천체 물리학의 풀리지 않은 미해결 문제 10가지 - 1편

천체 물리학은 200년 이상 정식으로 연구되어 왔지만 현재 밝혀진 것은 큰 바다의 말 한 방울 정도에 불과합니다. 우리 앞에는 미개척 정보의 바다가 퍼져 있습니다. 

이 중에서 가장 흥미롭게 거론되고 있는 미스터리 한 10가지 주제에 대해 말해보고자 합니다. 오늘은 10가지 중에서 10위~6위까지 논의해보고자 합니다. 

 

천체물리학의 미해결 문제

 

10. 태비의 별

태비의 별은 공식적으로 KIC 8462852로 알려져 있으며 F 클래스의 주 계열 별입니다. 태비의 별의 비정상적인 밝기 감소로 사람들의 주목을 받았습니다. 아래는 약 22%의 최대 디밍을 보여주는 그래프 중 하나입니다.

 

<2013.2.28 - 1519, 연 최대 22% 하락(Kepler), 출처: Rishabh Nakra>

 

이러한 변화를 설명하기 위해 많은 가설이 제시되어 왔습니다. 첫 번째는 별 주변에 불규칙한 먼지 고리가 있다는 주장입니다. NASA의 연구자들은 별에서 나온 적외선보다 별의 자외선이 더 흐려지는 것을 발견했습니다. 태비의 별 앞을 지나갈 때 먼지 입자보다 큰 물체는 모든 빛의 파장을 동일하게 감소시킵니다. 두 번째 가설은 붕괴되는 혜성의 구름이 태비의 별을 둘러싸고 타원 궤도를 그립니다. 그러나 최대 22%까지 어두워질 수 있는 혜성의 구름이 있다는 사실은 이 이론에 의문을 던지고 있습니다.

 

또 다른 흥미로운 가설은 희미해지는 것이 지구 밖의 거대한 구조물에 의한 것일 수도 있음을 시사하는 것입니다. 다이슨  무리는 에너지 목적으로 별의 빛을 포착하기 위해 외계인 문명에 의해 구축되었을 수 있습니다.

 

9. 자기장의 기원

마그네타는 거대한 자기장을 가진 중성자별로 일반 마그네타의 자기장은 1,000억~1,000억 테슬라 사이에 있습니다.

특별한 실험실 조건에서 원근법으로 살펴봤을 때 만들어 낼 수 있는 최대 자기장은 수백 테슬라 밖에 되지 않습니다. 중성자 별과 마찬가지로 너비가 약 20km이고, 질량은 태양의 2~3배 정도로 매우 조밀하다는 뜻입니다. 재료 한 스푼의 무게는 약 1억 톤입니다.

 

이러한 강한 자기장의 기원은 중성자 별이 평형 위치에 정착하기 전에 존재하는 난류에서 매우 고밀도의 전도성 유체에서 자기 유체의 역학적 과정이라고 가정하고 있습니다. 자석의 자기장은 대상의 구성 원자의 전자구름을 왜곡하고 생명의 화학을 불가능하게 만드는 강력한 자기장 때문에 1000km 거리에서도 치명적입니다. 지구에서 달까지의 거리에서 자석은 지구상의 모든 신용 카드의 자기 띠에서 정보를 제거할 수 있습니다. 마그네타는 우주 전체에서 발견된 가장 강력한 자기 물체입니다.

 

 

8. 고속 전파 버스트

고속 전파 버스트 (FRB)는 해결되지 않은(포인트 소스와 비슷함) 광대역 (광범위한 무선 주파수를 커버하는) 밀리초 단위의 섬광이며, 하늘의 일부영역에서 볼 수 있습니다. 어떤 물리적 사건이 이러한 버스트를 초래 하는지는 아직 밝혀지지 않았습니다. FRB의 가능한 소스는 중성자별이나 블랙홀 또는 외계 지능이라고 생각되고 있습니다. 

 

대부분은 은하계 외부 기원으로 간주되지만 정확한 이유와 기원은 알 수 없습니다. 2020년 4월, 첫 은하수 FRB가 발견되었습니다. 천체 물리학의 가장 흥미로운 미해결 문제 중 하나는 FRB의 기원입니다.

 

7. 초고에너지 우주선

엑사 전자 볼트 (1018 eV)를 초과하는 에너지를 가진 우주선은 UHECR(Ultra-High Energy Cosmic Rays)로 알려져 있습니다. 천체 물리학자는 1991년 10월 15일 밤 유타 주 더그웨이 시험장 상공에서 유타 대학의 프라이즈 아이 실험에 의해 발견된 Oh My God 입자에 충격을 받았습니다.

 

그들은 에너지를 약 3.21020 eV (50 J) 또는 약 100 kmph (60 mph)의 속도로 야구공 (5 온스 또는 142 그램)을 추진하기에 충분한 운동 에너지를 가진 원자핵이라고 계산했습니다. 이러한 입자의 기원은 여전히 가설로 천체 물리학에서 가장 중요한 미해결 문제 중 하나입니다.

 

 

6. 태양 주기

태양 주기는 반복되는 태양의 변화의 11 년의 주기입니다. 태양 자기장은 매 11 년마다 완전히 반전합니다. 그 결과, 태양의 북극과 남극이 반대가 됩니다. 이 사이클은 태양 활동에도 영향을 미칩니다. 태양 흑점이 가장 낮아지는 태양 극소기는 태양 주기의 시작을 나타냅니다. 그 후 태양 활동은 사이클의 중간에 피크에 도달하고 검은 점의 양이 증가합니다.

 

태양은 태양주기 동안 태양 플레어와 코로나 질량 방출과 같은 더 큰 태양 버스트를 더 자주 경험합니다. 이 분화 중에 물질과 에너지의 강력한 폭발이 방출됩니다. 과학자들에게 태양주기는 여전히 큰 수수께끼입니다.

 

<출처: The Yohkoh mission of ISAS and NASA>