Albireo's Hack the Dot

2009년 09월 6일

다른 별을 도는 외계행성에도 자기장이 있을까? 행성의 자기장은 중요합니다. 예컨대 지구상의 생명체는 태양으로부터 쏟아지는 방사선을 막아주는 자기장 우산없이는 생존할 수 없습니다.

우리로부터 대략 10광년 남짓 떨어진 한 행성에 자기장이 존재하는 것 같습니다. HD 209458b로 불리우는 이 행성은 천문학자들 사이에서 매우 익숙한 천체입니다.

지난 2003년 허블우주망원경에 의해서 이 행성의 주변을 둘러싸고 있는 방대한 양의 수소가스 껍질이 발견되자 일대 파란이 일어났습니다. HD 209458b는 “뜨거운 목성”형 외계행성이었기 때문에 더더욱 놀라운 일이었습니다. 거대 가스 행성이지만 지구와 태양간 거리의 1/20 밖에 되지 않는 거리를 두고 모성과 바짝 붙어 돌고 있습니다. 그 정도로 가까운 거리라면 행성의 바깥층을 이루는 가스는 이미 오래전에 떨어져 나갔어야 합니다. 이 행성 주변에서 다량의 가스 껍질을 발견했다면, 아주 운좋게도 모성이 행성 대기를 날려버리려는 바로 그 순간을 포착한 것이었을까요? 그럴 것 같지는 않습니다.

검색엔진에서 HD 209458b를 검색하면 수많은 결과를 얻게 되는데 그 가운데에는 별칭인 Osiris, 즉 이집트 사후의 신의 이름도 있습니다. 거대 가스 행성의 껍질이 모두 난도질되어 빠져나가고 암석 코어만 남았을 때의 풍경은 흡사 사후 지옥의 행성같이 보일 것입니다.

버지니아 주립 대학의 Phil Arras 氏 팀은 무언가가 가스 껍질을 붙들고 있을 것이라고 믿고 있습니다. 그와 같은 환경에서 자기장이 어떤 역할을 하고 있지 않을까에 관심을 두고 연구를 진행 중입니다. 우리 태양계의 목성을 보더라도 HD 209458b가 강력한 자기장을 갖고 있으리라는 것은 충분히 미루어 짐작할 수 있습니다. Arras 氏는 강력한 자기장이 행성 주변에 전하입자들을 잡아두기에 충분할 것이라 생각하고 있습니다. 전하입자들은 미처 도망가지 못하고 행성의 자기장 축을 향해 빠져들며 환상적인 오로라를 만들고 있을런지 모릅니다.

모성에 너무 가깝게 있어 열에 의해 완전히 이온화된 형태의 가스 껍질로 뒤덮혀진 행성을 상상해 보십시오. 마치 뚜껑이 갇힌 맥주병 속에서 피어 오르는 연기와도 같이, 전하입자들은 행성의 자기권 내를 가득 채우고 절대로 도망가지 못합니다.

외계행성도 독자적인 자기장을 갖고 있다는 이야기는 이번이 처음은 아닙니다. 지난 2003년 Evgenya Shkolnik, Gordon Walker 氏는 HD 17994라는 별 표면에 밝게 타오르는 반점이 나 있고 이것이 3일 주기로 돌고 있다는 사실을 발견했습니다. 그들의 결론은 목성 크기의 행성이 모성의 대기(코로나) 속을 빠른 속도로 공전하여 지나가면서, 행성의 자기장이 (그보다 더욱 강력한) 모성의 자기장을 뒤흔드는 과정에서 에너지의 발산을 촉발하고 있다는 것이었습니다. 에너지는 고스란히 모성 표면으로 전달되어 행성의 움직임을 쫒아다니는 기이한 반점을 만들어 냈을 것이라는 가설입니다.

이와 같은 방식의 행성과 모성 간의 자기장 연계는 일전에도 여러차례 논의된 바 있지만 그 증거를 실제로 관측해 낸 것은 Shkolnik와 Walker 氏가 처음이었습니다. 외계행성 자기장의 존재를 찾아내려는 노력은 지금도 계속되고 있습니다. “행성의 자기장을 분석하면 그 내부 구조도 짐작할 수 있습니다”, Shkolnik 氏의 말입니다.

50년 전 카네기의 두 천문학자 Bernard Burke와 Kenneth Franklin 氏는 우연히 다른 행성 주변의 자기장을 발견했습니다. 1955년 Potomac 강 북쪽 연안에 위치한 한 농장에 설치된 구식 전파 망원경을 이용하여 다른 별과 은하들로부터 오는 전파를 검색하던 그들이 찾아냈던 것은 목성으로부터 오는 주기적인 전파의 오르내림이었습니다. 그것은 목성의 자기장 내에 갇힌 전자들로부터 방출되는 전파였습니다.

그로부터 한 세대가 지나 외계행성에서도 생명을 보듬을 수 있는 터전을 마련해 줄 자기장을 연구하는 시대에 이르렀습니다.