우주 이야기 1296 - 외계 행성의 자기장

 

(An artist's conceptual rendering of interactions between an exoplanet and its star. Plasma emitted from the star is deflected by the exoplanet's magnetic field. That interaction perturbs the star’s magnetic field and generates auroras on the star and radio waves. Credit: Alice Kitterman/National Science Foundation)

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(A computer-generated visualization of solar wind interacting with Earth’s magnetic field during a powerful solar storm. Large disturbances can disrupt communications satellites and even create blackouts on Earth’s surface. Credit: Advanced Visualization Lab, National Center for Supercomputing Applications, University of Illinois at Urbana-Champaign)

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지구는 생명체가 존재할 수 있는 몇 가지 중요한 특징이 있습니다. 적당한 표면 온도와 액체 상태의 물, 그리고 두터운 대기와 태양풍과 우주 방사선을 막아주는 자기장이 그것입니다. 특히 마지막 요소는 부수적인 것 같아도 사실은 앞에 있는 조건들을 유지하는데 중요합니다.

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지구의 강한 자기장은 대기를 보호하는 데 중요합니다. 그리고 대기가 있기 때문에 바다와 온화한 기후를 오랬동안 유지할 수 있습니다. 따라서 생명체가 살 수 있는 외계 행성의 중요 조건 중 하나는 강한 자기장입니다. 하지만 멀리 떨어져 있는 외계 행성의 자기장을 측정한다는 것은 매우 어려운 일입니다.

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콜로라도 대학의 세바스찬 피네다 (Sebastian Pineda)와 버크넬 대학의 재키 빌라드센 (Jackie Villadsen)이 이끄는 연구팀은 지구에서 12광년 떨어진 외계 행성 YZ Ceti b에서 강한 행성 저기장의 증거를 찾아냈습니다.

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물론 이 거리에서 직접 자기장을 측정하지는 못하지만, 연구팀은 별이 방출하는 강한 자기장에서 단서를 찾았습니다. 이 행성은 공전 주기가 2일에 불과할 정도로 짧은 데다 모항성이 강력힌 플레어를 주기적으로 내뿜는 적색왜성이기 때문에 만약 자기장을 지닌 행성이 있다면 전파 영역에서 간섭이 관측될 수 있습니다.

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미 국립 과학 재단의 국립 전파 천문학 천문대 (National Radio Astronomy Observatory)의 칼 G 잔스키 VLA (Karl G. Jansky Very Large Array)를 이용해 관측한 결과는 YZ Ceti b가 강한 자기장을 지니고 있다는 점을 보여주고 있습니다. 만약 이 행성이 모항성과 가까운 거리에서도 대기를 지니고 있다면 오로라를 볼 수 있을 정도입니다. 반대로 대기를 지니지 않았다면 목성의 위성처럼 모항성에 오로라를 만들 수 있습니다.

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이전 포스트: https://blog.naver.com/jjy0501/222701429330

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YZ Ceti b 자체는 대기 유무와 상관 없이 생명체가 살기에는 너무 모항성에서 가까운 행성입니다. 하지만 여기서 얻은 노하우는 다른 외계 행성의 자기장을 측정하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 지구형 암석 행성은 물론 목성 같은 가스 행성도 매우 강력한 자기장을 지니고 있으므로 앞으로 행성 자기장에 대한 연구가 활발하게 이뤄질 것으로 기대합니다.

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참고

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https://phys.org/news/2023-04-earth-like-exoplanets-magnetic-fields-far-off.html

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Sebastian Pineda, Coherent radio bursts from known M-dwarf planet-host YZ Ceti, Nature Astronomy (2023). DOI: 10.1038/s41550-023-01914-0. www.nature.com/articles/s41550-023-01914-0