항성 자기장 생성 메카니즘의 비밀

[白山]

항성 자기장 생성 메카니즘의 비밀  

(An artist's illustration depicts the interior of a low-mass star, such as GJ 3253, a low-mass red

dwarf star about 31 light years away from Earth, seen in an X-ray image from Chandra in the

inset. Credits: X-ray: NASA/CXC/Keele Univ./N. Wright et al; Optical: DSS)

 태양을 비롯한 항성들은 모두 다 강력한 자기장을 가지고 있습니다.

이 자기장은 흑점 현상은 물론 플레어와 코로나 물질 방출 같은 표면 현상을 일으켜 주변에 영향을 줍니다.

이는 지구에 사는 우리에게도 중요하지만, 아마도 우주 저편 어딘가에 있을지 모르는 외계 생명체의 삶에도

큰 영향을 미칠 것입니다. 

 태양과 다른 별의 자기장에 대한 연구는 활발하게 진행 중이지만, 아직 알려지지 않은 부분이 많습니다.

가장 곤란한 부분 가운데 하나는 바로 자기장이 어떻게 생성되는지에 대한 것입니다. 

 항성 자기장을 만드는 힘은 크게 두 가지라고 생각되고 있습니다.

첫 번째는 항성의 자전입니다.

거대한 기체인 항성의 자전 속도는 위도와 층에 따라 달라지기 때문에 뜨거운 플라스마가 움직이는 속도에

차이가 생기면서 자기장을 만든다고 여겨지고 있습니다.

두 번째는 항성 내부의 대류입니다.

밑에서 상승하는 더 뜨거운 플라스마와 표면에서 식은 플라스마가 거대한 대류를 하면서 자기장을 만드는

또 다른 힘을 제공한다고 여겨지고 있습니다. 

 그런데 이 이론에서도 세부적으로는 여러 가지 가설이 존재합니다.

태양 같은 크기의 항성의 경우 외부의 1/3 정도 되는 부분에서는 대류가 활발하게 일어나면서 비교적 빠르게

자전하지만, 안쪽의 층에서는 비교적 뜨거운 가스가 그대로 정지해 있다고 보고 있습니다.

그리고 이들의 속도 차이가 자기장을 만드는데 대부분 기여하는 것으로 생각해왔습니다. 

 이 이론에 의하면 항성의 자기장은 자전 속도와 관련이 깊습니다.

따라서 항성이 나이를 먹고 자전 속도가 느려지면 자기장의 크기는 줄어드는 것으로 여겨졌습니다.

반면 적색왜성처럼 작은 별의 경우 모식도에서처럼 대부분이 대류층이라 자기장의 나이와 관련없이

일정한 것으로 생각했습니다. 

 영국 킬리 대학의 니콜라스 라이트(Nicholas Wright of Keele University in the United Kingdom)를 비롯한

연구자들은 나사의 찬드라 X선 망원경과 ROAST 위성의 관측 데이터를 이용해서 적색 왜성 4개의 자기장을

분석했습니다. 서로 나이가 다른 적색 왜성의 자기장을 분석하는 것이었는데, 결론적으로 아무 차이가 없다는

사실이 밝혀졌습니다. 

 이 연구 결과는 기존의 자기장 생성 모델에 의문을 제기하고 있으며 가설을 좀 더 검증해야 한다는 것을

암시하고 있습니다. 

 우리가 잊고 지내는 것 가운데 하나는 아직 우리가 바로 우리가 매일 보는 태양의 비밀 가운데 상당수를

모르고 있다는 것입니다. 꼭 멀리 떨어진 은하나 블랙홀, 외계 행성만이 미스터리는 아닌 것이죠. 앞으로

연구를 계속 진행해서 태양과 다른 항성의 미스터리를 하나씩 풀어나가기를 기대해 봅니다. 

 참고 

http://www.nasa.gov/mission_pages/chandra/astronomers-gain-new-insight-into-magnetic-field-

of-sun-and-its-kin.html