(Astronomers using ESO telescopes have discovered giant spots on the surface of extremely hot stars hidden in stellar clusters, called extreme horizontal branch stars. This image shows an artist's impression of what one of these stars, and its giant whitish spot, might look like. The spot is bright, takes up a quarter of the star's surface and is caused by magnetic fields. As the star rotates, the spot on its surface comes and goes, causing visible changes in brightness. Credit: ESO/L. Calçada, INAF-Padua/S. Zaggia)
태양과 같은 항성 표면은 끊임없이 변화합니다. 흑점과 플레어는 항성 표면의 대표적인 활동입니다. 하지만 태양은 사실 조용한 별입니다. 과학자들은 다른 별의 경우 매우 격렬한 플레어가 발생하거나 거대한 흑점이 있는 경우도 있다는 사실을 발견했습니다. 이 경우 항성풍도 매우 크고 밝기 변화도 크게 나타납니다. 이 가운데 매우 독특한 별인 극한 수평 가지별 (extreme horizontal branch stars)가 있습니다.
극한 수평가지별은 질량은 태양의 절반에 불과하지만, 매우 뜨거운 독특한 별입니다. 이탈리아 INAF의 야잔 모나니(Yazan Momany from the INAF Astronomical Observatory of Padua in Italy)가 이끄는 연구팀은 유럽 남방 천문대 (ESO)의 망원경들을 이용해서 구상 성단 내의 극한 수평 가지별을 상세히 관측했습니다. 그 결과 몇 가지 흥미로운 사실이 밝혀졌습니다.
이 별들은 수일에서 수주 사이에 밝기가 크게 변했는데, 놀랍게도 쌍성계를 이루는 경우는 없었습니다. 왜 그런지는 알 수 없지만, 밝기 변화가 식현상이 아니라 별 자체에서 비롯되었다는 증거입니다. 연구팀에 따르면 다른 모든 가능성을 배제하고 남은 유일한 가능한 설명은 별 표면에 매우 밝은 반점 (spot)이 있어 자전에 따라 밝기가 변한다는 것입니다.
(동영상)
이 밝은 점은 태양의 흑점처럼 자기장에 의해 형성되지만, 어두운 대신 매우 밝으며 항성 표면의 1/4을 차지할 정도로 크기가 큽니다. 지속 시간도 적어도 수십년 정도로 대부분 수개월 이내 사라지는 태양의 흑점과는 완전히 성격이 다른 거대 반점입니다. 또 다른 흥미로운 사실은 극한 수평 가지별이 태양 플레어의 1000만배 정도 되는 강력한 슈퍼 플레어를 발산한다는 것입니다. 이 역시 거대 반점의 존재를 시사하는 것입니다.
극한 수평 가지별이 왜 이런 독특한 현상을 보이는지는 아직 알지 못합니다. 과학자들은 이 별들이 작고 뜨거울 뿐 아니라 조기에 연료를 태우고 사라진다고 보고 있지만, 그 이유는 모릅니다. 별의 밝기는 질량에 따라 기하급수적으로 커진다는 점을 생각하면 상당히 의외의 현상인데, 아직 우리가 알지 못하는 이유가 있을 것입니다. 그것이 과연 무엇일지 궁금합니다.
참고
A plague of magnetic spots among the hot stars of globular clusters, Nature Astronomy (2020). DOI: 10.1038/s41550-020-1113-4 , www.nature.com/articles/s41550-020-1113-4
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