태양계 밖 지구형 행성에도 자기장 있다

12광년 떨어진 적색왜성에서 온 전파 분석
행성과 별의 자기장이 충돌해 전파 발생
자기장은 생명 거주할 수 있는 필수 조건
별에서 오는 고에너지 입자 막아 생명체 보호

12광년 떨어진 지구형 행성의 자기장이 공전하는 별에서 나오는 고에너지 입자를 굴절시키고 있는 모습의 상상도. 이로 인해 별에서 전파와 오로라가 발생했다./미 국립과학재단

 

태양계 밖에 있는 지구형 행성에서 자기장이 확인됐다. 

행성의 자기장은 별에서 날아오는 고에너지 입자를 막아내기 때문에 생명체가 살 수 있는 필수 조건이 된다.

미국 콜로라도대의 세바스찬 피네다( Sebastian   Pineda ) 교수와 버크넬대의 재클린 빌라드 슨( Jacqueline   Villadsen ) 교수 연구진은 4일 국제 학술지 ‘네이처 천문학’에 “지구로부터 12광년(光年, 1광년은 빛이 1년 가는 거리로 약 9조 4600억㎞) 떨어진  YZ  세티( Ceti )를 공전하는 지구형 행성에 자기장이 있음을 확인했다”라고 밝혔다.

 

고에너지 우주입자 막아 생명 보호

지구형 행성은 지구처럼 암석으로 이뤄져 있고 크기도 비슷한 행성을 말한다. 

피네다 교수 연구진은 뉴멕시코에 있는 미 국립과학재단의 전파천문대에서  YZ  세티로부터 반복적으로 전파 신호가 나오는 것을 포착했다. 

연구진은 이 전파가  YZ  세티 항성과 이를 공전하는 지구형 행성  YZ  세티 b의 자기장이 상호작용하면서 발생했다고 설명했다.

YZ  세티는 태양보다 작고 온도도 낮은 별인 적색왜성(赤色矮星)에 속한다. 

YZ  세티 b는 이 별에 근접해 이틀에 한 번씩 돌고 있다. 

별과 행성이 워낙 가깝다 보니 자기장끼리 충돌해 지구에서도 관측할 수 있을 정도의 전파가 발생한다는 것이다.

지구형 행성의 자기장은 외계 생명체에 대한 기대감을 높였다. 

미 국립전파천문대의 조 페시 박사는 “태양계 밖에서 생명체가 살 수 있는 행성을 찾는 것은 지구 크기의 암석 행성이 자기장을 갖고 있는지 여부에 달렸다”라고 말했다.

지구 자기장은 태양에서 날아오는 고에너지 입자 흐름인 태양풍을 막아내고 있다. 

과학자들은 태양계 밖의 별을 공전하는 지구형 행성을 여럿 찾아냈다. 

만약 지구형 행성에도 자기장이 있다면 마찬가지로 별(항성)에서 오는 항성풍을 막아 생명체가 살 수 있다.

2011년 국제우주정거장에서 관측된 지구의 오로라. 지구 자기장과 태양에서 오는 고에너지 입자 흐름인 태양풍이 상호작용하면서 발생한다  .   /  NASA

지구형 행성에 대한 새로운 정보 제공

연구진은 전파의 세기를 측정하면 지구형 행성의 자기장이 얼마나 강한지 알 수 있다고 밝혔다. 

이는 별 주변의 환경에 대해 새로운 정보를 알려준다. 

피네다 교수는 “태양계 밖의 우주기상을 알 수도 있는 것”이라고 밝혔다.

지구에서 우주기상 예보는 태양의 흑점 폭발로 자기장이 교란되는 상황을 예측하는 것이다. 

흑점이 폭발하면 엄청난 양의 고에너지 입자가 지구로 쏟아져 자기장이 교란된다. 

이로 인해 통신 장애와 정전이 발생할 수도 있다.

태양풍과 지구 자기장의 상호작용은 대기가 녹색으로 빛나는 오로라를 발생시키기도 한다. 

YZ  세티와 행성의 상호작용 역시 오로라를 발생시켰다. 

지구와 다른 점은 오로라가  YZ  세티 b 행성이 아니라 항성에서 발생했다는 것이다.

자기장은 행성의 내부도 알려줄 수 있다. 

지구 자기장은 이른바 ‘다이나모( dynomo· 발전기) 이론’으로 설명된다. 

발전기의 자석이 회전하면서 전기를 발생하듯, 지구 외핵에 녹아있는 철 같은 자성체가 자전에 따라 회전하면서 유도전류를 만든다. 

이 유도전류가 초기 자기장과 반응해 다시 새로운 자기장을 만들고, 이 과정이 반복하면서 지금과 같이 강력한 지구 자기장이 생겼다는 것이다.

지구형 행성에 자기장이 있다면 마찬가지로 액체 상태의 자성체가 내부에 있을 가능성이 있다. 

곽영실 한국천문연구원 태양우주환경그룹장은 “1800년대 여러 지점에서 관측된 자기장의 분포를 분석해 지구 자기장의 원인이 내부에 있다고 밝혀졌다”며 “태양계 밖 행성에서 자기장이 관측된다면 그 분포를 분석해 행성의 내부 성질과 운동을 유추할 수도 있다”라고 말했다.