루만 16A(Luhman 16A)에서 측정된 줄무늬 구름

CREDITS:Caltech/R. Hurt (IPAC)

그림 1>
천문학자들이 루만 16A(Luhman 16A)라는 갈색왜성에 줄무늬 패턴을 이루는 구름이 있다는 증거를 발견했다. 
이 상상화는 루만 16A를 그린 것이다. 
구름 띠는 편광측정 기술을 이용하여 추론된 것이다. 
편광된 빛은 빛을 차단하는 편광 선글라스와 상당히 비슷한 천체물리학적 물체에 의해 측정되었다. 
갈색왜성의 구름 패턴을 측정하는데 편광측정 기술이 활용되기는 이번이 처음이다. 
왼쪽에 보이는 붉은색 천체는 루만 16A의 동반 천체인 루만 16B를 그린 것이다. 
이 이중천체계는 지구로부터 6.5광년 거리에 위치하고 있다.

 
천문학자들이 지구에서 가장 가까운 갈색왜성으로 알려진 루만 16A(Luhman 16A)에서  목성이나 토성에서 볼 수 있는 것과 유사한 구름띠의 신호를 포착했다. 
과학자들이 태양계 바깥의 천체에 있는 구름, 즉 외계구름(exoclouds)의 속성을 편광 기술을 이용해 밝혀 내기는 이번이 처음이다. 
갈색왜성은 행성보다는 무겁지만 별보다는 가벼운 천체로서 이 천체의 질량은 대개 목성 질량의 13배에서 80배 수준이다. 
루만 16A는 루만 16B와 함께 이중천체계를 구성하고 있는 갈색왜성이다. 

6.5광년 거리에 있는 이 별은 켄타우루스자리 알파별과 버나드의 별에 이어 태양으로부터 세 번째로 가까이에 있는 별이다. 
두 갈색왜성의 질량은 목성보다 약 30배 정도 무거운 수준이다. 
루만 16A와 루만 16B가 유사한 질량과 온도(약 1,000도)를 가지고 있어 동시에 생성되었을 것으로 추정되지만 이 두 개 천체는 확연히 다른 날씨를 보여주고 있다. 
루만 16B는 고정된 구름띠의 신호가 전혀 보이지 않는 대신 좀더 불규칙하고 띠엄띠엄한 구름들이 있다는 증거가 있다. 
이러한 특성 때문에 루만 16B는 루만 16A와는 달리 현저한 밝기 변화를 보여 준다. 

연구팀의 일원인 우주망원경과학연구소 줄리엔 지라드(Julien Girard)의 설명은 다음과 같다.
"지구와 금성이 그런 것처럼, 이 두 개 천체는 쌍동이 천체이지만 매우 다른 기상조건을 가지고 있습니다. 
아마도 규소나 암모니아로 된 비가 내리고 있을 수 있죠. 
기후 조건은 실제 매우 끔찍할 겁니다."

 

과학자들은 초거대망원경(the Very Large Telescope, 이하 VLT)에 장착된 장비를 이용하여 루만 16계의 편광된 빛을 연구하였다. 
편광이란 빛의 파동이 진동하는 방향을 보여주는 빛의 속성이다. 
평광 선글라스는 특정 편광 방향을 차단하여 눈부심을 줄여주고 대조를 강화하여 보여준다.  

이번 연구논문의 수석저자인 캘리포니아기술연구소(the California Institute of Technology, Caltech) 맥스 밀러-블랭케르(Millar-Blanchaer)는  이번에는 빛을 차단하는 대신 그 빛을 측정하려 노력했다고 말했다. 

구름을 구성하는 작은 물방울과 같은 입자에 빛이 반사되며 그 빛은 특정 각도로 편광되는 경향이 있다. 
이 두 갈생왜성의 구름 구조를 직접적으로 관측하지 않더라도 천문학자들은 이렇게 빛이 편광되는 양상을 측정함으로서 구름의 양상을 추정할 수 있게 된다. 
지라드는 편광기술을 활용하여 수 광년 거리로 떨어져 있더라도 그 빛이 우리에게 오기까지 어떤 대상들을 통과해왔는지를 알 수 있다고 말했다. 

 

연구팀의 일원인 센트럴 플로리다대학 테오도라 카랄리디(Theodora Karalidi)의 설명은 다음과 같다.
"빛이 경유한 물체가 무엇인지를 알기 위해 우리는 서로 다른 속성을 가진 대상의 관측을 비교해보았습니다. 

고체구름층을 가진 갈색왜성, 줄무늬 구름띠를 가지고 있는 갈색왜성, 심지어는 빠른 자전으로 편구양상을 보이는 갈색왜성도 있었습니다. 

우리는 이 중에서 구름띠를 가지고 있는 갈색왜성의 대기 모델이 우리가 관측한 루만 16A와 일치한다는 것을 발견했습니다."
 
편광측정기술은 갈색왜성에만 적용되는게 아니다. 
이 기술은 머나먼 별들 주위를 도는 외계행성에 대해서도 적용될 수 있다. 
거대한 가스 행성의 대기는 갈색왜성과 유사하다. 
외계행성의 경우 그 빛이 상대적으로 희미하고 자신의 별과 너무 가깝게 붙어있어 외계행성에서 편광된 신호를 측정하기란 결코 쉬운일은 아니다. 
하지만 갈색왜성에서 얻은 정보들은 향후 진행될 연구에 유익한 정보를 줄 수 있을 것이다. 

 

향후 제임스웹 우주망원경이 발사되면 적외선 파장에서 루만 16계와 같은 별들에서 구름의 구조를 말해주는 밝기 변이에 대한 연구가 가능할 것이다. 
NASA의 광대역적외선탐사망원경(Wide Field Infrared Survey Telescope, 이하 WFIRST)은 편광측정을 할 수 있는 코로나그래프를 장착하게 된다. 
이로서 거대 행성이 반사해내는 별빛을 탐지하여 대기 상에 구름의 신호를 식별해낼 수 있을 것이다. 

이번 연구논문은 아스트로피지컬저널(The Astrophysical Journal)에 개재될 예정이다. 

출처 : 허블사이트 2020년 5월 5일 발표 뉴스

        https://hubblesite.org/contents/news-releases/2020/news-2020-23

 

참고 : 루만 16A(Luhman 16A)를 비롯한 각종 별들에 대한 포스팅은 아래 링크를 통해 조회할 수 있습니다. 
          https://big-crunch.tistory.com/12346972