별의 회전은 비슷해져도 활동은 달랐다…성단 세 곳 비교 연구

미국 컬럼비아대 등이 참여한 연구진이 13일 공개한 논문에서 중간 나이의 별 무리인 ‘그룹 X’의 회전과 대기 활동을 비교했다. 일부 별은 더 오래된 성단의 별과 회전 주기가 겹쳤지만 활동 지표는 하나로 모이지 않았다. 회전만으로 별의 활동 상태를 단정하기 어렵다는 관측 결과다.

세 성단에서 회전과 빛을 나란히 측정

연구진은 플레이아데스, 그룹 X, 프레세페 성단을 비교했다. 논문에서 채택한 나이는 각각 약 1억2000만 년, 4억 년, 7억 년이다. 그룹 X의 저분해능 스펙트럼은 별 323개, 플레이아데스는 612개에서 확보했다. 연구진은 TESS와 ZTF 등의 밝기 변화 자료로 자전 주기를 모으고, 스펙트럼의 수소 알파선으로 별 대기의 자기 활동을 가늠했다.

그룹 X의 후기 K형·초기 M형 별은 프레세페에서 느리게 도는 별들의 회전 주기 분포와 겹쳤다. 그러나 같은 범주의 그룹 X 별들에서 수소 알파선의 세기는 제각각이었다. 회전 속도가 수렴해도 대기 활동이 동시에 같은 수준으로 약해지지는 않는다는 해석이다.

성단 나이의 차이는 해석의 범위

빠르게 도는 별의 활동 지표도 성단마다 달랐다. 그룹 X에서는 회전이 빨라져도 지표가 거의 일정한 ‘포화’ 구간이 나타난 반면, 더 어린 플레이아데스에서는 약한 의존성이 남았다. 연구진은 활동과 회전의 관계가 두 성단 사이의 시간대에 성숙한 형태를 갖춘 것으로 봤다.

다만 그룹 X의 절대 나이는 확정값이 아니다. 새 논문은 다른 연구의 등연령선 추정에 따라 약 4억 년을 채택했지만, 2022년 발표된 별도 연구는 회전 주기를 이용해 3억±6000만 년을 추정했다. 따라서 변화가 정확히 4억 년 무렵 일어났다고 읽어서는 안 된다.

이번 결과는 서로 나이가 다른 성단의 별을 비교한 관측 연구다. 한 별을 수억 년 추적한 자료가 아니며 개별 별의 나이와 자기 활동을 회전 주기 하나로 정확히 예측하는 방법을 입증한 것도 아니다. 논문은 미국천문학회 학술지 게재가 수락됐고 공개 원고는 아카이브에 올라왔다.

대표 이미지: AI 생성 이미지 / 데이마크

원문: https://arxiv.org/abs/2610.18644

비교 연구: https://arxiv.org/abs/2112.08061