(Artist impression of the atmosphere of Antares. Credit: NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello)
밤하늘에서 15번째로 밝은 별인 안타레스 (Antares)는 사실 쌍성계로 그 가운데 크고 밝은 쪽은 이제 수명이 얼마 남지 않은 적색 초거성 (red giant)입니다. 초거성은 마지막 순간 막대한 물질을 우주로 뿜어내면서 초신성 폭발을 일으키기 때문에 그 숫자가 많지는 않더라도 우주 진화에 매우 중요한 존재입니다. 이들이 없다면 지구 같은 행성도 없고 그 안에 살아가는 인간 같은 생물체도 없었을 것입니다. 그런 의미에서 지구에서 550광년 떨어진 비교적 가까운 초거성인 안타레스는 과학자들의 주요 관측 대상 중 하나입니다.
최근 국제 과학자팀은 세계 최대의 전파 망원경인 Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA)과 미 국립 과학 재단의 Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) 전파 망원경을 이용해 안타레스의 거대한 대기 구조를 관측했습니다. 이번 관측에서 ALMA는 비교적 짧은 파장에서 별의 표면인 광구 (optical photosphere) 주변의 채층 (chromosphere)을 관측하고 VLA는 긴 파장에서 별의 외곽 대기를 관측했습니다.
안타레스처럼 마지막 순간에 가까워진 별은 주변으로 강력한 항성풍을 내놓으면서 크게 부풀어 오릅니다. 안타레스의 질량은 태양의 12배이지만, 지름은 680배에 달합니다. 하지만 이번 연구에서 새로 밝혀진 사실은 안타레스의 대기는 별 지름의 12배에 달한다는 사실입니다. 가까운 대기인 채층의 지름만 별의 2.5배에 달합니다. 태양의 채층이 지름의 1/200 수준인 것과 대조적입니다. 다만 온도는 최고 섭씨 3500도 정도로 태양의 2만도에 비해 낮습니다. 거대하게 커진 대신 온도는 낮아진 것입니다. 채층 밖의 대기는 이보다 온도가 낮으며 태양계의 토성 궤도 밖까지 넓게 퍼져 있습니다.
과학자들은 이미 관측을 통해 안타레스 같은 거성의 표면이 균일하지 않다는 사실을 확인했습니다. 따라서 대기 역시 균일하지 않은 구조로 되어 있을 것입니다. 주변으로 물질을 뿜어내고 있지만, 그 밀도와 온도는 지역에 따라 큰 차이가 있다는 이야기입니다. 별 자체가 태양계보다 약간 작은 크기인점을 생각하면 모두 균일하기는 어렵습니다. 하지만 현존하는 가장 강력한 전파 망원경을 통한 관측에서도 이점을 밝혀내지는 못했습니다. 연구팀은 추후 연구를 통해 초거성 주변의 대기 구조를 밝힐 수 있기를 기대하고 있습니다.
참고
E. O'Gorman et al. ALMA and VLA reveal the lukewarm chromospheres of the nearby red supergiants Antares and Betelgeuse, Astronomy & Astrophysics (2020). DOI: 10.1051/0004-6361/202037756
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