천문학자들은 근처 별에서 행성이 사라지는 희귀한 폭발을 발견했습니다.

이 폭발은 태양에서 자주 발생하는 폭발의 일종인 코로나 질량 방출(CME)로 확인되었습니다. CME가 진행되는 동안 엄청난 양의 하전 입자와 플라즈마가 별에서 바깥쪽으로 밀려나와 주변 공간을 채웁니다. 이러한 극적인 폭발은 우리가 우주 날씨라고 부르는 현상을 주도하고 지구의 오로라와 같은 사건에 영향을 미치며 점차적으로 이웃 행성의 대기를 침식할 수 있습니다.

과학자들은 오랫동안 다른 별들이 그들 자신의 CME를 생성한다고 의심해 왔지만 설득력 있는 증거는 아직 파악하기 어렵습니다. 이제 그 격차가 채워졌습니다.

“천문학자들은 수십 년 동안 다른 별에서 CME를 발견하고 싶어했습니다.”라고 네덜란드 전파 천문학 연구소(ASTRON)의 Joe Callingham이 말했습니다. 자연. “이전 발견에서는 물질이 존재한다고 추론하거나 존재를 암시했지만 물질이 확실히 우주로 탈출했다는 사실을 실제로 확인하지는 못했습니다. 이제 처음으로 이 작업을 수행했습니다.”

희귀한 무선 신호로 별에서 탈출하는 물질 표시

CME가 별의 바깥층을 통과하여 주변 지역으로 밀려나면서 갑작스러운 전파(빛의 한 형태) 폭발과 함께 충격파를 생성합니다. 조와 그의 동료들은 이 짧고 강렬한 무선 신호를 감지하여 약 130광년 떨어진 별까지 추적했습니다.

“이런 종류의 무선 신호는 물질이 별의 강력한 자력 거품을 완전히 떠나지 않는 한 존재하지 않을 것입니다”라고 Joe는 덧붙입니다. “즉, CME로 인해 발생한 것입니다.”

행성을 태울 만큼 강력한 힘을 지닌 과잉 활동성 적색 왜성

폭발을 일으키는 별은 적색 왜성으로, 태양보다 훨씬 더 차갑고 어둡고 작은 유형의 별입니다. 이 별은 몇 가지 주요 측면에서 우리 태양과 다릅니다. 질량은 태양의 절반 정도이고, 회전 속도는 20배 더 빠르며, 자기장은 약 300배 더 강합니다. 은하수에서 발견된 대부분의 행성은 이러한 유형의 별을 공전합니다.

무선 신호는 Observatoire de Paris-PSL의 공동 저자인 Cyril Tasse와 Philippe Zarka가 개발한 새로운 데이터 처리 기술 덕분에 저주파 어레이(LOFAR)로 감지되었습니다. 그런 다음 팀은 ESA의 XMM-Newton을 사용하여 별의 온도, 회전 및 X선 밝기를 측정했습니다. 이러한 세부 사항은 무선 폭발을 해석하고 폭발의 성격을 결정하는 데 필요했습니다.

“우리는 전파를 감지하기 위해 LOFAR의 감도와 주파수가 필요했습니다”라고 ASTRON에서 Joe와 함께 일하는 박사 과정 학생인 공동 저자 David Konijn은 말합니다. “그리고 XMM-뉴턴이 없었다면 우리는 CME의 움직임을 결정하거나 이를 태양의 맥락에 넣을 수 없었을 것입니다. 둘 다 우리가 발견한 것을 증명하는 데 중요합니다. 망원경만으로는 충분하지 않았을 것입니다. 둘 다 필요했습니다.”

그들의 측정에 따르면 CME는 초당 약 2400km의 속도로 이동하고 있었습니다. 빠르게 발생하는 CME는 태양에서 발생하는 2000번의 사건 중 약 1번에서만 발생합니다. 폭발은 또한 이 별 근처를 공전하는 어떤 행성이라도 그 별의 대기를 완전히 제거할 수 있을 만큼 밀도가 높고 에너지가 넘쳤습니다.

적색왜성 주변의 생명체에 대한 영향

이러한 CME의 대기 제거 능력은 태양계 너머의 생명체를 찾는 데 중요한 요소입니다. 행성의 거주 가능성은 행성이 적절한 대기 조건을 갖춘 행성 표면에 액체 상태의 물이 존재할 수 있는 별의 ‘거주 가능 구역’ 내에 속하는지 여부와 관련이 있는 경우가 많습니다. 이 개념은 Goldilocks 아이디어와 유사합니다. 너무 가까우면 너무 뜨겁고, 너무 멀면 너무 차갑고, 중간 영역이 잠재적으로 딱 맞습니다.

그러나 강한 폭발과 극단적인 우주 기상 현상을 자주 일으키는 별은 위치가 좋은 행성에서도 대기를 빼앗을 수 있습니다. 반복적으로 고에너지 CME에 노출된 세계는 일반적으로 생명체에 적합하다고 간주되는 거리에서 궤도를 돌더라도 맨 바위로 축소될 수 있습니다.

네덜란드 Noordwijk에 있는 유럽 우주 연구 및 기술 센터(ESTEC)의 ESA 연구원인 Henrik Eklund는 “이 연구는 다른 별 주변의 폭발과 우주 기상을 연구하고 이해하기 위한 새로운 관측의 지평을 열었습니다.”라고 덧붙였습니다.

“우리는 더 이상 태양의 CME에 대한 이해를 다른 별에 적용하는 데 국한되지 않습니다. 강렬한 우주 날씨는 잠재적으로 거주 가능한 외계 행성의 주요 호스트인 작은 별 주변에서 훨씬 더 극단적인 것으로 보입니다. 이는 이러한 행성이 어떻게 대기를 유지하고 시간이 지나도 거주 가능한 상태를 유지하는지에 대한 중요한 의미를 갖습니다.”

극한 우주 기상 연구 확대

이 발견은 또한 SOHO, Proba 시리즈, Swarm 및 Solar Orbiter를 포함한 임무를 통해 ESA가 오랫동안 연구한 분야인 우주 기상에 대한 지식을 더욱 광범위하게 심화시킵니다.

XMM-뉴턴은 우주 전체의 고에너지 환경을 조사하는 주요 관측소로 남아 있습니다. 1999년 발사 이후 은하핵을 탐사하고, 항성 진화를 연구하고, 블랙홀 주변 지역을 조사하고, 먼 별과 은하에서 강렬한 방사선의 폭발을 관찰했습니다.

ESA XMM-Newton 프로젝트 과학자 Erik Kuulkers는 “XMM-Newton은 이제 CME가 별에 따라 어떻게 다른지 발견하는 데 도움을 주고 있습니다. 이는 별과 태양에 대한 연구뿐만 아니라 다른 별 주변의 거주 가능한 세계를 찾는 데에도 흥미로운 일입니다.”라고 말합니다. “이것은 또한 모든 성공적인 과학을 뒷받침하는 협업의 엄청난 힘을 보여줍니다. 이번 발견은 진정한 팀 노력이었으며 태양 너머의 CME에 대한 수십 년 간의 탐색을 해결했습니다.”