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2013년 3월 3일 일요일

우주 이야기 144 - 거대 행성의 탄생 모습을 포착 ?




 최근 천문학자들이 유럽 남방 천문대 (ESO) 의 VLT (Very Large Telescope) 을 이용해서 외계 행성에 탄생에 대한 흥미로운 결과를 발표했습니다. 스위스의 ETH Zurich 의 Sascha Quanz 를 비롯한 국제 천문학자 팀은 태어난 지 얼마 되지 않은 젊은 별 HD 100546 의 를 VLT 를 이용해서 관측했습니다. 이 별은 지구에서 대략 355 광년 정도 떨어진 별로 이제 탄생한지 대략 100 만년이 넘은 정도 별입니다. 


 이 별 주변에는 이미 알려진 하나의 동반성이 존재합니다. HD 100546 B 는 모 항성에서 평균 6.5 AU 정도 떨어져 공전하고 있으며, 이는 목성 궤도보다 좀더 멀리 떨어진 정도라고 할 수 있습니다. 추정되는 질량은 목성의 20 배까지로 실제적으로 따지면 거대 행성일 수도 있지만 갈색 왜성 (목성 질량의 대략 13 배 이상인 경우) 에 더 가까운 천체로 생각됩니다.


 하지만 여기서 끝이 아니라 이 별 주변에는 먼지와 가스의 디스크들이 여전히 존재하며 여기서 새롭게 행성들이 탄생하는 것으로 생각됩니다. 현재까지의 거대 가스 행성 (즉 목성형 행성) 의 생성 이론에 의하면 별을 형성하는데 쓰이고 남은 가스와 먼지가 이제 막 태어난 별 주변의 원시 행성계 원반 (Protoplanetary disc) 에서 중력으로 뭉쳐서 거대 가스 행성을 생성하는 것으로 되어 있습니다. 이번에 연구팀이 밝혀낸 것은 이 가설을 지지해 줄 수 있는 증거입니다. 별이 어느 정도 형성된 이후 그 남은 가스들이 뭉쳐서 주변에 행성을 형성하는 것을 발견했기 때문입니다. 



(HD 100546 주변에서 발견된 새로운 가스 행성의 컨셉 아트 Artist's impression of a gas giant planet forming in the disc around the young star HD 100546. This system is also suspected to contain another large planet orbiting closer to the star. The newly-discovered object lies about 70 times further from its star than the Earth does from the Sun. This protoplanet is surrounded by a thick cloud of material so that, seen from this position, its star almost invisible and red in colour because of the scattering of light from the dust. (Credit: ESO/L. Calcada)  )  


 새롭게 발견된 가스 행성의 후보는 태략 70 AU 정도 되는 먼 거리에 있으며 태양계로 보면 거의 카이퍼 밸트 밖이라고 할 수 있습니다. 사실상 왜행성인 에리스 (Eris) 나 마케마케 (Makemake) 나 다를바 없는 위치입니다. 이 별은 여기에 디스크 (원반) 을 가지고 있는데 여기서 새롭게 가스와 먼지가 뭉쳐 행성이 형성되는 것으로 연구팀은 생각하고 있습니다. 연구팀은  apodised phase plate 이라는 방법으로 지금까지 얻은 이미지의 콘트라스트를 높여 HD 100546 의 거대 먼지 디스크에 목성형 행성이 형성 중이라고 추정했습니다. 



(동영상에서는 HD 100546 과 이미 이전에 발견된 동반성 HD 100546B 그리고 그 외각의 가스/먼지 원반을  묘사하고 새롭게 발견된 것으로 추정하는 가스 행성의 모습을 나타내고 있음. 마지막 행성은 현재도 주변에서 가스를 흡수해서 형성되는 중    Source : ESO ) 


 HD 100546 에는 17 AU 정도 되는 공전궤도에도 10 - 18 ㎛ 정도 크기의 규산염 (silicate) 먼지의 존재가 확인된 바 있습니다. 그렇다면 HD 100546 에서도 태양계와 같은 암석 행성과 위성, 소행성들이 형성될 수 있을 것으로 생각할 수 있습니다. 지금 없더라도 이들이 뭉쳐 미래에 형성할 수도 있겠죠. 미래에 HD 100546 주변에는 복잡한 행성계가 들어서게 될 지 모르겠습니다.     


 아마도 새롭게 형성되는 거대 가스 행성 주변에서는 다시 일부 물질들이 뭉처서 위성계를 형성하고 있을 것이며 목성이나 토성처럼 복잡한 위성계를 형성하고 있을 지 모릅니다. 이미 어느 정도 형성이 끝난 HD 100546B 역시 그럴지도 모르죠. 


 지금 형성 중인 다른 태양계를 본다는 것은 흥미로운 일입니다. 다만 현재의 관측 기술로는 우리가 알 수 있는 정보에는 한계가 있을 수 밖에 없습니다. 미래에 등장하게 될 새로운 망원경의 힘을 빌린다면 우리는 태양계가 어떻게 해서 형성되고 우리가 사는 지구는 어떻게 해서 형성되게 되었는지 더 자세히 알 수 있을 것입니다. 


 참고 


Journal Reference:

  1. Sascha P. Quanz, Adam Amara, Michael R. Meyer, Matthew A. Kenworthy, Markus Kasper, and julien H. Girard. A YOUNG PROTOPLANET CANDIDATE EMBEDDED IN THE CIRCUMSTELLAR DISK OF HD100546ApJ Letters, 2013 (in press)





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