우주 이야기 1401 - 로만 우주 망원경으로 별의 나이를 측정한다.

 (This image of our sun was taken in August 2012 by NASA’s Solar Dynamics Observatory. It shows a number of sunspots. Other stars also experience starspots, which cause the star’s observed brightness to vary as the spots rotate in and out of view. By measuring those changes in brightness, astronomers can infer the star’s rotation period. NASA’s Nancy Grace Roman Space Telescope will collect brightness measurements for hundreds of thousands of stars located in the direction of the center of our Milky Way galaxy, yielding information about their rotation rates. Credit: NASA)

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(A star can have dozens of spots scattered across its surface at any one time, causing irregular brightness fluctuations that make it difficult to tease out periodic signals of dimming due to the star’s rotation. This graph of data from the butterpy program shows how the observed brightness of a simulated star would vary over a single rotation period. NASA’s Roman Space Telescope will be able to measure the light curves, and therefore rotation rates, of hundreds of thousands of stars, bringing new insights into stellar populations in our galaxy. Credit: NASA, Ralf Crawford (STScI))

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앞서 소개드린 바 있는 나사의 차세대 우주 망원경인 로만 우주 망원경 (Nancy Grace Roman Space Telescope)응 허블 우주 망원경과 같은 2.4m 지름 주경을 사용하지만, 100배나 해상도가 높은 2억 8800만 화소 이미지 센서를 사용해 훨씬 많은 데이터를 확보할 수 있습니다.

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그리고 앞서 발사된 제임스 웹 우주 망원경보다 더 짧은 파장대를 관측해 퇴역 예정인 허블 우주 망원경의 빈자리를 완전히 메꿀 것으로 기대됩니다. 과학자들은 외계 행성 관측 등 로만 우주 망원경이 할 수 있는 임무에 큰 기대를 걸고 있습니다.

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로만 우주 망원경의 기본적인 임무는 최대 25,000광년 떨어진 위치까지 관측해 새로운 외계행성 10만 개를 포착하는 것입니다. 이 분야의 선배인 케플러나 TESS와 마찬가지로 별 앞으로 작은 행성이 지나갈 때 주기적으로 어두워지는 현상을 관측하는 게 주임무이지만, 선배들보다 훨씬 큰 주경과 고해상도 이미지 센서 덕분에 더 먼 거리에서 더 많은 행성을 찾아낼 수 있습니다.

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플로리다 대학의 자카리 클리이터 (Zachary Claytor)가 이끄는 연구팀은 여기에 더해 로만 우주 망원경이 항성의 정확한 나이를 측정하는데도 도움을 줄 것으로 예상했습니다.

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별의 나이는 생각보다 알아내기 어렵습니다. 태양 같은 별은 주계열성 단계에 들어가면 수십억 년 동안 별 변화가 없기 때문입니다. 물론 스펙트럼 분석을 통해 어느 정도 단계에 있다고 추정은 가능하지만 정확도는 떨어질 수밖에 없습니다.

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로만 우주 망원경은 항성의 자전 속도를 측정해 별의 나이를 측정할 수 있습니다. 일반적인 별은 태어났을 때 가장 자전속도가 빠르고 나이가 들면서 점점 느려집니다. 항성의 자전속도는 흑점이 이동하면서 주기적으로 밝기가 변하는 것을 측정해 알아낼 수 있습니다. 미세한 밝기 변화도 측정할 수 있는 로만 우주 망원경에 적합한 임무입니다.

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로만 우주 망원경은 2027년 발사 예정으로 은하 중심 방향을 주로 관측하게 됩니다. 여기서 얻은 수백만 개의 별의 밝기 변화 데이터를 분석하면 은하계 별들의 나이 분포도 자세히 알 수 있을 것으로 기대됩니다. 앞으로 은하계 호구 조사에서 어떤 사실이 밝혀질지 궁금합니다.

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참고

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https://phys.org/news/2024-04-nasa-roman-telescope-ages-stars.html