오래된 별이 예상보다 빠르게 회전한다.

문광주 기자 / 기사승인 : 2021-05-24 22:22:45
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* 별이 나이가 들면 내부 구성과 핵융합이 변할 뿐만 아니라 외부에도 변화 나타나
* 항성풍(star wind) 증가, 하전 입자 전류는 별의 자기장과 상호 작용해 미묘한 제동 효과
* 일반적인 이론으로는 나이 든 별은 느려진다. 그러나
* 이론과 달리 회전 속도 예측 보다 빠르다. 우리 태양의 미래 모습 예측에 도움

오래된 별이 예상보다 빠르게 회전한다.
Asteroseismology는 오래된 별에서 약화된 제동 효과 확인

이론과는 정반대 :
오래된 별은 최근 측정에서 확인된 것처럼 현재 이론 모델이 예측하는 것보다 빠르게 회전한다. 강한 별 바람(항성풍 star wind)은 예상보다 적은 속도로 별을 느리게 만든다. 

"빠르게 회전하는 오래된 별"의 회전 측정이 흑점을 기반으로 수행된 초기 관찰을 뒷받침한다. 이것은 오래된 별의 행동에 대한 이전에 널리 퍼진 이론이 이제 적용되어야 한다. 

▲ 별의 미묘한 진동을 측정하면 그 자전이 드러난다. 오래된 별에서는 현재 모델이 허용하는 것보다 더 빠르다.

 © Mark Garlick / University of Birmingham

 

* 항성풍(Star wind)은 별의 표면에서 나오는 물질의 연속적인 흐름이다. 별 유형에 따라 풍속은 수십에서 수 1000km / s 사이다. 별바람은 전기 전도성 플라즈마이므로 그에 따라 자기장과 상호 작용한다. 그들은 별의 자기장을 멀리 바깥쪽으로 운반 할 수 있고 성간 물질과 우주선을 별 근처에서 멀리 떨어 뜨릴 수 있다. 별 주위에 형성된 거품 모양의 구조는 천구라고 불리며, 거대한 별의 경우에는 항성풍 거품도 있다. 태양의 항성풍은 태양풍이다.


별이 나이가 들면 내부 구성과 핵융합이 변할 뿐만 아니라 외부에도 변화가 나타난다.
대부분의 시간 동안 그들의 활동은 가라앉고 흑점과 항성 발생이 적다. 동시에 항성풍(star wind)이 점차 증가한다. 이러한 하전 입자 전류는 별의 자기장과 상호 작용하기 때문에 미묘한 제동 효과가 있다. 일반적인 이론에 따르면 별의 회전은 나이가 들어감에 따라 꾸준히 느려진다.

관찰과 이론의 불일치

그러나 더 오래된 별에 대한 최근의 관측은 이 이론에 맞지 않는다.
약 40억 년의 특정 나이부터 이 별들은 실제보다 더 빨리 회전하는 것처럼 보인다.
유럽 ​​우주국 ESA의 올리버 홀(Oliver Hall)과 그의 동료들은 “이는 자기 제동 효과가 별의 특정 단계에서 약화된다는 가설을 불러 일으켰다”고 말했다.

지금까지 이 가설이 옳은지 아니면 단지 관찰 오류인지는 분명하지 않았다.
이는 별의 회전이 일반적으로 태양 흑점을 기준으로 측정되기 때문이다. 천문학자들은 별이 한 번 회전한 후 흑점이 이전 위치로 돌아가는 데 걸리는 시간을 측정한다.

그러나 별은 일반적으로 생애 후반기에 별점을 몇 개만 보여주기 때문에 지금까지 이러한 측정은 몇 개의 오래된 별에서만 수행할 수 있었다.

회전 표시기로서의 항성 진동

더 명확하게 하기 위해 Hall과 그의 팀은 최근 별표 회전이라는 대체 방법을 사용해 별 회전을 확인했다. 고해상도 망원경의 도움으로 천문학자들은 별의 표면과 그 바로 아래층의 미세한 진동을 측정한다. 이것은 별 내부의 플라즈마 전류의 움직임에서 발생하며 내부 구성과 별의 회전에 따라 변한다.

천문학자들은 91개의 중년 이상 별들의 진동을 평가하고 그로부터 회전을 결정했다.

동시에 그들은 또한 흑점을 기록하고 그들을 제어하는 회전을 결정했다.
"그런 다음 이 데이터를 두 개의 회전 모델과 비교했다. 하나는 전통적인 이론에 따라 제동 된 각운동량을 사용하고 다른 하나는 이 제동 효과가 약화된 모델이다"고 Hall과 그의 동료들은 설명했다.

편차 확인

결과 : 두 유형의 측정 모두 현재의 이론에 따르면 오래된 별이 예상보다 빨리 회전한다는 것을 동의하고 확인했다. 자전에서 별의 98.4%는 이전 표준 자전 개발 모델보다 약화된 제동 효과가 있는 모델과 일치했다.

홀은 "우리는 오래된 별들이 자기 제동 이론이 예측하는 것보다 더 빨리 회전한다고 의심했다. 이러한 천문학 데이터는 현재까지 가장 설득력 있는 증거다"고 말했다.
그러나 중년별에서 제동 효과가 약해지는 이유와 원인은 아직 명확하지 않다.
천체 물리학자들은 오래된 별들의 자기장 변화가 원인일 수 있다고 의심한다. 

그러나 그것들이 정확히 무엇이고 그들이 항성 회전에 어떻게 영향을 미치는지는 여전히 탐구되어야 한다.

우리 태양의 미래에 대한 정보

“이러한 과정을 아는 것은 우리 태양의 즉각적인 미래에 대한 귀중한 정보를 제공할 수도 있다. 우리의 태양 역시 이 효과가 발생할 수 있는 나이에 서서히 도달하고 있기 때문이다. 따라서 우리의 연구는 또한 미래에 태양 활동이 얼마나 감소 할 수 있는지 평가하는 데 도움이 된다.”고 공동 저자 버밍엄 대학의 가이 데이비스(Guy Davies)는 설명했다. 

"우리는 태양과 다른 별들의 미래에 대해 배울 것이 여전히 많다.“
(Nature Astronomy, 2021; doi : 10.1038 / s41550-021-01335-x)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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