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별-행성 상호작용 관측해 처음으로 외계행성 자기장 산출

별에 바짝 붙어 궤도를 도는 '뜨거운 목성' WASP-18b 상상도 [X-ray: NASA/CXC/SAO/I.Pillitteri et al; Optical: DSS 제공]

(서울=연합뉴스) 엄남석 기자 = 별을 가까이서 도는 대형 가스행성인 이른바 '뜨거운 목성'은 태양계의 목성보다 훨씬 강한 자기장을 가진 것으로 나타났다.

미국 애리조나주립대학에 따르면 콜로라도대학의 윌슨 컬리 박사가 이끄는 연구팀은 태양계 밖 별 관측 결과를 토대로 처음으로 뜨거운 목성의 자기장의 크기를 계산해 이런 결과를 얻었다고 과학 저널 '네이처 천문학(Nature Astronomy)' 최신호에 밝혔다.

외계행성은 1988년 이후 3천여개 행성계에서 약 4천개가 확인됐으며, 행성계 중 상당수는 목성 크기에다 태양과 지구 거리(1AU)의 10분의 1이 안 되는 가까운 궤도를 도는 뜨거운 목성을 갖고있다.

뜨거운 행성의 자기장 크기는 지금까지 정확한 측정 없이 전파 관측이나 이론만 갖고 자기장에 상한만 두는 식으로 접근해 왔다.

뜨거운 목성과 태양계 행성 자기장 비교 [Wilson Cauley/University of Colorado 제공]

그러나 연구팀은 하와이와 프랑스의 망원경을 이용해 뜨거운 목성을 거느린 4개의 별이 뜨거운 목성과의 상호작용으로 이온화된 칼슘을 방출하는 것을 포착해 외계행성의 자기장 크기를 산출했다. 이온화된 칼슘은 별의 광구 위에 있는 얇은 가스층인 채층(chromosphere)이 자기적으로 뜨겁게 가열되면서 나오며, 이를 관측해 얼마나 많은 에너지가 방출되는지 산출할 수 있다.

그 결과, 뜨거운 목성의 자기장은 20~120 가우스(G)에 달하는 것으로 나타났다. 이는 목성 3.3G, 지구는 0.5G에 불과한 것과 비교하면 얼마나 강한 것인지 짐작할 수 있다.

컬리 박사는 이와 관련, "자기장은 저에너지 상태로 있다가 고무줄처럼 꼬이거나 잡아당기면 에너지가 증가한다"면서 별 가까이에서 궤도를 도는 뜨거운 목성의 자기장은 별의 자기장을 꼬이게 하거나 잡아당길 수 있으며 "이때 에너지가 방출되면서 채층을 가열해 이온화된 칼슘 방출량을 늘리게 된다"고 설명했다.

별과 뜨거운 목성의 자기장 상호작용 상상도 [Antoine Strugarek/CEA Saclay/Universite de Montreal 제공]

이번 연구에 참여한 애리조나주립대학 지구우주탐사학과 예브게냐 쉬콜리크 조교수는 보도자료를 통해 "관측을 토대로 외계행성의 자기장을 산출한 것은 이번 처음으로, 우리의 지식을 크게 도약시켰다"면서 "외계행성의 자기장에 관해 아무것도 모르다가 4개 행성의 실측 자료를 갖게 됐다"고 덧붙였다.

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