 중수소 등에 의한 핵융합 반응을 간헐적으로 유지할 수 있는 천체입니다. 따라서 별과 행성의 중간적 특징을 지닌 천체입니다. 대략 목성 질량의 13-80배 사이에 있는 천체입니다.
갈색왜성은 우주에 매우 흔할 것으로 예상됩니다. 하지만 혼자 있는 갈색왜성의 경우 너무 어둡기 때문에 대부분 관측이 어렵습니다. 따라서 생각보다 모르는 부분이 많은 천체이기도 합니다. 예를 들어 갈색왜성 상층 대기의 움직임이 행성 같은지 항성 같은지 최근까지도 직접 관측을 통해 확인할 수 없었습니다.
벅넬 대학의 카텔린 앨러스 교수(Katelyn Allers, an associate professor of physics and astronomy at Bucknell University in Lewisburg, Pennsylvania)가 이끄는 연구팀은 올해 초 퇴역한 스피처 우주 망원경 데이터와 Karl G. Jansky Very Large Array 전파 망원경을 통해 지구에서 32광년 떨어진 갈색왜성인 2MASS J10475385+2124234를 관측했습니다.
연구팀은 스피처 데이터를 통해 어두운 적외선 영역에서 갈색왜성 표면의 이동 속도를 구했습니다. 하지만 이것이 갈색왜성의 자전 속도가 빨라서인지 아니면 표면 대기의 이동 속도가 빨라서인지는 구분하기 어렵습니다. 그래서 연구팀은 전파 망원경 데이터를 통해 자기장 데이터를 확보했습니다. 갈색왜성은 강력한 자기장을 지니고 있으며 이를 통해 내부의 자전 속도를 추정할 수 있습니다.
그 결과 이 갈색왜성의 상층 대기의 바람 속도는 시속 2293km로 나타났습니다. 이는 시속 2000km인 해왕성과 비슷한 정도로 태양계에서 바람 속도가 가장 빠른 행성과 비슷한 것입니다. 이는 섭씨 600도라는 높은 온도에도 갈색왜성의 표층 대기가 행성과 유사할 수 있음을 시사합니다.
연구팀은 이 기술이 앞으로 외계 행성 연구에도 응용될 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 아무튼 멀리 떨어진 갈색왜성의 바람의 속도를 측정했다는 것 자체로 놀라운 연구 결과입니다.
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