안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.
Q. 우주 관측 시 항성의 분광형의 따른 분류는 무엇을 의미하나?
항성은 온도에 따라 방출하는 빛의 파장이 다른데, 빛을 프리즘이나 분광기로 나누게 되면 스펙트럼이 생기고 그 안에 특정한 원소가 흡수한 파장이 검은색으로 나타나게 됩니다. 이 선들의 패턴을 분석하여 항성의 표면온도, 화학조성, 압력등을 안아내게 되는데 이걸 기준으로 항성을 분류하는 것이 분광형입니다. O,B,A,F,G,K,M의 순서대로 높은온도에서 낮은온도로 변하게 되며 태양의 경우 G형 항성입니다. 분광형 뒤에 붙은 숫자와 알파벳은 그 별이 어떤 크기와 밝기의 단계를 거치는지를 알려주며 Ia,Ib,II,III,IV,V,VI,VII로 나누게 됩니다.
Q. 수많은 우주 망원경 중 생명체 탐사를 위한 우주 망원경에는 어떤 것들이 있나?
우주 망원경은 지구 대기의 방해 없이 우주를 더 정밀하게 관측할 수 있는 수단으로서 다양한 과학 목표에 따라 특화된 우주 망원경들이 운용되고 있지요.케플러 우주망원경의 경우 2009년~2018년 운영되었으며 외계행성을 탐사하고 지구 크기와 비슷한 행성을 찾는데에 목적을 두었습니다. 트랜짓 방식(별빛이 일시적으로 감소하는 현상을 통해 행성이 별 앞을 지날 때 그림자를 감지)을 이용하였으며 2,600개 이상의 외계 행성을 발견하였꼬 생명가능지대의 여러 행성들도 발견하였지요. TESS의 경우 케플럽다 가까운 별 주변으 ㅣ외계행성을 탐사하였는데, 광범위한 하늘을 덮는 전천을 탐사하였꼬 밝은 항성 주변의 행성을 찾아 향후 생명체 대기 분석 후보를 제공하기도 하였습니다. 2021년 제임스 웹 우주 망원경이 발사되었꼬 외계 행성 대기를 분석하고 생명체의 징후를 탐사하였으며 2029년 아리엘 망원경을 통해 수백개의 외계행성의 대기 조성을 분석하려고 하고 있습니다.
Q. 하나의 항성계 내에 항성에 딸린 행성들은 같은 방향으로만 회전하는건가요?
항성계의 형성과 진화에 가장 널리 받아들여지는 이론은 성운설이며 항성과 같은 방향의 공전을 하게 하지요. 항성계는 거대 분자운이 내부이ㅡ 밀도가 높은 부분에서 중력 수축이 이루어지면서 수축과정 중 각운동량 보존에 의해 회전하는 원반의 형태로 물질이 평ㅍ영하게 퍼지고 중심엔 항성이 형성되고 주변의 원반에서 행성, 위성, 소행성, 혜성 등이 형성되게 됩니다. 이에 따라 대체로 같은 방향의 순행 공전을 하게 됩니다. 하지만 예외적으로 중력에 포획되어 다른 항성계에 떠돌아다니는 행성과 소행성에 의해서 다른 방향으로 바뀔수도 있으며, 행성간의 중력교란과 상호작용으로 역행할수도 있께 됩니다. 실제로 WASP-17b등의 행성은 역행공전하는 경우로 보이기도 합니다!
Q. 지구의 내핵이 철과 니켈로 구성되어 있다고 하는데 외핵은 무엇으로 구성되었나요?
지구 내핵과 외핵은 모두 철과 니켈을 주성분으로 가지고 있지만 내핵은 고체, 오핵은 액체상태를유지하게 됩니다. 내핵은 온도가 5~6000도 정도가 되며 압력이 330~360GPa정도에 달하기에 초고압에서 철과 니켈이 녹지 않고 고체 결정 구조를 유지하게 되는것이지요. 철은 질량의 대부분을 차지하며 높은 밀도와 고열전도율을 바탕으로 지구 내부 에너지 전도에 기여하게 되며 니켈은 철과 함꼐 합금의 형태로 내핵의 결정 구조에 안정성에 기여하게 됩니다. 외핵의 경우 높은온도에 비해 압력이 상대적으로 낮기에 철과 니켈이 노강 있는 상태로 존재하게 됩니다. 외핵은 액체 금속이 대류 운동을 하며 회전하는 지구의 자전에 의해 전류가 유도되며 이 전류 흐름이 자기장을 만들어내는 다이나모 이론에 의해 지구를 우주 방사선으로부터 보호하는 역할을 하게 해주지요!
Q. 우주에서 아주 먼 거리에 위치한 항성의 크기 측정은 어떻게 하나?
Stephenson 2-18과 같은 수천광년 떨어진 항성의 크기는 직접 잴수 없기에 밝기와 온도를 이용하여 추정하는 것이죠. 스테판 볼츠만의 법칙을 통하여 항성의 절대광도와 표면온도를 알게 되면 L=4πR2σT4이라는 공식을 이용하여 광도와 표면온도를 바탕으로 반지름인 R값을 추정하게 하는것이지요. 가까운 별은 연주시차로 직접 거리 측정이 가능하지만 먼 거리는 이러한 방식으로 이용하는것입니다. 극단적으로 먼별으 ㅣ경우 성간먼지나 관측장비의 한계등으로 인하여 신뢰성이 많이 하락되지만, 이러한것들을 정확하게 추정하는 방안에 대해 지속적인 통계와 자료들을 바탕으로 정확성을 높이려고 하고 있지요!