별의 나이 10% 오차내 측정…천문학 획기적 발전

 항성의 자전 속도를 측정해 생성 연대를 파악하는 이른바 ‘자이로크로놀로지(Gyrochronology)’에 획기적인 발전이 이뤄졌다고 BBC방송이 6일(현지시간) 보도했다. 

미국 연구팀은 생성된 지 25억년이 지난 항성들의 자전 속도를 측정하는데 성공, 자이로크로놀로지의 오랜 숙제였던 데이터 공백을 보완하는데 성공했다고 학계에 보고했다.

하버드-스미소니언 천체물리연구소의 소렌 마이봄 박사가 이끄는 연구팀은 케플러 천체 망원경을 활용, 자이로크로놀로지의 유용성을 뒷받침하는 연구 결과를 확인했다고 미국천문학회 학술회의와 과학전문지 네이처를 통해 밝혔다.  

화석의 연대를 측정하는 것이 진화 연구에 핵심인 것처럼 항성의 나이를 파악하는 것은 천문학계에서 중요한 문제다. 마이봄 박사는 천문학자들이 10%의 오차로 항성의 연대를 측정할 수 있게 됐다고 말했다.  

자이로크로놀로지는 항성의 자전 속도가 시간이 경과할 수록 늦어진다는 점에 착안한 것으로, 그 측정방법이 1970년대에 제시됐으나 정확한 계산을 뒷받침할 데이터가 너무 부족한 상태였다.

자이로크로놀로지는 태양과 같은 크기거나 이보다 작은 항성들을 대상으로 한다. 이들 항성은 은하계에 가장 흔한 형태의 항성일 뿐만 아니라 지구에서 관측할 수 있는 대부분의 행성들을 거느리고 있다. 

그러나 거의 대부분 활동기간에 크기와 질량, 밟기, 온도 등이 일정한 것이 연대를 측정하는데 결정적인 난관으로 작용했다.  

천문학자들은 흑점 이동을 활용해 자전 속도를 측정하는 방법을 고안했지만 흑점의 광도가 항성 표면보다 약한 정도가 1% 미만인데다 나이가 먹은 항성일수록 흑점이 작거나 드물어지는 것이 난점이었다.  

케플러 망원경을 이용하기 이전까지는 생성 연대가 6억년을 넘지 않는 젊은 성단의 항성들이 7일에 한번씩 자전한다는 것이 확보된 유일한 데이터였다.

마이봄 박사는 이에 앞서 2011년에도 케플러 망원경을 이용해 생성된 지 10억년이 된 ‘NGC 6811 성단’의 항성들을 관측해 자전속도가 10일이라는 것을 확인한 바 있다.

태양의 나이는 46억년이며 자전 주기가 28일이라는 것은 잘 알려진 사실이다. 문제는 그 사이의 40억년은 공백 상태였다.  

마이봄 박사의 연구팀이 이번에 25억년된 것으로 알려진 ‘NGC 6819 성단’의 항성 30개의 자전 속도를 측정하는데 성공한 것은 그 공백을 메워주는 셈이다.

공백이 남아있는 탓에 항성 나이 측정 시계의 구축은 유보된 상태였지만 이제는 시계가 잘 작동하는 것으로 보인다. 마이봄 박사는 ‘NGC 6819 성단’의 항성들은 예상에 들어맞게 18일 주기로 자전하고 있다고 말했다.  

그는 BBC방송과의 인터뷰에서 “우리는 이 방법을 통해 10%의 오차로 나이를 파악할 수 있다”면서 사실상 100%의 오차를 낼 수 있는 다른 방법들에 비하면 큰 개선이라고 말했다.

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